Технологія післязбиральної обробки і зберігання зерна та насіння (практичне частина)

Вступ

          За роки існування незалежної Української держави практично повністю змінилися  система  заготівель  сільськогосподарської продукції, структура каналів  її реалізації, формування цін тощо.

      Ліквідовано централізовані планування  і розподіл продовольчих ресурсів через систему оптової торгівлі.

         Із  збільшенням  кількості  сільськогосподарських  товаровиробників, насамперед  товарних приватних  господарств, постало питання  організації широкої  системи  заготівель  та  реалізації  сільськогосподарської  продукції.  Вирішенню  його  значною  мірою сприяли  Укази  Президента  України «Про  невідкладні  заходи щодо забезпечення та функціонування аграрного ринку» та «Про заходи  щодо  стабілізації  виробництва  і  розвитку  ринку  зерна» (червень 2000 р.).Зросла  частка  сільськогосподарської  продукції, реалізованої на  ринках:  якщо  в 1999  р.  вона  становила 30 %,  то  в 2000  р. — майже 37 %. Зменшилися обсяги бартеру на селі з 27 % у 1999 р. до 18,7 % у 2000  р.  Торгівля  сільськогосподарською  продукцією стала  домінуючою  на  українських  біржах.  Її  частка  у  першому кварталі 2001 р.  досягла 34 % від  загальних  обсягів  укладених угод.

         Тому  одним  з  головних  завдань  аграрного  виробника  є  довеставки  на  пункти  системи  заготівель.  Від  цього  насамперед  залежать  реалізація  глобального  завдання АПК щодо поліпшення якості сільськогосподарської продукції, зниження  її втрат під час післязбиральної обробки та зберігання.

          На  сільськогосподарській сировині  працюють  багато  галузей промисловості: на 100 % —  борошномельна  і  круп’яна;  більш  як на 90 % —  цукрова,  спиртова,  крохмале-патокова,  хлібопекарська,  макаронна, пивоварна;  більш  як  на 70 % —  комбікормова.

            Використовується ця  сировина у лакофарбовій, фармацевтичній, парфумерній, миловарній,  авіаційній  промисловості.  Зберігається  вона  або  у  безпосереднього  виробника,  або  в  системі  заготівель, де здійснюються переробка деяких її видів та реалізація.

             Отже,  галузі, що  займаються  зберіганням та переробкою  сільськогосподарської продукції, відіграють провідну роль у  забезпеченні  населення  продуктами  харчування,  а  також  в  організації експорту  зерна, цукру,  плодів,  овочів,  традиційним  виробником  яких є Україна.

             Для  зберігання  та переробки  безпосередньо  у місцях  вирощування більш як 50 %  загального  обсягу продукції рослинництва, яка  швидко псується,  найближчим  часом  належить  побудувати відповідну матеріально-технічну базу. Система  ринкових  відносин  і самофінансування  висуває  серйозні  вимоги  щодо  рівня  професійної  підготовки  кадрів.  Сучасний спеціаліст у галузі АПК — це не тільки носій певної кількості знань. Він повинен уміти активно, самостійно  і творчо діяти в різних виробничих ситуаціях. Саме вмінням приймати відповідні рішення з необхідним ступенем ризику визначається рівень його кваліфікації.

                   Для  ефективного функціонування  галузі  зберігання  і переробки  продуктів  рослинництва  сьогодні  для  фахівця  дуже  важливим є вміння економічно виважено розв’язувати питання організації  цивілізованих  відносин  між  виробником  і  споживачем — переробними  заводами,  торговельними організаціями, підприємствами із зберігання  сільськогосподарської продукції: зерна, овочів,  картоплі,  плодів,  сировини  для  технічної  переробки (цукрових буряків, соняшнику, льону, тютюну тощо).(11)

          Гречка належить до найважливіших круп'яних культур і є єдиною незлаковою рослиною у групі зернових культур. Крупа з неї має високі споживчі, смакові та дієтичні якості.

