Вопрос 7. Самосогревание зерновых масс

Дыхание живых компонен­тов зерновой массы сопровождается выделением тепла. Вслед­ствие плохой тепло- и температуропроводности образующееся тепло может задерживаться в ней и приводить к самосогреванию (или самонагреванию). Таким образом, самосогревание зерновой массы — следствие ее физиологических и физических свойств.

Температура зерновой массы при запущенных формах само­согревания достигает 55...65 °С и в редких случаях 70...75 °С. Затем зерновая масса постепенно естественно охлаждается. Происходит потеря качества и потеря массы сухих веществ за несколько суток хране­ния. Зерна и семена темнеют («обугливаются»), зерновая масса теряет сыпучесть и превращается в монолит. Полностью утрачиваются посевные, хлебопекарные и другие технологические качества. В некоторых случаях зерно приобретает токсические свойства.

Даже при меньшей температуре (25...30 °С) заметны ухудше­ния качества и потеря массы сухих веществ на несколько про­центов.

Образование и накопление тепла в зерновой массе происходит вследствие следующих причин: интенсивного дыхания зерна основной культуры, а также зерен и семян, входящих в состав примесей; активного развития микроорганизмов; интенсивной жизнедеятельности насекомых и клещей-

При массовом развитии в насыпях зерна клещей и насекомых им принадлежит существенная роль в теплообразовании. Она особенно заметна, когда влажность зерновой массы низка, и это не позволяет активно развиваться микроорганизмам. Насекомые служат причиной самосогревания партий сухого зерна в тропиче­ской и субтропической зонах, когда температура зерновой массы близка к оптимальной для их развития. При температуре 25... 35 °С и влажности зерна пшеницы 9...17 % интенсивность дыха­ния долгоносиков превышает интенсивность дыхания зерна в 20... 130 тыс. раз (показатели рассчитаны на 100 г сухого вещества зерна и 100 г жуков). Существенную роль в образовании тепла во влажных и неохлажденных зерновых массах играют и клещи. Велика также роль семян сорных растений.

Развитие процесса самосогревания и его виды. Развитие самосогревания характеризуется типичной кривой (рис. 38); Если по оси ординат точно фиксирована температура, то по оси абсцисс срок развития процесса выражают в часах, сутках или неделях при сохранении характера -кривой. Это объяс­няется тем, что скорость раз­вития процесса зависит от со­стояния зерновой массы, ее влажности, физиологической активности и т. д. Например, в свежеубранном зерне с повы­шенной влажностью, значи­тельным содержанием приме­сей и более высокой первона­чальной температурой (15... 20°С) процесс развивается очень быстро. При меньших влажности и температуре зерновой массы развитие самосогревания замедляется и нижний отрезок кривой по продолжительности выражают в неделях.

Необходимо обратить внимание еще на начальную темпера­туру возникновения процесса. Самосогревание начинается в зер­новой массе или каком-то ее участке при температуре не ниже 10°С. Это объясняется малой способностью к газообмену и генерации тепла живыми компонентами зерновой массы при низкой положительной температуре. При более высоких темпера­турах возрастает термогенез, образование тепла превышает его отдачу в окружающее пространство и в зерновой массе возни­кает очаг самосогревания. Затем тепло перемещается на сосед­ние участки насыпи, что, в свою очередь, способствует активации физиологических процессов и теплообразованию. При запущен­ных формах самосогревания вся зерновая масса, помещенная в бункер, склад или силос элеватора, оказывается в греющемся состоянии.

Быстрое нарастание температуры в зерновой массе при любом начальном темпе самосогревания происходит, когда ее темпера­тура достигает оптимальной для мезофильной микрофлоры и особенно плесневых грибов (25...30°С). В данных условиях резко повышается интенсивность дыхания зерна и семян. Таким образом, идущий вверх отрезок кривой от 25...30 до 50...60°С характеризует быстрое развитие процесса. После достижения температурного максимума, при котором прекращается жизне­деятельность даже самых теплолюбивых (термофильных) бакте­рий, самосогревание прекращается, но зерновая масса оказы­вается совсем испорченной. Темп самосогревания свежеубранного зерна иллюстрируют показатели таблицы 34.

Приведенные данные о динамике и изменении видового соста­ва микрофлоры при самосогревании типичны. В начале само­согревания увеличивается численность микрофлоры, и прежде всего за счет Е. herbicola. С повышением температуры в интер­вале 24...35 °С общее количество микроорганизмов уменьшается и на смену появляются микрококки и плесневые грибы. Даль­нейшее повышение температуры сопровождается вытеснением Е. herbicola, бурным развитием микрококков, плесневых грибов и спорообразующих бактерий при значительном снижении общей численности микроорганизмов. Если процесс самосогревания останавливают сушкой или охлаждением на каком-то этапе, соответственно этому будет и микрофлора зерновой массы.

Характеризуя процесс самосогревания, принято подразделять его на три вида: гнездовое, пластовое и сплошное.

