Послеуборочная обработка и хранение зерновых культур
РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
КАЛУЖСКИЙ ФИЛИАЛ
Шифр
Кафедра переработки и хранения сельскохозяйственной продукции
Курсовой проект
на тему: Послеуборочная обработка и хранение
зерновых культур
Исполнитель: студент 5 курса
агрономического факультета
заочного отделения
Руководитель:
Оценка _____________
____________________2013г.
Калуга-2013
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………
Глава 1. Краткая характеристика свежеубранного зерна………………………5
1.1. Сроки хранения…………………………………………
1.2. Дыхание зерновой массы…………………………………………....11
1.3. Послеуборочное дозревание……...…………………………………16
1.4. Жизнедеятельность насекомых, клещей и микроорганизмов…….18
1.5. Возможность самосогревания…………
Глава 2. Технология послеуборочной обработки зерновых масс…………….27
2.1. Очистка……………………………………………………………
2.2. Сушка…………………………………………………………………
2.3. Активное вентилирование…………………………………………
Глава 3. Методика составления
плана послеуборочной обработки
зерна на току……………………………………………………………………
Глава 4. Хранение зерновой массы……………………………………………..46
4.1. Размещение зерновой массы……………
4.2. Наблюдение……………………………………………………
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………
Список используемой литературы……………………………………………..
ВВЕДЕНИЕ
Производство зерна в сельском хозяйстве завершается послеуборочной обработкой, заключающейся в его очистке и сушке.
Послеуборочная обработка – один из наиболее трудоемких процессов производства зерна. Поэтому перед работником сельского хозяйства поставлена задача сохранения и рационального использования всего выращенного урожая. В связи с сезонностью сельскохозяйственного производства возникает необходимость, хранения сельскохозяйственных продуктов для их использования на различные нужды в течение года и более. Развитие науки о хранении сельскохозяйственных продуктов и широкое внедрение механизации позволили ввести в практику усовершенствованные технические приёмы, обеспечивающие сокращение потерь продуктов и снижение издержек при хранении. Специалист сельского хозяйства должен хорошо ориентироваться в вопросах качества продукции растениеводства и путях его повышения, знать природу потерь этих продуктов и организацию их xpaнения, а также рациональные способы обработки и переработки сельскохозяйственного сырья.
Послеуборочной обработки зерна включает следующие задачи:
- сохранение продуктов без потерь в массе или с минимальными потерями. Правильная организация хранения исключает такие виды потерь, как уничтожение зерновых продуктов птицами, грызунами, потери в массе в результате самосогревание и развития микроорганизмов и т.п. Потери по таким причинам считаются недопустимыми. Неизбежной механической потерей является не учетный распыл при перемещении зерна; оправданной биологической потерей является трата сухого вещества при дыхании зерна;
- хранение зерновых продуктов без ухудшения их качества (изменения цвета, запаха и вкуса);
- повышение качества зерновых продуктов при хранении. Доведение партий семян до лучших посевных кондиций (1 класса) и партий зерна до высших норм качества;
- сокращение затрат труда и средств на единицу массы хранящегося продукта при наилучшем сохранении его количества и качества.
Хранения зерна и семян в сельскохозяйственных предприятиях, обеспечивающих наиболее полную сохранность количества и качества складируемой продукции при минимальных затратах труда и средств, имеет большую практическую значимость для всего сельскохозяйственного процесса.
Глава 1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СВЕЖЕУБРАННОГО ЗЕРНА
К основным физическим свойствам зерновой массы относятся: сыпучесть, самосортирование, скважистость, гигроскопичность, теплопроводность. На учете этих факторов основаны режимы и способы хранения зёрна.
Наличие скважин
в межзерновой массе влияет на
многие физические и физиологические
процессы, протекающие в ней. Так,
воздух, перемещающийся по скважинам,
способствует передаче тепла путем конвекции
и перемещению влаги через зерновую массу
в виде пара. Значительная газопроницаемость
зерновых масс позволяет использовать
это свойство для продувания их воздухом
(при активном вентилировании) или вводить
в них пары различных отравляющих веществ
для обеззараживания (дезинсекции). Запас
воздуха в межзерновых пространствах
нужен и для сохранения жизнеспособности
семян. Таким образом, скважистость зерновых
масс имеет техническое и физиологическое
значение. Для практики хранения зерновых
масс имеет значение как общая величина
скважистости, так и ее структура. Чем
больший объем в зерновой массе занимают
скважины, тем меньше плотность укладки.
