Як запобігти самозігріванню та злежуванню зерна
Щоб запобігти самозігріванню зерна, необхідно знати причини, які пов’язані з його фізичними властивостями та фізіологічними процесами, що протікають у зернових масах при їх зберіганні у зерносховищах.
Фізіологічною основою самозігрівання є дихання зерна і всіх живих компонентів зернової маси, яке супроводжується значним виділенням тепла. А фізичною основою самозігрівання є погана тепло- і температуропровідність, велика теплоємність зернової маси. Теплофізичною особливістю зернової маси є термовологопровідність, яка полягає у переміщенні вологи в напрямку потоку тепла із більш теплих місць до холодних. Волога також може рухатися внаслідок конвекції повітря з різною температурою і щільністю, холодне повітря осідає в нижніх шарах насипу зерна, тоді як тепле підіймається до верхніх шарів. У місцях розмежування зерна з різною температурою випадає конденсат у вигляді крапельно-рідкої вологи, що значно впливає на стан і якість зерна. Інтенсивність дихання різко зростає за умови зволоження зерна.
Спочатку внаслідок термовологопровідності й конвекції відбувається поява вільної вологи, після чого активується дихання та підвищується температура зернової маси. За інтенсивного дихання зернової маси витрачається кисень і виділяється вуглекислий газ. У зерні збільшується вміст вуглекислого газу і зменшується – кисню, а відповідно змінюються умови зберігання. У партіях зерна створюються анаеробні умови, що супроводжуються виділенням етилового спирту, який пригнічує життєдіяльність зерна.
Тепло в зерновій масі утворюється унаслідок: інтенсивного дихання зерна основної культури й інших культур, насіння бур’янів, активного розвитку мікроорганізмів та інтенсивної життєдіяльності шкідників.
Основними джерелами теплоутворення є саме зерно і мікроорганізми, що його заселяють. Внаслідок великої зараженості зернової маси або скупчення шкідників на окремих ділянках насипу кількість тепла, що виділяється, може бути значною. Скупчення шкідників спостерігається у верхніх шарах насипу зерна навесні. Вони переміщуються із холодних шарів, що лежать нижче до верхніх і створюють умови для збільшення вологи в зерні, що у свою чергу сприяє його злежуванню і самозігріванню. Крім цього, шкідники руйнують покривні тканини зерна і цим сприяють розвитку пліснявих грибів та інших мікроорганізмів.
Розвиток процесу і фази самозігрівання
Швидкість розвитку процесу залежить від стану зернової маси, її вологості та фізіологічної активності. Швидке підвищення температури в зерновій масі відбувається тоді, коли температура її досягає оптимальної для мезофільної мікрофлори і особливо пліснявих грибів (25…30 °С). За цих умов різко підвищується інтенсивність дихання зерна. Після досягнення температурного максимуму, при якому припиняється життєдіяльність навіть термофільних бактерій, процес самозігрівання припиняється.
Розвиток процесу самозігрівання умовно за ознаками зовнішнього вигляду і біохімічними змінами в зерні можна поділити на три фази.
Перша фаза. Основним показником є температура зернової маси. Вона не має відрізнятися більш як на 8-10°С порівняно з температурою зовнішнього повітря. Зовні таке зерно відрізнити дуже важко, оскільки ознаки свіжості (запах, колір, блиск), сипкість помітно не змінюються. Та все ж таки існують відмінності у зовнішньому вигляді: на поверхневих шарах зернової маси підвищується вологість; відзначається окреме потемніння і наліт плісняви на зародку зерна внаслідок розвитку мезофільної мікрофлори й особливо пліснявих грибів. У хімічному складі зерна відбуваються істотні зміни. Частина крохмалю гідролізується до цукрів, накопичуються водорозчинні речовини, що може спричинити проростання зерна. У першу фазу самозігрівання зерно частково втрачає свої товарні якості, але може бути використане як продовольче і фуражне.
Друга фаза характеризується підвищенням температури зернової маси до 34…38 °С протягом короткого терміну (3-7 днів). Посилюється розвиток мікроорганізмів, з’являються колонії пліснявих грибів. Відмінності у зовнішньому вигляді добре виражені: зерно втрачає блиск, колір, сипкість, спостерігається виразне відпотівання. Добре відчувається пліснявий, солодовий, затхлий запахи.