Гнездовое самосогревание. Может возникнуть в любой части зерновой массы в результате одной из следующих причин: увлажнение какого-то участка зерновой массы при неисправности крыш или недостаточной гидролизации стен хра­нилищ; засыпки в одно хранилище (или закром) зерна с раз­личной влажностью, в результате чего создаются очаги (гнезда) повышенной влажности; образование в зерновой массе участков с повышенным содержанием примесей и пыли (а следовательно, и микроорганизмов) в результате ссыпания вместе резко разно­родного по содержанию примесей зерна; скопление насекомых и клещей на одном участке насыпи.

Пластовое самосогревание. Получило свое на­звание потому, что греющийся слой возникает в насыпи зерна в виде горизонтального или вертикального пласта. В зависимости от того, в каком участке насыпи образуется греющийся пласт, различают самосогревание верховое, низовое и вертикальное (рис. 39). Природа любого пластового самосогревания одна и та же. Оно происходит вследствие термовлагопроводности, свойственной зерновой массе. Перепады температур, испыты­ваемые периферийными частями насыпи, создают условия для перемещения и конденсации влаги. Поэтому пластовое само­согревание возникает недалеко от поверхности насыпи или в слоях, близко находящихся от пола и стен хранилища.

Верховое самосогревание. Чаще всего наблюдается поздней осенью и весной. Даже при небольшой высоте насыпи (1... 1,5 м) греющийся слой обра­зуется на расстоянии 15...25 см от поверхности, при большей высоте он возникает на глу­бине 70...150 см. Верховому самосогреванию осенью осо­бенно подвержено свежеубранное зерно, если его своевре­менно недостаточно охладили. При таких условиях вследствие активно протекающих физио­логических процессов воздух межзерновых пространств нагревается и увлажняется. Подни­маясь в верхние участки насыпи, он соприкасается с несколько охладившимся верхним слоем зерна, в результате чего происхо­дит конденсация водяных паров. Температура увлажнившегося слоя, особенно его нижней части, еще благоприятна для разви­тия микробов и способствует усилению жизнедеятельности само­го зерна.

Весной и в начале лета температура внутренней части зерно­вой массы низкая, зимняя, а поверхностные слои прогреваются теплым воздухом, возможны также конденсация водяных паров и усиленное развитие физиологических процессов. Весеннее верховое самосогревание особенно характерно для теплой ранней весны после зимы с большими морозами. При резком перепаде температур верховое самосогревание в данный период наблю­дается в сухих и даже длительно хранившихся зерновых массах. При верховом самосогревании в связи с тепломассообменными свойствами зерновой массы температура ее внутренних участков, находившихся ниже греющегося слоя, повышается медленно.

Низовое самосогревание. Развивается горизонтальным пла­стом в нижней части зерновой массы на расстоянии 20...50 см от пола. Это наиболее опасный вид пластового самосогревания, так как тепло, образующееся в нижних участках насыпи, легко перемещается в лежащие выше слои, и вся зерновая масса за короткий период подвергается самосогреванию. Низовое самосогревание обычно возникает ранней осенью при загрузке свежеубранного неохлажденного зерна в склады с холодными полами.

Вертикальное самосогревание. Более характерно для зерно­вых масс, хранящихся в металлических бункерах, силосах элеватора, но встречается и в складах при увлажнении какой-ли­бо стены, соприкасающейся с зерновой массой. Иногда такое самосогревание вызывается охлаждением или нагревом одной из стен склада. При хранении семян в закромах одна из стен которых наружная, может произойти вертикально-пластовое самосогревание. Оно исключается, если стена закрома на Ш.-- 60 см удалена от наружной стены склада.

Сплошное самосогревание. Характеризует такое состояние, при котором греется вся зерновая масса, кроме самых периферийных участков. Сплошное самосогревание возни­кает сразу в зерновых массах с высокой, влажностью, содержа­щих большое количество различных примесей, в том числе частей растений и недозревших зерен. Даже кратковременное хранение осенью такого зерна насыпью слоем 1 м без немедлен­ного охлаждения приводит к бурному развитию процесса. Колебания температуры, обнаруживаемые в том или ином участке, существенной роли не играют.

В связи с возможностью возникновения самосогревания,в любой зерновой массе и в различных ее участках, а также вследствие резко отрицательного влияния процесса на качество зерна и семян необходимо систематическое наблюдение за состоянием хранимых партий. Низкая температура в насыпях свидетельствует о благополучном хранении. Начавшийся процесс самосогревания сам по себе не прекращается и проходит все стадии повышения температуры. Только активное вмешательство человека с применением тех или иных технических средств Обеспечивает его ликвидацию. Самосогревание должно быть выявлено своевременно и прекращено в самом начале.

Не всякое повышение температуры зерновой массы свиде­тельствует о начале самосогревания, Зерновые массы обладают большой тепловой инерцией. Поэтому установленная в какой-то момент температура насыпи, заметно отличающаяся от темпера­туры воздуха в складе, может быть следствием тепловой инерции зерна.

Дата добавления: 2014-01-20