Следовательно, для размещения зерновых
масс с большой скважистостью необходима
и большая по объему вместимость зернохранилищ.
Размер и форма скважин (крупные или мелкие
скважины) влияют на воздухо- и газопроницаемость
зерновой массы, ее сорбционные свойства,
сопротивляемость воздуху при активном
вентилировании и т. п.
Скважины занимают в зерновой массе значительный
объем. Известно, что при плотности зерна
пшеницы 1,2...1,4 г/см3 ее натура составляет
730...820 г/л. Разность между плотностью и
натурой является следствием не плотности
укладки зерен и наличия между ними значительных
межзерновых пространств.
Таким образом, скважистость — это отношение
объема, занятого промежутками между твердыми
частицами зерновой массы, к общему объему,
занятому зерновой массой.
Скважистость зерновой массы зависит
от формы, упругости, размеров и состояния
поверхности зерен, от количества и состава
примесей, от массы и влажности зерновой
партии, формы и вместимости хранилища.
Зерновая масса обладает меньшей скважистостью,
укладывается более плотно, если она имеет
в своем составе крупные и мелкие зерна.
Выровненные зерна, а также шероховатые
или с морщинистой поверхностью укладываются
менее плотно. При прочих равных условиях
тонкие и короткие зерна укладываются
более плотно, чем зерна другой формы.
Крупные примеси обычно увеличивают скважистость,
мелкие — легко размещаются в межзерновых
пространствах и уменьшают ее.
Скважистость возрастает с увеличением
влажности зерновой массы. Зерно, увлажненное
уже в хранилище, набухает, увеличивается
в объеме, и в связи с этим зерновая масса
несколько уплотняется. В результате значительно
снижается сыпучесть, создаются предпосылки
к слеживанию.
Следующим показателем физических свойств зерна является - самосортирование. Перемещение зерновой массы сопровождается ее самосортированием, т. е. неравномерным распределением входящих в нее компонентов по отдельным участкам насыпи. Это создает предпосылки к возникновению в зерновой массе нежелательных явлений (самосогревание, слеживание и т.п.). Самосортирование является следствием неоднородности по массе и плотности входящих в нее твердых частиц. Загрузка зерновых масс в хранилища или выпуск из них самотеком, перемещение конвейерами, перевозка в вагонах, автомобилях и т. п. обязательно сопровождаются самосортированием. Так, при встряхивании зерновой массы на ленте конвейера, при толчках, испытываемых ею во время перевозок в автомобилях и вагонах, частицы, имеющие малую плотность (легкие примеси, семена в цветковых пленках, щуплые зерна и др.), перемещаются на поверхность и в верхние слои насыпи.
Еще одним немаловажным показателем является сыпучесть. Зерновая масса представляет собой дисперсную двухфазную систему зерно — воздух и относится к сыпучим материалам. Хорошая сыпучесть зерновых масс позволяет довольно легко перемещать их при помощи норий, конвейеров и пневмотранспортных установок, загружать в различные по размерам и форме хранилища и транспортные средства. Используя принцип самотека, все схемы технологического процесса на элеваторах, мукомольных и крупяных заводах построены по вертикали. Зерновая масса, поднятая норией на верхний этаж элеватора или мукомольного завода, самотеком спускается и по пути перемещения проходит через те или иные машины. При загрузке и разгрузке силосов элеваторов также используют принцип самотека. На сыпучесть зерновой массы влияет много факторов. Основными из них являются гранулометрический состав и грануломорфологическая характеристика зерна (форма, размеры, характер и их видовой состав; материал, форма и состояние поверхности, по которой самотеком перемещают зерновую массу).
Также при хранении необходимо учитывать сорбционные свойства зерна. Семена всех культурных растений, сорняков и зерновая масса в целом обладают способностью поглощать (сорбировать) пары различных веществ и газы из окружающей среды.