У зерні змінюються вуглеводний, білковий і ліпідний комплекси. За температури 35…40 °С білки втрачають здатність розчинятися у воді й утримувати її, а за температури 70 °С спостерігається теплова денатурація білків. Вміст кисню знижується, а вміст діоксиду вуглецю збільшується, процес дихання стає переважно анаеробним, утворюються недоокислені отруйні продукти – спирт, оцтовий альдегід, ацетон тощо. Зерно, що пройшло другу фазу самозігрівання, втрачає біологічні властивості і стає навіть отруйним, а тому непридатне для використання на продовольчі і фуражні цілі. Однак, його можна використовувати для технічної переробки (виробництва спирту, крохмалю).
Третя фаза характеризується підвищенням температури зернової маси до 50 °С і вище. Характерні ознаки: зерно набуває чорного (обвугленого) кольору, втрачає сипкість і перетворюється в моноліт. Спочатку відчувається запах спирту, аміаку, а потім – гнильний. Загальна кількість мікроорганізмів різко зменшується, спостерігається повне зникнення епіфітної мікрофлори, зменшення чисельності пліснявих грибів. Розклад органічних речовин супроводжується термофільними мікроорганізмами (картопляна, сінна палички). Після досягнення температурного максимуму процес самозігрівання припиняється. Зерно після третьої фази самозігрівання не придатне для використання, а тому підлягає знищенню.
Звертаємо увагу на те, що відповідно до статті 23 Закону України «Про зерно та ринок зерна в Україні» зерно, визнане за результатами лабораторного аналізу непридатним для продовольчого використання, підлягає експертизі з метою прийняття рішення про можливість його подальшого використання або знищення у порядку, що встановлюється Кабінетом Міністрів України.
Проведення експертизи зерна, а також прийняття висновку щодо можливості його подальшого використання або знищення покладаються на Держпродспоживслужбу України.
Заходи щодо запобігання розвитку самозігрівання і злежування:
- належний технічний і санітарний стан зерносховищ (підготовка і знезараження заздалегідь сховищ, механізмів, обладнання; гідроізоляція даху, стін, підлоги сховищ);
- дотримання правил розміщення зерна;
- використання всіх технічних можливостей підприємства для здійснення: своєчасного очищення зерна від домішок; сушіння вологого та сирого зерна до критичної вологості; негайне охолодження зернових мас у разі неможливості здійснити відразу сушіння, а також охолодження після сушіння; переміщення з метою запобігання злежуванню і самозігріванню та використання активного вентилювання для охолодження зерна;
- систематичне спостереження за станом зернових мас під час зберігання, особливо за температурою і вологістю. Системою термометрії повинні бути оснащені усі силоси елеваторів.
У зв’язку з поганою теплопровідністю зерна досягти швидкого зниження температури в партіях зерна, що гріється, можливо лише завдяки активному вентилюванню та переміщенню його через зерноочисні машини, або ланцюг транспортерів. Слід взяти до уваги, що охолодження зерна шляхом переміщення через зерноочисні машини є більш ефективним і швидким порівняно з вентилюванням насипу без переміщення.
Для охолодження застосовують різні засоби активного вентилювання залежно від виду зерносховища. У зерносховищах наземного типу зберігання зерно вентилюють за допомогою стаціонарних або переносних установок. У сховищах силосного типу – за допомогою вмонтованих систем. Зерно, яке зазнало самозігрівання, необхідно вентилювати за будь-якої погоди, незалежно від вологості повітря, доти, доки різниця температур повітря, що подається в зерносховище (силос), і зерна не становитиме 3-5 °С.
Пасивне охолодження зерна, що гріється, не дає належних результатів. Навіть сильні морози не зупиняють процесів самозігрівання. Перелопачування зерна також є малоефективним і не бажаним.
Тож самозігрівання та злежування зернових мас виникає за умови порушення правил зберігання та контролю за зерновими масами, а відтак контроль за його станом має здійснюватися постійно.
Звертаємо вашу увагу, що ці рекомендації не є нормативно-правовими актами, а мають лише інформаційний характер.