Текст книги "Технология хранения зерна и семян"

Любая зерновая масса – это биологическая система с присущими ей свойствами проявления жизнедеятельности в виде послеуборочного дозревания, дыхания, прорастания и самосогревания. Эти процессы, происходящие в результате жизнедеятельности входящих в нее живых компонентов (зерно, семена сорняков, насекомые и клещи, микроорганизмы), получили название физиологических. Знание их сущности и умение регулировать в зерновой массе их интенсивность прохождения дает возможность обеспечить надежное хранение зерна и семян.

Жизнедеятельность зерна и семян, представляющих собой автономные живые системы, невозможна без дыхания – диссимиляции органических веществ и окисления молекул запасных веществ до СО₂, Н₂О и энергии. Главное в дыхании – гликолиз, в результате него из каждой молекулы гексозы образуется по 2 молекулы пировиноградной кислоты, НАДН+Н⁺ и АТФ. Окисление гексозы до СО₂ и Н₂О через пировиноградную кислоту и далее через ди– и трикарбоновых кислот включает в себя несколько десятков реакций.

Первая стадия распада углеводов осуществляется как процесс с образованием пировиноградной кислоты и большого числа промежуточных продуктов, накоплением энергии в макроэргических связях 2 молекул АТФ и 2 молекул НАД Н₂. Анаэробное дыхание происходит в зерновой массе без доступа кислорода воздуха, это процесс спиртового, молочного и масляно-кислого брожения. Суммарное уравнение:

С₆Н₁₂О₆ 2С₂Н₅ОН + 2СО₂ + энергия.

Анаэробное (бескислородное – интрамолекулярное) дыхание сопровождается небольшим выделением энергии – 28,2 ккал (118 кДж) на 1 г молекулы израсходованной глюкозы (180 г). При анаэробном дыхании недоокисленные соединения отравляют зародыш, и семена теряют всхожесть. Скорость снижения в анаэробных условиях хранения всхожести в значительной степени определяется, по данным Е.Т. Гореловой, состоянием семян по влажности.

В аэробных условиях 2 молекулы НАДН + Н⁺ окисляются дегидрогеназой митохондрий, и из них образуются 4 молекулы АТФ. В этих условиях пировиноградная кислота поступает из цитоплазмы клетки в митохондрии и там окисляется до СО₂ с образованием значительного количества АТФ.

Аэробное дыхание – высокоэкзергонический процесс, сопровождающийся большим выделением энергии, происходящий в соответствии с суммарным уравнением:

С₆Н₁₂О₆ 6СО₂ + 6Н₂О + энергия.

Аэробное дыхание происходит при достаточном доступе к хранящемуся зерну кислорода воздуха, при этом выделяются диоксид углерода, вода и энергия – 674 ккал (2821,9 кДж) на каждую грамм-молекулу (180 г) израсходованной глюкозы.

На состояние зерновых масс могут оказывать влияние конечные продукты диссимиляции органических веществ зерна, возникающие при аэробном процессе дыхания. В межзерновых пространствах зерновых масс в условиях недостаточного воздухообмена постепенно изменяется газовый состав – снижается содержание кислорода, накапливается СО₂. При интенсивном дыхании выделяется вода, накапливаются водяные пары, повышается влажность зерна. Тепло, выделяющееся при интенсивном дыхании, как бы аккумулируется в зерновой массе, способствуя тем самым усилению процесса дыхания, в конечном счете может служить причиной порчи зерна от самосогревания.

О виде дыхания – аэробном или анаэробном – можно судить по величине дыхательного коэффициента – отношению объема, выделяемого при дыхании, СО₂ к объему поглощенного О₂. Дыхательный коэффициент выражается формулой:

К = СО₂/О₂.

У зерна, находящегося в оптимальных условиях хранения, дыхательный коэффициент обычно равен единице, что свидетельствует об аэробном типе дыхания. Коэффициент аэробного дыхания полностью соответствует приведенному выше уравнению аэробного дыхания. Дыхательный коэффициент сухого зерна на 0,2–0,3 % выше 1, т. к. в зародыше зерна в присутствии кислорода воздуха происходит аэробное дыхание. Зерно в процессе хранения использует кислород воздуха, СО₂ накапливается и при отсутствии вентиляции увеличивается дыхательный коэффициент.

