Тема 2. Технології збереження сільськогосподарської продукції

Лекція 3. Збереження продукції рослинництва

1. Збереження зернових мас

2. Збереження технічних та олійних культур

1. При вивченні питання про збереження зерна варто врахувати, що абсолютно чистої "зернової маси" немає, оскільки до її складу входить не тільки зерно сільськогосподарської культури. Тому, зернову масу під час збереження й обробки слід розглядати насамперед як комплекс живих організмів. Кожна група цих організмів або її окремі представники за певних умов можуть тією або іншою мірою проявляти життєздатність і тим самим впливати на стан та якість зернової маси, що зберігається.

Зернова маса складається з: зерен (насіння) основної культури; домішок (насіння бур’янів, інші сільськогосподарські культури, частини колосків, солома, земля тощо); мікроорганізмів; повітря; комах, кліщів.

Для практики збереження важливо враховувати наступні фізичні властивості зернової маси: сипкість, самосортування, шпаруватість, здатність до сорбції та десорбції різних шарів і газів (сорбційна ємкість) та тепломасообмінні властивості (теплопровідність, температуропровідність і теплоємність).

Сипкість – здатність рухатися по поверхні під певним кутом її нахилу. У практиці це дає змогу досить легко перемішувати, завантажувати, розвантажувати різні транспортні засоби; зерно здатне рухатися самопливом. Сипкість зернової маси залежить від багатьох факторів: форми, розміру, характеру і стану поверхні зерен, вологості, кількості домішок і їхнього видового складу, матеріалу, стану і форми поверхні, по якій самопливом переміщується зернова маса.

Шпаруватість - міжзерновий простір, заповнений повітрям. Шпари становлять значну частину об'єму зернової маси й істотно впливають на фізичні властивості та фізіологічні процеси, що відбуваються в ній. Значна газопроникність зернових мас дає змогу використати цю властивість для продування зерна повітрям (при активному вентилюванні) або обробляти їх парою різних отруйних речовин для знезаражування (дезінсекції). Запас повітря, а отже, і кисню створює в зерновій масі на якийсь період нормальний газообмін для живих компонентів.

Сорбційні властивості в зернових масах проявляються явищем адсорбції – здатністю вбирати пари летючих речовин і десорбцією – зворотній процес адсорбції. Зміна вологості і маси партій зерна найчастіше також є наслідком сорбції парів води.

Теплофізичні властивості характеризують складні явища тепло ­- і газообміну в зерновій масі, що слід враховувати під час її зберігання, сушіння та активного вентилювання. Низька теплопровідність і температуропровідність є передумовою стабільного режиму зберігання зернових мас.

Не менш важливий вплив на зберігання зернових мас мають фізіологічні процеси (дихання, післязбиральне достигання, самозігрівання). Нормальним процесом життєдіяльності зерна та насіння під час зберігання є дихання.

Зерно і насіння для підтримання життя дістають потрібну їм енергію в процесі десиміляції запасних органічних речовин, головним чином цукрів. Десиміляція цукрів (гексоз) відбувається аеробно, тобто в процесі окислення, або анаеробно – під час бродіння.

1. С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ --- 6СО₂ + 6Н₂О + енергія

(гексоза)

(2) С₆Н₁₂О₆ --- 2СО₂ + 2С₂Н₅ОН + енергія

(гексоза) (етиловий спирт)

Перша реакція характеризує аеробний процес дисиміляції – аеробне дихання, коли спостерігається повне окислення гексози (глюкози) з виділенням вихідних продуктів фотосинтезу – вуглекислого газу і води. Друга – типове рівняння спиртового бродіння, тобто анаеробного процесу, коли гексоза розщеплюється з утворенням такого малоокисленого органічного продукту, як етиловий спирт.

При достатньому доступі до зернових мас повітря в зерні та насінні переважає процес аеробного дихання, але їм властиве й анаеробне дихання. Отже, при диханні зерна відбуваються втрати в масі його сухої речовини, збільшення вологості зернової маси, зміни складу повітря міжзернових просторів і нагромадження тепла. Все це потребує організації зберігання зернових мас у таких умовах, які б скорочували до мінімуму процеси дихання.

Відомо, що партії свіжозібраного зерна або насіння далеко не завжди мають досить добрі посівні, а іноді й технологічні якості. Пояснюється це тим, що до часу збирання зерно не досягає повної стиглості, в ньому ще не закінченні процеси вторинного синтезу.

Комплекс процесів, що відбувається в зерні та насінні під час зберігання, приводить до поліпшення їх посівних і технологічних якостей. Цей комплекс дістав назву післязбирального достигання. На цей процес у великій мірі впливає вологість (якщо підвищена, то якість зерна не поліпшується, а навпаки знижується), температура (найактивніше проходить дозрівання зерна при t= +15....25 °С). Фізіологічні процеси в зерновій масі (перш за все дихання) супроводжуються виділенням тепла, у зв'язку з поганою тепло- і температуропровідністю. Тепло, що утворюється в зерновій масі, може затримуватися в ній і спричиняти явище самозігрівання. Це одна з причин втрат у масі і, головне, зниження посівних, продовольчих і кормових якостей зерна. Фізіологічна основа самозігрівання – інтенсивне дихання, внаслідок якого виділяється значна кількість тепла. Фізичною основою самозігрівання є погана теплопровідність зернової маси.

Процес зігрівання зернових мас умовно поділяють на три стадії.

Перша стадія – характеризується посиленим диханням зерна і підвищенням його температури до +24...30°С, починається слабке відпотівання верхнього шару зерна і розвиток плісені; всередині насипу зерно залишається ще сухим на дотик, сипучість змінюється дуже мало. Ця стадія проходить повільно і характеризується розвитком переважно мікроорганізмів.