Процесс поглощения зерновой массой газообразных и парообразных веществ называют сорбцией, а степень поглощения зерновой массой этих веществ — сорбционной ёмкостью.
Зерновой массе свойствен и обратный процесс — десорбция, т. е. выделение (при изменившихся условиях) поглощённых веществ в окружающую среду. Поглощающие тела, например зерно, называют сорбентами. Хорошую сорбционную способность зерновой массы можно объяснить следующими причинами:
- капиллярно-пористым строением самого зерна, т. е. наличием в нём большого количества макро- и микропор;
- наличием в зерне коллоидных веществ (белков и др.), способных поглощать влагу;
- наличием в зерновой массе скважин, через которые в неё могут проникать парообразные и газообразные вещества.
Способность поглощать или отдавать в окружающую среду водяные пары принято называть гигроскопичностью. Степень поглощения водяных паров зависит прежде всего от относительной влажности воздуха, а также от химического состава, размера зерна, целостности оболочек и весового соотношения частей.
Под относительной влажностью воздуха понимают степень насыщения его водяными парами и выражают её в процентах. Зерно поглощает водяные пары не беспредельно. Поглощение прекращается при наступлении так называемого гигроскопического равновесия, т. е. до момента, когда обмен влаги между зерном и воздухом прекращается. Установившуюся влажность зерна при определённой относительной влажности и температуре воздуха называют равновесной.
В зависимости от влажности и температуры зерна равновесная влажность злаковых культур может колебаться в пределах от 7 до 36%.
Таким образом,
при хранении, транспортировании
и вентилировании зерна необходимо
учитывать способность его
Теплофизические свойства:
-1) Теплопроводность
зерновой массы. Коэффициент
-2) Термовлагопроводность (термодиффузия)- перемещение влаги из тёплых зон в холодные.
1.1. СРОКИ ХРАНЕНИЯ
Сохранение и рациональное использование всего выращенного урожая, получение максимума изделий из сырья сегодня является одной из основных государственных задач.
Зерно представляет
собой живой организм, в котором
протекают разнообразные
Из этого следует, что в результате воздействия микроорганизмов, а также вредителей из мира насекомых происходят снижение качества и потери в массе продукта. При плохой организации хранения уничтожают и загрязняют грызуны и птицы. Специфические явления, протекающие в крупе и муке при хранении, также изменяют их потребительские качества. Наконец, масса и свойства зерновых продуктов могут изменяться и вследствие их физических свойств.
Таким образом, исходя из природы хранимого зерна и возможных потерь, возникает необходимость защиты его активного воздействия факторов биотической среды, а также создание условий, препятствующих интенсивному обмену веществ в клетках зерна. Эту задачу можно успешно решить, лишь применяя соответствующие методы подготовки продуктов перед закладкой их на хранение и обеспечивая определенные условия хранения. Все это возможно осуществить лишь при наличии технической базы, т.е. хранилищ, оснащенных необходимым оборудованием и сооруженных с учетом свойств зерна.
Хранение зерновых масс состоит в умении рационально регулировать указанные процессы, не допускать развития нежелательных явлений, своевременно и грамотно повышать потребительские свойства партий, поддерживать зерновые массы в анабиотическом состоянии. Период, в течение которого зерно и семена сохраняют свои потребительские свойства (посевные, технологические и продовольственные), называют долговечностью.
Различают долговечность:
- биологическую - это промежуток времени, в течение которого в партии или пробе сохраняются способными к прорастанию хотя бы единичные семена;
- хозяйственную - период хранения, в течение которого всхожесть семян остаётся кондиционной и отвечает требованиям государственного нормирования.
Технологическая долговечность - срок хранения товарных партий зерна, обеспечивающий их полноценные свойства для использования на пищевые, кормовые или технические нужды.
Долговечность зерна и семян зависит от многих факторов, основные из которых: принадлежность их к тому или иному ботаническому виду, условия обработки (очистка, сушка, протравливание и т.д.) и хранения. Большинство семян с/х растений относят к группе мезобиотиков, они сохраняют всхожесть при благоприятных условиях хранения пять - десять лет.
Сохранность мукомольно-хлебопекарным качеств зерна при долгосрочном хранении зависит от его исходных свойств и признаков. Сорта мягкой стекловидной пшеницы обладают большей устойчивостью, чем мучнистые.
