Magazynowanie ziarna

Advertisement

Dr inż. Lesław Janowicz
Ekspert PZPRZ

JAK PRAWIDŁOWO I BEZ STRAT PRZECHOWYWAĆ ZIARNO ZBÓŻ

Współczesne przechowalnictwo zbóż to zespól zabiegów postępujących po sobie, które zabezpieczają ziarno przed niekorzystnymi procesami obniżającymi jego jakość. W efekcie tych zabiegów w chwili skupu ma ono cechy zgodne z normami, co umożliwia dalszy przerób. Bardzo ważnym parametrem, uwzględnianym w normach jakościowych, jest wilgotność ziarna, która zbyt wysoka wywołuje zmiany biochemiczne i mikrobiologiczne ograniczając czas bezpiecznego składowania. Niska wilgotności ziarna może doprowadzić do zwiększonej uszkadzalności (głównie przez zespół młócący, zespoły czyszczące i przenośniki) i powstawania strat. Należy zaznaczyć, że każdy z procesów od chwili zbioru przez transport oraz czyszczenie wpływa na zmianę wilgotności ziarna. Ważne jest więc kontrolowanie tych zmian przy realizacji kolejnych etapów cyklu przechowalniczego celem zapewnienia właściwej kondycji i odporności ziarna do długookresowego przechowywania, a w końcowym momencie zapewnienia wysokiej jakości w chwili skupu lub przerobu.

Głównymi czynnikami warunkującymi bezpieczne składowanie są wilgotność ziarna, jego temperatura, kontakt z powietrzem oraz stopień uszkodzenia ziarna.

Wysoki stopień mechanizacji prac podczas zbioru, omłotu, obróbki pożniwnej i magazynowania wpływa na wzrost uszkodzeń ziarna. Najczęściej powstają uszkodzenia mechaniczne spowodowane działaniem roboczych części maszyn powodujących: ściskanie, przesuwanie, tarcie, zgniatanie, uderzanie, ścieranie i klinowanie ziaren między elementami roboczymi. Procesy te wywołują nadmierne obciążenia dynamiczne ziaren, w wyniku, których powstają trwałe ich uszkodzenia. Przyczyną uszkodzeń może być także gwałtowne ogrzewanie lub oziębienie ziarna. Naprężenia cieplne mogą powodować trwałe pęknięcia wewnętrznych i zewnętrznych jego części.
Dopuszczalne uszkodzenia ziarna nie powinny przekraczać:
1% – w przenośnikach pneumatycznych,
0,2% – w przenośnikach kubełkowych i łańcuchowych,
0,1% – w przenośnikach taśmowych,
0,3% – w przenośnikach ślimakowych,
0,2% – w czyszczalniach (wialnie uszkadzają ziarno nieznacznie, większe uszkodzenia powodują tryjery).

Uszkodzenia mogą powstawać również podczas grawitacyjnego rozładunku, gdy wysokość spadania jest wyższa od 6 m.

Wzrost wilgotności i temperatury stwarza dogodne warunki dla rozwoju mikroorganizmów i szkodników. Szczególnie podatne na działanie mikroorganizmów, stwarzające dogodne warunki ich rozwoju, są ziarna z naruszoną tkanką okrywającą, popękane i połamane. Dogodne warunki rozwoju znajdują zarodniki grzybów w zanieczyszczonych ziarnach: glebą, kurzem, kawałkami roślin, chwastami i słomą.

Ziarno może ulegać skażeniu przez dwa zasadnicze typy grzybów: polowe i magazynowe. Grzyby polowe rozwijają się na ziarnie podczas jego normalnej wegetacji. Największe zagrożenie stanowią grzyby rodzaju Aspergillus i Penicillium nazywane magazynowymi, rozwijające się przy niewłaściwym przechowywaniu ziarna. Wytwarzają one niebezpieczne produkty materii – mykotoksyny, które powodować mogą uszkodzenie wątroby, nerek i centralnego układu nerwowego zarówno u zwierząt, jak i u ludzi.

