Дыхание зерновой массы
Дыхание – это основной физиологический процесс обмена веществ, происходящий как при свободном доступе кислорода к зерну (аэробное дыхание), так и в условиях полного его отсутствия (анаэробное дыхание), описываемый уравнениями:
Дыхание происходит на всей активной поверхности зерна, которая составляет 200–250 м2 на 1 г его массы и сопровождается потреблением кислорода из воздуха, уменьшением массы зерна за счет расходования углеводов, выделением диоксида углерода и тепла, увеличением влажности зерна.
Потери массы зерна – это естественная убыль, которая не может быть восполнена как при фотосинтезе в колосе зеленого растения. Данные о норме естественной убыли приведены в табл. 1.1.
Вполне очевидно, что для лучшего сохранения зерна следует уменьшить интенсивность дыхания, снизить жизнедеятельность и перевести зерновую массу в состояние анабиоза.
Таблица. 1.1. Нормы естественной убыли зерна, %
На интенсивность дыхания влияют влажность, температура, степень аэрации зерновой массы (вода, тепло, кислород).
Характер изменения интенсивности дыхания от увеличения влажности, если принять интенсивность дыхания пшеницы равной единице при влажности 11–12 %, показан на рис. 1.4.
Влажность зерна, с которой резко увеличиваются физиологические, биохимические и микробиологические процессы и зерно становится нестойким при хранении, называют критической (табл. 1.2).
Влияние температуры на интенсивность дыхания показано на рис. 1.5: показатель интенсивности дыхания U – количество диоксида углерода, выделенного за 6 ч (мг/100 г абсолютно сухого вещества). При пониженных температурах (0–10 °C) интенсивность дыхания очень мала; низкая температура консервирует даже влажное и сырое зерно.
Рис. 1.4. Влияние влажности зерна на интенсивность дыхания.
Таблица 1.2. Критическая влажность, %, при t = 18–25 °C
Высокая степень аэрации и усиленное вентилирование зерновой массы повышают интенсивность дыхания. При отсутствии кислорода, когда жизнедеятельность замирает или прекращается, зерновая масса сохраняет мукомольные, хлебопекарные качества, однако при этом теряется всхожесть.
Зачастую неблагоприятные условия хранения возникают довольно легко. Зерно с влажностью менее критической помещают в закрытый металлический силос, где за счет дыхания зерна снижается содержание кислорода и накапливается диоксид углерода, что и обеспечивает самоконсервирование зерна (рис. 1.6).
Рис. 1.5. Влияние температуры на интенсивность дыхания зерна.
Рис. 1.6. Изменение содержания газов в закрытом металлическом силосе: 1 – содержание СО2; 2 – утечка СО2; 3 – содержание О2.
Микроорганизмы в зерновой массе
Рост и развитие растений происходят в среде, насыщенной микроорганизмами. Так, в 1 г почвы содержится от 30 миллионов до нескольких миллиардов микроорганизмов. В зерновой массе содержится много микроорганизмов, которые могут развиваться или погибать в зависимости от условий окружающей среды.
Наиболее важными факторами, определяющими интенсивность жизнедеятельности микроорганизмов в зерновой массе, являются ее влажность, температура, степень аэрации (наличие кислорода), количество и состав примесей.
Минимальная влажность зерна и семян, при которой микробы могут развиваться, чуть больше (на 0,5–1,0 %) критической влажности.
Если влажность зерна выше критической, то при наличии других благоприятных условий, главным образом температуры, микроорганизмы в ней развиваются бурно, что сопровождается заметным изменением качества зерна. Пониженные температуры, задерживающие развитие многих микробов, позволяют в течение весьма длительного времени сохранить партии зерна, некондиционные по влажности. На основании многочисленных исследований можно считать, что температура, при которой заметно снижается жизнедеятельность микроорганизмов в зерновой массе, 8–10 °C. Основная масса микроорганизмов зерновой массы медленно развивается при температуре ниже 20 °C.
Отсутствие воздуха (кислорода) в зерновой массе способствует прекращению жизнедеятельности основного количества всех микроорганизмов и, наоборот, проветривание, перемешивание влажной массы, не сопровождающиеся охлаждением или снижением влажности, провоцируют развитие микроорганизмов.
Насыщенность зерновой массы микроорганизмами связана с концентрацией примесей в зерновой массе (табл. 1.3). Зерновая масса в целом принята за 100 %.
Таблица 1.3. Насыщенность вороха микроорганизмами
Своевременная очистка партий зерна от примесей перед хранением, а еще лучше при обмолоте, – необходимое и эффективное мероприятие, снижающее содержание микроорганизмов более чем на одну треть.