Зберігання зерна та якісні засоби обробки в післязбиральний період

На всіх етапах переміщення врожаю (від збирання до споживання) спостерігаються значні втрати його маси та якості.

Так, в Україні, що вирощує 30-40 млн т зерна, через недостатньо розвинену матеріально-технічну базу з переробки й зберігання врожаю щорічні втрати сягають 8 млн т на суму майже 800 млн дол. США. Кількісні втрати супроводжуються зниженням якості, посівних та продовольчих кондицій зерна. При цьому найбільші втрати в господарствах, де погана матеріально-технічна база обробки та зберігання зерна. Водночас у високорозвинених країнах Європи та Америки ці втрати не перевищують 1-2% - технічно-неминучий мінімум.
Загалом післязбиральна обробка зерна спрямована на убезпечення зібраної зернової маси під час тривалого зберігання. Повний цикл доробки зібраного врожаю включає в себе: приймання й формування партій зерна, очищення від домішок, сушіння та активне вентилювання. Разом з тим, основними принципами роботи з зерном мають бути: прогресивна технологія, потокові методи обробки зерна, повна механізація або автоматизація виробничого процесу.
Зернова маса, що надходить від комбайна, є неоднорідною за вологістю та стиглістю. Так, за умов прямого комбайнування за середньої вологості зерна 17-18% у ньому міститься значна кількість зерна вологістю 24-28%. Неоднорідна невіянка за високої температури в період збирання врожаю сприяє інтенсивному диханню зерна та розвитку мікрофлори. Уже в перші 12 год температура в насипу починає підніматися, що через одну-дві доби спричинює розвиток плісняви, накопичення СО2, зникнення кисню із міжзернового простору та суцільне самозігрівання зернової маси. Втрачається схожість унаслідок пошкодження зародка. Так, наприклад, за вологості невіяного зерна 25-28% через три дні схожість знижується на 20 відсотків.
 Тому досить вагома роль належить засобам обробки й способам зберігання зерна. А результати наукових досліджень і практичний досвід свідчать, що, завдяки оптимальному вибору й цілеспрямованості технологій у післязбиральний період можна суттєво поліпшити не тільки вологість, чистоту і розмір зерна, а й його хлібопекарські та посівні якості.
Обираючи технологію, передусім, зважають на стан і призначення зерна, матеріально-технічну оснащеність господарства. Технологія передбачає наявність певних машин, технологічні операції, режими й строки обробки, які мають оптимально поєднуватися. Найважливіше значення має первинна обробка зерна, а саме: очищення, сортування, вентилювання й сушіння згідно з техніко-технологічними нормами та вимогами.
 Обов'язкова умова під час приймання свіжозібраного зерна - негайне очищення його від бур'янистих решток, особливо від дрібного сміття. Ця операція має важливе значення як для вологого, так і для сухого зерна, оскільки значно заощаджує витрати енергії на висушування.
Очищення здійснюють на повітряно-решітних сепараторах, аспіраторах, трієрах, гравітаційних сортувальних столах за різними ознаками ділення зернової маси: довжини, ширини, товщини, парусності, маси основної культури та решток. Особливо важливе значення має набір сит для повітряно-решітного очищення, відбирання великих і дрібних решток, частинок бур'янів, битого, недорозвинутого, плюсклого, травмованого зерна, бо ці компоненти найбільше погіршують стійкість зерна під час зберігання та його якість.
Ця операція здійснюється за одне пропускання зерна через ворохоочищувальну машину. Втім, у багатьох випадках попереднє очищення відбувається не повністю: зерно очищають тільки від великих і частково від легких (виділених повітряним потоком) решток. Дрібні ж залишаються в зерні, завдаючи великої шкоди під час зберігання.
На сьогодні дослідженнями встановлено можливість здійснення процесу очищення зерна безприводними решітними пристроями без використання очисників решіт. У розробленому принципово новому зерноочищувачі процес очищення від великих і дрібних решток здійснюють за гравітаційного (самоплив) руху зернової маси нерухомими рештками. Важливі переваги гравітаційного зерноочищувача, порівняно з традиційними, такі: очищення зерна від основних решток без витрат енергії; малі маса й габаритні розміри (втроє-вп'ятеро); не травмується зерно; можливість встановлення безпосередньо над сховищем і використання у процесі завантаження зерна в сховище. Гравітаційні сепаратори для попереднього очищення невіянки забезпечують вилучення довгих решток майже на 77% і втрати зерна не більше одного відсотка.