Семена подсолнечника, как правило, имеют невысокий дыхательный коэффициент, т. к. они, особенно при прорастании, помимо дыхания используют кислород воздуха на окисление жиров.

В практике хранения зерна и семян большое значение имеют вид дыхания и его интенсивность. От них зависят потери сухих веществ, увеличение влажности зерна, повышение температуры, содержание СО₂ в межзерновых пространствах. Дыхание зерна характеризуют «интенсивностью дыхания зерна», измеряемой количеством СО₂, выделенного единицей массы зерна в течение определенного промежутка времени.

Интенсивность дыхания зерновой массы зависит от многих абиотических и биотических факторов, таких как влажность, температура, ботанические особенности, доступ кислорода воздуха, послеуборочное дозревание, наличие в зерновой массе недозрелых, щуплых, травмированных и проросших зерен, а также от присутствия семян сорных растений.

Как отмечал в 30-х годах прошлого века крупный специалист в области «техники хлебного дела» М. П. Варакин, при увеличении влажности зерна с 11 до 30 % дыхание усиливается почти в 6000 раз, что и является причиной неустойчивости влажного зерна при хранении.

У сухого зерна интенсивность дыхания ничтожна, его успешно хранят. С повышением влажности и появлением в зерне свободной воды возрастает процесс дыхания.

В зерне при влажности выше критической создаются благоприятные условия для ферментативного гидролиза органических веществ, используемых в процессе дыхания. Снижая влажность зерна, мы понижаем интенсивность его дыхания, что обеспечивает его лучшую сохранность.

Большую роль в прохождении биохимических реакций имеет температурный режим. С повышением температуры ускоряется скорость прохождения реакций. Температурный фактор оказывает влияние и на интенсивность дыхания, которая зависит и от температуры, и от состояния зерна по влажности. Сухое зерно и семена не реагируют на температуру, и при повышенных температурах дыхание их остается ничтожным. Другая картина процесса дыхания наблюдается при повышении температуры у зерна и семян, «переступивших грань» критической влажности.

С ростом температуры у влажного зерна резко повышается интенсивность дыхания. Однако температуры оказывают катализирующее действие на дыхание до определенного предела (45–55 є С), при дальнейшем повышении температуры происходит прекращение физиологического процесса дыхания, идут химические окисления органических веществ зерна, и зерно как живой организм гибнет.

Действие пониженных температур на жизнедеятельность зерна и интенсивность его дыхания принципиально отличается. С понижением температуры интенсивность дыхания даже у зерна высокой влажности резко падает. У зерна, как видно из рис. 49, независимо от влажности при температуре 10 є С интенсивность дыхания крайне мала.

Рис. 49. Влияние температуры на интенсивность дыхания зерна (по В. Л. Кретовичу и А. П. Прохоровой) при влажности:

1 – 14 %; 2 – 16 %; 3 – 18 %; 4 – 22 %

В производственных условиях своевременное охлаждение зерна является эффективным мероприятием, обеспечивающим сохранность при временном хранении до сушки сырого зерна.

Итак, при хранении зерна и семян необходимо создавать условия для снижения интенсивности их дыхания до минимума за счет охлаждения или снижения влажности.

Начатый в колосе на материнском растении процесс созревания зерна и переход низкомолекулярных органических веществ в высокомолекулярные органические вещества – белки, углеводы, жиры – завершаются после уборки урожая.

Необходимость создания высокополимерных соединений, как предполагают ученые, вызвана тем, что низкомолекулярные метаболиты при отложении непосредственно в цитоплазме могли бы преждевременно использоваться в семенах, еще не достигших полной зрелости. Образование же высокополимерных запасных веществ означает перевод их в метаболически инертную форму, способную в наибольшей степени обеспечить сохранность этих веществ в клетках запасающих органов. Установлено, что повышение инертности достигается не только полимеризацией исходных продуктов, но и от более плотной упаковки за счет электростатических и водородных связей. Это можно видеть в четвертичной структуре запасных белков, а также в дополнительной стабилизации амилозных цепей в молекуле крахмала посредством водородных связей.

Созревание зерна в колосе заканчивается фазой технической спелости, когда оно становится пригодным к уборке и заготовке. Такое зерно уже почти полностью завершило процессы синтеза крахмала, белков и некоторых других органических соединений.

