Лекция 2. Хранение семенного, продовольственного и фуражного зерна

Лекция 1: Введение в дисциплину. Теоретические основы хранения продукции растениеводства. Общие принципы хранения и консервирования растительного сырья и продуктов его переработки.

Длительно и успешно хранить продукцию растениеводства, предназначенную в дальнейшем для переработки и реализации, возможно лишь зная физические свойства и физиологические процессы, происходящие в ней во время хранения.

Факторы, влияющие на сохранность сельскохозяйственных продуктов.

Сохранность продукции растениеводства при хранении зависит от различных факторов, которые подразделяются на две группы:

· Биотические факторы

· Абиотические факторы

 

Биотические факторы связаны с живым началом, с природой продуктов как живых организмов. Они весьма многообразны. Абиотические факторы – это факторы неживой природы, условия внешней среды, влияющие на сохранность продуктов.

Биотические и абиотические факторы сохранности продуктов взаимосвязаны между собой. Интенсивность различных процессов жизнедеятельности растительных организмов можно ослабить или усилить изменением условий внешней среды при хранении. Таким образом, абиотические факторы влияют на сохранность продуктов не прямо, а косвенно, через интенсивность биотических факторов.

Абиотические факторы

Наиболее действенным абиотическим фактором является температура, поддерживающаяся при хранении продуктов. Она оказывает решающее влияние на величину естественной убыли и актируемые потери продуктов. Пределы оптимальных значений температуры для хранения плодов и овощей находятся между точкой замерзания и температурами, ускоряющими их старение и отмирание. Для большинства видов растительной продукции это температуры, близкие к 0 ^оС, при которых замедляются все биологические процессы.

Большое влияние на сохранность продуктов оказывает также относительная влажность воздуха (ОВВ) в хранилище. Для сочной плодоовощной продукции она должна быть достаточно высокой (80-95 %), чтобы предотвратить ее увядание и потерю тургора. Зерно и семена необходимо хранить при относительной влажности воздуха, не превышающей 70 %, для предотвращения сорбции (поглощения) водяных паров из воздуха и увлажнения зернопродуктов, так как при этом значительно снижается их устойчивость при хранении.

Газовый состав воздуха также является важнейшим абиотическим фактором. Повышенные концентрации диоксида углерода (СО₂) и пониженные до определенных пределов концентрации кислорода оказывают положительное влияние на сохраняемость и лежкость плодов и овощей за счет снижения интенсивности дыхания и предотвращения потерь от развития микроорганизмов (гниения и плесневения). При хранении продукции в такой газовой среде ослабляются процессы обмена веществ, замедляются процессы старения и отмирания тканей, и значительно продлеваются сроки хранения.

Воздухообмен (вентиляция) как абиотический фактор, влияющий на сохранность продуктов, необходим для поддержания в хранилище равномерного температурно-влажностного и газового режима, удаления паро- и газообразных продуктов жизнедеятельности зерна, плодов и овощей в целях предотвращения образования конденсата влаги на их поверхности и загнивания.

Важную роль при хранении растительных продуктов играет степень
освещенности. Овощи и плоды следует хранить в темноте, без прямого доступа солнечного света, так как на свету ускоряются процессы жизнедеятельности и старения, интенсивнее разрушаются биологически активные вещества (пигменты, витамины), происходит позеленение клубней картофеля и головок моркови.

Биотические факторы

Величину потерь и в целом сохранность сельскохозяйственных продуктов при хранении определяют, главным образом, биотические факторы, так как именно они обусловливают интенсивность и направленность процессов жизнедеятельности. Основными из группы биотических факторов, влияющих на сохранность продуктов, являются следующие:

1) биохимические процессы, или процессы обмена веществ, протекающие внутри продуктов;

2) микробиологические процессы, то есть степень воздействия различных микроорганизмов на продукты;

3) развитие вредителей (насекомых, клещей) и грызунов в продуктах.

Сохранность продуктов зависит от интенсивности отмеченных биологических процессов, которые следует приостановить и замедлить, а по возможности, полностью исключить при хранении. Поэтому следует подробнее остановиться на этих процессах, слагающих биотические факторы.

К биохимическим относят процессы, обусловленные действием ферментов самого продукта. Интенсивность их протекания зависит от природы продукта, его химического состава, особенностей обмена веществ и условий хранения. Наибольшее влияние на сохранность продуктов при хранении оказывают дыхание и гидролитические процессы.

Дыхание – это процесс, присущий всем живым организмам, в то числе и растительным продуктам. Оно связано с деятельностью окислительно-восстановительных ферментов (оксидаз) и является важным источником энергии для обмена веществ и поддержания жизнедеятельности. Дыхание – сложный процесс диссимиляции (распада) органических веществ (преимущественно одномолекулярных углеводов) до конечных продуктов дыхания с выделением энергии в виде тепла. Выделяют два вида дыхания растительных продуктов – аэробное и анаэробное.