         У зерні  гречки міститься від 10 до 15 % (у  середньому 13,1 %) білка, 67,8 % вуглеводів, 3,1 % олії, 2,8 % золи, 13,1 % клітковини. У  складі білка гречки переважають  легкорозчинні глобуліни та глютеніни, тому він краще засвоюється і поживніший за білок злакових культур (наближається за якістю до білків зернобобових культур). Містить багато незамінних амінокислот: аргінін (12,7 %), лізин (7,9 %), цистин (1 %), гістидин (0,59 %) та ін. У золі гречки багато фосфорної кислоти (48,7 %), оксиду калію (23,1 %) та оксиду магнію (12,4 %). За вмістом заліза (1,7 %) вона переважає інші круп'яні культури, а також багата на мідь.

         У зерні  гречки містяться органічні кислоти (лимонна, яблучна, малеїнова, щавлева), які сприяють кращому засвоєнню не тільки гречаної каші, а й інших страв, які вживаються після неї. До складу зерна гречки входять такі цінні вітаміни, як В1, В2, В6, Р (рутин), необхідні для нормальної фізіологічної діяльності людського організму. Цим визначається цінність гречки як лікувально-дієтичного продукту харчування.

          Гречана  крупа швидко розварюється, відзначається  високою калорійністю.

            Хімічний склад зерна характеризує  гречану крупу як важливий продукт харчування, особливо для дітей, літніх людей, а також осіб, хворих на діабет, гіпертонію, склероз, виразкову хворобу шлунка, розлад нервової системи.

         Із зерна  гречки виробляють гречане борошно, придатне для виготовлення млинців, галушок, вареників, здавна відомих українських «гречаників», печива, макаронів, деяких сортів шоколаду. У хлібопеченні це борошно не використовують через брак у зерні клейковини.

              Велике значення має гречка  для тваринництва. На корм худобі  і домашній птиці використовують дрібне, щупле зерно «рудяк», а також висівки й борошняний пил, які утворюються під час переробки зерна. Поживним кормом для тварин є гречана полова (в 100 кг її міститься 50 корм. од.) і силос із зеленої маси гречки. При переробці гречки на крупу на крупорушках залишається луска із вмістом у золі 40 % оксиду калію. Її використовують як цінне місцеве калійне добриво і в якості сировини для виробництва поташу (К2СО3).

            Гречка — цінна медоносна рослина. В областях, де розміщені її основні посіви, гречаний мед є основним сортом товарного меду. Вважається, що кожна четверта частина зібраного меду в СНД — гречаний мед.

          За даними  Інституту бджільництва, 1 га посіву  гречки забезпечує в середньому  збір 40 — 60 кг меду, а за сприятливих погодних умов 90 — 100 кг. Значення гречки як медоносу зростає ще й тому, що з окультуренням полів, особливо із впровадженням нових технологій, зникає дика медоносна флора.

       Одночасно з  медозбором бджоли запилюють  квітки гречки і різко підвищують її врожайність.

1.Характеристика зернової маси, яка надходить із поля для   

                         післязбиральної обробки і зберігання.

        Зернова маса  — це сукупність взаємозв'язаних  компонентів зерна основної культури, домішок, мікроорганізмів, комах та повітря міжзернових проміжків. Іншими словами, це штучно створена людиною екологічна система, в якій тісно взаємодіють живі організми й навколишнє середовище. Найбільший вміст у зерновій масі зерна основної культури — від 60 до 95 %. Зернову масу слід розглядати насамперед як комплекс живих організмів. Кожна група цих організмів або її окремі представники за певних умов так чи інакше виявляють свою життєдіяльність і тим самим впливають на стан та якість зернової маси, що зберігається. Зерно і насіння, маючи невеликі розміри та малу масу 1000 зерен, навіть у малій за масою партії містяться у великій кількості. Наприклад, в 1 т зернової маси пшениці міститься 30 — 40, а в 1 т проса — 150 — 190 млн шт. зерен.