Однако зерно пшеницы, ячменя, ржи и других культур ко времени достижения полной, так называемой технической спелости, не достигает полной физиологической спелости семян. Процесс получения семенами в ходе прохождения в них сложных биохимических явлений наивысшей всхожести и хороших технологических качеств, за определенный период времени, получил название послеуборочного дозревания семян. В стандарте на «Состояние и свойство семян» (ГОСТ 20290-74) указывается, что под послеуборочным дозреванием семян следует понимать «биохимические процессы, происходящие в свежеубранных семенах некоторых видов и сортов растений, приводящие к нарушению покоя». Сложный комплекс биохимических явлений при послеуборочном дозревании направлен на продолжение биохимических процессов биосинтеза, начатых в колосе. Он характеризуется переходом низкомолекулярных органических веществ, накопленных в ходе фотосинтеза растения и налива зерна, в высокомолекулярные: полисахариды, белки и жиры.

В процессе послеуборочного дозревания ослабевает активность ферментов, снижается активность окислительно-восстановительных реакций.

Наряду с превращением низкомолекулярных легкорастворимых веществ в более сложные малорастворимые, при послеуборочном дозревании, как установили В.Л. Кретович и Т. И. Акимочкина, снижается активность таких ферментов, как каталаза, полифенолоксидаза, а также физиологически активных веществ в зародыше и эндосперме.

Длительность послеуборочного дозревания зависит от ряда факторов: вида культуры, сортовых особенностей, температуры и доступа кислорода воздуха к семенам.

В благоприятных условиях период послеуборочного дозревания заканчивается в разные сроки: у пшеницы за 1,0–1,5 месяца; у ржи за 10–15 дней; у овса за 20 дней, а у ячменя может закончиться через 6–8 месяцев. Практически не проходят периода послеуборочного дозревания семена кукурузы, после доведения их до базисной влажности они сразу же показывают высокую всхожесть, т. к. являются физиологически спелыми.

Короткий период послеуборочного дозревания у ржи, безусловно, является положительным явлением для хранения, но при ее уборке в ненастную осеннюю погоду, когда сроки уборки затягиваются, вышедшие из стояния покоя зерна ржи могут прорастать в скошенных валках. Это затрудняет подбор их комбайном, частично или полностью проросшее зерно плохо хранится, имеет низкие технологические качества.

Свежеубранные семена подсолнечника характеризуются, как правило, высокой влажностью и активностью ферментной системы, нередко наблюдается их порча. Такие семена не пригодны для хранения и только в процессе послеуборочной подработки (очистке от примесей и сушке) семена завершают процессы послеуборочного дозревания, становятся пригодными как для переработки, так и для длительного хранения. В определенных условиях в этот период масличность семян подсолнечника может увеличиваться. Это явление многие исследователи объясняют продолжающимся синтезом триацилглицеролов за счет находящихся в тканях ядра подвижных углеводов.

На продолжительность периода послеуборочного дозревания зерна влияет вид культуры, а также их сортовые различия. По данным Н. И. Козьминой, у озимых сортов пшеницы дозревание завершается за 1–2 месяца, а у сортов яровой пшеницы физиологическая зрелость наступает спустя 7–7,5 месяцев.

Свежеубранная зерновая масса нередко имеет высокую влажность. Снижая влажность, мы тем самым создаем условия для ускоренного дозревания зерна. Ускоряет прохождение послеуборочного дозревания своевременная сушка влажного зерна, она останавливает гидролитические процессы, замедляет дыхание.

На процессы завершения послеуборочного дозревания большое влияние оказывает температура. При раннем наступлении холодов в осеннее время процесс послеуборочного дозревания замедляется, зерно на хранение засыпают невызревшее, и этот факт необходимо учитывать. Исследования показали, что при дождливой холодной погоде у пшеницы замедляется прохождение XI и XII этапов органогенеза фаз налива и созревания зерновки, снижаются синтетические процессы, в зерновках не образуются конечные продукты синтеза. Семена такой пшеницы характеризуются пониженной энергией прорастания, являются физиологически недозрелыми, и в них длительное время идут процессы дозревания.

При температуре 15–25 є С послеуборочное дозревание завершается в оптимальные сроки. Отрицательное влияние на ход дозревания оказывает проведение активного вентилирования невызревших зерновых масс холодным воздухом. Для выведения семян из состояния покоя, завершения послеуборочного дозревания и повышения всхожести в семеноводстве успешно используют технологический прием – воздушно-тепловой обогрев семян перед посевом.