Zagrożenie mykotoksynami można zmniejszyć, zapobiegając porażeniu zbóż w czasie wegetacji grzybami z rodzaju Fusarium. We wszystkich zbożach stwierdza się obecność mykotoksyn Fusarium w ilości 200-300 ppb. Jest to poziom normalny. Jednak w sprzyjających warunkach może on wynosić aż 2 do 4 ppm i wówczas jest niebezpieczny. Opisane zarodniki grzybów kiełkują, gdy wilgotność ziarna przekracza 15%, wytwarzają grzybnię, która żywi się składnikami ziarna. Wzrost grzybni powoduje wzrost wilgotności i temperatury, co sprzyja dalszemu rozwojowi kolonii grzybów. W miejscach intensywnego rozwoju grzybni najczęściej występuje zjawisko samozagrzewania oraz zbrylanie się ziarna.

Jednocześnie zdarza się, że ziarno ulega zagrzaniu przy wilgotności poniżej 15%, inicjowane przez owady, takie jak wołki czy żuki a nawet przez roztocza. Lokalne nagromadzenie owadów powoduje miejscowy wzrost temperatury i wilgotności. Aktywność grzybów i sprzyjające warunki, w których gwałtownie rozmnażają się owady mogą wywoływać tworzenie się „ognisk zagrzania”, ale w tym przypadku ich temperatura jest niższa i zazwyczaj nie przekracza 43oC.

Ogniska zagrzania ziarna początkowo trudne są do wykrycia, ponieważ mogą być niewielkie i oddalone od czujników temperatury. Można je traktować fumigantami (jeżeli wykryto insekty), przemieścić ziarno w celu przemieszania lub najlepiej, przeczyścić i podsuszyć.

Samozagrzewanie powoduje nieodwracalne pogorszenie jakości i duże ubytki suchej substancji ziarna, a niekiedy jego całkowitą dyskwalifikację.

Sytuację pogarsza migracja wilgoci w składowanej partii. Kiedy pojawią się ogniska samozagrzania wzrasta różnica temperatur w masie ziarna, co wywołuje niewielkie prądy wznoszące powietrza, które przenoszą wilgoć z cieplejszych do chłodniejszych miejsc. Dodatkowo efekt ruchu wilgoci pogłębia zmiana pór roku, podczas których temperatura na zewnątrz opada a zewnętrzne warstwy w zbiorniku i im najbliższe ulegają ochłodzeniu. Powietrze pomiędzy nimi chłodzi się również i jako „cięższe” zaczyna opadać w dół przemieszczając jednocześnie w górę cieplejsze powietrze znajdujące się w centralnej części zbiornika. Na powierzchni ciepłe powietrze chłodzi się wytrącając wilgoć, przemieszczając ją w ten sposób z miejsca cieplejszego w chłodniejsze. Odwrotnie, chłodniejsze ziarno położone latem w zbiorniku zaczyna grzać się przy ścianach zbiornika. Tak część zewnętrzna staje się cieplejsza od centralnej, więc kierunek prądów konwekcyjnych będzie odwrotny, ale transport wilgoci będzie również miał miejsce. Aby zminimalizować efekty tego zjawiska pożądane jest okresowe napowietrzanie – aktywna wentylacja ziarna.

Suszenie i przewietrzanie ziarna
Suszenie cechuje duża energochłonność (dla ziarna kukurydzy to 40% całkowitych kosztów jej uprawy). Dokładne wyznaczenie wilgotności ziarna w trakcie procesu jest warunkiem jego prawidłowego przeprowadzenia (podjęcia decyzji, po ocenie poziomu wilgotności, o zakończeniu lub kontynuowaniu suszenia). W efekcie takiej optymalizacji można ograniczyć zużycie energii oraz uzyskać oszczędności kosztowe. Często stosowane przez rolników tzw. przesuszenie ziarna, wpływa na nieuzasadnione podwyższenie kosztów suszenia, a w efekcie tak prowadzonego procesu nie zapewnia się utrzymania wilgotności na odpowiednio niskim poziomie z uwagi na tzw. wilgotność równowagową (taką, do której dąży ziarno w określonych warunkach atmosferycznych – temperatura i wilgotność powietrza).

W gospodarstwach rolnych, od szeregu lat upowszechniły się dwa zasadnicze systemy suszenia: suszenie poprzez wentylację i suszenie termiczne. W dużych gospodarstwach farmerskich najczęściej stosowane są suszarki o pracy ciągłej. Najpopularniejszymi są suszarki kolumnowe o zabudowie daszkowej. Urządzenia te odznaczają się prostotą konstrukcji łatwością obsługi, dobrym dostępem do miejsc regulacji. Niekorzystną cechą tych suszarek jest ich wrażliwość na zanieczyszczenia ziarna – zwłaszcza pozostałości słomiaste powodujące nierównomierny przepływ ziarna. Suszenie termiczne jest metodą energochłonną, wymagającą kapitałochłonnych inwestycji oraz odpowiednio wykwalifikowanej obsługi.