         Основою будь-якої зернової маси є зeрно (насіння) певного ботанічного роду. За прийнятою класифікацією ці зерна (за умови їх доброякісності) належать до категорії основного зерна або до зерен головної культури. Переважна більшість зернової маси, як правило, неоднорідна за своїм станом — зерна різняться за розмірами, виповненістю, масою 1000 зерен, щільністю, вологістю та ін.

У зерновій масі, крім зерна основної культури, є домішки насіння інших культурних рослин і бур'янів, органічні та мінеральні домішки, зерна, пошкоджені шкідниками хлібних запасів тощо. Кількість цих домішок та їх якісний склад залежать від рівня агротехніки, способів і організації збирання врожаю. Наявність домішок не тільки знижує цінність зерна, а й посилює неоднорідність зернової маси, збільшує її об'єм. Це вимагає додаткових витрат, зокрема, на затарювання й перевезення зернових мас. Крім того, наявність домішок у свіжозібраних зернових масах різко впливає на їх збереженість. Це зумовлено тим, що насіння бур'янів, як правило, має підвищену вологість, що, в свою чергу, підвищує вологість зерна. При цьому посилюються процеси дихання насіння, створюється сприятливе середовище для розвитку мікроорганізмів.

       Негативна дія  мікроорганізмів є головним чинником  зниження якості зерна і його псування. Вони з'являються на зерні в період вегетації рослин. У процесі збирання й обробки при контакті насіння з пиловидними часточками ґрунту кількість і видовий склад їх на зерні різко збільшуються. В 1 г зернової маси міс­тяться десятки або сотні тисяч, інколи мільйони мікроорганізмів.

       Величезні втрати  зернових продуктів під час  їх зберігання пов'язані з розмноженням  різних комах: довгоносиків, чорнушок, хрущаків, зерноїдів, молі, вогнівок, частково  кліщів та ін. Ці шкідники заражають  зерно на токах, у сховищах, під час перевезення, при застосуванні зерноочисних машин, обладнання і тари. При своєчасному знезаражуванні токів, знищенні минулорічних органічних решток, дезінфекції зерносховищ, тари, мішків і транспортних засобів перед збиранням нового врожаю значно зменшується можливість зараження свіжозібраного зерна.

      Неоднорідність зерен  та домішок за формою і розмірами  зумовлює наявність у зерновій  масі міжзернових проміжків, так  званих шпарин. Повітря, яке заповнює  ці проміжки, істотно впливає на компоненти зернової маси, одночасно змінюючись за своїм складом, температурою і навіть тиском.

       Мікроорганізми  та їх роль при зберіганні  зерна і насіння. На поверхні  зерна і насіння будь-якої культури, незалежно від віку та якісного  стану, знаходяться мікроорганізми, оскільки ріст і розвиток рослин та формування плодів відбуваються в умовах, де є значна їх кількість.

      Факторів, які впливають  на стан і розвиток сапрофітних  мікроорганізмів у зерновій масі, дуже багато. Вирішальне значення серед них мають: середня вологість зернової маси і вологість окремих її компонентів, температура і ступінь аерації, цілісність і стан покривних тканин та життєві функції зернини, кількість і видовий склад домішок.

     Мікрофлора зерна  складається з мікроорганізмів, що заселяють рослини. Вони поділяються на: епіфітні, властиві кожному роду і виду рослин; рослинні паразити та паразити, які випадково потрапили на рослини; мікроорганізми, які потрапили в зернову масу під час збирання врожаю та неправильного зберігання і перевезення.

     За способом життя  і впливом на зерно розрізняють  три групи мікрофлори зернової  маси: сапрофітну, фітопатогенну і  патогенну. Сапрофітні мікроорганізми  — бактерії, дріжджі, плісеневі гриби  й актиноміцети.

       Бактерії більше поширені у свіжозібраному зерні та в партіях доброякісного зерна. Основні представники бактерій належать до родів Ervinea і Pseudomonas.