Послеуборочное дозревание быстрее завершается при достаточном доступе кислорода воздуха к зерну и семенам, т. е. при аэробном типе дыхания.

С этой точки зрения, наибольшая аэрация зерна и семян происходит в результате дозревания семян в валках при раздельной уборке и при временном хранении на токах в бунтах. Для этой цели эффективно систематически вентилировать свежеубранные семена теплым воздухом. Засыпать свежеубранные семена в герметичные силосы без вентиляции нежелательно, т. к. в них могут создаваться анаэробные условия. В таких силосах нет необходимых условий для завершения процесса послеуборочного дозревания – кислорода воздуха, отвода СО₂ и водяных паров, а также выделяемого в процессе дыхания тепла.

На продолжительность дозревания семян подсолнечника, как считают В. Г. Щербаков и В. Г. Лобанов, помимо скорости обезвоживания, температуры и степени аэрации существенно влияют сортовые особенности семян. Дозревание скоро– и среднеспелых сортов подсолнечника проходит значительно быстрее, чем позднеспелых с большим вегетационным периодом. Высокомасличные сорта подсолнечника имеют более короткий период дозревания.

В дозревающих семенах подсолнечника уменьшается активность ингибиторов прорастания, растет воздухо– и водопроницаемость семенных и плодовых оболочек, резко снижается интенсивность обмена веществ, и такие дозревшие семена при оптимальных условиях могут сохраняться длительное время.

Следовательно, семена и зерно, завершившие процессы послеуборочного дозревания, имеют минимальный обмен веществ, низкую влажность, высокие технологические свойства и могут длительно храниться без потерь в количестве и качестве.

Высокая физиологическая активность зерновых масс при небрежном отношении к свежеубранному зерну с повышенной влажностью, начиная с первых моментов его поступления, может вызвать крайне нежелательные явления, связанные с потерей всхожести семян и снижением технологических, пищевых и кормовых достоинств зерна. Из-за отсутствия надлежащего контроля и ухода за зерновыми массами и вследствие протекающих в них физиологических и физических процессов у влажного и сырого зерна наблюдается повышение температуры до 55–65 є С, а в отдельных случаях до 75 є С и выше. Это физиологическое явление получило название самосогревания зерновых масс.

Под самосогреванием понимают повышение температуры зерновой массы вследствие как интенсивных физиологических процессов, самопроизвольного распада запасных веществ зерна, так и из-за крайне низкой теплопроводности зерновой массы. Различные зерновые культуры по-разному проявляют свою способность к самосогреванию. По этому признаку, т. е. подверженности к самосогреванию, все зерновые культуры, как считает М.Г. Голик, можно условно разделить на 4 группы: первая – культуры, слабо подвергающиеся самосогреванию (горох и кукуруза в початках); вторая – умеренно подвергающиеся самосогреванию (пшеница, рожь, ячмень, рис); третья – легко подвергающиеся самосогреванию (просо, овес, кукуруза в зерне); четвертая – сильно подвергающиеся самосогреванию (подсолнечник, соя и другие масличные культуры).

Состоящая из автономных живых систем зерновок и некоторого количества семян сорных растений зерновая масса при влажности свыше критической интенсивно дышит, выделяя при аэробном типе дыхания огромное количество тепла. Самосогревание возникает в результате проявления активной жизнедеятельности зерна основной культуры, зерен других культур, семян сорных растений, микроорганизмов, насекомых и клещей. На возникновение самосогревания огромное влияние оказывают физиологически активные семена сорняков. В практике хранения зерна чаще всего самосогревание наблюдается в свежеубранных зерновых массах, своевременно не прошедших очистку от примесей.

Интенсивность дыхания семян сорняков, как об этом свидетельствуют данные исследований А. И. Стародубцевой, чрезвычайно велика (табл. 9).

Таблица 9

Интенсивность дыхания в свежеубранной зерновой массе зерна пшеницы и семян сорных растений при температуре 19–22 °C

При интенсивном развитии в зерновой массе скапливающихся в ограниченных участках насыпи насекомых и клещей создаются предпосылки для самосогревания зерна.

