Створення тепла в зерновій масі

Дихання живих компонентів зернової маси супроводжується виділенням тепла. Внаслідок поганої тепло-і температуропровідності утворюється тепло може затримуватися в ній і приводити до самозігрівання (самосогрванію). Таким чином, самозігрівання зернової маси - наслідок її фізіологічних і фізичних властивостей.

Температура зернової маси при запущених формах самозігрівання досягає 55 ... 65 ° С і в рідкісних випадках 70 ... 75 ° С. Потім зернова маса поступово природно охолоджується. Зерна і насіння темніють («обвуглюються»), зернова маса втрачає сипкість і перетворюється в моноліт. Повністю втрачаються посівні, хлібопекарські та інші технологічні якості. У деяких випадках зерно набуває токсичні властивості.

Навіть при меншій температурі (25-30 ° С) помітні погіршення якості та втрата маси сухих речовин на кілька відсотків. Ось чому необхідно розуміти процес теплоутворення в зерновій масі, вміти своєчасно виявляти початок процесу і швидко його ліквідовувати. Звичайно, найправильніше - організувати зберігання зернових мас так, щоб виключити можливість самозігрівання. Освіта і накопичення тепла в зерновій масі відбувається внаслідок наступних причин:

  • інтенсивного дихання зерна основної культури, а також зерен і насіння, що входять до складу домішок
  • активного розвитку мікроорганізмів
  • інтенсивної життєдіяльності комах і кліщів.

Перераховані джерела теплоутворення дуже істотні. Однак самозігрівання може бути викликане життєдіяльністю деяких мікроорганізмів, серед яких найважливіші і стійкі продуценти тепла - цвілеві гриби. Володіючи величезною інтенсивністю дихання і теплотворну здатність, що розвивається міцелій використовує на свої потреби всього 5 - 10% звільняється енергії. У результаті життєдіяльності самого зерна, коли різними прийомами з його поверхні видаляють мікрофлору, навіть при досить високій вологості (20% і дещо більше) самозігрівання не спостерігається.

При масовому розвитку в насипах зерна кліщів і комах їм належить істотна роль у теплоутворення. Вона особливо помітна, коли вологість зернової маси низька, і це не дозволяє активно розвиватися мікроорганізмам. Велика також роль насіння бур'янів.

Розвиток процесу самозігрівання і його види
Швидкість розвитку процесу залежить від стану зернової маси, її вологості, фізіологічної активності і т. д. Наприклад, у щойно зібраного зерні з підвищеною вологістю, значним вмістом домішок і вищої початкової температурою (15 - 20 ° С) процес розвивається дуже швидко. При менших вологості і температурі зернової маси розвиток самозігрівання сповільнюється.

Необхідно звернути увагу ще на початкову температуру виникнення процесу. Самозігрівання починається у зерновій масі або якомусь її ділянці при температурі не нижче 10 ° С. Це пояснюється малою здатністю до газообміну і генерації тепла живими компонентами зернової маси при низькій позитивній температурі.

При більш високих температурах зростає термогенез, освіта тепла перевищує його віддачу в навколишній простір і в зерновій масі виникає вогнище самозігрівання. Потім тепло перемішається на сусідні ділянки насипу, що, в свою чергу, сприяє активації фізіологічних процесів і теплоутворення. При запущених формах самозігрівання вся зернова маса виявляється в гріючої стані.

Швидке наростання температури у зерновій масі при будь-якому початковому темпі самозігрівання відбувається, коли її температура досягає оптимальної для мезофільної мікрофлори і особливо цвілевих грибів (25 ... 30 ° С). У даних умовах різко підвищується інтенсивність дихання зерна та насіння. Після досягнення температурного максимуму, при якому припиняється життєдіяльність навіть самих теплолюбних (термофільних) бактерій, самозігрівання припиняється, але зернова маса виявляється зовсім зіпсованою.

Така динаміка і зміна видового складу мікрофлори при самозігрівання типові. На початку самозігрівання збільшується чисельність мікрофлори. З підвищенням температури в інтервалі 24 ... 35 ° С загальна кількість мікроорганізмів зменшується і на зміну з'являються мікрококи і цвілеві гриби. Подальше підвищення температури супроводжується бурхливим розвитком микрококков, цвілевих грибів і спорообразующих бактерій при значному зниженні загальної чисельності мікроорганізмів. Якщо процес самозігрівання зупиняють Cушка або охолодженням на якомусь етапі, відповідно до цього буде і мікрофлора зернової маси.

Характеризуючи процес самозігрівання, прийнято поділяти його на три види: гніздовий, пластовий та суцільне.