Magazynowanie ziarna

Współczesny magazyn ziarna powinien być dostosowany do wymogów wynikających ze zmian technologii zbioru i musi uwzględniać zagrożenia powodujące wzrost aktywności biologicznej i enzymatycznej gromadzonych surowców. Konsekwencją, bowiem tych procesów może być ubytek masy ziarna, spadek zdolności kiełkowania, obniżenie jakości, przegrzanie, rozkład glutenu, gnicie, pleśnienie, rozwój szkodników, powstawanie zapachu magazynowego oraz aktywizacja fermentów. Zadaniem magazynu rolniczego jest ochrona przed stratami oraz umożliwienie zachowania cech jakościowych przechowywanych płodów.

Głównymi czynnikami warunkującymi bezpieczne składowanie ziarna jest jego wilgotność i temperatura, sposób kontaktu z powietrzem oraz stopień uszkodzenia. I tak już w początkowym okresie magazynowania obniżenie temperatury ziarna po zbiorze w silosie, powoduje wielokrotne zmniejszenie wydzielania ciepła. W konsekwencji obniżenie ilość uwalnianej energii z masy ziarna przyczynia się do wyhamowania zmian mikrobiologicznych.
Powszechnie jako magazyny ziarna stosowane psą ojedyncze silosy lub baterie silosów składające się z kilku, a nawet kilkunastu silosów, są to zbiorniki w kształcie walca lub wieloboku, o wysokości kilkakrotnie większej od średnicy lub innego wymiaru liniowego, charakteryzującego wielkość podstawy. Magazyny składające się z dwóch do czterech silosów mogą posługiwać się jednym kompletem urządzeń, służących do załadunku i rozładunku ziarna oraz konserwacji, co powoduje lepsze ich wykorzystanie. Odpowiednio wyposażone silosy umożliwiają: pełną mechanizację prac załadowczo-rozładunkowych, konserwację zgromadzonego w nich ziarna przez wymuszoną (mechaniczną) wentylację. Silosy posiadają dach i szczelny płaszcz chroniący zgromadzone w nich ziarno przed opadami, ptakami, gryzoniami i kotami oraz stanowią dostateczne zabezpieczenie przeciwpożarowe i mogą być instalowane na otwartej przestrzeni. Silosy te zwykle instalowane są w tzw. baterie silosów w układzie rzędowym lub w gniazdowym.

W silosach w zależności od ich budowy tj. rozwiązań konstrukcyjnych i wyposażenia, możemy stosować następujące metody konserwacji (pielęgnacji) ziarna:

magazynować suche ziarno i okresowo je przechowywać,
schładzać ziarno suche lub prawie suche – do temperatury 5 – 10C,
suszyć ziarno wilgotne (podstawowe zboża o wilgotności 19-20%) w warstwie do ok. 3 metrów,
suszyć ziarno mokre (o wilgotności do 22%) w obniżonej warstwie poniżej 1 metra i przy odpowiedniej wilgotności względnej powietrza.

Obecnie częściej instalowane są silosy z dnem płaskim z mechanicznymi urządzeniami do rozładunku. Silosy z dnem płaskim z zasady posiadają podłogę szczelinową lub sitową, natomiast w silosach z dnem stożkowym instalowane są urządzenia rozprowadzające powietrze, daszki, rynienki lub kominki. Po zainstalowaniu wentylatora, odpowiednio dobranego, urządzenia te umożliwiają mechaniczną wentylację ziarna, stwarzając warunki do stosowania nowoczesnych metod konserwacji i przechowywania. Z tego powodu bardzo istotne jest dostosowanie wentylatora (takich parametrów jak spręż czy wydatek) do gatunku przechowywanego ziarna i rodzaju silosu. Ilość powietrza wentylacyjnego niezbędnego do ochłodzenia 1 m3 ziarna o 5-8 oC wynosi około 1000 m3 (w okresie pierwszych przymrozków jesiennych, gdy różnica temperatury powietrza i składowanego ziarna przekracza 20oC).

