Обзор литературы по технологий приемки, послеуборочной подработке и хранению зерна

Общее представление о хранении продуктов. Для бесперебойного снабжения населения продуктами питания и промышленности сырьем необходимо иметь достаточные запасы каждого вида продукта. Много зерна, картофеля и овощей в течение года нужно животноводству. Значительная часть урожая должна быть сохранена в качестве посевных фондов. Наконец, для нормального развития экономики и жизни населения в случае неурожая, стихийных бедствий и т. д. необходимы резервы. Общее представление о хранении запасов в стране по мере их продвижения к потребителю дает схема.

Лишь небольшая часть сельскохозяйственной продукции непосредственно от производителя поступает к индивидуальному потребителю. Большую часть ее (а некоторые виды сырья полностью) сначала сохраняют, подрабатывают или перерабатывают в различных звеньях народного хозяйства. Сохранение продуктов растениеводства до времени их использования важнейшее дело. Можно повысить урожайность всех культур и резко увеличить их валовые сборы, но не получить должного эффекта, если на различных этапах продвижения продуктов к потребителю произойдут большие потери массы и качества. При неумелом обращении с продуктами в послеуборочный период потери могут быть велики.

Несмотря на развитие науки и техники, в мировом хозяйстве теряется значительная часть урожая. По данным Международной организации по продовольствию и сельскому хозяйству (ФАО), потери зерна и зернопродуктов при хранении ежегодно составляют 10…15%, потери картофеля, овощей и плодов 20…30%. Потери продуктов при хранении следствие их физических и физиологических свойств. Только знание природы продукта, происходящих в нем процессов, разработанных режимов хранения позволяет свести потери до минимума и тем самым способствует реальному росту урожайности. Уменьшение потерь продуктов при хранении рассматривается как один из важнейших путей сокращения дефицита продовольствия.

Различают два вида потерь продуктов при хранении: массы и качества. В большинстве случаев они взаимосвязаны, то есть потери массы сопровождаются потерями качества и наоборот. По природе потери могут быть физическими и биологическими. Для примера приведем схему возможных потерь зерна при хранении, так как она во многом типична и для других продуктов растениеводства.

Возможные виды потерь зерна и семян при хранении. Прорастание зерна Развитие микроорганизмов Развитие насекомых и клещей Самосогревание Уничтожение грызунами. Потери масс уничтожение птицами. Потери качества Потери массы. Уменьшение массы продукта при хранении может произойти вследствие физических явлений и биологических процессов. Пример физических потерь — испарение части влаги из продукта в окружающую среду. Однако в различных продуктах это оценивают неодинаково. Так, если небольшую Другой вид физических потерь — отделение мельчайших частиц покровных тканей продукта в процессе его перемещения, перекладки при хранении. В данном случае трение о поверхности, по которым перемещается продукт, или трение зерна о зерно, и т. д. приводит к образованию неучтенного распыла. Чем многократнее перемещение массы продукта, тем больше и величина распыла. При неосторожном перемещении хранящихся продуктов возможно даже травмирование их поверхности и отделение макрочастиц, что сопровождается большими потерями массы и отражается на качестве и сохранности продукта при дальнейшем хранении.

Однако правильная организация хранения обычно исключает активную деятельность микрофлоры и насекомых, и поэтому потери под воздействием данных организмов нельзя признать правомерными. Только неправильной организацией хранения можно объяснить потери массы продуктов вследствие механических просыпей (так называемой раструски), уничтожения их грызунами и птицами.

Чем больше отклоняются условия хранения от оптимальных, тем больше и потери массы. При самосогревании зерна потери массы достигают 3…8%, значительно снижается качество.

При соблюдении правил потери, зерновых за год хранения составляют 0,07…0,3% массы сухого вещества. Таким образом, потери массы растительных продуктов при хранении неизбежны, но при правильном режиме они не превышают установленных норм.