На возникновение самосогревания в сухих зерновых массах от действия вредителей хлебных запасов указывает Н. П. Козьмина. Она описывает случай возникновения самосогревания на заготовительных пунктах зерна. Причиной самосогревания зерновых масс, имеющих влажность 12,6 %, по ее мнению, послужило массовое размножение рисового долгоносика (до 200 экземпляров на 1 кг) и рыжего мукоеда (до 100 экземпляров на 1 кг). После уничтожения вредителей химическими мерами борьбы самосогревание прекратилось.

В процессе самосогревания с интенсификацией дыхания, сопровождаемого выделением в окружающую зерновую массу тепла и влаги, создаются весьма благоприятные условия для развития плесневых грибов, оказывающих, по данным Мильнера, Кристенсена и Геддеса, негативное влияние на всхожесть семян (табл. 10).

Как видим, с развитием в зерновых массах плесневых грибов интенсивность дыхания достигает огромных значений. Многочисленные исследования по изучению влияния самосогревания на технологические достоинства продовольственной пшеницы свидетельствуют о необратимых изменениях, происходящих в белковом комплексе зерна. Вследствие этого в зерне снижаются количество и качество сырой клейковины, хлеб, выпеченный из муки, выработанной из такого зерна, имеет низкое качество.

Следует иметь в виду, что даже временное хранение свежеубранных зерновых масс с повышенной влажностью создает условия для активизации физиологических процессов как для зерна, так и для интенсивного развития плесеней хранения, способных развиваться при невысокой влажности зерна и при температуре 10–20 °C. В межзерновых пространствах свежеубранного зерна всегда находится достаточное количество кислорода воздуха для аэробного дыхания грибковой микрофлоры. И, наконец, плесневые грибы обладают активным разрушительным комплексом гидролитических ферментов, воздействующих на покровные ткани зерна, что позволяет проникать им в эндосперм и зародыш и использовать их для своего питания.

Таблица 10

Развитие плесневых грибов, интенсивность дыхания и снижение всхожести семян пшеницы

Основные виды грибов, развивающиеся на влажном зерне, – это Aspergillus и Penicillium (рис. 50). Споры Aspergillus могут прорастать и расти в условиях высокого осмотического давления, например, на зерне, хранящемся при оптимальной влажности воздуха 65–68 %. Поэтому заражение зерна, хранящегося с влажностью ниже 16 %, происходит обычно видами Aspergillus. По данным Г. Семенюк, температурные пределы для роста Aspergillus находятся между 8 °C (A. glaucus) и 58 °C (A. fumigatus).

Рис. 50. Плесневыегрибы, поражающиезерно: 1 – Gladosporium; 2 – Trichothecium; 3 – Alternaria; 4 – Oidium; 5 – Monilia; 6 – Aspergillus fumigatus; 7 – Aspergillus glaucus; 8 – Mucor mucedo; 9 – Aspergillus clavatus; 10 – Aspergillus flavus; 11 – Penicillium glaucum

С развитием плесеней хранения связано образование более 200 вредных и токсичных для организма человека и животных веществ: афлатоксинов, охратоксинов, патулина и др. Наибольшей токсичностью и канцерогенностью обладают афлатоксины. Высокая концентрация афлатоксина В₁ наблюдается при температуре зерновой массы 30 °C (рис. 51).

Рис. 51. Накопление афлатоксина В₁ при разных температурах в зерне пшеницы (ф = 85 %) (Львова и др.)

Выявлено, что опасность афлатоксинов связана с их резко выраженной канцерогенностью. При афлатоксикозе происходит глубокое поражение печени, жировое ее перерождение, кровоизлияния и цирроз. Максимальная концентрация афлатоксинов наблюдается в поверхностных слоях греющегося зерна, где оно нагревается до более низких температур.

Высокие концентрации афлатоксинов обнаруживаются при самосогревании в кукурузе, реже в пшенице. У таких культур, как рожь и рис зерна сравнительно устойчивы к загрязнению. Образовываться афлатоксины могут через 2–3 (кукуруза), 5–7 (пшеница) и 6-11 суток (рис-зерно) после начала подъема температуры в массе зерна свыше 20–25 °C. При температуре выше 35 °C накопление афлатоксинов замедляется.

С момента возникновения развитие самосогревания зерновых масс последовательно ускоряется, протекает как бы по типу цепной реакции. Температура зерновой массы в первый период самосогревания повышается медленно, но, достигнув 25–27 °C, процесс ускоряется, влажность зерна интенсивно нарастает, быстрыми темпами идет процесс гидролиза белков, крахмала, жиров, и температура греющегося зерна достигает 40–50 °C. При такой температуре погибает термочувствительная микрофлора, но термофильные микроорганизмы продолжают свою деятельность, температура в зерне достигает 65–70 °C.