Резкие различные воздействия (температурные,
механические и т.д.) способствует старению
зерна. С увеличением
Долговечность семян и зерна при хранении может быть и кратковременной, если в зерновой массе создаются условия для развития нежелательных процессов. В результате пищевые, технологические и посевные качества партии теряются за несколько дней.
1.2. ДЫХАНИЕ ЗЕРНОВОЙ МАССЫ
Дыхание - нормальный процесс жизнедеятельности семян и зерна при хранении.
Зёрна и семена для поддержания жизни получают необходимую энергию в процессе диссимиляции запасных органических веществ, главным образом сахаров. Расходуемые сахара пополняются в результате гидролиза или окисления более сложных запасных веществ.
Диссимиляция сахаров (гексоз) происходит аэробно, то есть окислением, или анаэробно.
При хранении семян и зерна наблюдаются два вида диссимиляции.
Первое характеризуется аэробный процесс диссимиляции - аэробное дыхание, когда наблюдается полное окисление гексозы (глюкозы) с выделением продуктов фотосинтеза -диоксида углерода и воды. Второе - типичное спиртовое брожение, то есть анаэробный процесс, когда гексоза расщепляется с образованием такого мало окисленного органического продукта, как этиловый спирт. При достаточном доступе воздуха в зерне и семенах преобладает процесс аэробного дыхания, однако им свойственно и анаэробное дыхание, которое иногда рассматривают как приспособительный процесс зерна и семян к неблагоприятным условиям окружающей среды
Следствие дыхания
В результате диссимиляции в отдельных зёрнах и зерновой массе происходят следующие существенные изменения: потеря массы сухих веществ зерна; увеличение количества гигроскопической влаги в зерне и повышение относительной влажности воздуха меж зерновых пространств; выделение тепла.
При окислении и разложении гексоз происходит невозвратимая потеря сухих веществ зерна или семян. Величина данных потерь зависит от интенсивности дыхания.
Вода, выделяющаяся при дыхании, чаще всего удерживается зерном и зерновой массой, увеличивается влажность, что, в свою очередь, приводит к более интенсивному газообмену и создаёт предпосылки для развития микроорганизмов. Влагонасыщенность воздуха меж зерновых пространств может возрастать до предела и приводить к образованию конденсационной влаги на поверхности зёрен - их «отпотеванию». Такие явления характерны для свежеубранной зерновой массы с повышенной физиологической активностью. Паро-воздушная среда в зерновой массе при хранении претерпевает и другие изменения. В результате дыхания зёрна выделяют диоксид углерода. Если хранящуюся зерновую массу не перемешивают, то диоксид углерода как более тяжёлый частично задерживается в межзерновых пространствах. Это отчётливо наблюдается в во внутренних участках больших насыпей и, особенно в достаточно герметичных хранилищах. В зерновой массе создаются условия, вынуждающие клетки зёрен и другие организмы переходить на анаэробный тип дыхания.
В процессе диссимиляции освобождается энергия. При аэробном дыхании полностью окисляется глюкоза с выделением тепла 2763,4 кДж на грамм-молекулу глюкозы. При анаэробном дыхании его выделяется всего 114,8 кДж, т.к. в этом случае глюкоза не расщепляется полностью до воды и диоксида углерода. В покоящихся зёрнах и семенах почти всё тепло выделяется в окружающую среду. Образовавшееся тепло в зерновой массе вследствие её плохой проводимости может задерживаться в ней и приводить к самосогреванию.
Факторы, влияющие на интенсивность дыхания.
При хранении зерновых
масс продовольственного и кормового
назначения наибольшее значение имеет
не вид или характер дыхания, а
его интенсивность. Чем она больше,
тем ощутимее потери сухого вещества
и тем труднее уберечь зерновую
массу от порчи. Интенсивность дыхания зерна
и семян всех культур при хранении зависит
от многих факторов, разнообразных по
своей природе и неравнозначных по влиянию
на интенсивность дыхания. Все они могут
быть разделены на две группы: факторы,
влияющие на интенсивность дыхания любой
зерновой массы; факторы, влияющие только
на зерновые массы, имеющие особенности.