Процесс аэробного дыхания заключается в окислении моносахаров (глюкозы) кислородом воздуха и сопровождается потерей массы растительного объекта, повышением влажности, выделением большого количества тепла и изменением газового состава окружающего воздуха:

С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ → 6СО₂ + 6Н₂О + 2765 кДж.

Потери массы при дыхании хранящихся растительных продуктов могут достигать значительных размеров, если режимы хранения далеки от оптимальных. Выделяющиеся при этом тепло и влага могут быть причиной дальнейшего усиления процесса дыхания. Это происходит при плохой вентиляции хранящихся продуктов.

Интенсивность дыхания у различных продуктов неодинакова. Низкая интенсивность дыхания у сухого зерна, более высокая – у плодов и овощей, так как это сочная продукция с большим содержанием свободной воды. Особенно возрастает интенсивность дыхания при механических повреждениях и микробиологических заболеваниях. Интенсивность дыхания зависит от содержания свободной воды в продукте. Так, в сыром зерне с влажностью более 17 %, интенсивность дыхания возрастает в 20-30 раз по сравнению с сухим зерном, имеющим влажность ниже 14 %. Важным фактором, влияющим на интенсивность дыхания, является температура. В определенном интервале повышение температуры на 10^оС приводит к увеличению интенсивности дыхания в 2-3 раза. На интенсивность дыхания также большое влияние оказывает газовый состав воздуха. Повышенные концентрации углекислого газа и пониженные концентрации кислорода сильно тормозят аэробное дыхание растительных продуктов. При снижении концентрации кислорода до 2 % и менее растительные организмы переходят на анаэробное дыхание:

С₆Н₁₂О₆ → 2СО₂ + 2С₂Н₅ОН + 115 кДж.

Выделяющийся при этом этиловый спирт губительно действует на растительные ткани, приводит к потере всхожести семян. Однако при анаэробном дыхании выделяется значительно меньше тепла, чем при интенсивном аэробном дыхании.

Процессы гидролиза протекают в пищевых продуктах под действием гидролитических ферментов – гидролаз. Интенсивность этих процессов определяется химическим составом, активностью ферментов, условиями хранения. Сущность гидролиза заключается в распаде сложных органических соединений до более простых, в этих процессах обязательно участвует вода. Например, крахмал гидролизуется до глюкозы, белки – до аминокислот, жиры – до глицерина и жирных кислот. В начале хранения гидролиз приводит к улучшению потребительских качеств плодов и овощей. Но затем гидролитические процессы ускоряют старение и порчу продуктов, значительно ухудшают их сохранность.

Все биохимические процессы могут быть замедлены низкими температурами хранения и другими абиотическими факторами.

Микробиологические процессы – одна из главных причин порчи пищевых продуктов при хранении. Основные из них – это брожение, гниение и плесневение.

Брожение – это расщепление безазотистых органических веществ (сахаров) под действием ферментов, выделяемых бродильной микрофлорой. При хранении пищевых продуктов чаще всего могут возникать следующие виды брожения: спиртовое (под действием дрожжей), молочнокислое, уксуснокислое, маслянокислое. Некоторые виды брожения лежат в основе различных пищевых производств и в этом случае играют положительную роль. Например, на спиртовом брожении основаны виноделие, пивоварение, производство спирта; в процессе молочнокислого брожения происходит соление и квашение овощей, мочение плодов, силосование кормов. Однако все эти виды брожения при определенных условиях являются причиной порчи продуктов (например, сбраживания и прокисания соков, компотов, сухих вин). Маслянокислое брожение вызывает прогоркание муки, масла, порчу солено-квашеной продукции и играет только отрицательную роль.

Гниение – это глубокий распад белков и продуктов их гидролиза под воздействием гнилостных бактерий. Этот процесс в основном возникает в продуктах, богатых белками (мясо, рыба, яйца, молоко). Но подвержены гниению также и растительные продукты. Гниение почти всегда сопровождается образованием токсических и дурно пахнущих веществ и завершается полной порчей продуктов.

Плесневение обусловлено развитием различных видов плесневых грибов, как правило, образующих на поверхности продуктов пушистые налеты и пленки разного цвета и строения. Развитию плесневых грибов способствует высокая относительная влажность воздуха. Плесневые грибы расщепляют белки, жиры и углеводы пищевых продуктов, придают им плесневый вкус и запах, выделяют токсины и много тепла.

Микробиологические процессы так же, как и биохимические, можно регулировать изменением биотических факторов.