      E. herbicola aureum — рухлива дрібна бактерія, яка не утворює спор, має форму палички завдовжки 1-3 мкм. На твердих живильних середовищах вона утворює колонії золотистого кольору. Другий вид бактерій цього роду E. Herbicola rubrum на щільних середовищах утворює колонії червоного кольору. В партіях свіжозібраного зерна E. Herbicola становить 92 - 95 % усієї кількості бактерій, що свідчить про добру якість зерна та його свіжість, оскільки ці бактерії зерно не псують.

        Бактерії, що  утворюють спор и, в зерновій  масі представлені переважно  картопляною (B. mesentericus) і сінною (B. subtilis) паличками. Будучи типовими сапрофітами з дуже стійкими спорами, вони можуть зберігатися у зерновій масі досить тривалий час. Спори їх високотермостійкі, не гинуть при випіканні хліба, тому його м'якуш втрачає пружність, стає липким, легко розтягується, тобто такий хліб непридатний для вживання.

     У зернових масах  трапляються також одиничні збудники  гнильних процесів Fycoides, Droteus, а також бактерії, що зумовлюють кислотне бродіння (молочнокисле, маслянокисле), та кокові форми бактерій, які інтенсивно розвиваються при самозігріванні зерна.

         Дріжджі  — це одноклітинні організми  різної форми, крупніші за бактерії. На якість зерна під час  зберігання вони істотно не  впливають, однак за певних умов  можуть надавати йому комірного  запаху.

           Плісеневі  гриби — друга за чисельністю група мікроорганізмів у зерновій масі (1 — 2 % від загальної кількості мікроорганізмів). Вони невибагливі до умов середовища і здатні розмножуватися в широкому діапазоні вологості й температури. Розвиваються за рахунок органічних речовин зерна, що призводить до втрати його маси, погіршення якості або повного псування, зміни кольору, появи неприємних запаху і смаку. Понад 80 % втрат зерна від діяльності мікрофлори припадає на рахунок плісеневих грибів.

          Актиноміцети  — це променеві гриби, які потрапляють у зернову масу з грудочками ґрунту під час збирання врожаю. Чисельність їх у масі свіжозібраного зерна невелика, проте за сприятливих умов вони швидко розвиваються, спричинюючи самозігрівання зерна.

        Мікробіологічні  процеси в зерні протікають з великою швидкістю. Свіжозібране зерно вже через кілька днів може втратити схожість, у ньому утворюються токсини, виникає стійкий затхлий запах.

       Основний спосіб  боротьби з мікрофлорою зерна  — якнайшвидше післязбиральне  очищення його від домішок та просушування до сухого стану. Зниження температури також пригнічує активність мікроорганізмів у зерновій масі, проте при температурі 5 - 10 °С плісеневі гриби здатні повільно розвиватися на зерні з підвищеною вологістю. Тому сире, охолоджене зерно, особливо насіннєвого призначення, можна задовільно зберігати недовго, оскільки добре зберігання його можливе тільки в сухому стані.

         До фітопатогенних  мікроорганізмів у зерновій масі  належать бактерії, гриби і віруси. Вони викликають різні захворювання рослин — бактеріози (збудники — бактерії) та мікози (збудники — гриби).

        Збудники хвороб  потрапляють на рослини переважно  за допомогою комах, вітру, з краплинами  дощу. На поверхні рослини вони  розвиваються й утворюють міцелій  та спори. Всередину рослин мікроорганізми проникають через отвори (продихи) або покривні частини рослини після руйнування їх ферментами.

        Пошкоджені  фітопатогенними мікроорганізмами  рослини або гинуть, або формують  менший урожай зниженої якості. Відомо, що фітопатогенні мікроорганізми не впливають на збереженість зернової маси, але наявність ознак пошкодження ними зерна враховують

при загальній його оцінці та при використанні на продовольчі, фуражні та насінні цілі. Мікроорганізми, патогенні для людини і тварин, потрапляють у зернову масу здебільшого випадково. Вони можуть бути безпосереднім джерелом поширення деяких інфекцій тільки для людини або тільки для тварин.