Серед решти зерноочисних машин доцільно згадати сепаратори типу САД-10(102)-01, САД-10(102)-02, САД-1, призначені для якісної підготовки посівного матеріалу, а також для калібрування, сортування й очищення насіння сільськогосподарських культур. Сепарація зерна відбувається переважно за питомою масою з урахуванням його розмірів і стану поверхні. Такий комплексний підхід до кожної зернівки сепарованого потоку дає можливість з високою точністю виділити зерно, сформоване в середній частині колоса, качана, кошика. Це фактично сепарація насіння за біологічною цінністю.
За даними дослідників, найкращим і найефективнішим способом сепарування зернових мас є відокремлення смітних решток і сортування насіння на сепараторах вібраційної дії. Тому що, на відміну від інших способів сепарування, під час вібраційного розділення зернових мас наявні майже всі фізико-механічні властивості насіння культурних рослин і смітних решток, на що потрібно звертати увагу, вибираючи спосіб сортування чи сепарування насіння. Вібрація - найпоширеніший вид механічного впливу на сипкий матеріал під час його сепарування. За допомогою вібрацій виконується основне завдання сепарування: переміщення часток фракцій, які розділяють, у різні точки робочого простору.
Сучасні сепаратори серії ТАS ідеальні для використання як для первинного, так і основного очищення практично всіх зернових культур.
Сортування потрібне під час підготування насіннєвого та продовольчого зерна, оскільки є фізико-механічним заходом, який поліпшує якість готової продукції.
Водночас вміст найбільш повноцінних посівних і продовольчих фракцій у зернових становить 65-80%. Формування цих фракцій забезпечує передусім середнє й велике зерно завдяки лінійним розмірам і питомій масі.
Певною мірою сортування відбувається вже в процесі очищення, особливо, коли зерноочищувальна машина укомплектована сортувальними ситами або зерно обробляють на спеціальних машинах, наприклад, гравітаційних столах. Проте дані наукових досліджень і практичних випробувань засвідчують, що повноцінне сортування буває лише тоді, коли його здійснюють на первинно очищеному матеріалі. Поєднання з процесом сортування не раціональне навіть для очищення, оскільки це суттєво знижує продуктивність зерноочисної машини й подовжує строки первинної обробки.
Найбільш ефективний, дешевий і простий спосіб тимчасового консервування вологого свіжозібраного насіння - активне вентилювання його атмосферним повітрям. Порівняно з іншими способами охолодження, потребує в 1,5-3 рази менше затрат. Через нерухомий насип зерна пропускають потік зовнішнього холодного повітря, використовуючи різницю між денною та нічною температурами. Наприклад, у серпні вона становить 8...10°С, а в окремі дні - 12...14 градусів.
Насіння зернових (пшениця, ячмінь, овес) з вологістю до 22% за 15...20°С може зберігатися (без зниження схожості) близько двох тижнів, тоді як з вологістю 24-26% - не більше шести-восьми діб. За зниження температури повітря до 10...12°С допустимий термін зберігання можна дещо подовжити. А от свіжозібране зерно з вологістю понад 20% доцільно вентилювати після охолодження аж до відправлення на сушарку.
За підсушування зерна вологістю понад 20% рекомендується застосовувати підігрівання повітря на 5...6°С, що значно прискорює й скорочує строки вентилювання. Для прискорення підсушування рекомендується також збільшити питоме подавання повітря до 100-400 м3/т-год, особливо якщо вентилювання здійснюють у бункерах.
Сушіння залишається найбільш радикальним і швидким заходом у процесах первинної обробки зерна з підвищеною збиральною вологістю.
Зерно продовольчого призначення можна нагріти в процесі сушіння до 50...60°С. Для насіння, яке потребує м'якших режимів, допустима температура нагрівання становить 40...45°С, а агента сушіння - 55...70 (для шахтних) і 90...130°С (для барабанних). Допустиму температуру нагрівання насіння узгоджують також з вологістю. Насіння вологістю 26-30% нагрівають під час сушіння до 38...40°С, а вологістю 18-20% - до 45 градусів.
