Обработка и хранение зерна

Содержание

1.Введение

2.Физиологические процессы происходящие в зерне при хранении

3.Факторы, влияющие на сохранность зерновой массы

4.Послеуборочная обработка зерна

5.Режимы и способы хранения зерна

6.Создание бескислородных условий

7.Режим хранения зерновых масс без доступа воздуха.

Введение

Сельское хозяйство производит основные пищевые продукты, а также  сырьё для пищевой и многих других отраслей лёгкой промышленности. От количества и качества этих продуктов, разнообразия их ассортимента во многом зависят здоровье, работоспособность  и настроение человека. Поэтому создание достаточного количества сельскохозяйственных продуктов высокого качества – одно из условий стабильности и благосостояния общества.

Сохранение и рациональное использование  всего выращенного  урожая и получение максимума изделий из сырья является одной из основных государственных задач. Важнейший источник пополнения продовольственного фонда – сокращение потерь растениеводческой продукции при уборке, транспортировке, хранении и переработке.

Главные задачи при хранении и послеуборочной обработки зерна  состоят в сохранении продукции без потерь в массе или с минимальными потерями; сохранение продукции без ухудшения качества, повышение качества зерновых продуктов и семенных фондов в период хранения, применяя соответствующие приёмы и режимы; сокращение затрат труда и средств на единицу массы продукции при наилучшем сохранении его количества и качества.

Рациональное хранение продуктов  возможно только при наличии и  правильной эксплуатации технической  базы, хранилищ, машин и оборудования используемых для доработки продуктов с целью повышения устойчивости и качества.

Физиологические процессы происходящие в зерне при хранении

Зерновая масса – сложная  биологическая система, представляющая собой биоценоз, то есть совокупность живых организмов с более или менее одинаковыми условиями жизни. В зерновой массе в результате жизнедеятельности входящих в неё живых компонентов (зерно, семена сорняков, микроорганизмы, насекомые и клещи) протекают физиологические процессы. Жизнедеятельность зерновой массы при хранении проявляется в виде дыхания, послеуборочного дозревания, прорастания. Эти процессы имеют большое практическое значение, так как умение регулировать их ход позволяет сохранить зерно и сократить потери сухих веществ при хранении.

При дыхании происходит процесс  преобразования и распада органических веществ, и прежде всего сахаров. В результате этого выделяется энергия, необходимая организму для поддержания жизненных реакций. Различают аэробное и анаэробное дыхание зерновой массы. Аэробное дыхание происходит при свободном доступе кислорода:

С6Н12О6 + 6О2 → 6СО2 + 6Н2О + энергия

На каждую израсходованную  грамм-молекулу глюкозы при аэробном дыхании выделяется 674 ккал тепла. Часть  этой энергии идет на процессы обмена веществ, необходимые для поддержания  жизни зерна, а неиспользованная энергия в виде тепла выделяется в окружающую среду.

При понижении содержания кислорода в межзерновом пространстве характер дыхания зерна изменяется. На смену аэробному (кислородное) дыханию приходит анаэробное (бескислородное), которое называют спиртовым брожением:

С6Н12О6 → 2СО2 + 2С2Н5ОН + энергия

На каждую израсходованную  грамм-молекулу глюкозы при анаэробном дыхании выделяется 28,2 ккал тепла.

В результате дыхание зерна  происходят существенные изменения: потеря в весе сухих веществ зерна; увеличение влажности в зерне и повышение относительной влажности воздуха межзерновых пространств; изменение состава воздуха межзерновых пространств; образование тепла.

Послеуборочное дозревание семян - биохимический процесс, протекающий в свежесобранных семенах и ведущий к их физиологической  зрелости, то есть способности давать нормальные всходы. Свежесобранные семена не способны прорастать сразу же после уборки, если их не подвергнуть предпосевной подготовке, характер которой зависит от типа покоя семян. Различают покой вынужденный, вызванный внешними условиями – отсутствием влаги и необходимой температуры, а также органический (глубокий), когда задержка прорастания семян связана с внутренними свойствами семян. В состоянии покоя жизненные процессы идут очень медленно, поддерживая только жизнь зародышевой ткани.

При дозревании зерна заканчиваются  процессы синтеза полисахаридов, белков и жиров. Уменьшается количество небелкового азота. Белки клейковины уплотняются, качество её улучшается. Возрастает количество жира при одновременном снижении свободных жирных кислот. Ослабевает ферментативная активность.

Период дозревания, являясь  характерным признаком сорта, может  изменяться под влиянием погодных условий в период прорастания, формирования, созревания и уборки. Высокие температуры воздуха и недостаточное количество осадков в период прорастания приведут к сокращению периода дозревания, а низкая температура и повышенная влажность - к его увеличению.

