Изучение влияния внешних условий на процесс хранения зерна

Зерно – важнейший продукт, производимый в сельском хозяйстве. Он является основой для выработки большого количества различной продукции, такой как мука, крупа, комбикорма и др. Помимо этого зерно является главным фактором для успешного развития отраслей животноводства и птицеводства.

Одним из приоритетных направлений, определенных правительством РФ в течение уже нескольких лет является увеличение производства зерновых культур. Наряду с этим особое внимание должно быть уделено таким аспектам как улучшение сохранности и повышение качества данного продукта.

Одним из основных аспектов зерноперера-ботки является процесс его хранения. Главная задача этого этапа – обеспечить сохранность зерновых культур с точки зрения минимизации их потерь повышение качественных характеристик при наименьших затратах труда и средств.

Существенные и обязательные мероприятия для снижения потерь зерна и семян при хранении и повышении их устойчивости к высокой влажности и температуре зерновой массы – правильное размещение партий в хранилищах.

Необходимость       систематического управления зерновыми массами при хранении обусловлена их свойствами, а также происходящими в них процессами.

Грамотно организованный сбор информации о качестве зерна пшеницы и своевременный анализ полученных данных позволяют разработать ряд предупреждающих мер для предотвращения нежелательных явлений, что ведет к минимизации затрат при консервации качественного состояния партии зерна или реализации ее без потерь.

Основными характеристиками при хранении являются температура зерновой массы, ее влажность [1], а также загрязненность, в частности состояние по зараженности. В связи с этим, целью исследование было изучить динамику изменения данных параметров. В работе применяли простыми, но и достаточно надежные методы. 1.1 Материалы и методы

Объектом исследования являлась твердая яровая пшеница двух сортов:  пшеница

Гордеиформе 432 и пшеница Мультирум 321.

Влажность определяли экспресс-методом с помощью электровлагомера. Данный метод основан на электропроводности зерна, которая зависит от содержания в нем влаги (при низкой влажности зерно проявляет свойства диэлектрика, а при высокой становится полупроводником).

Измерение влажности осуществляли на приборе ЦВЗ-3. В нем зерно попадает в пространство между электродами, по которому пропускается электрический ток. Уже через 3–5 минут на цифровом табло прибора сразу показывается влажность зерна в процентах [2].

Для измерения температуры зерна пшеницы использовали ртутный термометр. Термометр при помощи штанги погружали в зерновую насыпь на разную глубину. Обычно принято измерять температуру зерновой массы на глубине 0,5–1,5–2,5 м при высоте насыпи до 3 м и далее через каждый метр – при высоте насыпи, превышающей 3 м. Для удобства наблюдений и контроля результатов определений всю поверхность зерновой насыпи условно поделили на секции (квадраты) площадью по 100 м2 каждая. В пределах каждой секции вводили термоштанги в насыпь в пяти точках, причем точки 1, 2, 4 и 5 должны отстоять от краев площадки на 2–3 м. В каждой точке температуру проверяли на трех уровнях глубины.

Метод определения интенсивности дыхания зерна.

• 1.    На решётку поместили 50 г. пшеницы и положили в эксикатор. Необходимо использовать образцы с разными показателями влажности.

• 2.    По стеклянной трубке, которая вставлена в крышку эксикатора, влить 50 мл 0,1 Н раствора Ba(OH) 2 с 2–3 каплями раствора фенолфталеина.

• 3.    Закрыть резиновый наконечник трубки зажимом, проверить герметичность установки и оставить на 1 час.

• 4.    По истечении 1 часа титровать раствор барита непосредственно в эксикаторе, приливая по каплям 0,1 Н раствор НС1 из бюретки по стеклянной трубке, пока не исчезнет слабо-розовая окраска.

• 5.    Зафиксировать количество израсходованного раствора соляной кислоты по бюретке с точностью до 0,1 мл.

• 6.    Одновременно провести холостой опыт, то есть без продукции, используя один из эксикаторов.

Количество СО 2 в мл, вычисляется:

со = UH. , ² М ■ Э

где U – количество 0,1 Н раствора барита, связанного с углекислым газом, мл; М – масса продукции, кг; Э – экспозиция опыта, час.

Количество 0,1 Н раствора барита в мл, связанного с углекислым газом определяли по формуле:

U = 50 – (U 1 Т 1 – U 2 Т 2 ), (2) где U 1 – количество барита, внесенное в эксикаторы перед опытом, мл; Т 1 – поправка к титру 0,1 Н раствора Ba(OH) 2 ; Т 2 – количество 0,1 Н раствора соляной кислоты, пошедшее на титрование прямого опыта, мл; Т 2 – поправки к титру 0,1 Н раствора НС1; U 2 – количество 0,1 Н раствора соляной кислоты, пошедшее на титрование холостого опыта, мл [3].

• 1.2    Изучение влияния температуры и влажности на качество зерна при хранении

При разложении белков пшеницы образуются продукты распада входящих в состав белковой молекулы аминокислот жирного и ароматического ряда. В зависимости от температуры и влажности окружающей среды всхожесть зерна может увеличиваться или уменьшаться.

Ниже приведены предельные соотношения между влажностью зерна пшеницы и температурой (таблица 1).

Таблица 1.

Предельные соотношения между влажностью зерна пшеницы и температурой Table 1.

The limit of the ratio between moisture content of wheat and tеmреrаturе

Температура, °С Temperature, ° C	–20	–15	–10	-5	0	5	10	15	20	30	40	50	60	70	80	90	100	110
Содержание воды, % The water content, %	20	19	18	17	16	15	14	13	12	11	10	9	8	7	5	3	1	0

Таким образом, при (–10) °С зерно может потерять влагу не ниже 18%, при (+20) °С влажность его может понизиться до 12%. Всю влагу зерно может потерять лишь при 110 °С.

