Температура зерновой массы
С повышением температуры интенсивность дыхания зерна увеличивается.
При высоких температурах (50°С и более) интенсивность дыхания снижается вследствие разрушения веществ, входящих в состав клеток зерна (белков, ферментных систем и др.).
Влияние температуры на дыхание зерна зависит и от времени воздействия данной температуры. Так, максимальная интенсивность дыхания зерна пшеницы при температуре 50...55°С проявляется только короткий срок.
При пониженных температурах газообмен резко снижается.
При температуре 0 и 10°С интенсивность дыхания зерна даже влажностью 18 % ничтожна. Критическая влажность зерна пшеницы отчетливо проявляется лишь при температуре 18°С и выше. Поэтому для сохранения зерна так важно поддерживать пониженные (до 10°С) температуры.
Температура хранения оказывает существенное влияние на интенсивность дыхания. Зерно, хранящееся при температуре, близкой к 0 'С, дышит с исчезающе малой интенсивностью, как это видно на рис. 3. По мере повышения температуры интенсивность дыхания возрастает, достигая максимума при 50 - 55'С, после чего начинает резко падать. Падение совпадает с началом тепловой денатурации белков, инактивации ферментов, т. е. началом гибели зерна. На рис. 4 видно, что при температуре около 0 'С можно хранить определенное время даже, зерно с повышенной влажностью.
Качество зерна оказывает существенное влияние на энергию его дыхания. Чем хуже качество зерна, тем труднее его хранить.
Следствия дыхания зерна при хранении. Каким бы способом ни дышало зерно, этот процесс вызывает:
· потерю сухого вещества (убыль массы) зерна. Расходуемая, при дыхании глюкоза постоянно пополняется за счет ферментативного гидролиза крахмала;
· изменение состава воздуха межзерновых пространств за счет выделения диоксида углерода и расходования кислорода, что в конечном итоге может вызвать анаэробное дыхание;
· увеличение количества гигроскопической влаги в зерне и повышение относительной влажности воздуха в межзерновых пространствах.
Образующаяся при аэробном дыхании вода остается в зерновой массе и при высокой интенсивности дыхания может существенно увлажнить ее, приводя тем самым к еще большему увеличению интенсивности дыхания.
В период хранения постоянно проводят наблюдения за зерном. Температура хранящейся зерновой массы должна находиться под повседневным контролем. При небольшом повышении температуры (на 1 - 3 С) проводят активное вентилирование сухим холодным воздухом. Если зерно после этого продолжает греться, то его приходится перемещать в резервный силос, пропуская при этом через зерносушилку и зерноочистительную машину (для охлаждения).
Поверхностный слой зерна не реже одного раза в неделю осматривается для определения присутствия (или отсутствия) признаков появления амбарных вредителей. При их обнаружении принимаются срочные меры по обеззараживанию зерновой массы и предупреждению их перехода в другие силосы.
Состав газовой среды.
Интенсивность и характер дыхания зерна и семян напрямую зависят от состава окружающей среды. Только в присутствии кислорода возможно их нормальное (аэробное) дыхание. Особенно это важно для семян с влажностью, близкой к критической или выше ее. На сухое же зерно существенно не влияют даже большие концентрации диоксида углерода и отсутствие кислорода, так как интенсивность дыхания у такого зерна ничтожно мала.
При длительном хранении зерновых насыпей без перемещения и вентиляции в межзерновых пространствах иногда создаются условия для накопления диоксида углерода и потери кислорода. Состав газовой среды чаще изменяется в зерновых массах, хранящихся во железобетонных силосах элеватора, а также в складах из камня, кирпича и железобетона с плотными полами (асфальтовыми и т.п.)
Таким образом, зерновые массы (основных зерновых и бобовых) влажностью ниже критической на 2-3% довольно длительное время сохраняют всхожесть и энергию прорастания без обмена окружающего газового состава воздуха. Зерновые массы влажностью, близкой к критической и выше, при недостатке кислорода теряют посевные качества в первые месяцы хранения.
Интенсивность дыхания зависит от вида зерна. Так, дыхание у зерен кукурузы, проса, овса, семян подсолнечника более интенсивное, чем у пшеницы, ржи, ячменя, бобовых. Примесь недозрелых, щуплых, травмированных, проросших зерен резко увеличивает интенсивность дыхания.
Зерновые массы влажностью, близкой к критической и выше, при недостатке кислорода теряют посевные качества в первые месяцы хранения.
Все зерновые массы, содержащие зерна с различными отклонениями, характеризуются повышенной интенсивностью дыхания и менее стойки при хранении.
Образование тепла в зерновой массе особенно при высокой интенсивности аэробного дыхания мотает быть весьма существенным. Известно, что зерновая масса обладает низкой теплопроводностью, поэтому образующееся тепло вызывает повышение температуры и, следовательно, интенсивности дыхания. Два последних названных следствия дыхания являются причинами возникновения самосогревания зерновой массы, приводящего ее к порче, а иногда и к полной гибели.
Самосогревание
Значительная часть энергии, выделяемая зерном при дыхании, используется организмом, другая – превращается в тепло. Если зерно влажное, хранящееся в непроветриваемых помещениях, либо начавшееся прорастать, то тепло, скапливаемое в межзерновом пространстве, может привести к процессу самосогревания зерновой массы. Семена сорных растений, микроорганизмы и вредители способствуют этому процессу.
Таким образом, к основными факторами, вызывающими самосогревание зерна являются влажность и температура зерна, а так же микроорганизмы. Влияет и плохая теплопроводность зерновой массы. Активность микроорганизмов приводит к появлению плесневого, затхлого, а затем и гнилостного запахов.
На процесс самосогревания также влияет состояние зерна. Зерно неполноценное (проросшее, морозобойное), недозрелое, с повышенной засоренностью (семена сорных растений) дышит более интенсивно и, следовательно, более подвержено самосогреванию.
Температура зерновой массы при самосогревании достигает 55-65, а иногда и 80оС. При этом изменяется цвет зерна (оно темнеет), а также запах и вкус.
Такая высокая температура приводит к процессу денатурации белков зерна, что сказывается на качестве клейковины. Существенные изменения претерпевает и химический состав зерна (распад жиров и углеводов).
Как следствие самосогревания, происходит ухудшение технологических свойств зерна, а также муки и крупы из него. Хлеб из такой муки имеет низкое качество. При глубоко зашедшем процессе самосогревания зерно полностью теряет свои технологические достоинства.
Процесс самосогревания приводит к потерям сухого вещества зерна. Насколько они велики или малы зависит от температуры зерна и продолжительности процесса.
Если самосогревание зашло слишком далеко, то зерно приобретает почти черный цвет, «обугливается», затем спекается и превращается в «глыбу». В пищевой промышленности оно может быть использовано только для производства спирта.
Основными примерами ликвидации и предотвращения самосогревания зерна является хранение его в сухом состоянии при низкой температуре, очистка от примесей, борьба с вредителями, а также активное вентилирование зерновой массы.
Самосогревание - результат высокой интенсивности дыхания зерновой массы, развития в ней плесеней, а иногда и амбарных вредителей. В начальной стадии самосогревания (повышение температуры до 30 'С) зерно приобретает солодовый запах и сладковатый вкус, свойственные прорастающему зерну. Поверхность зерна сначала обесцвечивается, затем приобретает красноватый оттенок, а эндосперм - сероватый. В нем повышаются доля моносахаридов, титруемая кислотность и кислотное число жира. Активность ферментов существенно возрастает. Объемный выход хлеба снижается, мякиш получается более темным, чем из нормального зерна. При переработке пшеницы с солодовым запахом ее смешивают с нормальным зерном.
При развитии самосогревания и повышении температуры до 40 - 50 'С и выше поверхность зерна темнеет вплоть до полного почернения, иногда полностью покрывается мицелием плесеней. Темнеет, а затем чернеет эндосперм. Запах становится плесневым, а потом гнилостно-затхлым, изменяется соответственно и вкус, увеличиваются титруемая кислотность (в болтушке), кислотное число жира, растет содержание аммиака. Интенсивность дыхания достигает максимума и начинает падать, снижается всхожесть зерна вплоть до полной ее утраты. Содержание клейковины в пшенице резко снижается, а ее качество ухудшается. Эти изменения говорят о распаде в греющемся зерне углеводов, белков и липидов под действием собственных и плесневых ферментов, а также длительным воздействием повышенных температур. Если самосогревание возникает в поверхностном слое насыпи (до 0,7 м от поверхности), то главной причиной порчи зерна является его плесневение.
При возникновении самосогревания в глубинных слоях бурное развитие плесеней задерживается недостатком там кислорода, поэтому основной причиной порчи являются деятельность собственных ферментов и высокая температура. Мука из зерна поверхностных очагов самосогревания дает хлеб плоский, почти без пор, с очень темным заминающимся мякишем, а из глубинных очагов самосогревания - высоким, с рваными корками. Зерно, подвергшееся самосогреванию больше, чем в первой стадии, на пищевые (иногда и кормовые) цели не используется.