Важнейшее значение для послеуборочного  дозревания при хранении имеют влажность, температура зерновой массы, степень  её аэрации и состав воздуха межзернового пространства. Для дозревания необходимо преобладание синтетических процессов над гидролитическими, что возможно только при низкой влажности зерна. Поэтому для скорейшего прохождения послеуборочного дозревания зерно должно иметь влажность ниже критической. Оптимальная температура 15…30°С и более. Послеуборочному дозреванию семян способствует активное вентилирование. При благоприятных условиях хранения процессы послеуборочного дозревания зерна пшеницы заканчиваются в течение месяца, у ржи – 10…15дней, у овса – 20 дней, у ячменя – 6…8месяцев.

В практике хранения наблюдается  и явление прорастания отдельных  зерен или массы зерна в  тех или иных участках насыпи. Прорастание  при хранении совершенно недопустимо. Оно возникает в результате небрежного или неправильного хранения. При  прорастании зерна во время хранения теряются сухие вещества; выделяется значительное количество тепла, что приводит к усилению всех процессов жизнедеятельности; вследствие активных гидролитических процессов ухудшается качество зерна. В результате этого семена теряют свои посевные свойства, резко ухудшаются мукомольно-хлебопекарные качества зерна и уменьшается выход продуктов при переработке.

Основными факторами, определяющими  возможность прорастания, являются влага, воздух и тепло. При правильной организации хранения зерновых масс прорастание всегда можно предотвратить. Наблюдения за влажностью зерновой массы в отдельных ее участках и слоях, а также проверка партий зерна на содержание примесей (выявление проросших или начинающих прорастать зерен) позволяют своевременно обнаружить это явление в начальной форме. Отсутствие в зерновой массе капельно-жидкой влаги и предпосылок к её образованию исключает возможность прорастания зерна.

Факторы, влияющие на сохранность зерновой массы

Сохранность зерна зависит  от ряда факторов: влажность, температура, доступ зерна к воздуху, состояние  зрелости, выполненность и крупность зерна, целостность зерна и ботанические особенности.

Сухое зерно обладает замедленным  газообменом. Зерно средней сухости дышит в 2…4 раза интенсивнее сухого, влажное – в 4…8раз, сырое – в 20…30 раз. Усиление интенсивности дыхания зерновой массы с увеличением её влажности обусловлено ослаблением связи сорбированной воды с зерном и изменением уровня её активности. Влажность зерна, начиная с которой резко усиливаются физиолого-биохимические и микробиологические процессы, называют критической. Зерновая масса от состояния покоя к активной жизнедеятельности переходит в относительно узких пределах влажности: 13…16% - для основных зерновых и бобовых культур и 7…12%- для семян масличных культур. Таким образом, зерновая масса в сухом состоянии (с влажностью ниже критической) устойчива при хранении и требует меньшего ухода, чем влажное и сырое зерно, которое интенсивно дышит и может испортиться при хранении вследствие самосогревания.

Температура - важный фактор, влияющий на интенсивность дыхания  зерна. При неизменной влажности  интенсивность дыхания зерна  тем выше, чем больше температура. Однако катализирующее действие температуры  сказывается только до определенного  предела, примерно до 45 - 55°С, а при дальнейшем ее росте дыхание зерна резко   падает. Это объясняется тем, что высокая температура приводит к денатурации белка.  А денатурация белка, являющегося основой жизни, всегда связана с гибелью живого организма. Таким образом, перегрев зерна приводит к необратимому изменению его белковых веществ и, в частности, к потере активности ферментов, катализирующих биохимические процессы в зерне, а следовательно, к гибели всего зерна.

При пониженных температурах (0…10°С) интенсивность дыхания зерна очень мала. Низкая температура консервирует даже влажное и сырое зерно.

Доступ зерна к воздуху  оказывает существенное влияние  на сохранность зерна при хранении. Вентилирование зерновой массы повышает интенсивность дыхания. Хранение зерна без проветривания сопровождается увеличением в воздухе межзернового пространства CO2, который оказывает отрицательное влияние на микрофлору зерна и вынуждает микроорганизмы и зерно переходить на анаэробное дыхание – интенсивность дыхания зерновой массы снижается. При длительным содержанием зерна в воздухе с повышенным содержанием CO2 и небольшим количеством О2 оно теряет свою жизнеспособность и всхожесть. Поэтому семенное зерно при хранении систематически проветривают, а продовольственное и кормовое зерно во влажном и сыром состоянии подвергают активному вентилированию.