Значительно снижают сохранность продуктов при хранении и наносят большой ущерб различные вредители – насекомые и клещи, а также грызуны. Они уничтожают пищевые продукты, загрязняют их своими выделениями, являются переносчиками возбудителей инфекционных заболеваний. С вредителями необходимо вести борьбу, контролировать их численность и вредоносность, на которую также влияют факторы внешней среды.

2. Научные принципы хранения и консервирования
сельскохозяйственных продуктов

Все применяемые способы хранения (консервирования) сельскохозяйственных продуктов основаны на частичном или полном подавлении протекающих в них биологических процессов.

Профессор Я. Я. Никитинский систематизировал их и выделил четыре принципа хранения продуктов: биоз, анабиоз, ценоанабиоз и абиоз.

1. Биоз (от греч. bios — жизнь), часть сложного слова, обозначающая связь с жизнью, с жизненными процессами самого продукта, т.е. когда продукт защищает и сохраняет себя от влияний различных неблагоприятных условий за счет своего иммунитета. Биоз подразделяется на два вида: полный (эубиоз) и частичный (гемибиоз).

Эубиоз – сохранение живых организмов до момента их использования.

Гемибиоз (греч. hemi – ''полу'', т. е. частичный биоз) – хранение продуктов в свежем состоянии за счет иммунных и защитных свойств части самого растения (корнеплоды, клубни, плоды, ягоды, луковицы и т.д.).

2. Анабиоз (греч. anabiosis - оживление, от ana- вновь и bios - жизнь), состояние организма, при котором жизненные процессы (обмен веществ и др.) временно прекращаются или настолько замедлены, что отсутствуют все видимые проявления жизни. Анабиоз наблюдается при резком ухудшении некоторых условий существования (низкая температура, отсутствие влаги и др.); при наступлении благоприятных условий происходит восстановление нормального уровня жизненных процессов – ''оживление''. Анабиоз - биологическое приспособление организма к неблагоприятным внешним условиям, выработанное в процессе эволюции. Принцип анабиоза иногда называют принципом скрытой жизни.

При хранении (консервировании) сельскохозяйственных продуктов анабиоз может быть создан понижением температуры (термоанабиоз), частичным или полным обезвоживанием (ксероанабиоз), изменением осмотического давления в продукте (осмоанабиоз), определенной кислотностью среды (ацидоанабиоз), применением анастезирующих средств (наркоанабиоз).

3. Ценоанабиоз – принцип хранения продуктов, основанный на изменении нежелательного состава микроорганизмов путем замены их полезными микробами или введении бактерицидных и бактериостатических веществ (применение молочно-кислых бактерий, антибиотиков, денитрифицирующих бактерий при посоле и т.п.). Создание благоприятных условий для определенной группы микробов, желательных для развития, предупреждает размножение микробов портящих продукт.

4. Абиоз - прекращение биохимических процессов в продукте и особенно жизнеспособности микроорганизмов в них (воздействием высоких температур, антисептиков, ультрафиолетовой радиации, ионизирующей радиации, ультразвука, электричества и т.д.). Данный принцип предусматривает отсутствие живых начал в продукте.

В связи с применением различных способов уничтожения тех или иных организмов у принципа биоза несколько модификаций.

Термостерилизация (термоабиоз) – это обработка продуктов повышенной температурой до 100°С и выше. При такой температуре все живое гибнет. Наиболее распространенный способ термоабиоза – это консервирование в банках.

Химстериализация (химабиоз) – продукты обрабатывают химическими средствами, убивающими микроорганизмы и насекомых. Например, для консервирования плодов, фруктово-ягодных пюре, фруктовых соков, безалкогольных напитков и некоторых кондитерских изделий применяют бензойно-натриевую соль. Свежие яблоки и виноград обрабатывают сернистым ангидридом.

Для консервирования кормового зерна с повышенной влажностью, предназначенного на кормовые цели, с успехом используют препараты, содержащие серу (пиросульфат натрия) и препараты пропионовой кислоты.

Для консервирования плодов и ягод применяют сорбиновую кислоту, которая тормозит развитие плесневой и дрожжевой микрофлоры.

К средствам химического абиоза относится копчение – самый древний способ консервирования продуктов. Дым – хороший антисептик и уничтожает микроорганизмы и бактерии.

Механическая стерилизация – удаление микроорганизмов из продукта фильтрованием или центрифугированием.

Лучевая стерилизация - уничтожение микроорганизмов и насекомых за счет применения ультрафиолетовых, инфракрасных и гамма лучей.

 

 

Лекция 2. ХРАНЕНИЕ СЕМЕННОГО, ПРОДОВОЛЬСТВЕННОГО И ФУРАЖНОГО ЗЕРНА

1. Характеристика зерновой массы. Зерно и семена различных культур, используемые на разнообразные цели и нужды, принято называть зерновой массой.