Отдачу либо поглощение влаги из окружающего воздуха и изменение содержания воды в разных слоях хранящегося зерна вызывает нарушение соотношения между температурой и процентным содержанием воды пшеницы. Если зерно влажностью 16% оставлено на хранение при температуре 15 °С, то влажность его может снижаться до 13%; внутренние слои будут высыхать и отдавать воду окружающему воздуху, обогащая его парами воды.

При соприкосновении воздуха зернохранилища с холодными стенами и крышей помещения или более холодными струями воздуха может произойти конденсация паров, которые в виде росы осядут на верхние слои зерна пшеницы и вызовет в них сначала усиленное дыхание, затем прорастание, а при высокой влажности – порчу. Отсюда видно, что вода перемещается в зерне вследствие внутренних процессов, которые происходят при дыхании пшеницы, и под воздействием внешних условий окружающей среды.

Кроме того, возможно увлажнение зерна вследствие его гигроскопичности и адсорбции воды на зерне. Гигроскопичность пшеницы связана с наличием химических соединений активно притягивающих водяные пары и затем постепенно их связывающих. Адсорбция вызывается поверхностными силами на оболочках зерна. Вследствие расхода вещества зерна на дыхание вес хранящегося зерна уменьшается.

Если пшеницу сохраняют при низких температурах, то ее дыхание практически полностью прекращается.

Вследствие биохимических процессов, которые происходят при хранении, идет расход части органического вещества зерна непосредственно на дыхание с выделением углекислоты и воды, причем доля имеющейся воды снова поглощается пшеницей.

Так как зерно – плохой проводник тепла, то при сильном дыхании зерна наблюдается значительное повышение температуры. Последнее в свою очередь увеличивает интенсивность дыхания и вызывает дальнейшее повышение температуры. Одновременно начинается процесс прорастания зерна [4].

Из-за интенсивного дыхания происходит процесс траты органического вещества, который может продолжаться без дальнейшего поступления тепла и влаги. Наряду с дыханием в сильно влажном зерне проявляется жизнедеятельность вредных микроорганизмов, под влиянием которых зерно гниет и становится затхлым (рисунок 1).

Рисунок 1. Пораженная вредными микроорганизмами пшеница

Figure1. Wheat affected by harmful microorganisms

• 1.3    Исследование процесса дыхания зерна при хранении

Наиболее значимыми факторами, которые определяют энергию дыхания зерна являются его температура и влажность.

Интенсивность дыхания пшеницы значительно возрастает при повышенных показателях влажности и температуры [5].

При снижении влажности до воздушно сухого состояния (10–12 %) дыхание почти полностью прекращается.

На рисунках 2 и 3 приведены показатели дыхания для пшеницы различной влажности (при температуре зерна 25 °С).

Влажность зерна, %

Grain moisture,%

1 – поглощают О 2 , мг (absorb O 2 , mg);2 –выделяют СО 2 , мг (recovered CO 2 , mg); 3 – дыхательный коэффициент СО 2 /О 2 , мг (respiratory ratio CO 2 /O 2 , mg).

Рисунок 2. Изменение дыхательной активности зерна в зависимости от влажности (Пшеница Гордеиформе 432)

Figure 2. The change in respiratory activity of the grain depending on the moisture content (Wheat, Hordiforme 432)

1 – поглощают О 2 , мг (absorb O 2 , mg);2 –выделяют СО 2 , мг (recovered CO 2 , mg);3 – дыхательный коэффициент СО 2 /О 2 , мг (respiratory ratioCO 2 /O 2 , mg).

Рисунок 3. Изменение дыхательной активности зерна в зависимости от влажности (Пшеница Мультирум 321)

Figure 3. The change in respiratory activity of the grain depending on the moisture content (Wheat Multiroom 321)

По данным рисунков 2 и 3 можно сделать вывод, что резкое увеличение энергии дыхания зерна пшеницы возникает при увеличении влажности до значения более 15%. Вода, содержащаяся в пшенице, при данной влажности, вероятно, прочно связана с коллоидами зерна и поэтому не может явиться растворителем и водной средой, которая необходима для протекания биохимических реакций [6].

Энергия дыхания резко возрастает при повышении температуры и влажности, что доказывают данные таблицы 2, в которой представлено количество миллиграмм СО 2 , выделяемое при хранении 1 кг пшеницы в сутки.

Таблица 2.

Энергия дыхания зерна пшеницы в зависимости от влажности

The energy of respiration of wheat grain depending on moisture

Table 2.

Влажность,% Humidity, %	Выделение СО 2 , мг, при различной температуре / The release of CO 2 (mg) at the temperature
	15	18	30	40	52
10–12	0,35	0,35	0,41	0,50	1,0
14–15	1,40	1,40	7,50	20–40	249
19–20	3,59	125–359	400–450	480–590	600–670
33	700,00	2000	2500	3500	4000

Из таблицы 2 видно, что на интенсивность дыхания в большей мере оказывает влияние повышение влажности, чем повышение температуры, хотя увеличение температуры вызывает увеличение энергии дыхания.

Заключение

Таким образом, на основании вышеизложенного можно сделать вывод, что зерно пшеницы нужно хранить с доступом воздуха. Осуществить это можно или с помощью активного вентилирования зерновых масс, или при помощи перекидок зерна с места на место, в результате чего воздух межзерновых пространств обогащается кислородом, в результате этого будет снижена влажность и температура зерновой массы.

В результате можно сказать, что правильно организованное хранение зерна должно быть направлено к максимальному снижению трат сухого вещества и, следовательно, достижению возможно низкой убыли веса зерна в процессе хранения [7].