03 06 24 Mano ukio prenumerata 2024 23 04 15 Gauti naujienas mobili žurnalas
Mano Ūkis 2016/11
Grūdų sandėliavimo būklės kontrolė ir kokybės praradimų prevencija
  • Prof. habil. dr. Algirdas RAILA, dr. Egidijus ZVICEVIČIUS, dr. Aušra ČIPLIENĖ, ASU
  • Mano ūkis

Kad nuimtą grūdų derlių reikia valyti, džiovinti ir atsakingai sandėliuoti, žinoma visiems, tačiau gamta kasmet žemdirbiams siunčia vis naujus iššūkius, ypač išbandymų netrūko šiais metais. Nuimtų grūdų saugaus laikymo trukmę lemia agroklimatinės sąlygos, grūdų drėgnis ir temperatūra - šie veiksniai daro tiesioginę įtaką biocheminiams procesams pačiame grūde ir mikroskopinių grybų, vabzdžių ir kitų kenkėjų paplitimui grūdų sampile.

Meteorologų daugiamečių stebėjimų duomenimis, Lietuvoje liepą ir rugpjūtį iškrenta panašus kiekis kritulių, standartinė jų norma vidutiniškai būna 78-79 mm. Pernai ir šių metų liepą iškrito atitinkamai 8 ir 24 mm daugiau nei standartinė norma, tačiau 2015 m. rugpjūtis buvo gana sausas ir iškrito tik 11 mm kritulių. Šiais metais prilijo vidutiniškai 110 mm, tai yra 30 mm viršijo daugiametę normą. Ko gero, akivaizdu, kad šie skaičiai daug pasako apie derliaus nuėmimo sąlygas, ūkininkų patirtus nuostolius ir nuimtų grūdų drėgnį ir kitus kokybės pokyčius.

Pagrindinis grūdų augintojų ir perdirbėjų uždavinys - kuo greičiau išdžiovinti nuimtą grūdų derlių ir tinkamai valdyti procesus, vykstančius sandėliuojamų grūdų sampile, kad nemenkėtų jų kokybė. Neturint tinkamų sandėlių, belieka viena išeitis - nuimtus grūdus parduoti supirkėjams tiesiog nuo kombaino, tačiau dėl nuolatinių supirkimo kainų svyravimų ne visada tai naudinga.

Vienas iš svarbiausių veiksnių, lemiančių augalinės kilmės maisto produktų kokybę, yra neužteršta žaliava ir iš jos pagamintų maisto produktų mikologinė tarša. Augalai visais savo gyvavimo etapais glaudžiai kontaktuoja su juos supančia aplinka. Todėl jų paviršiuje ir audiniuose yra gausybė mikroorganizmų, kurie susidarius palankioms sąlygoms sparčiai blogina produktų maistinę vertę ir kelia pavojų žmonių ir gyvulių sveikatai. Pagal FAO skelbiamus statistinius duomenis, dėl mikroorganizmų (bakterijų, mikroskopinių grybų ir kt.) žalingos veiklos prarandama apie 14 proc. kviečių grūdų derliaus.

Kasmet kovai su grūdų kenkėjais Lietuvoje išleidžiama apie 0,87 mln. eurų, tačiau norimų rezultatų nepasiekiama. Taikant bearimes technologijas, lietingomis vasaromis grūdų užkrėtimo mikromicetais problema ypač paaštrėja. Pagrindinės mikromicetų gentys: Penicillium, Aspergillus, Alternaria ir Fusarium. Tai labai įvairi, gyvybinga, aktyvi, įvairiomis veiklos galiomis pasižyminti mikroorganizmų grupė, gebanti aktyviai sintetinti ir išskirti į aplinką įvairios cheminės prigimties mikotoksinus. Prof. Albino Lugausko ir kitų šalies mokslininkų pastebėjimu, Lietuvos klimatinės sąlygos ypač palankios Fusarium genties grybams plisti, o šie padaro daug žalos sukeldami augalų ligas. Jeigu auginant javus gamtinės sąlygos kinta, nepriklausomai nuo žemdirbių valios, tai nuimtą derlių sandėliuojant galima kontroliuoti ir valdyti grūdų kokybę menkinančius procesus, vykstančius jų sampile. Tam reikia suprasti procesų, vykstančių grūduose, priežastingumą, turėti kuo matuoti svarbiausius veiksnius ir technines priemones tiems procesams valdyti. Tiriant mikroskopinių grybų paplitimą ir vystymąsi grūdų sampile, nustatyta, kad jų plėtrai didžiausią įtaką daro du veiksniai - oro drėgnis ir temperatūra.