Гніздове самозігрівання

Може виникнути в будь-якій частині зернової маси в результаті однієї з таких причин:

  • зволоження якоїсь ділянки зернової маси при несправності дахів або недостатньої гідролізаціі стін сховищ
  • засипки в одне сховище (або засік) зерна з різною вологістю, в результаті чого створюються осередки (гнізда) підвищеної вологості
  • освіта і зерновій масі ділянок з підвищеним вмістом домішок і пилу (отже, і мікроорганізмів) в результаті зсипання разом різко різнорідного за змістом домішок зерна
  • скупчення комах і кліщів на одній ділянці насипу.

Пластове самозігрівання
Гріється шар виникає в насипу зерна у вигляді горизонтального або вертикального пласта. Залежно від того, в якій ділянці насипу утворюється гріється пласт, розрізняють самозігрівання верхове, низове і вертикальне. Природа будь-якого пластового самозігрівання одна й та ж. Воно відбувається внаслідок термовлагопроводності, властивої зерновій масі. Перепади температур, які відчувають периферійними частинами насипу, створюють умови для переміщення і конденсації вологи. Тому пластовий самозігрівання виникає недалеко від поверхні насипу або в шарах, близько знаходяться від підлоги і стін сховища.

Верхове самозігрівання
Спостерігається пізньої осені та навесні. Навіть при невеликій висоті насипу (1 - 1,5 м) гріється шар утворюється на відстані 15 ... 25 см від поверхні, при більшій висоті він виникає на глибині 70 - 150 см. верхового самозігрівання восени особливо схильне свіжоприбраного зерно, якщо його вчасно недостатньо охолодили.

При таких умовах внаслідок активно протікають фізіологічних процесів повітря міжзернових просторів нагрівається і зволожується. Піднімаючись у верхні ділянки насипу, він стикається з кілька охолодили верхнім шаром зерна, в результаті чого відбувається конденсація водяних парів. Температура зволожені шару, особливо його нижній частині, ще сприятлива для розвитку мікробів і сприяє посиленню життєдіяльності самого зерна.

Навесні й на початку літа температура внутрішньої частини зерновий маси низька, зимова, а поверхневі шари прогріваються теплим повітрям, можливі також конденсація водяної пари і посилений розвиток фізіологічних процесів. Весняне верхове самозігрівання особливо характерно для теплої ранньої весни після зими із сильними морозами. При різких перепадах температур верхове самозігрівання в даний період спостерігається в сухих і навіть тривало зберігалися зернових масах. При верховому самозігрівання у зв'язку з тепломасообмінних властивостями зернової маси температура її внутрішніх ділянок, які перебували нижче грівся шару, спробує повільно.
Низове самозігрівання

Розвивається горизонтальним пластом в нижній частині зернової маси на відстані 20 - 50 см від підлоги. Це найбільш небезпечний вид пластового самозігрівання, так як тепло, що утворюється в нижніх ділянках насипу, легко переміщується в лежать вище шари, і вся зернова маса за короткий період піддається самозігрівання. Низове самозігрівання зазвичай виникає ранньої восени при завантаженні свіжоприбраного неохолодженого зерна у склади з холодними підлогами.

Вертикальне самозігрівання
Більш характерно для зернових мас, що зберігаються в металевих бункерах, силосах елеватора, але зустрічається і в складах при зволоженні будь-якої стіни, дотичної з зерновою масою. Іноді таке самозігрівання викликається охолоджуванням або нагріванням однієї зі стін складу. При зберіганні насіння до засіках одна зі стін яких зовнішня, може статися вертикально-пластовий самозігрівання. Воно виключається, якщо стіна засіки на 50 ... 60 см віддалена від зовнішньої стіни складу.

Суцільне самозігрівання
Характеризує такий стан, при якому гріється вся зернова маса, крім самих периферійних ділянок. Суцільне самозігрівання виникає відразу в зернових масах з високою вологістю, що містять велику кількість різних домішок, у тому числі частин рослин і недозрілих зерен. Навіть короткочасне зберігання восени такого зерна насипом шаром 1 м без негайного охолодження призводить до бурхливого розвитку процесу. Коливання температури, які виявляються і тій або іншій ділянці, суттєвої ролі не грають.

У зв'язку з можливістю виникнення самозігрівання в будь зерновій масі і в різних її ділянках, а також внаслідок різко негативного впливу процесу на якість зерна і насіння необхідно систематичне спостереження за станом збережених партії.

Низька температура в насипах свідчить про благополучне зберігання. Розпочатий процес самозігрівання сам по собі не припиняється і проходить всі стадії підвищення температури. Тільки активне втручання людини з застосуванням тих чи інших технічних засобів забезпечує його ліквідацію. Самозігрівання повинно бути виявлено та припинено у самому початку.

Не всяке підвищення температури зернової маси свідчить про початок самозігрівання.

Зернові маси володіють великою тепловою інерцією, тому встановлена в якийсь момент температура насипу, помітно відрізняється від температури повітря в складі, може бути наслідком теплової інерції зерна.