          Патогенні  мікроорганізми розповсюджуються  хворими людьми і тваринами  або їх бацилоносіями. Деякі мікроби проникають у ґрунт, де не лише живуть, а й розмножуються протягом тривалого часу, тому ґрунт може бути джерелом небезпечних захворювань.

       Переносниками  інфекцій, зокрема, є гризуни і  свійські тварини. Як правило, в  партіях зерна важко виявити збудників захворювань людини і тварин. Тому зерно, яке надходить на заготівельні пункти з районів, де є інфекційні захворювання, приймають з дотриманням заходів, передбачених спеціальними інструкціями.

          Характер  зміни кількості і видового складу мікроорганізмів залежить від умов зберігання зернової маси. За несприятливих умов розмноження чисельність мікроорганізмів зменшується. Тривале зберігання зерна в цьому разі не сприяє повному знищенню їх, відбувається тільки зміна їх якісного складу.

          Якщо  у зерновій масі створюються  сприятливі умови для розвитку  мікроорганізмів, то насамперед  у ній розвиваються плісеневі  гриби. Вони менш вибагливі до  умов життя, ніж бактерії, і можуть  активно розвиватися з самого  початку зберігання зерна, викликаючи значні зміни його якості. Однак після припинення розвитку грибів ліквідувати наслідки їх розвитку не вдається, і партія зерна стає непридатною для тривалого зберігання.

          Під  дією життєдіяльності мікроорганізмів  змінюються насамперед основні показники свіжості зерна — колір, блиск, запах, смак. У міру прояву їх життєдіяльності свіжість зерна змінюється в такій послідовності: тьмяне без блиску, плямисте й потемніле, на окремих зернинах утворюються колонії плісеневих грибів і бактерій, темніє значна кількість зерен, виявляються зіпсовані (запліснявілі і за-гнилі), а надалі при самозігріванні зернової маси — чорні й обвуглені зерна. Одночасно із зміною кольору зерна відбувається його розкладання, зумовлене розвитком мікроорганізмів, та виникають різні запахи. Отже, відхилення показників свіжості зерна від нормальних значно погіршує його технологічні властивості. Наприклад, пліснявіння зерна супроводжується зниженням його схожості й утворенням мікотоксинів — продуктів життєдіяльності багатьох плісеневих грибів, які досить токсичні для людини і тварин.

          Шкідники  хлібних запасів. До основних  шкідників хлібних запасів належать  комахи (жуки, метелики, кліщі), птахи  і мишо-видні гризуни. У процесі  своєї життєдіяльності комірні  шкідники знищують зерно, погіршуючи його якість та спричинюючи самозігрівання, виділяють тепло і вологу, підвищуючи температуру та вологість зернової маси. В цих умовах активізується життєдіяльність мікрофлори, яка викликає подальше підвищення температури і вологості зерна, що зберігається. Підвищення температури і вологості зерна відбуваються досить інтенсивно, внаслідок чого воно самозі-грівається. Крім того, екскременти шкідників засмічують зерно і можуть потрапити в борошно під час його переробки, різко знижують якість борошна та випеченого хліба. Інколи таке зерно стає непридатним для використання на продовольчі цілі.

          Серед  шкідників хлібних запасів є  види, які спочатку живуть у  полі, а потім — у сховищі, наприклад, деякі види борошноїдів, метеликів, горохова зернівка. Із зерном з поля комахи (рисовий довгоносик, зерновий точильник, зернова міль, комірний довгоносик) потрапляють у зерносховища.

         На відміну  від мікроорганізмів, комахи можуть  активно розвиватися в сухому  зерні. При цьому сушіння і  доведення зерна до сухого стану не забезпечують захисту його від шкідників. Тільки вологість зерна нижче 9 - 10 %, що на практиці буває дуже рідко, пригнічує їх розвиток. Відповідно до державних стандартів навіть при наявності в зерні одного живого представника комах-шкідників воно вважається зараженим.