Высокая физиологическая активность греющейся зерновой массы, рост температуры в ней, малая отдача тепла в окружающую среду связаны с физическим свойством – низкой теплопроводностью зерновой насыпи.

Коэффициент теплопроводности зерновой массы весьма низкий – 0,12-0,30 Вт/(м к). Низкой теплопроводностью обладает как само зерно, так и сам воздух межзерновых пространств. Как видим, здесь сама зерновая масса играет роль как бы шубы, сохраняющей в себе тепло.

Под влиянием процессов самосогревания, сильнейшего разрушительного действия микрофлоры изменяются все органолептические показатели зерна: цвет, блеск, вкус и запах. Изменения эти необратимо ведут к снижению товарных достоинств зерна. Свежесть зерна последовательно изменяется: теряется блеск зерна, становится тусклым цвет, появляются пятнистые, темные зерна, образуются видимые даже невооруженным глазом колонии плесневых грибов. Зерна заплесневеют, затем обугливаются и спекаются в однородную темную массу.

Обугливание зерна наблюдается только при запущенных формах самосогревания, когда температура насыпи достигает максимума (70–75 °C) или близка к этому пределу.

Процесс самосогревания Б. М. Машков условно разделил на 3 стадии.

Первая стадия – усиленное дыхание зерна – характеризуется сравнительно медленным нарастанием температуры до 24–30 °C. В состоянии зерна заметных изменений не наблюдается. В глубине насыпи зерно на ощупь сухое. В целом цвет зерна пока не изменяется, только темнеют зародыш у кукурузы и недозрелые зерна овса. В партиях менее влажного зерна появляется амбарный запах, а у влажного зерна – запах плесени.

Появление амбарного запаха связано с накоплением в зерновых пространствах СО₂ и вследствие этого с развитием анаэробного типа дыхания.

Из-за жизнедеятельности дрожжей, выделяющих этиловый спирт и сорбируемых зерном органических кислот, погибает зародыш.

Однако, как считает Н. П. Козьмина, затхлый запах может появиться в зерне и независимо от самосогревания, т. е. без повышения температуры зерновой массы. Влажное зерно при хранении нередко приобретает затхлый вкус и запах, несмотря на то, что явления самосогревания в нем и не обнаруживалось. Самосогревание, безусловно, ускоряет развитие затхлого запаха, и при переработке такого зерна затхлый запах отчасти передается выпекаемому хлебу.

С активизацией жизнедеятельности плесеней хранения, прежде всего рода Penicillium, в зерне появляется плесневый запах. Зерно с плесневым запахом после сушки его не теряет, но изменяется его характер, который при органолептическом анализе воспринимается как затхлый. Этому запаху сопутствует неприятный вкус зерна, в нем увеличивается титруемая кислотность, что свидетельствует о потере зерном свежести. В этот период самосогревания на зародышах появляется плесень, снижается всхожесть семян.

Вторая стадия характеризуется повышением за короткий срок температуры до 34…38 °C и значительными потерями в качестве и массе. Зерно отпотевает, снижается сыпучесть, особенно у овса и ячменя, темнеют пленки, и они из светло-желтого цвета становятся желтыми. В зерне появляются продукты брожения с легким запахом солода и печеного хлеба. Изменяется цвет зерна пшеницы. Вначале зерно обесцвечивается, затем его поверхность приобретает красноватый оттенок, а эндосперм – сероватый. Такое изменение цвета наблюдается в первую очередь у невызревших зерен.

На этой стадии самосогревания у семян масличных культур, как указывают В. Г. Щер-баков и В. Г. Лобанов, под действием ферментов самих семян и микрофлоры происходит гидролиз триацетилглицеролов с последующим распадом жирных кислот до продуктов, используемых для дыхания. При переработке таких семян уже невозможно получить качественное масло, т. к. в него начинают переходить структурные липиды и продукты их гидролиза, окисления и полимеризации.

Третья стадия самосогревания (запущенная) наступает при повышении температуры до 50…60 °C и выше. Зерно в этот период самосогревания приобретает сильно выраженный затхлый, гнилостный запах вследствие полной его порчи. Гнилостный запах создают продукты распада органических веществ зерна в разнообразных соотношениях, что обусловливает его различные оттенки.