Состояние физиологической  зрелости зерна является также одним  из определяющих факторов его сохранности. Зерно, убранное в стадии восковой или  даже технической спелости, не является еще физиологически зрелым. Энергия  дыхания незрелого зерна повышена, способность к прорастанию понижена, и мука, выработанная из такого зерна, обладает пониженными хлебопекарными достоинствами. Зерновая масса, в которой содержится много недозревших семян, крайне неустойчива и легко подвергается порче.  

Щуплые зёрна дышат  значительно интенсивнее, чем выполненные  и крупные. Это объясняется наличием у них сравнительно большей активной поверхности, чем у зёрен выполненных, также у такого зерна больше гигроскопичность. Поэтому партии с щуплым зерном менее стойкие. Также увеличивается интенсивность дыхания у зерна с повреждённой оболочкой.

Зерновая масса, содержащая много недозрелых, щуплых, дроблённых, подмоченных, начавших когда-то прорастать зёрен и зёрен с другими  дефектами, обладает повышенной интенсивностью дыхания, менее устойчива при хранении и требует тщательного наблюдения.

Послеуборочная  обработка зерна

Послеуборочная обработка  зерна – это сложный комплекс взаимосвязанных технологических транспортных операций по приёмке, очистке, сушке и активному вентилированию зерна. В настоящее время широкое распространение получила обработка зерна в потоке. Она представляет собой систему операций, проводимых в определённой последовательности и выполняемых одна за другой. При этом можно совмещать самые разнообразные операции обработки зерна в зависимости от особенностей культуры, исходного качества, климатических условий, целевого назначения зерна и материально-технической базы предприятия.

Для обработки зерна в  потоке созданы технологические  линии, состоящие из комплекса машин и сооружений, связанных между собой в заданной последовательности подъёмно-транспортными механизмами. Схема приёма и обработки зерна в потоке обычно включает: отбор образцов и определение по ним качества поступающего зерна; первичное взвешивание зерна; разгрузку зерна; первичную очистку от грубых примесей; сушку; вторичную очистку с отделением ценных зерновых отходов в сухом виде; вторичное взвешивание; закладку зерновых масс в хранилище. Необходимость каждой операции устанавливают исходя из качества поступающего зерна и его назначения. Для равномерной загрузки линий их оборудуют накопительными емкостями с активным вентилированием и охлаждением зерна.

Требования к технологическим  линиям:

1. полная механизация, а при возможности и автоматизация процессов приёмки, обработки, учёта, контроля за состоянием при хранении и отпуске зерна;

2. доведение зерна по влажности, засорённости и заражённости до кондиций, гарантирующих длительную сохранность его без порчи и потерь, а также до кондиций, предъявляемых перерабатывающими предприятиями;
3. универсальность технологических линий;
4. соответствие производительности машин и оборудования, находящихся в одной технологической линии;
5. выполнение требований техники безопасности и санитарных норм, высокая технологическая и экономическая эффективность.

 Режимы и  способы хранения зерна

Хранение, являющееся заключительным этапом производства зерна, - это наука, которая изучает особенности  зерна и зерновых масс в целом  как объектов хранения, а также  влияние физических, химических и  биологических факторов на состояние зерна. В практике хранения зерна применяют три режима:

- хранение зерновых масс  в сухом состоянии, т.е. масс, имеющих пониженную влажность;

- хранение зерновых масс  в охлажденном состоянии, т.е.  масс, температура которых понижена до пределов, оказывающих значительное тормозящее влияние на все жизненные функции зерновой массы;

- хранение зерновой массы  в герметических условиях (без  доступа воздуха).

Хранение зерновых масс в  сухом состоянии базируется на принципе ксероанабиоза – в зерне с влажностью до критической все физиологические процессы протекают очень медленно. Объясняется это отсутствием свободной воды, которая могла бы принимать участие в процессе обмена веществ в клетках зерна. При этом не развиваются микроорганизмы, клещи и другие насекомые. Это основной режим хранения зерна любого целевого назначения. Основной причиной порчи сухого зерна может быть развитие некоторых насекомых-вредителей, которые способны существовать и даже размножаться в зерне с влажностью ниже критической. Поэтому целесообразно охлаждать и сухие зерновые массы, снижая их температуру до пределов, исключающих активную деятельность насекомых.

Режим хранения в охлажденном  состоянии основан на чувствительности всех живых компонентов зерновой массы к пониженным температурам.

Жизнедеятельность семян  основной культуры, семян сорных растений, микроорганизмов, насекомых и клещей при пониженных температурах резко  снижается или останавливается  совсем. Своевременным умелым охлаждением зерновой массы различного состояния достигают ее полного консервирования на весь период хранения. Хранение в охлажденном состоянии является одним из средств, обеспечивающих сокращение потерь зерна. Даже при хранении сухого зерна его охлаждение дает заметный дополнительный эффект и увеличивает степень консервирования сухой зерновой массы. Охлаждение зерновых масс до 0°С или небольших минусовых температур обеспечивает их сохранность и облегчает спокойный переход к условиям весенне-летнего хранения.

