Михайло Гузь, Володимир Сиволапов, ст. викладачі, НУБіП; Наталія Маятіна, ст. викладач, ККІБП; Віктор Марченко, канд. техн. наук, Agroexpert (Україна)
Серед великої кількості чинників на термін зберігання зерна найбільше впливають агротехнічні та погодно-кліматичні умови його вирощування, способи збирання, сушіння й очищення.
Залежно від своїх генетичних і біологічних особливостей зерно різних культур може зберігатись по-різному. Виходячи з цього, культури поділяють на маловічні (жито, просо, соняшник, соя, ріпак), середньовічні (кукурудза, ячмінь) та довговічні (пшениця, овес, сорго, горох). Відтак слід застосовувати й відповідні технології їх зберігання, зокрема такі способи, як аерація, активне вентилювання, охолодження зерна, приморожування тощо.
Не менш важливим є те, в якому зерносховищі зберігатиметься збіжжя. Ідеальними для зберігання більшості культур є наземні склади. За такого способу зберігання зерно під час засипання травмується значно менше на противагу надсучасним зерносховищам, куди воно завантажується із 10- чи 20-метрової висоти. Металеві зерносховища призначені для короткочасного чи оперативного зберігання зерна. Полімерні зернові рукави доцільно застосовувати для однорічного зберігання. Але найкраще мати стаціонарне зерносховище, в якому шар зерна за висотою не перевищуватиме 6 – 8 м.
Втрати зерна під час зберігання
Зменшенню втрат зерна під час зберігання сприяє добре організований облік: коли обліковують не лише фізичну масу зерна, а й показники якості – вологість і наявність домішок, кількість яких прямо впливає на збільшення або зменшення маси зерна. Зниження вологості зернової маси й кількості домішок під час обробки та зберігання зерна в результаті видалення вологи, переходу смітних домішок у відходи сприяє поліпшенню якості та зменшенню фізичної маси зерна. Підвищення вологості внаслідок поглинання вологи зерном погіршує його якість і збільшує фізичну масу залишків. Збільшення кількості домішок у зерні через потрапляння зерен інших культур також погіршує якість насіння та призводить до появи залишків.
Якісні показники сухого, чистого, незараженого шкідниками та охолодженого зерна майже не змінюються, і втрати його мінімальні. Розрізняють дійсні й уявні втрати зерна. Уявні зумовлені помилками у визначенні маси та якості зерна під час його приймання й витрачання. Дійсні втрати за своєю природою бувають механічними і біологічними.
Механічні втрати зерна під час зберігання виникають виключно внаслідок його розпилювання. Тобто в процесі видалення із зернової маси під час її переміщення, очищення й сушіння найдрібніших частинок, які не затримують звичайні фільтри.
Для зменшення механічних втрат і травмування зерна кількість його переміщень зводять до мінімуму, регулюють роботу зерноочисних машин та транспортних механізмів так, аби травмування було мінімальним, що сприятиме скороченню втрат унаслідок зменшення розпилення.
Біологічні втрати зумовлюються фізіолого-біохімічними властивостями зернової маси. У нормативних умовах зберігання відбувається природний процес розкладання речовин, пов’язаний із диханням зерна. Величина біологічних втрат залежить також від вологості зерна.
Визначення природних втрат сухого й чистого зерна за тривалого зберігання у виробничих умовах дало змогу вивести середні їх величини. Діючі норми природних втрат зерна під час зберігання на підприємствах диференційовані для культур, типів зерносховищ залежно від умов і строків зберігання й не мають перевищувати максимально допустимі норми.
Що потрібно для зберігання зерна
Через сезонність зернового виробництва виникає потреба зберігання запасів зерна для їхнього використання на різноманітні господарські потреби протягом наступного міжсезоння. Це цілком задовольняє потреби самого господарства, а також дає змогу отримати вищу ціну за продукцію, яку реалізовуватимуть у більш пізній період.
Післязбиральна обробка зерна та його зберігання у межах господарства доцільні тоді, коли вони будуть дешевші за обробку й зберігання його на елеваторах. Це забезпечується наявністю в господарстві приміщення для вентиляційного сушіння та потреби у постійному частковому відбиранні зерна для господарських потреб. Устаткування для післязбиральної додаткової обробки зерна та наявні у господарстві зерносховища мають відповідати таким вимогам:
- забезпечувати збереження високої якості зерна протягом усього часу зберігання;
- бути відповідно оснащеними технічними засобами для охолодження збіжжя;
- мати достатню продуктивність навантажувально-розвантажувальних засобів зерна;
- бути зручними стосовно технічного обслуговування і не потребувати великої кількості обслуговуючого персоналу;
- за потреби забезпечувати збереження зерна різного виду, сорту та якості;
- мати змогу забезпечувати зберігання зерна окремих партій;
- мають бути розташовані в зручному місці залежно від шляхів сполучення (автомобільний, залізничний, річковий чи морський транспорт) чи потреби у використанні (наприклад поруч із комбікормовим заводом).