На жаль, зменшення вологи за одне проходження насіннєвого зерна через шахтну сушарку становить тільки 4-5, а через барабанну - 3-4%. Тому для зерна з високою вологістю, яке висушують за кілька проходів через сушарку, рекомендують ступінчасті температурні режими. Для першого проходження застосовують знижену температуру агента сушіння й нагрівання зерна; надалі ці показники підвищують.
Названі вище сушарки мають чимало недоліків: потреба повторних проходжень, нерівномірність нагрівання насіння в сушильній камері чи барабані, низька продуктивність, недотримання стабільного режиму. В шахтних сушарках не можна сушити насіння з початковою вологістю понад 30% і з високою засміченістю.
Камерні сушарки з активним вентилюванням підігрітим повітрям, навпаки, дають змогу одночасно висушувати великі партії насіння (по 30-50 т), у тому числі і зернових культур з будь-якою початковою вологістю й засміченістю, а також малосипкі матеріали.
Особливих підходів потребує експлуатація різних закордонних сушарок, оскільки результати їхньої роботи бувають неадекватними, особливо якщо обробляють різні культури. Так, останніми роками значного поширення набули нові рециркуляційні зерносушарки з інтенсивним переміщенням зернової маси, високої продуктивності та низьким енергоспоживанням (виробництво Німеччини, Італії). Проте такі умови сушіння можуть знижувати якість зерна окремих культур залежно від їхнього призначення й стану.
Технологічні схеми й обладнання для підприємств, які здійснюють післязбиральну обробку зерна в межах конкретного регіону, треба використовувати для товарного та насіннєвого зерна. Вони мають працювати разом із сушарками й бункерами активного вентилювання, крім того, слід враховувати особливості господарств з малим обсягом виробництва зерна. В середньому на кожну тисячу тонн вирощеного зерна господарство повинно мати обладнання продуктивністю 8,5 т за годину.
Оптимізація технології післязбиральної обробки зерна має базуватися на удосконаленні зерноочисного й сушильного обладнання. Потрібно цілеспрямовано на етапах попереднього й основного очищення застосовувати фракціювання зернової маси на різноякісні за своїм складом фракції для подальшого роздільного очищення та сушіння цих фракцій. Такий підхід дає змогу знизити затрати на післязбиральну обробку, зменшити кількість пропускань зерна через агрегати та механічне пошкодження його під час обробки.
Для правильного вибору технічних засобів і режимів роботи механізмів з післязбиральної підготовки зерна та насіння важливо визначити вплив механічних пошкоджень на посівні та технологічні якості, травмуючу здатність різних елементів потокової лінії і методи попередження або зниження пошкодження зерна чи насіння.
Середньорічна кількість травмованого насіння після обробки на токах (19,3-22%) менша, ніж у матеріалі, взятому від комбайнів (19,2-26%), а кількість битих зерен, відповідно, становить 1,2-2,1 і 4,5-5,2% (оскільки на токах більшість битих зерен іде в підсів очисників).
Найбільше травмування зерна на потокових лініях підприємств - до 20-35%, із них майже 20% припадає на технологічне обладнання і близько 30% - на самоточні пристрої. При цьому половину пошкоджень спричиняють транспортувальні та завантажувально-розвантажувальні механізми.
Таким чином, для післязбиральної обробки важливо правильно визначити технологію, вибрати машини, налагодити їх, встановити якість зерна. Останнім часом для цього пропонують низку машин і обладнання вітчизняного та закордонного виробництва, але не всі вони функціонально пристосовані до особливостей обробки окремих культур.
Правильно здійснена післязбиральна обробка зернових мас підвищить їхню стійкість під час зберігання та поліпшить якість. Цей процес досить відповідальний, оскільки є завершальним етапом виробництва зерна, а для насіннєвого - ще й початком нового виробництва.
Збереженість зерна до його реалізації - досить складне завдання, особливо останніми роками, коли більшість сільськогосподарських виробників зберігають збіжжя безпосередньо в господарстві. Труднощі в організації зберігання зерна зумовлюються його фізіологічними та біохімічними властивостями.
Різні партії зерна, особливо свіжозібраного, характеризуються відмітними фізико-біохімічними процесами, які можуть посприяти поліпшенню чи погіршенню його якості під час зберігання.
Це обумовлено тим, що в зерні як у складній біохімічній системі постійно відбуваються фізико-хімічні та біологічні процеси, які, залежно від умов зберігання, можуть призвести до поліпшення чи погіршення, а то й до повної загибелі зерна. Це стосується й насіння. Посівне насіння повинно мати високу схожість і здатність формувати здорові й сильні рослини нового покоління, тож і зберігати його потрібно в сприятливому середовищі.
Зберігати зерно без втрат і зниження якості важко, тому що воно одночасно є живим організмом і сприятливим середовищем для розвитку різних представників мікроорганізмів, шкідників та хвороб, кліщів, гризунів.
Зерно, як будь-який живий організм, дихає, і при цьому втрачається його маса, підвищується температура й вологість. Таким чином, зберігання зерна породжує певні труднощі, пов'язані з втратою його маси та погіршенням якості.
Вважають, що умови зберігання насіннєвого й продовольчого зерна забезпечені тоді, коли дихання його проявляється дуже слабо, а для повної збереженості потрібно вологість знизити до мінімуму, що сприятиме доброму підтримуванню життєздатності збіжжя.
У зернових сховищах за вологості нижче 14% і температури нижче 20°С дихання зерна сповільнене, але воно підвищується в міру зростання вологості та температури.
Зерно, що надходить на зберігання, досить різноманітне за якістю та іншими властивостями. Завдання полягає в тому, щоб правильно визначити його стан і в жодному разі не допустити зниження його продовольчих та посівних якостей у процесі зберігання.
Водночас досить важливо зберегти високі посівні й технологічні властивості зерна на період використання. Це можливо лише за умови застосування оптимальних режимів зберігання. Режими зберігання зерна визначаються його стійкістю, яка залежить від його хімічного складу, фізичної структури, реакції на вплив зовнішнього середовища тощо.
Режим зберігання вказує на те, що воно має сприяти створенню й стійкому підтриманню таких умов середовища й такого стану зернової маси, за яких фізіологічну активність буде зведено до мінімуму й основні чинники, які призводять до псування зерна, не зможуть проявитися.

У світовій практиці використовують такі режими зберігання зерна:
1) зберігання зерна в сухому стані за принципом ксероанабіозу (часткове зневоднення);
2) зберігання вологого зерна в охолодженому стані (за принципом психроанабіозу);
3) зберігання зерна без доступу повітря, тобто в герметичних умовах (на основі принципу нарко- або анабіозу).
Режим зберігання зернових мас у сухому стані, що базується на зниженій фізіологічній активності багатьох компонентів зернової маси за нестачі в них вологи, можна обгрунтувати браком вільної вологи в зерні, яка могла б брати безпосередню участь у процесах обміну речовин у клітинах. Брак вільної вологи в зерні не сприяє розвитку мікрофлори. У зерновій масі через нестачу вологи припиняється розвиток кліщів і певною мірою знижується життєдіяльність деяких комах.
Таким чином, зерновій масі вологістю 12-14% характерна зараженість шкідниками. За правильно організованого зберігання в сховищі або елеваторі зерно матиме анабіотичний стан.
Дихання сухого зерна, тобто зерна з вологістю до 14%, за будь-якої температури зберігання таке незначне, що практично його неможливо виявити. Сухе зерно, якщо тільки під час збирання в нього не потрапили вологі рештки, від яких волога може передатися зерновій масі, не піддається самозігріванню, воно стійке під час зберігання.
У нашій країні, як і за рубежем, режим зберігання зерна в сухому стані має найбільше поширення. Цей режим забезпечує потрібні умови для підтримання високої життєздатності насіння протягом усього періоду зберігання, при цьому відмінно зберігаються технологічні й хлібопекарські властивості продовольчого зерна. До критичної відмітки вологість зерна доводять з допомогою сушарки (теплова, повітряна, сонячна, хімічна).
Особливе значення для зберігання сухого зерна має температура. Численними дослідженнями встановлено, що сухе насіння краще зберігає схожість та інші властивості за знижених температур (від 4 до 10°С).
Зберігання зерна в охолодженому стані є одним із засобів, що забезпечує його збереженість. Навіть у разі зберігання сухого зерна його охолодження дає помітний додатковий ефект і збільшує ступінь консервації сухої зернової маси.
Охолодження насіння, особливо до мінусових температур, сприяє різкому зниженню активності фізіолого-біохімічних процесів, припиненню розвитку мікроорганізмів і зернових шкідників. Тому цей спосіб широко використовують на практиці під час зимового зберігання насіння та для убезпечення свіжозібраного насіннєвого зерна підвищеної вологості від псування в доосушувальний період.
Але лише висушування не достатньо, тому що сухе зерно, особливо за підвищеної температури, пошкоджують шкідники. Тож його треба ще й охолодити. Охолодження зерна значно впливає і на тривалість післязбирального дозрівання.
Кращу збережуваність насіння за знижених температур можна пояснити тим, що під їхнім впливом у зерні знижується активність життєвих процесів (наприклад, дихання) мікроорганізмів і шкідників.
Тепер актуальним є вивчення впливу знижених температур на технологічні й посівні властивості зерна з підвищеною вологістю, що обумовлено великими обсягами його виробництва, високими темпами збирання, а іноді ще й несприятливими погодними умовами.
Проте до охолодження зерна, насамперед вологого, потрібно підходити диференційовано. Свого часу сире й вологе зерно рекомендували не тільки охолоджувати, а й проморожувати.
У зв'язку з цим досить важливим для практики зберігання зерна є встановлення нижньої критичної температури для охолодження. Якщо колись була поширена думка про доцільність охолодження зернової маси до максимально можливих низьких температур у даних умовах (навіть до "проморожування насіння"), то тепер вважають, що надлишкове охолодження зернових мас часто призводить до негативних наслідків. Охолодження зернових мас до 0°С або незначних негативних температур, вважають, забезпечує їхню збереженість і полегшує успішний перехід до умов весняно-літнього зберігання.
Важливим з практичного й теоретичного погляду є вплив охолодження на зміну посівних і технологічних якостей вологого зерна.
Вологе зерно, яке зберігали за знижених температур, коли послаблені всі біохімічні процеси й розвиток мікроорганізмів, мало меншу схожість і енергію проростання, ніж зерно, яке висушили відразу після збирання врожаю й зберігали в сухому стані.
Низькі температури (в межах мінус 5...15°С) не впливають негативно на схожість зерна, але можуть сприяти незначній зміні в його білковому комплексі, що позначається на хлібопекарських властивостях.
Останнім часом за кордоном активного поширення набуло герметичне зберігання збіжжя, яке застосовують як для боротьби зі шкідниками в сухому зерні, так і для убезпечення від розвитку плісняви у вологому зерні. Незалежно від вологості продукту, метод герметичного збереження засновано на принципі зниження концентрації кисню в сховищах до рівня, за якого гинуть шкідники й пліснява або відбувається їхня інактивація. Безкисневу атмосферу в герметичному сховищі утворюють самі шкідники, або вона створюється штучним способом.
Переважна кількість шкідників і мікроорганізмів для свого розвитку потребують кисню й гинуть чи не розвиваються в атмосфері з його низьким вмістом. Це відбувається за герметичного зберігання зерна. Шкідники швидко використовують наявний кисень і гинуть, якщо рівень його знижується до 2% об'єму повітря міжзернового простору. Але деякі мікроорганізми, наприклад окремі види дріжджів і велика кількість видів бактерій, можуть дихати в середовищі без кисню. Вони розщеплюють вуглеводи не повністю й виділяють молочну чи оцтову кислоти або етиловий спирт. Проте за анаеробного дихання утворюється значно менше теплової енергії, ніж за аеробного.

Зберігання зерна є завершальним етапом у процесі його виробництва й має велике значення для отримання продуктів високої якості, а вибір режиму зберігання для кожної партії зерна, залежно від її початкової якості та цільового призначення, є досить важливою технологічною операцією.
Один із способів поліпшення виробництва хлібопродуктів нашої країни є перехід від контролю властивостей готової продукції до попереднього контролю на етапах його виробництва протягом усього технологічного циклу: насіння - зерно - борошно - хліб, що дасть можливість прогнозувати якість кінцевого продукту та регулювати властивості проміжних продуктів у потрібному напрямі.

Н. Ящук,
молод. наук. співробітник НУБіП України