Гнилостные запахи образуют аммиак, сероводород, индол, скатол, фенолы и другие низкомолекулярные летучие продукты, в том числе и метан. Выделение в хранилищах метана в процессе самосогревания ведет к образованию взрывоопасной смеси. Из-за образования такой смеси в Куйбышевской области в 1998 г. произошел взрыв на Томыловском элеваторе, где хранили семена подсолнечника с высокой влажностью.

С развитием самосогревания и повышением температуры в зерне до 50…55 °C происходит самоликвидация термочувствительных микроорганизмов, на смену им приходят термофильные. Температура греющихся зерновых масс в результате их жизнедеятельности повышается до 65–70 °C. С достижением таких температур в зерне начинают происходить уже реакции небиологического, термического окисления органических веществ зерна.

Из-за высоких температур дыхание зерна замедляется, а затем и вовсе прекращается. Наступает распад органических веществ зерна, оно темнеет вплоть до полного почернения. По мере распада веществ, в результате самосогревания, изменяются и физико-механические свойства зерна. Зерновая масса склеивается образующимися из целлюлозы оболочек зерна гумусообразными соединениями и полностью теряет сыпучесть. Освободить зернохранилище от такой обуглившейся и спекшейся массы зерна – довольно трудоемкая задача.

Причинами самосогревания могут быть грубейшие нарушения технологии хранения зерна и семян, отсутствие надлежащего контроля за их состоянием, особенно у свежеубранных партий зерна, не прошедшего периода послеуборочного дозревания и находящегося в активном физиологическом состоянии.

Процесс самосогревания, как показывает практика хранения, не сразу охватывает всю партию зерна, а возникает в виде очага в одном каком-то месте или слое насыпи, где возникают благоприятные для этого условия. По месту возникновения самосогревания в зерновой массе его подразделяют на 3 вида: гнездовое, пластовое и сплошное.

Гнездовое самосогревание может возникнуть в любом месте насыпи, допустим, из-за неисправности в каком-то месте крыши и попадания в зерно воды или в результате засыпки влажного зерна в сухое, засоренного в чистое, а также в результате скопления в одном месте насекомых и клещей. При своевременном обнаружении гнездового самосогревания его очаг удается легализовать. Греющееся зерно удаляется, а оставшаяся зерновая масса может успешно храниться.

Верховое самосогревание наблюдается в слое насыпи на глубине 30…150 см при осенних или весенних перепадах температур атмосферного воздуха вследствие явления термодиффузии влаги.

Засыпанная на хранение свежеубранная неохлажденная зерновая масса постепенно отдает тепло, соприкасаясь с холодным атмосферным воздухом, при этом теплый воздух межзерновых пространств, охлаждаясь, выделяет конденсат, тем самым образуется влажный слой, где происходят процессы самосогревания зерна.

Весной причиной верхового самосогревания в зернохранилищах является конденсация водяных паров теплого и по-весеннему влажного атмосферного воздуха в верхних, охлажденных за зиму, слоях зерновой массы. Опасность возникновения верхового самосогревания зерновой массы усиливается в осенний и весенний периоды хранения при неустойчивой погоде с резкими перепадами температур.

О количестве воды в конденсате можно судить по следующим несложным расчетам. Если при температуре 28 °C 1 м³ воздуха содержит 281 г воды, то при снижении температуры до 16 °C количество ее понизится до 13,5 г, и конденсат 14,6 г воды выпадает на зерно.

Низовое самосогревание развивается в нижней части насыпи на расстоянии от пола 20…50 см. Самосогревание нижних слоев зерна возникает при засыпке теплого, не успевшего охладиться зерна на охлажденный в осеннее время пол. Низовое самосогревание чрезвычайно опасно, т. к. может вызвать самосогревание всей насыпи зерна.

Вертикально-пластовое самосогревание происходит в охлажденном зерне вдоль стен силосов элеваторов и складов, интенсивно нагревающихся весной лучами солнца. Оно может возникнуть и при засыпке теплого зерна в хранилище с холодными бетонными стенами. Охлаждаясь от стен, зерно вследствие термовлагодиффузии увлажняется и образует вертикальный греющийся пласт зерновой насыпи. В отдельных случаях зерно не только греется, но и прорастает.