Терміни зберігання зерна
У живих компонентів зернової маси (зерна, мікроорганізми, комахи тощо) під час зберігання відбувається газообмін (дихання), живлення і розмноження, результатом чого є втрата маси сухих речовин зерна, погіршення його посівних та товарних якостей, а також виділення тепла.
Правильне зберігання зерна раціонально регулює згадані процеси, не допускає розвиток небажаних явищ, підвищує споживчі властивості партій зерна та підтримує зернові маси в анабіотичному стані.
Період, упродовж якого зерно і насіння зберігають свої споживчі властивості, називають довговічністю. Розрізняють довговічність біологічну, господарську й технологічну.
Біологічна довговічність – це проміжок часу, протягом якого в партії зерна зберігаються здатними до проростання хоча б поодинокі зернини. Господарською довговічністю є період зберігання, упродовж якого схожість зерна залишається кондиційною і відповідає вимогам державних стандартів.
Технологічна довговічність – період зберігання зерна, що забезпечує його повноцінні властивості для використання на харчові, кормові або технічні потреби. Технологічна довговічність зазвичай значно триваліша за біологічну та господарську.
На довговічність зерна впливають багато чинників: ботанічний вид, умови обробки та зберігання тощо. Варто зазначити, що зерно більшості культур належить до групи мезобіотиків, тобто таких, які зберігають технологічну довговічність 5 – 10 років. Але високу схожість партії насіння мають зазвичай усього 3 – 5 років.
Збереження борошномельних та хлібопекарських якостей зерна за довгострокового зберігання залежить від його початкових властивостей і ознак. Зокрема, сорти м’якої склоподібної пшениці мають більшу стійкість, ніж борошнисті.
Добре дозрілі партії зерна, висушені й охолоджені за м’яких режимів, можуть зберігатися 10 років та навіть довше без істотних змін хлібопекарських якостей. Різні агенти впливу (температурні, механічні тощо) спричинюють старіння зерна.
У круп’яних культур зі збільшенням терміну зберігання ядро стає більш крихким, а це знижує вихід вищих ґатунків крупи. В олійних культурах розпадаються та окислюються жири. Отримана з такого насіння олія без зменшення його виходу менше придатна для харчових цілей.
Довговічність зерна під час зберігання може бути і короткочасною, якщо у зерновій масі створюються умови для розвитку небажаних процесів. У такому разі харчові, технологічні та посівні якості партії зерна втрачаються протягом короткого часу.
Зміна якості зерна під час зберігання
Продовольча безпека в усіх країнах світу визначається за обсягами перехідних запасів зерна.
У розвинених країнах існує декілька основних технологій зберігання зерна. Одна з них традиційна для системи зернозаготівлі України: після первинного очищення зерно сушать і складують, або складують та піддають активному вентилюванню. Втім, ця технологія має низку недоліків. Тому в деяких країнах (Німеччині, Австрії) для післязбиральної обробки і зберігання зерна широко використовують штучно охолоджене повітря, завдяки чому значно збільшуються строки безпечного зберігання зерна на хлібоприймальних пунктах, у тому числі й зерна з підвищеною вологістю.
Науковці встановили, що зерно пшениці зберігає свої властивості за температури агента сушіння до 50°С. За температури 60 і 70°С здатність клейковини до набухання знижується. Для зерна з високою початковою якістю клейковини відмічено поліпшення її властивостей під час сушіння повітрям, температура якого становить 80°С.
З використанням озоново-повітряної суміші в інтервалі температур теплоносія 25 – 30°С і концентрації озону 4 – 10 мг/м3 тривалість висушування скорочується, залежно від умов на 20 – 30%, порівняно з сушінням неозонованим повітрям.
Метод зберігання зерна в умовах штучного охолодження має декілька переваг перед традиційним. Найвагомішими можна вважати зниження на 80 – 90% природних втрат під час зберігання, екологічну чистоту зберігання зерна (без використання хімічних засобів захисту від шкідників) та низку інших.
