1.4. Самозігрівання зернових мас

Самозігрівання зернової маси — це підвищення її температури внаслідок фізіологічних процесів, які відбуваються в ній, та низької теплопровідності. Можливе при зберіганні зерна на токах, у зерно­сховищах, при транспортуванні у вагонах або суднах.

У процесі аеробного дихання сирого й особливо свіжозібраного зерна виділяється теплота, яка підвищує температуру зернової маси навіть при відносно невисоку (0,7 — 1 м) його насипу. Це пояснюєть­ся тим, що теплопровідність зерна дуже низька і майже вся утворю­вана при цьому теплота витрачається на його нагрівання. Крім то­го, з підвищенням температури зернової маси посилюється інтенси­вність її дихання, внаслідок чого теплота виділяється в значній кі­лькості й акумулюється в зерновій масі. Отже, фізіологічною осно­вою самозігрівання є дихання всіх живих компонентів зернової ма­си, яке призводить до значного виділення тепла, а фізичною —її погана теплопровідність. Як наслідок, утворення тепла в тій чи ін­шій ділянці зернового насипу перевищує віддачу його в навколиш­нє середовище, тобто викликає самозігрівання.

Самозігрівання, що почалося в зерновій масі, не припиняється мимовільно до повного його закінчення. Цей процес закінчується тільки тоді, коли температура підвищується до меж, яких не витри­мують живі компоненти зернової маси і гинуть. Тому якщо вжити термінових заходів щодо припинення самозігрівання зернової маси, то воно може повністю втратити посівні, продовольчі, фуражні й тех­нічні якості. Гранична температура зерна при самозігріванні 55 — 65 °С. Самозігрівання свіжозібраного зерна відбувається досить інтен­сивно — граничної температури воно набуває вже через 2 — 4 доби.

Утворенню і нагромадженню теплоти в зерновій масі сприяють інтенсивне дихання зерна основної культури та зерен і насінин, які входять до складу домішок; активний розвиток мікроорганізмів; ін­тенсивна життєдіяльність комах і кліщів. Насіння бур'янів, маючи вищу інтенсивність дихання порівняно з інтенсивність дихання ос­новного зерна, сприяє більшому нагромадженню в ньому теплоти. Особливо багато її виділяється в неочищеному зерні з підвищеною вологістю і вмістом зелених часточок рослин та насіння бур'янів.

У процесі життєдіяльності комах та кліщів також виділяється певна кількість теплоти. При великих зараженості зерна і скупчен­нях шкідників в окремих ділянках насипу виділяється значна кіль­кість теплоти, що також призводить до його самозігрівання. Самозі­грівання сухого зерна, яке зберігається при температурі 20 — 30 °С, може виникнути внаслідок розвитку в ньому комірного довгоносика або тривалого зберігання.

Самозігрівання — явище комплексне, тобто це результат інтен­сивного дихання самого зерна і мікроорганізмів, що містяться у зер­новій масі. Однак не будь-яке підвищення температури у зерновій масі треба розглядати як початок розвитку процесу самозігрівання, оскільки температура в ній може підвищуватися, наприклад, через поступове прогрівання у весняний і літній періоди. Інтенсивність, з якою виникає і розвивається процес самозігрівання, залежить від стану зернової маси, стану конструкції зерносховищ, умов зберіган­ня зерна в сховищах і догляду за ним.

При зберіганні зерна ділянка насипу, у якій спостерігається під­вищена фізіологічна активність, може стати осередком самозігрі­вання. Залежно від стану зернової маси та умов зберігання самозіг­рівання може виникнути в різних частинах насипу. У практиці збе­рігання зерна розрізняють самозігрівання гніздове, шарове й су­цільне.

Гніздове самозігрівання виникає у будь-якій частині зернової маси при наявності однієї з таких причин:

1) зволоження зернової маси при протіканні дахів або недостат­ ній гідроізоляції стін сховищ;

2) засипання в одне сховище або одну засіку зерна різної волого­ сті, внаслідок чого створюються осередки (гнізда) з підвищеною во­ логістю;

3) наявності в зерновій масі ділянок з підвищеним вмістом домі­шок і пилу;

4) скупчення комах і кліщів в одній ділянці насипу.

Отже, гніздове самозігрівання зерна можливе лише при пору­шенні основних правил його розміщення і догляду за ним.