Потери качества. При правильной организации хранения продукта исключается понижение его качества. Последнее возможно лишь при длительном сроке хранения, превышающем пределы долговечности продукта.

Природа многих растительных объектов такова, что при правильном хранении в начальный период идут процессы дозревания, улучшающие их посевные достоинства. Хорошо известно послеуборочное дозревание семян и т. д.

Качество продуктов при хранении снижается (за исключением превышения предела долговечности) главным образом вследствие нежелательных процессов: возможного прорастания многих из них, действия микроорганизмов или насекомых, порчи и загрязнения грызунами или птицами, в результате повреждений (травмирования).

Сохранение запасов продуктов с минимальными потерями очень сложное дело. Организацией хранения продуктов на научной основе занимаются специалисты высокой квалификации: товароведы, экономисты, технологи и механики. В сельском хозяйстве ведущая роль принадлежит агрономам, экономистам и зооинженерам. Перед ними и всеми работниками сельскохозяйственного производства поставлены следующие задачи в области хранения:

сохранять продукты и семенные фонды с минимальными потерями массы и без снижения качества;

повышать качество продуктов и семенных фондов в период хранения, применяя соответствующие технологические приемы и режимы;

организовывать хранение продуктов наиболее рентабельно, с наименьшими затратами труда и средств на единицу массы продукта, снижать издержки при хранении.

Последняя задача очень важна, так как при хранении некоторых продуктов издержки часто превышают себестоимость их производства. Уменьшение этих затрат значительно снижает себестоимость семян, кормов и других продуктов, дает возможность получать большую прибыль при их реализации. Рациональное хранение позволяет хозяйствам, расположенным недалеко от крупных центров.

Сроки хранения. Живые компоненты зерновой массы (зерна и семена различных растений, микроорганизмы, насекомые и клещи) при известных условиях проявляют свою жизнедеятельность: у них наблюдаются газообмен (дыхание), питание и размножение. Вследствие их активной жизнедеятельности происходит потеря массы сухих веществ зерна, ухудшение его посевных и товарных качеств, выделение тепла. Искусство хранения 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. Прежде всего, возникает вопрос о возможных сроках хранения зерновых масс. Период, в течение которого зерно и семена сохраняют свои потребительские свойства (посевные, технологические и продовольственные), называют долговечностью.

Различают долговечность биологическую и хозяйственную. Под первой понимают тот промежуток времени, в течение которого в партии или пробе сохраняются способными к прорастанию хотя бы единичные семена. Вторая — период хранения, в течение которого всхожесть семян остается 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. Технологическая долговечность обычно значительно больше долговечности биологической и хозяйственной. Оценка мукомольно-хлебопекарных качеств партий пшеницы и ржи, хранившихся в складах от семи до десяти лет, показала, что выход муки, расход энергии при помоле и качество печеного хлеба из зерна такого «возраста» не отличаются от показателей, полученных при переработке зерна с малыми сроками хранения.

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 сельскохозяйственных растений относится к группе мезобиотиков, то есть сохраняют всхожесть при благоприятных условиях хранения пять десять лет. Однако высокую всхожесть партии семян сохраняют чаще всего три пять лет. Полного и однозначного объяснения причин потери семенами жизнеспособности при длительном" хранении пока нет.

Сохранность мукомольно-хлебопекарных качеств зерна при долгосрочном хранении зависит от его исходных свойств и признаков. Сорта мягкой стекловидной пшеницы обладают большей устойчивостью, чем мучнистые. Хорошо дозревшие партии зерна, подвергавшиеся мягким режимам сушки и охлаждения, выдерживают десятилетний срок хранения без существенных изменений мукомольно-хлебопекарных качеств. Различные резкие воздействия (температурные, механические и т. д.) способствуют старению зерна. С увеличением продолжительности хранения крупяных культур ядро становится более хрупким, в связи, с чем уменьшается выход лучших сортов крупы. В масличных культурах распадаются и окисляются жиры. Полученное из таких семян масло без уменьшения его выхода менее пригодно для пищевых и некоторых технических целей.