         Найважливішим  фактором, що впливає на інтенсивність  розвитку комах і кліщів у  зернових продуктах та зерносховищах, є температура. Оптимальні умови  для розвитку шкідливих комах  створюються при температурі 20 — 28 °С. Наприклад, потомство комірного довгоносика при температурі 25 — 26 °С з'являється приблизно через 30, а при 12 °С — через 209 діб. Більшість комах погано переносять температуру 10— 11°С: при 0 °С вони заклякають, а при більш низькій — гинуть. Так, при температурі мінус 15 °С шкідники гинуть протягом доби. Підвищена температура (понад 35 °С) також несприятливо позначається на життєдіяльності шкідників: у них припиняється відкладання яєць. При 38 — 40 °С відбувається їх теплове заклякання, а вище 48 — 55 °С вони гинуть.

      Кліщі менш вибагливі  до високої температури і тривалий  час витримують мінусову температуру, однак вони можуть забезпечити  себе поживою тільки при підвищеній  вологості зернової маси. Сушіння  зерна до сухого стану (12 — 13 %) практично виключає зараження його кліщами. Останні менш небезпечні, ніж інші шкідники зерна, тому, згідно з державними стандартами, допускається приймання зерна, зараженого кліщами.

          Крім  температури, на розвиток кліщів  істотно впливає вологість зернової маси. Тіло комах — шкідників зернових продуктів на 48 — 67 % складається з води. Тому тільки при вмісті у зернових продуктах певної кількості вологи комахи і кліщі можуть існувати і розмножуватися, оскільки поповнення води в їхньому організмі необхідне внаслідок втрати її при диханні, виділенні з екскрементами тощо.

           В  умовах без доступу кисню (вміст  його не більше 1 — 2 %) комахи й  кліщі гинуть. Якщо його в окремих  шарах зернового насипу не  вистачає, комахи й кліщі переміщуються  в ділянки, багатші на кисень.

           Вміст  у зерновій масі різних компонентів  зумовлює її специфічні властивості, які треба враховувати під  час зберігання та обробки. Розрізняють  фізичні та фізіологічні властивості  зернової маси.

При тривалому зберіганні зернова маса ущільнюється, а її шпаруватість зменшується. Показники шпаруватості та щільності укладання зернової маси можуть змінюватися у досить значних межах. Шпаруватість зерна S визначають за формулою:

•                                                ,

де V1 - загальний об'єм зернової маси, м3; V - дійсний об'єм твердих часточок зернової маси.

            Знаючи об'єм, який займає зернова маса, та показник її шпаруватості, можна визначити об'єм повітря у шпаринах. При застосуванні активного вентилювання цю кількість беруть за один обмін.

            Сорбційні властивості зернової маси - це її здатність поглинати (сорбувати) з навколишнього середовища пару, запахи різних речовин і гази, а також виділяти (десорбувати) їх. У зернових масах спостерігаються такі сорбційні явища, як абсорбція, адсорбція, капілярна конденсація і хемосорбція. Сумарний результат адсорбції, абсорбції, капілярної конденсації, хемосорбції називають сорбцією, а ступінь здатності зернової маси поглинати пару і гази за різних умов - сорбційною ємністю. Остання визначається капілярно-пористою колоїдною структурою зерна і шпаруватістю зернової маси. Окрема зернина як багатоклітинний організм є пористим тілом з великою поверхнею. Клітини і тканини зернин мають численні макро і мікрокапіляри, перші - переважно в оболонках, а другі - в ендоспермі. Стінки макро і мікрокапілярів беруть участь у процесах сорбції молекул парів і газів. По системі капілярів переміщується зріджена пара. Активна поверхня зерна становить 20 - 25 см2/г, що у 20 разів перевищує його справжню поверхню. Тому сорбційні явища відбуваються не лише на поверхні зерна, а й усередині кожного капіляра.