Горение зерна

Зерно является живым организмом, поглощающим кислород. В связи с этим, в зерне протекают окислительные процессы, результатом которых становится выделение углекислого газа и воды, которое сопровождается повышением температуры. И чем она выше, тем интенсивнее проходят окислительные процессы.

Проблема в том, на зерне всегда присутствуют микроорганизмы, стадия развития которых напрямую зависит от окружающих условий. Если температурный режим и влажность зерна возрастает, это дает толчок к активному развитию паразитирующих организмов, питающихся питательными веществами зерновки. Сама зерновка расходует запас питательных веществ очень экономично, порядка 0,1 – 0,3 процента, что дает возможность сохранить необходимые вещества для прорастания.

Жизнедеятельность микроорганизмов, как и любых живых существ, также протекает с выделением тепла, углекислого газа и воды. В очаге самосогревания нагретый воздух содержит водные пары, которые, соприкасаясь с холодным зерном, оседают в виде конденсата и запускают процессы жизнедеятельности микроорганизмов. А присовокупление продуктов жизнедеятельности микроорганизмов к самосогреванию зерна в значительной степени ускоряет все процессы.

Порядка 90% от всей затраченной микроорганизмами энергии приходится на дыхательные процессы, и только 10 % на питание и размножение. Это свидетельствует о том, что для поддержания жизни микроорганизмам нужен водный конденсат.

До определенного момента нагревание зерновой массы остается обратимым процессом. То есть, есть возможность снизить температуру зерна, сохранив его качественные характеристики. Однако процессы самосогревания могут достигнуть точки невозврата, после чего температура будет нарастать с высокой скоростью. Именно поэтому важно вовремя вмешаться в процесс самосогревания и остановить его на начальных стадиях, пока зерно не пришло в полную негодность. При этом, стоит отметить, что температурный режим окружающей среды не оказывает на самосогревание никакого влияния. В практике были случаи порчи зерновых запасов при температуре окружающей среды -40°С.

При повышении температуры зерна размножение микроорганизмов происходит по нарастающей. По мере роста температуры зерна, микроорганизмы, отличающиеся низкой термостойкостью, не способны продолжать жизнедеятельность, поэтому их место занимают микроорганизмы с высокими показателями термостойкости. Например, полевые грибы, погибая уступают место грибам хранения. Отследить диаграмму смены популяций микроорганизмов и стадию горения зерна ученым удалось благодаря контролю уровня углекислого газа.

Так как микроорганизмы способны потреблять питательные вещества только в жидком состоянии, важную роль в запуске процессов самосогревания зерна играет наличие свободной влаги. Температура и влажность одинаково важны для жизнедеятельности как микроорганизмов, так и самого зерна. Кроме того, теплая и влажная среда представляет собой идеальные условия для развития плесневых грибов, которые проникая в эндосперм и ткани зародыша отравляют его токсичными выделениями. Отравленное зерно погибает, тем самым прекращая участие в процессе согревания. Однако такие зерна не пригодны и для возделывания или переработки.

Основная роль в порче зерна принадлежит микроорганизмам, которые доводят температуру до предела. Если в процессе самосогревания температура зерновой массы составляет больше 35°С, резко снижается всхожесть. По мнению биологов утрата всхожести связана с денатурации белка, входящего в состав зародыша.

По мере увеличения температуры в процессе самосогревания, дыхательные процессы зерна затухают, тогда как жизнедеятельность микроорганизмов напротив возрастает. При этом наиболее активно в прессы самосогревания включаются микроорганизмы, обитающие на сорных примесях, где их содержится в несколько раз больше, чем на самом зерне.

Особого внимания заслуживают процессы самосогревания семян масличных культур. Например, у подсолнечника энергия дыхания значительно выше, чем у других культурных растений. При этом большое влияние на данный показатель оказывает масличность. При снижении масличности всего на 10 % (например, с 50 до 40%) интенсивность дыхания снижается почти в четыре раза. Следующими по количеству энергии, затрачиваемой на дыхание в порядке убывания: семена кукурузы, зерна овса и ржи, затем зерна пшеницы. Замыкают список гречневые семена и семена бобовых культур.

Температурный максимум самосогревания, характерный для зерновых культур, составляет порядка 80-90°С. При такой температуре погибает не только зерно, но и самые термостойкие микроорганизмы, паразитирующие на нем. У подсолнечника процесс самосогревания делится на две фазы:

• биологическая. Длится до температуры 50-55°С;
• химическая. Начинается после температурного предела в 55°С и продолжается после прекращения жизнедеятельности термостойких микроорганизмов до полной порчи зерна.

Химическое самосогревание подсолнечника представляет собой процесс гидролиза масла, который является причиной повышения температуры до 200-300°С. В стадии химического самосогревания зерновая масса подсолнечника может произвольно воспламеняться. В то же время гидролиз и воспламенение приводят к образованию газа, имеющего в составе углеводород, и, как следствие, к взрыву. Иногда взрывы случаются в хранилищах, однако чаще всего это происходит в сушках, где радикалы, образующиеся в топках генераторов могут проскакивать в сушильную камеру с нагретым газом.

Учитывая все выше сказанное, можно говорить о том, что:

• зерно, помещенное в хранилище, способно долгое время сохранять температуру, которую оно имело в момент загрузки;
• если зерновая масса подвергалась нагреву, перед загрузкой в хранилище ее необходимо охладить;
• лучше всего удерживает низкую температуру зерно, прошедшее процедуру охлаждения сухим воздухом.

Что касается влажности зерна, можно сделать следующий вывод: зерновую массу трудно просушить, но легко увлажнить, так как зерно легко впитывает влагу из окружающей среды. К примеру, зерновая масса, вентилирование которой производится при влажности воздуха выше 70%, будет содержать процент влажности, превышающий допустимые нормы. Эта особенность характерна для семян культур с высоким содержанием белка, так как именно он обладает высокой впитывающей способностью.

Снижение процента порчи зерна от самосогревания является важной задачей агротехнической отрасли. В частности, понизить потери можно за счет совершенствования технической базы и снижения процента травмированных зерен (потерявших целостность в процессе уборки), наличие которых повышает вероятность начала процесса самосогревания.