 

 

Соотношение 2-х слагающих компонентов зерновой массы (зерно основной культуры и примеси) зависит от агротехнического уровня выращивания урожая, климатических особенностей года, способа и качества уборки урожая, послеуборочной обработки зерна в местах выращивания и на хлебоприемных предприятиях.

Любая партия зерна и семян в практике хранения называется зерновой массой. А поскольку зерновая масса – это совокупность живых организмов (зерно и семена основной культуры, примеси различного происхождения, микроорганизмы), то она будет устойчива при хранении, если нежелательные физиологические процессы в ней не происходят или они очень сильно замедлены. Иными словами, зерно хранится успешно, если оно находится в состоянии анабиоза.

Партии зерна, хранящиеся в насыпях называют зерновыми массами. Любая з.м. состоит из: 1) зерна (сем.) основной к-ры, а т.ж. др. культурных р-ний, которые по характеру использования и ценности сходны с зерном основной к-ры. 2) примеси мин. или орг. происхождения, в т.ч. семена дикорастущ. и культурных р-ний не отнесенных к основному зерну. 3) микроорганизмы – постоянный и существенный компонент з.м. Присутствуют всегда, но мы их не видим. Микрофлора з.м. состоит из сапрофитных (включая эпифитные), фитопатогенных и патогенных мк.орг. 4) воздух межзерновых пространств.

Кроме этих постоянных компонентов в отдельных партиях зерна появляется еще одно живое начало – насекомые и клещи. Их рассматривают как 5 нежелательный компонент з.м. При сильном размножении они приводят к потерям хранящ-ся зерновых продуктов.

2. Свойства зерновой массы. Все партии зерна независимо от культуры обладают свойствами, которые необходимо учитывать при экспертизе качества зерна, его перемещении, обработке, хранении и переработке.

Теплофизические свойства зерновой массы. Знание теплофизич. св-в необходимо для понятия явлений теплообмнена, кот. Учитывается при хранении и акт. вентилировании.

Теплоемкость – хар-ся кол-вом тепла, требуемого для нагрева зерна. Возрастает с увеличением влажности зерна. Теплоемкость учитывают при тепловой сушке, т.к. расход тепла зависит от исходной влажности зерна

Теплопроводность – характер-т теплопроводящую способность зерна. З.м. обладают очень низкой теплопров-ю, она возрастает с увеличением влажности зерна. Низкая теплопров-ть при хранении играет и «+» и «-» роль.

+ в том, что существует возможность сохранять в з.м. понижен температура в теплый п-д года, замедл-ся физиол. Пр-сы.

- выделяемое тепло может приводить к самосогреванию.

Термовлагопроводность - перемещение влаги в насыпи под воздействием перепада температур в ее участках. Влага при хранении перемещается от более нагретых участков к менее нагретым. Явление может наблюдаться в з.м. любой влажности.

 

Физические свойства.

Сыпучесть и самосортирование относят к физическим свойствам зерна. Зерновая масса состоит из множества отдельных твердых частиц, различных по размеру и плотности, поэтому обладает большой подвижностью – сыпучестью. Наибольшей сыпучестью обладают округлые зерна с гладкой поверхностью (просо, горох), у зерна продолговатого с шероховатой поверхностью сыпучесть снижается.

С сыпучестью связана способность зерновой массы к самосортированию. При любом перемещении или встряхивании зерновая масса «расслаивается». Тяжелые компоненты – минеральная примесь, крупные зерна как бы «тонут», опускаются вниз, а легкие – органический сор, семена сорняков и щуплые зерна «всплывают». Это может оказать отрицательное влияние на сохранность, так как обычно семена сорных трав и щуплое зерно имеют повышенную энергию дыхания, что может привести к порче зерна при хранении. Способность зерновой массы к самосортированию учитывается при отборе проб для анализов.

Скважистость – заполненные воздухом промежутки между зернами в насыпи. Обычно скважистость выражают в процентах к общему объему данной насыпи. Плотность укладки зерновой массы в объеме хранилища и, следовательно, ее скважистость зависят от формы, размеров и состояния поверхности зерен, от количества и характера примесей, от массы и влажности зерновой насыпи, формы и размеров хранилища. Однородное по крупности зерно, а также зерно с шероховатой поверхностью имеют скважистость большую, чем зерна разной крупности и округлой формы. Так, скважистость составляет (в %): ржи и пшеницы - 35 - 45, гречихи и риса (зерна) - 50 - 65, овса - 50 - 70.

Запас воздуха в межзерновых пространствах имеет большое значение для сохранения жизнеспособности семян. Большая газопроницаемость зерновых масс позволяет проводить активное вентилирование, регулировать состав газовой среды в межзерновых пространствах, вводить пары ядохимикатов для борьбы с амбарными вредителями. Однако наличие межзерновых пространств и кислорода в них благоприятствует развитию амбарных вредителей.