Шарове самозігрівання зернової маси виникає при зберіганні її в силосах, сховищах, буртах. Називається так тому, що шар зерна, в якому відбувається самозігрівання, міститься в насипі, котрий має вигляд горизонтального або вертикального пласта. Самозігрівання може виникати в нижньому (низове самозігрівання) або верхньому (верхове) шарі насипу, біля стін зерносховища (вертикально-пластове).

Основною причиною шарового самозігрівання є така фізична властивість зернової маси, як термовологопровідність — перемі­щення вологи в зерновій масі в напрямі струменя теплоти, що зумо­влюється перепадом температур.

Верхове самозігрівання виникає при зберіганні зернової маси переважно в періоди з найбільшим перепадом температури зерна і навколишнього середовища, тобто пізно восени і рано навесні. Го­ризонтальний пласт зерна, в якому відбувається самозігрівання, розміщений на глибині 0,7 — 1,5 м від поверхні зернового насипу, а при товщині останнього у сховищі 1 — 1,5 м — на глибині 0,15 — 0,25 м від його поверхні.

Розвиток верхового самозігрівання умовно можна уявити так. Восени в зерносховища закладають недостатньо охолоджене свіжо­зібране зерно з підвищеною фізіологічною активністю. Внаслідок інтенсивного дихання зерна та інших процесів повітря в міжзерно-вому просторі нагрівається і зволожується. Потоки теплого й волого­го повітря піднімаються вгору, стикаючись на своєму шляху з верх­німи шарами насипу, які охолоджені холодним атмосферним повіт­рям, внаслідок чого відбувається конденсація водяної пари. Темпе­ратура шару, який зволожується, стає сприятливою для розвитку мікробів та посиленої життєдіяльності зерна.

Навесні і на початку літа, коли внутрішня частина зернової маси має низьку температуру, а верхні її шари прогріваються теплим по­вітрям, також можливі конденсація водяної пари і посилений роз­виток фізіологічних процесів у зерні. Весняне верхове самозігріван­ня характерне для теплої ранньої весни після зими із сильними мо­розами. При різкому перепаді температур в цей час спостерігається верхове самозігрівання сухого зерна або зерна, яке довго зберігається.

При верховому самозігріванні у зв'язку з тепломасообмінними процесами у зерновій масі температура внутрішніх її ділянок, що розміщені нижче шару, який нагрівається, підвищується, як прави­ло, повільно. Щоб ліквідувати верхове самозігрівання, верхній пласт зерна знімають, охолоджують, сушать і розміщують в іншому сховищі.

Низове самозігрівання розвивається у нижньому шарі насипу зерна на відстані 0,2 — 0,5 м від підлоги або основи силосу елевато­ра. Зазвичай виникає влітку або восени при завантаженні свіжо­зібраного неохолодженого зерна у склади з холодною підлогою. Таке самозігрівання часто супроводжується проростанням та злежуван­ням зерна в нижньому шарі насипу і при недогляді може призвести до суцільного самозігрівання. Ліквідувати його можна лише актив­ним вентилюванням.

Вертикально-пластове самозігрівання характерне для зер­нових мас, які зберігаються в металевих бункерах, силосах елевато­ра або в сховищах, при зволоженні будь-якої стіни, що контактує із зерновою масою. Виникає у вертикальному шарі зерна на відстані 0,5 — 0,6 м від стіни. Йому можна запобігти, якщо стіна засіки буде віддалена на 0,5 — 0,6 м від зовнішньої стіни сховища.

Суцільне самозігрівання можливе в зерновій масі з високою вологістю і великим вмістом недозрілих зерен та домішок, а також коли осередки самозігрівання не ліквідовано. Колір зерна при цьо­му змінюється до темно-коричневого і навіть чорного. На початку

самозігрівання (при температурі до 30 °С) зерно набуває комірного запаху, незначно темніє, на зародку з'являється плісеневий наліт. Після охолодження і сушіння таке зерно використовують на продо­вольчі цілі та для підсортовування до зерна нормальної якості.

Під час самозігрівання (температура до 34—38 °С) змінюється якість зерна: знижується сипкість, виникають солодовий запах і плісень, найбільш вологі зерна темніють. Таке зерно на продовольчі цілі непридатне, оскільки хлібопекарські якості його значно погір­шуються.

При запущеній формі самозігрівання температура зерна підви­щується до 50 °С і більше. Різко знижується сипкість зернової маси (або вона втрачається зовсім), зерно набуває коричнево-чорного або чорного кольору, виникають затхлий та гнильно-затхлий запахи. Щоб запобігти псуванню зерна, треба вжити термінових заходів, оскільки таке зерно непридатне для продовольчих чи фуражних цілей.