Решающее значение для стойкого хранения
всех партий зерна имеют прежде всего
влажность, температура и состав газовой
среды.
Влажность зерновой массы.
Чем зерно более влажное, тем интенсивнее оно дышит. Интенсивность дыхания очень сухого зерна — пшеницы, ржи, ячменя, овса, кукурузы и бобовых культур (влажностью до 11...12 %) — ничтожна и практически равна нулю. Очень сырое зерно (влажностью 25...30 % и более), находящееся в неохлажденном состоянии при свободном доступе воздуха, теряет за сутки 0,05...0,2 % массы сухого вещества.
В зерне, как и во всяком другом организме, влага является средой, при участии которой совершаются реакции обмена веществ. Если содержание влаги невысоко, она находится в связанном состоянии: ее прочно удерживают белки и крахмал. Эта влага не может перемещаться из клетки в клетку и почти не участвует в реакциях обмена веществ. По мере увеличения влажности в клетках зерна появляется так называемая свободная влага, т. е. слабо или совсем не удерживаемая крахмалом и белками. Она участвует в реакциях гидролитического характера (в превращении крахмала в сахар, сложных белков в более простые, в разложении жира на глицерин и жирные кислоты и т. п.), в обмене веществ в клетках и может перемещаться из клетки в клетку. С появлением в зерне свободной влаги резко возрастают активность гидролитических и дыхательных ферментов, интенсивность дыхания зерна и, следовательно, расход сухих веществ. Для примера приведем данные М. В. Гордиенко по зерну пшеницы. За месяц хранения при влажности 13,5 % зерно потеряло 0,06 % сухих веществ, а при влажности 18 %—0,50 % сухих веществ.
Влажность, при которой в зерне и семенах появляется свободная влага и резко возрастает интенсивность дыхания, называется критической.
Температура зерновой массы.
С повышением температуры интенсивность дыхания зерна при хранении увеличивается. В определённом интервале температур увеличение подчиняется правилу Вант Гоффа. При высоких температурах (50°С и более) интенсивность дыхания снижается вследствие разрушения веществ, входящих в состав клеток зерна (белков, ферментных систем и др.). При пониженных температурах газообмен резко снижается и не наблюдается скачёк, характерный для критической влажности. При температуре 0-10°С интенсивность дыхания зерна даже влажностью 18 % ничтожна. Критическая влажность зерна пшеницы отчётливо проявляется лишь при температуре 18°С и более. Подобные данные показывают исключительное значение низких температур (до 10°С) для сохранения зерна.
Состав газовой среды.
Интенсивность и характер дыхания зерна и семян находятся в прямой зависимости от состава окружающей газовой среды. Только в присутствии кислорода, возможно, их нормальное (аэробное) дыхание. Это, прежде всего, относится к семенам с влажностью, близкой к критической или выше её. На жизнеспособность сухого зерна существенно не влияют даже большие концентрации диоксида углерода и полное отсутствие кислорода. Интенсивность дыхания у такого зерна ничтожна, мала, и в его клетках почти не образуется продуктов анаэробного распада.
При длительном хранении зерновых насыпей без перемешивания и искусственного продувания в межзерновых пространствах иногда создаются условия для накопления диоксида углерода и потери кислорода. Это зависит от степени герметичности хранилища, состав газовой среды чаще изменяется в зерновых массах, хранящихся во внутренних силосах элеватора, сооруженных складах из камня, кирпича и железобетона с полными полами (асфальтовыми и подобным им).
Таким образом, зерновые массы (основных зерновых и бобовых) влажностью ниже критической на 2-3 % довольно длительное время (до года) сохраняют всхожесть и энергию прорастания без обмена состава воздуха в межзерновых пространствах. Зерновые массы влажностью, близкой к критической и выше, при недостатке кислорода теряют посевные качества в первые месяцы хранения.
Из факторов, имеющих значение для отдельных партий зерна, необходимо отметить ботанические особенности, зрелость, выполненность и крупность зёрен, наличие травмированных и проросших зёрен. В пределах уравненной критической влажности интенсивность дыхания зерна кукурузы, сорго, проса, овса, и семян подсолнечника большая, чем зёрна пшеницы, ржи, ячменя и семян бобовых культур. Некоторые отклонения существуют даже в пределах рода: зерно мягкой мучнистой пшеницы дышит более энергично, чем зерно стекловидной и тем более твёрдой.