Долговечность зерна и семян 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.

Жизнедеятельность насекомых и клещей. Вредители хлебных запасов насекомые и клещи при благоприятных условиях для их существования интенсивно питаются, дышат и размножаются. Ниже приведены основные положения, которые необходимо учитывать при хранении семенных, продовольственных и фуражных фондов.

Насекомые и клещи находятся в зерновых массах, продуктах переработки зерна (муке, крупе, комбикормах) и хранилищах, где они расселяются в трещинах элементов конструкций (стенах опорах, полах), то есть там, где возможно скопление остатков продуктов: просыпей, органической пыли и т. д. При большой зараженности хранилища насекомых легко обнаруживают даже при беглом осмотре.

Таким образом, зерно или продукты его переработки могут заразить вредители, ранее находившиеся в хранилищах. Иногда хранилище, подготовленное к приему продуктов, заражается от помещенных в него зараженных партий зерна.

Насекомые и клещи различных стадий развития могут длительное время находиться без пищи. Поэтому естественного и полного обеззараживания хранилищ, не загруженных продуктами в течение нескольких месяцев, обычно не происходит.

Повышенная влажность воздуха и температура, пониженная по сравнению с оптимальной, позволяют насекомым и клещам более длительное время существовать без пищи. Наиболее устойчивы г клещей. Если хранилище не очищено от органических остатков, зараженность сохраняется в течение года или нескольких лет.

Зерновые продукты и хранилища могут оказаться зараженными в результате заноса вредителей грызунами и птицами. На их покровах очень часто обнаруживают большое количество клещей, а иногда и мелких насекомых. Кроме того, вредители могут попасть в хранилище вместе с инвентарем и тарой, иногда их заносит сильный ветер от недалеко расположенных зараженных объектов. Поэтому необходимо соблюдать правила эксплуатации хранилищ и обращения с зерновыми массами.

Температура важнейший фактор, определяющий возможность и интенсивность развития насекомых и клещей в зерновых продуктах и хранилищах. Нижний температурный предел активного существования перечисленных вредителей находится на уровне 6… 12 °C, верхний 36…42 °С. Между указанными порогами лежат оптимальные температурные точки развития каждого вида. За их пределами как в сторону низких, так и в сторону высоких температур наступает депрессия: насекомые и клещи становятся почти совсем неподвижными. При низкой температуре наступает холодове оцепенение, при повышенной состояние тепловой депрессии. Дальнейшее отклонение от температурных порогов приводит насекомых к гибели.

Для большинства вредителей температурный оптимум находится в пределах 26…29 °С. У клещей он различается больше. Для мучного клеща оптимальны более низкие температуры (14…23 °С), для клеща Родионова 29…35 °С. Отклонение от температурного оптимума в сторону повышения или понижения значительно увеличивает срок прохождения фаз развития или приостанавливает его совсем.

Среди вредителей зерна существуют более и менее теплолюбивые. Наиболее теплолюбивы зерновой точильщик, рисовый долгоносик, южная амбарная огневка, амбарная моль, и клещи. Низкий температурный оптимум характерен для мучных клещей. При температуре 12… 16 °C размножение насекомых сильно задерживается, особенно увеличиваются сроки выхода личинок из яиц продолжительность их развития.

Большинство насекомых плохо переносит температуру 11 °C. В этих условиях прекращаются спаривание и кладка яиц, задерживается развитие всех фаз, насекомые становятся малоподвижными и вяло питаются. Длительное пребывание при низкой температуре приводит к медленному отмиранию. При температуре около О °С наступает окоченение, а при более низкой смерть насекомых .

Более устойчивы к пониженным температурам клещи. Мучной, удлиненный и волосатый клещи при температуре около 10 °C еще питаются, размножаются и передвигаются. Однако продолжительность их эмбрионального и личиночного развития возрастает в несколько раз по сравнению с оптимальными условиями.