Способы обработки зерна  атмосферным воздухом делят на пассивные и активные. Пассивное охлаждение применяют для всех партий зерна, когда температура воздуха ниже температуры зерновой массы. Для него используют естественную приточно-вытяжную вентиляцию. Активное охлаждение – это пропуск зерна через нории, зерноочистительные машины, сушилки, конвейеры и активное вентилирование. Применяется такой метод лишь в крайних случаях, когда нет возможности охладить зерно более совершенными и экономически более выгодными средствами.

Хранение без доступа  воздуха – это почти единственный способ, обеспечивающий сохранность зерна с повышенной влажностью, исключающий необходимость применения тепловой сушки в зерносушилках. Основан этот способ хранения на принципе аноксианабиоз (отсутствие кислорода в межзерновом пространстве и над зерновой массой). Но при таком способе идёт потеря всхожести. Поэтому он не пригоден для зерна, предназначенного для семенных целей.

Хорошо организованное наблюдение за хранящимися зерновыми массами и умелый правильный анализ полученных данных позволяют своевременно предотвратить все нежелательные явления и с минимальными затратами довести зерновую массу до состояния консервирования или реализовать ее без потерь. Наблюдение организуют за каждой партией зерна.

Температура зерновой массы  – это важнейший показатель, характеризующий состояние зерновой массы. Низкая температура во всех участках зерновой массы является показателем ее благополучного состояния и свидетельствует о ее консервировании. Повышение температуры зерновой массы, не соответствующее изменению температуры окружающей среды, свидетельствует об активации физиологических процессов и начале самосогревания. Поэтому, наблюдая за зерном, надо одновременно учитывать температуру наружного воздуха и воздуха в хранилищах.

Для определения температуры  зерновой массы, а также температуры  воздуха в хранилищах и вне  их используют спиртовые или ртутные  термометры. Последние помещают в металлическую оправу, навинчивающуюся на деревянную или металлическую штангу, состоящую из двух-трех свинчивающихся колен, что позволяет вводить термометр на всю глубину насыпи. При хранении семенных фондов необходимо иметь по одной термоштанге на каждый закром. Термоштанга постоянно находится в насыпи, в ее верхнем (20...30 см от поверхности), среднем или нижнем слое (20...30 см от пола). Периодически ее перемещают в пределах насыпи. Температуру зерновой массы измеряют и электрометрическими способами с применением термометров сопротивления, за которыми следят с центрального пульта наблюдения. Их используют главным образом в силосах элеваторов.

Влажность является вторым показателем, характеризующим состояние  зерновой массы при хранении. Ее определяют послойно, что позволяет  судить о равномерности распределения. Расслоение зерновой массы по влажности, обнаруживаемое в процессе хранения, свидетельствует о случаях миграции влаги или процессах сорбции и десорбции. Опасность образования участков зерновой массы с повышенной влажностью в таких случаях очевидна, поэтому при обнаружении расслоения зерновой массы по влажности должны быть приняты меры для его ликвидации.

Контроль за состоянием зараженности зерновых масс даёт возможность своевременно локализовать развитие клещей и насекомых или полностью их уничтожить. Зараженность зерновой массы в складе проверяют раздельным исследованием проб по слоям насыпи (в верхнем, среднем и нижнем), так как вредители могут мигрировать в различные участки. Опытный агроном по признакам свежести (изменениям цвета и запаха зерна) и даже по запаху воздуха в хранилище получает представление о благополучности хранения.

Создание бескислородных условий.

При хранении зерновых масс достигается обычно одним из трех путей: естественным накоплением диоксида углерода и потерей кислорода в результате дыхания всех живых компонентов, отчего и происходит самоконсервирование (автоконсервирование) зерновой массы; созданием в зерновой массе вакуума; введением в зерновую массу газов, вытесняющих воздух из межзерновых пространств.

Первый путь более доступный  и дешевый, наиболее распространен  в практике хранения. Его недостаток состоит в том, что для полного  консервирования зерновой массы требуется то или иное время, в течение которого имеющийся в замкнутом пространстве хранилища кислород будет использован семенами, микроорганизмами и вредителями. В связи с этим возможно некоторое изменение качества зерна. Так, в зерновых массах повышенной влажности до наступления полного консервирования развиваются микроорганизмы, а в партиях сухого зерна — различные вредители-насекомые. Однако, по данным Всесоюзного института кормов, вполне возможно и целесообразно самоконсервирование для кормовых целей зерновой массы кукурузы с высокой влажностью.