Примесь в партии
зерна недозрелых зёрен (зелёных, морозобойных
и т.д.) резко увеличивает
1.3. ПОСЛЕУБОРОЧНОЕ ДОЗРЕВАНИЕ
При известных условиях в первый период хранения свежеубранного зерна происходит его дальнейшее дозревание, которое заключается в повышении жизнеспособности семян, их всхожести и энергии прорастания. В редких случаях отмечается улучшение технологических качеств.
Комплекс процессов, происходящих в зернах и семенах при хранении, приводящих к улучшению их посевных и технологических качеств, получил название послеуборочного дозревания. Явление послеуборочного дозревания — одно из наиболее сложных. До настоящего времени еще не полностью раскрыты все происходящие при этом процессы.
Послеуборочное дозревание происходит только в тех случаях, когда синтетические процессы в семенах преобладают над гидролитическими. Оно становится возможным лишь при низкой влажности зерна.
В свежеубранном зерне повышенной влажности преобладают процессы гидролиза. В подобных условиях посевные качества семян не только не улучшаются, но могут и снизится. Правильно проведённая тепловая сушка не только останавливает гидролитические процессы, но и способствует послеуборочному дозреванию.
Второе важнейшее условие, влияющее на ход процессов послеуборочного дозревания, - температура. Семена дозревают только при положительной температуре и наиболее интенсивно при 15-30 С. Поэтому в первый период хранения сухие свежеубранные семена сильно не охлаждают. Наблюдая за партиями таких семян и подвергая их периодическому проветриванию, завершения процессов дозревания добиваются в течение 1-2 месяцев.
Если семена повышенной влажности нельзя высушить, то их консервируют охлаждением (но не промораживанием). Послеуборочное дозревание завершается через некоторое время после снижения влажности и повышения температуры. Однако всхожесть и энергия прорастания таких семян обычно не достигают возможного максимума. Недостаток кислорода и накопление в зерновой массе диоксида углерода замедляют дозревание, а иногда даже снижается первоначальная всхожесть семян.
Таким образом, первый период хранения зерновых масс нового урожая по активности и многообразию протекающих в них процессов наиболее сложен. В это время необходимы специфический подход к организации хранения партий зерна с различной влажностью и систематический контроль за их состоянием (ежедневная проверка температуры свежеубранной зерновой массы).
1.4. ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ НАСЕКОМЫХ, КЛЕЩЕЙ И МИКРООРГАНИЗМОВ
Наибольшее воздействие микроорганизмов наблюдают в зонах с повышенной влажностью, когда убираемый урожай представляет благоприятную среду для развития сапрофитной (в том числе и эпифитной) микрофлоры. Несвоевременное доведение зерновых масс до состояния, исключающего развитие микроорганизмов, вызывает потери массы и качества зерна, и в первую очередь его посевных достоинств.
Факторов, влияющих на состояние и развитие сапрофитных микроорганизмов, очень много. Решающее значение имеют: средняя влажность зерновой массы и влажность её отдельных компонентов (основного зерна, примесей и воздуха меж зерновых пространств), температура и степень аэрации. Существенную роль играют целостность и состояние покровных тканей зерна, его жизненные функции, количество и видовой состав примесей.
Свойственная зерновой массе микрофлора сохраняется длительное время даже в условиях, исключающих её активное развитие. Правда, численность микроорганизмов постепенно уменьшается, видовой состав изменяется в процентном отношении. Объясняется это тем, что при длительном хранении постепенно отмирают не споровые бактерии, а бактерии, образующие споры, и споры плесневых грибов сохраняются.
В свежеубранном зерне к типичным эпифитным бактериям, не образующих спор, относятся представители семейства Enterobacteriaceae (род Erwinaieae) и Pseudomonadaceae (род Pseudomonas).
Перечисленные бактерии не могут разрушать (гидролизировать) оболочки зерна и не участвуют непосредственно в его порче. Лишь в свеже- убранной зерновой массе, обладая большей способностью к газообмену, они выделяют много тепла, чем и способствуют возникновению самосогревания.