Нахождение в течение суток при температуре 15 °C гибельно для насекомых и клещей. Исключение составляют гипопусы, выживающие в этих условиях дольше 120 дней. Температуру 1—1,5 °С амбарные долгоносики выдерживают более 70 дней, рисовые 16, суринамские мукоеды 26, хрущаки 17 дней. Действие низкой температуры проявляется тем значительнее, чем быстрее были охлаждены зерновая масса или другие продукты, содержащие вредителей.

При температуре более 35 °C прекращается кладка яиц. Температура выше 38…40 °С вызывает тепловое оцепенение, более высокая (48…55 °С) — гибель насекомых. Однако уничтожение вредителей высокой температурой требует довольно длительного времени и находится на границе безопасного нагревания зерновой массы, обеспечивающего сохранение ее технологических и посевных качеств. Поэтому для обеззараживания зерно и семена сушат очень осторожно.

Находясь в зерновой массе, насекомые и клещи перемещаются на участки с более благоприятной для них температурой. Это нередко приводит к повышенному образованию тепла в той или иной части насыпи. Возможность миграции учитывают и при проверке зерновой массы на зараженность. Точечные пробы отбирают из различных участков насыпи (в верхнем, среднем и нижнем слоях), каждую из них отдельно исследуют на наличие вредителей.

Меньше, чем температура, но все же существенно на развитие насекомых и клещей влияет влажность зерновой массы. Содержание воды в теле вредителей составляет 48…67%, в личинках и гусеницах 63…70%. Поэтому только при наличии в продуктах известного минимума влаги насекомые и клещи могут существовать и размножаться. Пополнение запасов воды в их организме совершенно необходимо в связи с потерей ее (при дыхании, выделении вместе с экскрементами и т. д.). Количество влаги в теле вредителей зависит от влажности потребляемой пищи. При влажности зерна 11…18% содержание воды в теле жуков амбарного долгоносика изменяется 4-, 29 до 53,16%. Аналогичные данные получены и по другим видам жуков. Однако у разных видов вредителей потребность во влаге неодинакова. Она зависит от вида пищи (зерно той или иной культуры, мука, крупа, отруби), температуры и других факторов.

Для более или менее длительного существования насекомым требуется меньшая влажность продукта, чем для завершения нормального цикла развития. Поэтому различают понятия: выживаемость вида при данных условиях влажности и влажность, при которой насекомые или клещи нормально размножаются. Для иллюстрации приведем данные Коттона и Франкфель-Да о выживаемости взрослых особей рисового долгоносика и малого мучного хрущака при определенных температурах, но разной влажности пшеницы. влажностью 8, 9 и 12% жуки рисового долгоносика отмирают, но при влажности 12% продолжительность жизни более длительная. Жуки малого мучного хрущака при влажности 12% полностью сохраняются в течение 20 недель. При меньшей влажности (особенно при 8%) погибает большая часть жуков.

Устойчивость насекомых при неблагоприятной температуре зависит от влажности среды, в которой они находятся. При температуре 0—10 °С выживаемость амбарного долгоносика тем дольше, чем выше влажность зерна Лишь при температуре 15 °C долгоносики погибают независимо от влажности зерновой массы. Большинству клещей для массового развития необходима влажность выше критической.

Насекомым и клещам необходим кислород. Наиболее интенсивный газообмен наблюдается в фазе личинки и взрослого насекомого, наименьший и часто очень незначительный — у куколок.

Очень малый газообмен, а иногда и отсутствие его характерны для гипопусов клещей. При недостатке кислорода в отдельных слоях насыпи (например, может быть иногда в силосах элеваторов и высоких бункерах) насекомые и клещи перемещаются на участки, более насыщенные воздухом нормального состава, то есть к поверхности насыпи и стенам хранилища.

