В любой хранящейся массе сельскохозяйственной продукции складываются особые условия, отличающиеся от параметров окружающей среды. Своеобразие условий в массе продукции обусловливается рядом факторов биологического и физического происхождения. К биологическим факторам относят процессы жизнедеятельности всех живых компонентов хранящейся массы, в первую очередь, дыхание; к физическим факторам - тепловыделение и влаговыделение как результат интенсивного дыхания и испарения; теплоёмкость и теплопроводность хранящейся продукции; условия рассеивания тепла и влаги, зависящие от скважистости продукции.
Хранящиеся массы зерна, картофеля, овощей или плодов имеют сложный состав: объект хранения (представленный полноценными и дефектными экземплярами), микроорганизмы, вредители, примеси (органические и минеральные). Все живые компоненты массы дышат, окисляя белки, жиры, углеводы и выделяя углекислоту, тепло и влагу.
В массе продукции возникает постоянный, хотя и слабый, вертикальный поток тёплого и влажного воздуха. Вблизи верхней границы хранящейся массы фронт тёплого воздуха, движущегося изнутри, встречается с более холодным, спускающимся вовнутрь. Здесь, немного ниже поверхности насыпи, происходит конденсация влаги и отпотевание хранящейся продукции. Если тепло не рассеивается в окружающую среду, происходит его накопление и при определённых условиях начинается процесс самосогревания.
Повышенная температура (более 10 °С), влажность и хороший доступ воздуха активизируют жизнедеятельность всех организмов хранящейся массы и особенно микроорганизмов. Огромное количество тепла выделяют плесневые грибы. В клетках плесневых грибов содержится большой набор ферментов, которые разрушают покровные ткани основной культуры, открывая доступ к внутреннему содержимому для других микроорганизмов. Партии свежеубранной продукции, имеющие повышенную влажность, содержащие много сорняков и дефектных экземпляров основной культуры, подвержены самосогреванию больше.
Интенсивность тепло- и влаговыделения сочной продукции значительно выше, чем у зерновой продукции. Объясняется это высоким содержанием воды в плодах и овощах и, как следствие, высокой интенсивностью дыхания и обмена веществ. Интенсивность тепло- и влаговыделения рассчитывают по количеству выделяемого при хранении СО,, используя уравнение аэробного дыхания. Результаты расчетов применяют для определения повышения температуры в штабеле хранящейся продукции.
Повышение температуры в хранилище вызывает увеличение интенсивности тепловыделения и ведет к дальнейшему нагреванию массы, при этом усиливается и влаговыделение. От общей убыли массы плодов и овощей при хранении 75- 85 % приходится на воду, и только 25-15 % составляют потери сухих веществ.
Интенсивность испарения можно рассчитать по убыли массы в период хранения. Опыты показывают, что она достаточно велика и неодинакова по культурам и периодам хранения (г/т в сутки):
Такого количества влаги, даже при оптимальной температуре хранения, бывает достаточно, чтобы вызвать конденсацию паров в определенных зонах штабеля и, как следствие, отпотевание продукции.
Опасность отпотевания усугубляется тем, что теплопроводность растительного сырья невысока. Отепление или охлаждение отдельных экземпляров при разности температур около 10-15 °С происходит медленно: клубень картофеля принимает температуру окружающей среды только через 5-7 ч, кочан капусты - через 12-15 ч.
Низкие теплоёмкость и теплопроводность воздуха способствуют плохому рассеиванию тепла и при большой высоте штабеля возникают значительные градиенты температуры.
Если рассеивание тепла затруднено, повышение температуры может быть очень значительным, особенно во внутренних зонах больших масс продукции. В опытах ТСХА наблюдали повышение температуры в штабеле картофеля в осенний период на 0,5-0,75 °С в сутки, у капусты белокочанной - до 1,0 °С, у зеленных овощей - до 2,0 °С в сутки.
Самосогревание сопровождается значительными изменениями химического состава, семенных и технологических достоинств хранящейся продукции: происходит потеря сухих веществ, снижаются энергия прорастания и всхожесть, может понизиться масса 1000 зёрен, натура и стекловид- ность зерна, ухудшается качество муки (уменьшается белизна, зольность возрастает), выпеченный из такой муки хлеб отличается пониженной формоустойчивостью, тёмным заминающимся мякишем. Отпотевание картофеля, плодов и овощей, сопровождающееся повышением температуры, вызывает возникновение очагов микробиологической порчи и даже токсичности. Установлена способность обычных плесеней хранения (виды Aspergillus, Penicillium, Mucor) образовывать более 200 вредных и токсичных для человека и животных веществ.
В процессе самосогревания наблюдают несколько фаз, различающихся температурным градиентом, биохимическими и технологическими изменениями в хранящейся продукции:
- в первой фазе температура массы повышается до 30 °С. У хранящегося зерна наблюдается лёгкое обесцвечивание покровных оболочек, потеря блеска, появляется солодовый запах и слегка сладковатый вкус. Эндосперм приобретает сероватый оттенок. Зерно отличается от нормального более высоким содержанием моносахаридов, повышенной кислотностью, более высоким кислотным числом жира. Мука из такого зерна содержит больше оболочек и имеет повышенную активность ферментов. Хлеб получается более тёмный, с солодовым запахом. Как правило, такое зерно идет на фуражные цели;
- во второй фазе самосогревания температура хранящейся массы повышается до 38^0 °С, заметно снижается сыпучесть, наблюдается общее потемнение покрова зёрен до темно-красного цвета, усиливается солодовый запах и добавляется запах печёного хлеба и плесени. Изменяется состав микрофлоры - уменьшается число бактерий-эпифитов и увеличивается число плесневых грибов и актиномицстов. Зерно, прошедшее вторую фазу самосогревания, может быть использовано на фураж, но чаще его отправляют для переработки на спиртовые заводы;
- для третьей фазы самосогревания характерно повышение температуры до 50 °С. Зерно, проходящее третью фазу, приобретает коричневую окраску, зерновая масса становится вязкой, с сильно выраженным плесневым и гнилостным запахом. Всхожесть семян резко снижается, содержание аммиака, кислотность по болтушке, кислотное число жира - очень высокие, клейковина практически не отмывается. Такое зерно можно использовать только для переработки на спирт;
- на четвёртой фазе самосогревания температура массы может достигнуть 70-75 °С, зерно чернеет, спекается в глыбы, приобретает гнилостный запах, и вскоре температура начинает снижаться. В зерновой массе гибнут практически вес живые компоненты, в том числе и микроорганизмы. Такое зерно не используют даже для переработки на спирт.
Ухудшение биохимических и хлебопекарных достоинств зерна происходит под влиянием активной гидролитической деятельности плесневых грибов и длительного воздействия повышенных температур, оказывающих воздействие на белки, липиды и ферменты зерна. Действие этих факторов неодинаково по зонам греющейся массы, наиболее глубокие изменения происходят в поверхностном слое очага самосогревани
Лекция №10