Supylus grūdus į talpyklas, tarpgrūdinėje sampilo erdvėje greitai susiformuoja tam tikras mikroklimatas, priklausomai nuo grūdų pradinio drėgnio ir temperatūros. Šis mikroklimatas formuotis pradeda jau kombaino bunkeryje, o jei grūdai drėgni, dėl juose sukauptų maisto medžiagų skilimo prasideda savaiminis grūdų kaitimas.

Daugeliu atvejų, o šiais metais išskirtinai, visi nuimti grūdai neatidėliotinai turėjo būti valomi ir džiovinami arba vienu iš žinomų būdų konservuojami, kadangi jų drėgnis gerokai viršijo rekomenduojamą saugaus ilgalaikio laikymo.

Priklausomai nuo grūdų drėgnumo ir temperatūros, sampile vyksta charakteringi procesai. Grafike išskirtos zonos paaiškina galimus pavojus laikant drėgnus grūdus: 1 zona - normalios ir saugios sąlygos grūdams laikyti; 2 - galima saugoti, kai grūdų sampile vykstantys procesai valdomi ventiliacija; 3 - nedidelis šilumos išsiskyrimas, saugoti galima trumpai; 4 - šilumos išsiskyrimas, saugoti galima trumpai; 5 - mikroskopinių grybų intensyvaus vystymosi zona.

Grūdų saugaus laikymo trukmę lemia agroklimatinės sąlygos, grūdų drėgnis ir temperatūra. Ji nustatoma pagal mikroskopinių grybų, vabzdžių ir kitų kenkėjų galimą paplitimą grūdų sluoksnyje. Apibendrinant tyrimus, atliktus Aleksandro Stulginskio universiteto Energetikos ir biotechnologijų inžinerijos instituto Žemės ūkio produktų laikymo ir perdirbimo technologijų tyrimo laboratorijoje ir kituose tyrimų centruose, pateikiamas grafikas grūdų saugaus laikymo trukmei prognozuoti, kai žinomas grūdų drėgnis ir temperatūra sampile. Prognozių pagrindas - mikroskopinių grybų ir kitų grūdų kenkėjų paplitimas grūdų sampile.

Drėgnis. Drėgnų grūdų sampile formuojasi drėgna tarpgrūdinė aplinka, sudaranti palankias sąlygas sandėlio mikromicetams vystytis. Sampile yra dvejopo vandens: laisvojo ir surištojo (junginiuose). Cheminiuose junginiuose surištojo vandens migracija beveik nevyksta, o laisvasis vanduo dažniausiai koncentruojasi grūdo paviršiuje ar paviršiniuose jo sluoksniuose. Todėl laisvasis vanduo yra vienas iš svarbiausių veiksnių, užtikrinančių mikroorganizmų augimą ir metabolizmą - medžiagų apykaitą. Kuo didesnis grūdų drėgnis, tuo didesnis grūdų biologinis aktyvumas, intensyviau jie naudoja deguonį - kvėpuoja išskirdami šilumą, tad sudėtingėja ir grūdų laikymo sąlygos. Be to, nuo kvėpavimo intensyvumo priklauso sausųjų medžiagų (gliukozės) eikvojimas.

Temperatūra. Grūduose ir jų sampile vykstantiems biocheminiams procesams ir mikroorganizmų vystymuisi svarbią įtaką turi temperatūra. Biocheminiuose ir mikrobiologiniuose procesuose išsiskirianti šiluma sukelia savaiminį grūdų kaitimą. Ši šiluma yra išskiriama kvėpuojant grūdams, mikroorganizmams ir vabzdžiams. Optimali temperatūra sandėlio mikromicetams vystytis yra nuo 23 iki 33 °C. Reguliari temperatūros ir santykinio drėgnio kontrolė ir efektyvus ventiliavimas gerokai sumažina temperatūros didėjimo ir kaitimo židinių grūdų sampile susidarymo tikimybę. Sumažinus sandėliuojamų grūdų sampile temperatūrą iki 10 °C, mikromicetų vystymąsi galima gerokai sumažinti. Mažai mikroorganizmų yra gyvybingi, esant mažesnei kaip 10 °C temperatūrai.

Vabzdžiai ir erkės. Vabzdžiai ir erkės taip pat gali būti grūdų kokybės menkėjimo ir gedimo priežastis, nes minėtieji gyviai, aktyviai sąveikaudami su užkrėstais ir sveikais grūdais, gali pastariesiems pernešti mikromicetų sporas. Be to, grūdų sampilo drėgnis gali padidėti dėl vabzdžių teršimo metabolitais. Vabzdžiams kvėpuojant išskiriamas tam tikras drėgmės kiekis, kuris sudaro palankias sąlygas mikromicetams plisti. Į vabzdžių pažeistų grūdų vidų gali lengvai patekti mikromicetų sporos. Kai kurios mikromicetų rūšys yra vabzdžių ir erkių maisto šaltinis. Grūdų sampile besivystantys mikromicetai prisideda prie vabzdžių ir erkių plėtros. Kad sumažintume toksinų susidarymo tikimybę grūduose, turime laiku juos išdžiovinti bent iki 15 proc. drėgnio, o sandėliuojamų grūdų sampile palaikyti ne aukštesnę kaip 15 °C temperatūrą. Optimalu būtų grūdus atvėsinti iki ne aukštesnės kaip 8-10 °C temperatūros.

Grūdų sandėliavimas. Sandėlyje keičiasi grūdus supanti aplinka ir mikromicetų rūšys. Grūdų sampile palaikant tinkamą mikroklimatą, mikromicetų veikla ir kiekis sumažėja. Neužtikrinus optimalių laikymo sąlygų, grūdų paviršiaus užsikrėtimas mikromicetais per 3-6 mėnesius gali padidėti 35-40 kartų, o grūdų viduje - 3-4 kartus. Grūdai praranda daigumą, menkėja jų maistinė vertė ir technologinės savybės, jie tampa beverčiai.

Fizikinės prevencijos priemonės

Kodėl tikslinga į sandėlius atvežtus grūdus valyti? Grūdų valymas oro srautu ir sietais yra viena iš mikromicetų paplitimo ir mikotoksinų susidarymo prevencijos priemonių. Atskyrus priemaišas, padidėja grūdų masės birumas, sumažėja pasipriešinimas oro srautų filtracijai ir grūdų džiovinimo išlaidos.

Džiovinimas. Džiovinimas yra vienas iš svarbiausių veiksnių, stabilizuojančių grūduose vykstančius biocheminius procesus, stabdančių mikromicetų, vabzdžių bei erkių augimą ir plitimą.

Džiovinimas storame nejudančiame sluoksnyje. Grūdų sampilo ventiliavimas aplinkos oru yra viena iš paprasčiausių, pigiausių ir seniausiai naudojamų priemonių mikromicetų plitimui sustabdyti. Tačiau taikant šį džiovinimo būdą grūdų sampilas bokšte ar aruode džiūsta nevienodai. Sampilo viršutiniuose sluoksniuose gali susidaryti palankios sąlygos mikromicetams vystytis. Per menkas pučiamo lyginamojo oro srautas arba netolygus oro paskirstymas taip pat gali būti grūdų kokybės menkėjimo priežastis. Aktyvioji ventiliacija yra tinkama priemonė grūdams džiovinti, temperatūrai sampile suvienodinti ir grūdų užterštumui mikromicetais kontroliuoti.

Džiovinimas džiovyklose. Nuimtų ir į sandėlį atvežtų grūdų drėgnis dažniausiai būna apie 15-20 proc., tačiau gali būti ir didesnis. Priklausomai nuo grūdų drėgnio, jiems džiovinti galima taikyti atitinkamą technologiją: * grūdus, kurių drėgnis ne didesnis kaip 22 proc., galima išdžiovinti aktyviąja ventiliacija; * grūdus, kurių drėgnis nuo 22 iki 28 proc., vieną kartą perleisti per šiluminę džiovyklą ir baigti džiovinti aktyviąja ventiliacija; * grūdus, kurių drėgnis didesnis kaip 28 proc., reikia džiovinti šiluminėse džiovyklose kelis kartus, pvz., kukurūzus. Autorių tyrimais nustatyta, kad kuo sausesni grūdai, tuo džiovinimo proceso metu intensyviau naikinami mikromicetai, nes tokius grūdus galima džiovinti aukštesnėje temperatūroje.

Šaldymas. Šviežiai nuimtų grūdų vėsinimas, pašalinant grūduose akumuliuotą šilumą per jį pučiamu aplinkos arba dirbtinai atvėsintu aplinkos oru. Sumažinus grūdų temperatūrą 5 °C, jų saugaus laikymo trukmė pailgėja apie du kartus. Atšaldyti grūdai laikomi tada, kai jų temperatūra sumažinama iki 5-10 °C. Grūdus racionalu šaldyti, kai į sluoksnį pučiamo oro temperatūra yra bent 3-4 °C žemesnė už grūdų temperatūrą. Taip ventiliuojant ne tik iš sluoksnio pašalinama šiluma, bet ir grūdai padžiovinami. Grūdams atvėsinti sunaudojama kelis kartus mažiau energijos negu jiems išdžiovinti. Paprastai 5-10 °C temperatūrą galima pasiekti žiemos pradžioje ventiliuojant aplinkos oru arba naudojant oro šaldymo sistemas. Šaldant mikromicetų vystymasis yra tik sustabdomas, tačiau jie nėra sunaikinami. Paveikus šalčiu, gyvi mikroorganizmai pereina į anabiozės (laikinas organizmo medžiagų apykaitos sulėtėjimas) būseną. Ši būsena būdinga virusams, bakterijoms ir kai kuriems mikromicetams. Orui atšilus, jų gyvybiniai organizmo procesai vėl tampa normalūs.

Taigi žema temperatūra nesunaikina mikroorganizmų, o tik sulėtina arba visai sustabdo jų dauginimąsi. Dauguma mikroorganizmų 2 °C temperatūroje nustoja vystytis.

Grūdų apdorojimas elektroaktyvuotu oru - ozonu. Ozonas (O3) - tai aktyvi deguonies forma, turinti vieną laisvą elektroną, savito kvapo melsvos spalvos dujos, susidarančios ore per elektros išlydį. Tinkamas ozonavimas gali būti naudojamas kaip papildoma priemonė paviršiaus mikologinei taršai mažinti.

Preliminariai apskaičiuota, kad kasmet apie 25 proc. grūdų derliaus būna užkrėsta mikromicetų veiklos dariniais - mikotoksinais, kurie sumenkina grūdų ir jų produktų kokybę, kelia pavojų žmonių ir gyvulių sveikatai. Siekiant sumažinti jų taršą, mikromicetų veiklą privalu kontroliuoti visuose etapuose - nuo sėjos iki produktų gamybos. Naudojamos įvairios priemonės: ieškoma atsparesnių veislių, optimizuojamas dirvos dirbimas, trąšų ir pesticidų naudojimas, derlius laiku nuimamas, transportuojamas, valomas, džiovinamas ir sandėliuojamas. Tačiau taip pat privalu prisiminti tai, kad būtina naudoti integruotus kontrolės metodus: kovojant su viena grupe mikroorganizmų, dažnai paskatinama kitų fitopatogenų veikla. Grūdų džiovinimas ir ventiliavimas, vėsinimas aplinkos oru yra ekologinius ir ekonominius reikalavimus atitinkančios priemonės, kompleksiškai stabdančios grūdų masės biologinį ir mikrobiologinį aktyvumą.

Grūdų laikymo sąlygų monitoringo patirtis

Pabaigai keli skirtingiems grūdų laikymo būdams būdingi ypatumai, kuriuos nustatė ASU Energetikos ir biotechnologijų inžinerijos instituto mokslininkai, vykdydami ilgamečius tyrimus ir stebėjimus.

Grūdų laikymas gelžbetoniniuose bokštuose. Laikomų grūdų temperatūra koreliuoja su vidutine aplinkos temperatūra ir kopijuoja jos pokyčius su apytiksliai trijų mėnesių vėlavimu. Mažas grūdų šiluminis laidumas lemia sampilo temperatūrinį inertiškumą, taip pat palankesnes laikymo sąlygas (žemesnę temperatūrą vasarą ir aukštesnę - žiemą) ir mažus temperatūros pokyčius laike. Tačiau dėl didelio grūdų sampilo aukščio dažnai fiksuojamas skirtingų grūdų sampilo sluoksnių 5-6 °C temperatūrų skirtumas. Atskirais laikymo periodais stebėtuose bokštuose jis buvo pasiekęs net 11 °C. Tai ypač pavojingi laikotarpiai: grūdų sampile susidaro palankios sąlygos temperatūriniams srautams ir kondensatui formuotis.

Grūdų laikymas metaliniuose grūdų bokštuose su aktyviąja ventiliacija. Metalinių grūdų bokštų prasta šiluminė izoliacija ir jautrumas saulės spinduliuotei turi didelę įtaką viduje susiformuojančiam mikroklimatui. Didžiausia temperatūra (bokšto viduje - 38 °C, grūdų sampile - 24,9 °C) ir didžiausias skirtumas (vidutiniškai 14,6 °C; anksčiau aprašytuose gelžbetoniniuose bokštuose toks temperatūrų skirtumas susiformuodavo tik atskirais laikymo periodais, nors sampilo aukštis apie 3 kartus didesnis) stebėtuose grūdų bokštuose fiksuoti rugpjūčio mėnesį. Aplinkybes ypač sunkina, jei į bokštus supilami išdžiovinti, bet per mažai atvėsinti grūdai. Nepakankamas meteorologinių sąlygų išnaudojimas ir ventiliacijos valdymo klaidos yra pagrindinė laikymo metaliniuose bokštuose problema. Nors meteorologinės aplinkos sąlygos palankios grūdams vėsinti, rudenį grūdų vėsinimo procesas dažnai yra nepakankamas, o žiemą - grūdai perventiliuojami ir peršaldomi. Kai kuriuose stebėtuose bokštuose netgi buvo aptikta susiformavusi grūdų ir ledo pluta, atšildytų grūdų drėgnis siekė 40,6 ± 1,6 proc. Per daug atšaldyti grūdai, pavasarėjantis oras ir intensyvėjanti saulės spinduliuotė yra pavojingas derinys. Susidaro palankios sąlygos iškraunamiems arba ventiliuojamiems grūdams aprasoti, taip pat sudrėkti, kaitimo židiniams formuotis ir mikobiotiniam užterštumui plisti.

Grūdų laikymas aruodiniuose grūdų sandėliuose. Taip pat dažnai fiksuojamos sampilo temperatūros kontrolės klaidos ir nepakankamas ventiliavimo sistemos išnaudojimas. Stebėtuose aruoduose grūdai ventiliuoti ir atvėsinti nepakankamai efektyviai. Grūdų sampilo temperatūra ilgą sandėliavimo laiką buvo per aukšta, ji galėjo būti bent 2-5 °C žemesnė. Stabilesnės laikymo sąlygos yra apatiniuose aruodinių sandėlių aukštuose. Viršutiniuose aukštuose, įrengtuose po stogu, temperatūra kinta intensyviau ir platesnėse ribose. Dideli jos svyravimai lemia vidutiniškai 1,6 karto didesnį temperatūros skirtumą tarp grūdų sampilo ir laikymo aplinkos temperatūrų, kartu padidina grūdų drėkimo pavojų susidarant kondensatui. Be to, santykinis oro drėgnis viršutiniame aukšte taip pat yra apie 10 proc. didesnis nei pirmame sandėlio aukšte ir kinta nuo 89,4 iki 67,1 proc. Ypač nepalankios laikymo sąlygos susiformuoja rugpjūčio-rugsėjo mėnesiais. Išryškėja kita problema - nepakankama sandėlio vidaus oro apykaita su aplinka. Dėl intensyvaus grūdų ruošimo laikyti proceso ir nepakankamos oro apykaitos su aplinka išgarinta drėgmė kaupiasi sandėlio viršuje. Šiuo laikotarpiu didžiąją laiko dalį ji buvo fiksuojama aukštesnė nei 85 proc. ir pakildavo net iki 97 proc. Taip susiformuoja puikios sąlygos mikobiotams vystytis ir plisti.

Apibendrinimas

Per derliaus nuėmimą kaupiant nevalytus drėgnus grūdus aikštelėse ar kaupimo bunkeriuose ir jų neventiliuojant, iš dalies prarandama grūdų kokybė iki džiovinimo.

Nustatyta, kad daugelyje grūdų sandėlių neišnaudojamos turimos techninės galimybės ir palankios gamtinės sąlygos laikomų grūdų ir sandėliavimo aplinkos temperatūrai sumažinti, dėl to laiku nesustabdomi biocheminiai ir mikrobiologiniai procesai, menkinantys grūdų kokybę ir trumpinantys grūdų saugaus laikymo trukmę.

Grūdų laikymo talpyklose vykstantiems procesams valdyti turi būti įrengtos ir efektyviai naudojamos aktyviosios ventiliacijos arba grūdų perpylimo sistemos.

Modernizuojant grūdų sandėliavimo technologijas, tikslinga įrengti automatinę temperatūros ir drėgmės kontrolės ir valdymo sistemą, padėsiančią išsaugoti grūdų kokybę, suvaldyti mikrobiologinius procesus ir taupyti elektros energijos sąnaudas.