Потреба застосування штучного холоду в процесі зберігання збіжжя зумовлена певними чинниками. Насамперед, використання високопродуктивних зернозбиральних машин і спеціалізованих транспортних засобів скорочує тривалість заготівлі, але створює проблеми, пов’язані зі збереженням значної кількості вологого зерна. Для сушіння часто не вистачає техніки, а нарощування теплових потужностей здебільшого економічно невиправдане. Традиційні методи попереднього очищення, сушіння, остаточного очищення та зберігання на зерноскладах призводять до втрат зерна на кожному з етапів. Як свідчать дослідження, використання штучного холоду на 25 – 30% дешевше за теплову обробку зерна. Втрати сухої речовини під час дихання зерна за температури 20°С утричі вищі ніж за 10°С.
Охолоджене зерно не самозігрівається, у ньому не розвиваються шкідники, відпадає потреба в його переміщенні у різні сховища, нижчі витрати електроенергії. Штучний холод давно використовують для зберігання зерна у США, Німеччині, Японії, Австралії та інших високорозвинених країнах.
Топкові гази і повітря для сушіння забруднюють зерно канцерогенними речовинами. Тож навіть у борошні вищого ґатунку виявляють бензопірен, навіть попри те, що зерно на борошномельних підприємствах обробляють великою кількістю води (2 л на 1 кг зерна). А от охолоджене зерно залишається екологічно чистим та якісним (денатурація білка не відбувається) без забруднення вуглеводнями, сажею, оксидами сірки й азоту, важкими металами.
Металеві сховища мають певні переваги перед залізобетонними, серед яких можна назвати герметичність, що важливо під час газації зерна, його активного вентилювання, охолодження й створення регульованого газового середовища. Недолік – стіни металевих силосів мають високу теплопровідність, що зумовлює коливання температури всередині силосу, призводячи до конденсації вологи.
Фермери і невеликі сільськогосподарські кооперативи деяких країн зберігають рис та кукурудзу у закритих контейнерах із ПВХ місткістю 5 – 20 т.
У деяких країнах (США, Італія) перспективним вважається створення у силосах контрольованої атмосфери, коли концентрацію кисню знижують до 0,5 – 2%. У такому середовищі шкідники хлібних запасів гинуть, або їх активність різко знижується (як і активність мікроорганізмів, грибів), а саме зерно переходить у стан, близький до анабіозу. Для створення контрольованої атмосфери її перші розробники використовували вуглекислий газ, але з розвитком технології отримання азоту за допомогою синтетичних мембран, що значно здешевило виробництво, азот став основою для отримання контрольованої атмосфери. Використання азотного середовища дає змогу:
- подовжити терміни зберігання і тривалий період зберегти первинні якісні показники зерна;
- не використовувати токсичні хімічні сполуки (фуміганти), тож боротьба з шкідниками стає безпечнішою для навколишнього середовища;
- усунути проблему підвищення опірності шкідників, яка існує у разі використання хімічних фумігантів: аеробні організми не здатні піддатись мутації так, щоб перетворитись на анаеробні.
За даними науковців, після збирання врожаю під час перевезень і зберігання втрачається від 5 до 25% зерна залежно від технічної оснащеності елеваторів та загальної культури організації зберігання. Здебільшого свіжозібране зерно надходить на зберігання з температурою 20 – 22°С і вологістю до 22%. Для основних хлібних культур до вологого відносять зерно із вмістом води 15,5 – 17%, а до сирого – понад 17%.
У світовій практиці втрати зерна під час зберігання, за даними ФАО, становлять 10 – 15% із значними коливаннями. Цей показник у США, Канаді, Франції, Австрії та деяких інших країнах не перевищує 2 – 4%. В Україні річні втрати збіжжя становлять 15% зібраного врожаю, половина з яких зумовлена життєдіяльністю шкідників хлібних запасів.
На збереженість зерна негативно впливає його термовологопровідність, коли волога разом із потоком тепла з зони з вищою температурою переміщується у менш нагріті шари. Оскільки температурний градієнт (перепад температур) завжди має місце у зерносховищах (різна температура атмосферного повітря і зерна, добові коливання температур, температура зерна біля стінок сховища й всередині зернової маси тощо), то завжди має місце небезпека зволоження і підвищення температури окремих ділянок збіжжя, тобто ризик появи вогнищ самозігрівання. Небезпека підсилюється за більш різких перепадів температури.
Найбільші втрати зерна і погіршення його якості відбуваються внаслідок розвитку мікроорганізмів та процесів дихання, які залежать переважно від температури й вологості зернової маси. Інтенсивність процесів дихання пшениці з підвищенням температури від 20 до 30°С зростає втричі, а із збільшенням вологості з 18 до 26% – у п’ять разів. Втрати зерна, зараженого цвіллю, порівняно із здоровим, залежно від вологи зростають у 2 – 10 разів, а подекуди – і до 30 разів.