Примесь в зерновой массе травмированных зерен и мелких органических частиц способствует развитию насекомых (кроме проходящих фазы развития внутри зерна) и клещей. Механически поврежденные зерна и семена, их мелкие частицы и органическая пыль служат доступной питательной средой. Хлебные и волосатые клещи, многие другие насекомые не могут питаться целыми, нетравмированными зернами. В зерновой массе пшеницы с низкой влажностью жуки малого мучного хрущака существуют только в образце, содержащем примеси. При удалении последних жуки гибнут в первые недели хранения.

Вредители хлебных запасов предпочитают неосвещенные части насыпей продуктов и затененные участки в хранилищах. Летающие формы совершают перелеты в ночное время. Некоторые из них (большой мучной хрущак) вылетают на яркий источник света. При недостатке тепла клещи на некоторое время выползают на поверхность, обогреваемую солнцем. Однако при сильной солнечной радиации вредители перегреваются и обезвоживаются, поэтому они переползают в затененные участки.

Насекомых и клещей в хранящихся зерновых массах и самих хранилищах уничтожают различными препаратами (отравляющими, действующими на нервную систему или разрушающими хитиновые покровы). В зависимости от хозяйственных и технических возможностей применяют разнообразные средства и способы дезинсекции.

Механическими способами (например, пропуском через зерноочистительные машины, сепарированием воздуха) из зерновой массы удаляют большую часть вредителей, но полное обеззараживание невозможно. При дальнейшем хранении без создания консервирующих условий (понижение температуры и др.) зараженность вновь растет. Интенсивные или многократные механические воздействия сопровождаются травмированием зерна, и тем самым создаются благоприятные предпосылки к большему развитию вредителей.

Несмотря на различную вредоносность насекомых, развитие их в зерновых продуктах всегда очень опасно и приводит к потерям массы и качества. Наличие клещей в партиях зерна и семян также снижает их ценность, однако не связано с такими потерями и во многих случаях не ухудшает посевные качества и продовольственные свойства зерна. Это объясняется изложенными выше данными: большой потребностью во влаге, неспособностью питаться целыми, неповрежденными зернами и т. д.

При обнаружении зараженности единичными экземплярами клещей партии семян с влажностью до критической, хранящиеся в хозяйстве для своих нужд, вероятно, правильнее и дешевле не подвергать специальной обработке. Их можно успешно сохранить До сева, а склад подготовить к приему зерна нового урожая.

Очистка зерновых масс от примесей. Хранение партий зерна в сухом или охлажденном состоянии наиболее эффективно в технологическом отношении и экономически выгодно, когда применяют в комплексе или отдельно различные вспомогательные приемы, направленные на повышение их устойчивости. К таким приемам относят очистку от примесей, активное вентилирование, защиту от вредителей хлебных запасов и др. Особый прием, позволяющий сохранять партии зерна повышенной влажности, предназначенные на кормовые цели, химическое консервирование.

Своевременное (во время уборки урожая) удаление из зерновой массы семян сорняков, зеленых частей растений, пыли и значительного количества микроорганизмов резко снижает ее физиологическую активность. Особенно недопустима задержка с очисткой семенных фондов. Проведение этой работы в более поздние сроки позволяет довести партии семян только до уровня посевных кондиций первого или второго класса по содержанию примесей (отхода), но не влияет положительно на состояние семян при хранении, их жизнеспособность и полевую всхожесть.

Эффективность очистки зависит от правильности подбора зерноочистительных машин, установки и регулирования рабочих органов. Хорошие результаты при очистке получают, если предварительно проверяют состав примесей в партиях зерна. С учетом этого составляют схему очистки.

Для своевременной очистки зерновых масс от примесей и экономии затрат труда в сельском хозяйстве широко используют зерноочистительные агрегаты производительностью 20 и 40 т/ч (по продовольственному зерну пшеницы). Они представляют собой поточную линию, обеспечивающую прием, очистку, временное хранение и отгрузку зерна. Зерноочистительные машины размещены на блоке бункеров, который, в свою очередь, установлен на металлических опорах так, чтобы к каждому бункеру (под него) подъезжал автомобиль. Рабочим процессом управляют с дистанционного пульта, в котором предусмотрена система блокировки и сигнализации.

В комплект агрегата входят: автомобилеразгрузчик, блок из трех бункеров с перегородками, две зерноочистительные машины ЗАВ-10.30. два триерных блока ЗАВ-10.90.000, нории, пульт управления, комплект зернои воздухопроводов. Основная технологическая схема включает следующие операции: выгрузку зерна в приемную яму, подъем его норией с последующей подачей самотеком в зерноочистительную воздушно-ситовую машину, перемещение очищенного зерна цепочноскребковым транспортером на триерный блок и после прохождения триеров в бункер для очищенного зерна.

В зерноочистительной машине воздушным потоком отделяются легкие примеси, на ситах зерновой ворох разделяется на три фракции: очищенное зерно, кормовое зерно и зерновые отходы. При отсутствии надобности триерный блок отключают. При подаче в машину вороха зерна избыток его попадает в резервный бункер, что обеспечивает возможность равномерной загрузки. Агрегат ЗАВ-20 устанавливают на токах с поступлением до 5…6 тыс. т зерна. Одновременно он обрабатывает ворох только одной культуры.

Агрегат ЗАВ-40 характеризуется более разносторонней технологией. Производительность на очистке продовольственного зерна пшеницы 40 т/ч, семенного до 15 т/ч. На центробежных пневматических сепараторах ворох разделяется на две (отходы и зерно) или три (отходы, промежуточная зерновая фракция и чистое зерно) фракции. Агрегат обрабатывает зерновой ворох многих культур по шести технологическим схемам и доводит его до требований базисных кондиций на зерно продовольственного назначения. Одновременно можно вести очистку вороха двух культур. За сезон на агрегате обрабатывают 8… 10 тыс. т зерна.

При оснащенности зерноочистительными машинами достаточно универсален и пригоден для очистки семенного и продовольственного зерна агрегат ЗАР-5. При очистке продовольственного зерна пшеницы его производительность достигает 20 т/ч,, посевного материала соответственно 10 и 5 т/ч. Для вторичной очистки семенного зерна агрегат оборудован двумя семяочистительными машинами СВУ-5, на которых выделяют фракции зерна первого, второго сортов и зерновые отходы. Более производительный зерноочистительный агрегат ЗАВ-50, обеспечивающий обработку зерновых, зернобобовых культур до базисных кондиций. Агрегат оборудован отделением для временного хранения обработанного зерна. Сооружают и агрегат ЗАВ-100, состоящий из двух агрегатов ЗАВ-50.

В районах производства зерна повышенной влажности наиболее рациональная система обработки зерновых масс совместное проведение технологических операций по очистке и сушке. Очистительная часть комплекса базируется на оборудовании зерноочистительных агрегатов, сушильная представлена сушилками барабанного и шахтного типов. Наиболее распространены комплексы КЗС-25Ш и КЗС-50. На последнем комплексе достигают заданной производительности при влажности зерна до 16% и засоренности до 20%. Для лучшей обработки семян агрегатам и комплексам придана семяочистительная приставка СП-10. Ее используют по шести технологический схемам.

Специфичен по назначению, оборудованию и технологической схеме семяочистительно-сушильный пункт производительностью 1,5…2 т/ч. Обработка и подготовка семян по основной технологической схеме включает следующие операции: предварительную очистку, активное вентилирование зерновой массы, сушку, вторичную очистку, протравливание и упаковывание в мешки.

Увеличение производства комбикормов непосредственно в сельском хозяйстве, более рациональное использование отходов при очистке, выделение менее ценных фракций зерна выдвинули необходимость комплексной обработки зерновых масс. Для этого разработаны зернокормоперерабатывающие комплексы. На государственных хлебоприемных предприятиях зерновые массы различного назначения также обрабатывают на поточных линиях, обычно связанных с элеватором.