Друга стадія – минає дуже швидко. Температура підвищується до +34....38 °С, зерно помітно відпотіває, сипучість його знижується, з'являються продукти бродіння, що мають легкий запах солоду і печеного хліба. При цій температурі мікроорганізми, зокрема плісеневі гриби, бурно розвиваються. У цій стадії зігрівання плівки вівса і ячменю темніють, трохи темніють і вологі зерна пшениці й жита, значно знижується схожість насінного зерна.

Третя стадія-– температура підвищується до +50°С і вище. Зерно набуває затхлого, гнильного запаху, сипучість різко знижується, колір дуже змінюється, у вологого зерна жита і пшениці оболонка має обгорілий вигляд. Насінне зерно повністю втрачає свої посівні якості.

Вивчення властивостей зернової маси та вплив на неї умов навколишнього середовища показали, що інтенсивність усіх фізіологічних процесів, які проходять у ній, залежить від одних і тих же факторів, найважливішими серед яких є:

а) вологість зернової маси та навколишнього середовища;

б) температура зернової маси та оточуючих її об'єктів;

в) доступ повітря до зернової маси.

На регулюванні параметрів цих факторів ґрунтуються три режими зберігання зернових мас, що застосовуються у світовому господарстві: зберігання зернових мас у сухому стані (вологість, близька до критичної); зберігання зернових мас в охолодженому стані, тобто за таких умов, коли температура її знижена до меж, які значною мірою гальмують життєві функції компонентів зернової маси; зберігання зернових мас без доступу повітря.

Зберігання зерна і насіння в сухому стані. Сухим вважається зерно та насіння, що не має вільної вологи, а тільки зв'язану, яка малодоступна для активної життєдіяльності як насіння, так і мікроорганізмів. Режим зберігання в сухому стані - основний захід підтримання високої життєдіяльності насіння в партіях посівного матеріалу всіх культур і якості зерна продовольчого призначення протягом усього строку зберігання. Зерно пшениці, жита, ячменю, вівса вважається сухим, якщо воно містить вологи не більше 14 %. Сухе насіння можна зберігати насипом висотою 10-12 метрів у сховищах різних конструкцій і типів. Досвід показав, що зернові маси, добре підготовлені до зберігання (очищенні від домішок, знезаражені й охолодженні) можна зберігати без переміщення в складах 4-5 років і в силосах елеваторів 2-3 роки.

Зберігання зернових мас в охолодженому стані. Охолодження, як і зниження вологості, різко гальмує інтенсивність усіх біологічних процесів у зерновій масі, пригнічує життєдіяльність мікроорганізмів, може призвести до загибелі великої частини комах. Зниження температури на кожні 5 С приблизно в два рази збільшує тривалість стійкого зберігання зерна. Зернові маси вважаються охолодженими, якщо температура всіх шарів насипу нижче +10°С. Другий ступінь охолодження відповідає температурі охолодження зернової маси нижче 0 °С. Для охолодження зерна використовують не тільки атмосферне повітря, але і штучно охолоджене за допомогою холодильних установок. Основне призначення режиму зберігання зерна в охолодженому стані – тимчасове консервування вологого і сирого зерна на току в період, коли воно має підвищену вологість. Це найважливіший захід запобігання псуванню зерна та насіння в перший період їх зберігання на току.

Способи охолодження атмосферним повітрям можна розділити на дві групи: пасивні й активні.

При пасивному охолодженні зернову масу не перемішують і примусово не нагнітають у неї повітря. Охолодження досягають провітрюванням зерносховищ і обладнанням у них припливно-витяжної вентиляції. Відкриваючи вікна і двері складу в літньо-осінній період у нічні години доби, знижують температуру повітря в складі і, зокрема, в зерновій масі.

До активних методів охолодження належить перелопачування зернових мас, пропускання через зерноочисні машини, транспортери і норії, але це пов’язано з травмуванням зерна. Основний спосіб охолодження зернових насипів – активне вентилювання атмосферним повітрям. Обробка зернових мас штучно охолодженим повітрям дуже ефективна. У режимі активного вентилювання свіжозібране зерно з вологістю до 20 % можна зберігати без зниження якості протягом 8-10 днів.

Зберігання зернових мас без доступу повітря. Відсутність кисню в міжзернових просторах і над зерновою масою значно зменшує інтенсивність її дихання, тому не можуть розвиватися всі шкідливі для якості зерна мікроорганізми і комахи.

Різновидностями цього способу зберігання зернових мас є:

- самоконсервування;

- зберігання в регульованому газовому середовищі;

- зберігання у вакуумі;

- хімічне консервування.

Зерно можна зберігати протягом тривалого часу лише в типових сховищах, вимоги до яких зумовлені особливостями зерна та насіння. Приміщення зерносховищ повинні бути сухими, чистими, добре венти­льованими, непроникними для птахів, гризунів, гідро- і теплоізольованими. Їх внутрішнє планування має забезпечувати зручний доступ до зерна для спостереження за його станом, а також можливість повної механізації трудомістких процесів під час зберігання. Втрати сухої речовини в результаті дихання зерна називають природними.

Сучасні зерносховища бувають кількох видів: елеватори, склади, обладнані верхніми та нижніми транспортними галереями, механізовані склади тощо. У сільськогосподарських підприємствах переважають немеханізовані засікові зерносховища із застосуванням пересувної і частково централізованої механізації. За призначенням їх поділяють на сховища для продовольчого, кормового та насінного зерна.