Dosuszenie ziarna poprzez wietrzenie przy wymuszonym przepływie powietrza i jego czas trwania zależą nie tylko od wilgotności względnej powietrza i jego temperatury, ale również od natężenia przepływu powietrza oraz wysokości warstwy, jak i od wilgotności i temperatury ziarna. Wilgotność względna powietrza oraz jego temperatura zależą z kolei od warunków atmosferycznych tj. od pory roku, dnia, nasłonecznienia itp. trzeba przy tym pamiętać, że wilgotność względna powietrza nie wyraża bezwzględnej zawartości pary wodnej w powietrzu – 50% wilgotności względnej wskazuje, że powietrze to zawiera połowę ilości wody, którą może pochłonąć. Chłonność pary wodnej przez powietrze zależy od temperatury i jest większa przy wyższych temperaturach powietrza.

W czasie złych warunków atmosferycznych, gdy wilgotność powietrza jest tak duża, że przewietrzane ziarno uległoby nawilgoceniu, należy powietrze podgrzewać. W praktyce przyjmuje się, że podgrzanie powietrza o 10oC powoduje zmniejszenie jego wilgotności względnej do 1%. W określonych warunkach otoczenia wilgotność ziarna maleje do tzw. wilgotności równowagowej, takiej, do której można wysuszyć materiał w danych warunkach prowadzonego procesu suszenia.

Najlepsze warunki do chłodzenia ziarna (prowadzenia aktywnej wentylacji) powietrzem atmosferycznym występują we wrześniu i październiku. Latem chłodzenie jest możliwe tylko nocą. Silosy zbożowe należy systematycznie kontrolować, szczególnie w okresie występowania wysokich temperatur. Ziarno ze względu na swoją kapilarno – porowatą budowę, odznacza się między innymi higroskopijnością tj. zdolnością pochłaniania lub wydzielania pary wodnej. Proces ten jest ściśle uzależniony od wilgotności względnej i temperatury powietrza otaczającego ziarno. W określonych warunkach otoczenia wilgotność ziarna maleje do tzw. wilgotności równowagowej. Wartości wilgotności równowagowej ziarna mają duże znaczenie podczas przewietrzania powietrzem atmosferycznym. W sprzyjających warunkach pogodowych, możemy osiągnąć wilgotność ziarna 13-14% podczas przedmuchiwania go powietrzem atmosferycznym, ale jednocześnie ziarno może nawilgacać się do niekorzystnych poziomów, gdy wilgotność względna powietrza przekracza 65%.

Podstawowe zalecenia ochrony mikrobiologicznej przy stosowaniu magazynów silosowych, szczególnie adaptowanych do długookresowego przechowywania ziarna to.
całkowite ich opróżnianie,
dezynfekcja gazowa środkami przeciwgrzybowymi,
czyszczenie całego układu obiegu ziarna.

Współczesny magazyn rolniczy przyjmujący surowce zbierane kombajnem poza ogólnymi cechami charakteryzującymi magazyny powinien uwzględniać specyfikę biologicznie czynnych surowców, musi zapewnić prowadzenie procesów technologicznych nie spotykanych podczas przechowywania np. produktów przemysłowych. Z tego powodu rolnicy w sposób szczególny i świadomy muszą prowadzić tak proces magazynowania, aby ograniczyć poziom zmian biologicznych ziarna. W szczególności powinni zwrócić uwagę na to, aby:

gromadzić i magazynować ziarno mokre przez nie więcej niż kilka godzin, po czym suszyć i schładzać do wymaganej wilgotności i temperatury,
chronić składowane ziarno przed wodą gruntową, opadami deszczu, ptakami i gryzoniami,
ograniczyć do minimum wahania temperatury ziarna w czasie transportu,
monitorować poziom wilgotności i temperatury ziarna w silosie,
możliwie często przewietrzać ziarno w trakcie magazynowania w celu wyrównania wilgotności i temperatury,
nieuzasadniony wzrost temperatury (samozagrzewanie) ziarna o 2-3oC może być sygnałem o wzroście zagrożenia mikrobiologicznego – konieczna jest wtedy analiza próbki,
obniżyć poziom występowania owadów lub grzybów w trakcie przechowywania poprzez wcześniejsze użycie rejestrowanego środka owadobójczego lub grzybobójczego,
prowadzić dokumentację z przeprowadzanych zabiegów i pomiarów (tj. wilgotność, temperatura powietrza i ziarna). Taka informacja jest przydatna w celu wyjaśnienia przyczyn wzrostu zagrożenia mikrobiologicznego i pomaga zapobiegać im w przyszłości.

2 replies

Leave a Reply

Want to join the discussion?
Feel free to contribute!

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany.