Теперь плесени и насекомым не скрыться

Насекомые и плесень - первостепенные враги хранящегося зерна [1, 2]. Большинство насекомых устремляются в верхний слой зерновой насыпи [3]. Тёплый влажный воздух, образующийся при плесневении и самосогревании зерновой массы, также поднимается в верхние её слои.

В металлических силосах ночью, когда температура воздуха опускается к нулевым отметкам, быстро охлаждаются крыша и верхние участки стен. Влага поднимающегося из зерна теплого воздуха конденсируется на холодном металле и стекает на зерно. Этот процесс усиливается при активном вентилировании.

Поэтому при мониторинге особое внимание надо уделять верхнему, наиболее критичному участку насыпи зерна.

ГОСТ 13586.6-93 предусматривает определение заражённости вредителями в средней пробе зерна. Для её отбора в складах насыпь зерна условно разбивают на секции площадью по 200 м2. В каждой секции отбирают пробы с помощью зернового щупа.
В силосах железобетонных элеваторов возможны 2 варианта отбора проб:

• когда силос загружен зерном полностью, сначала с помощью зернового щупа отбирают из верхнего слоя 1 кг зерна. Затем перекачивают Ют зерна «само на себя» и от струи берут ещё 1 кг. Обе пробы объединяют в среднюю пробу массой 2 кг;
• если силос загружен зерном не полностью, то перекачивают «само на себя» 20т зерна и среднюю пробу массой 2 кг отбирают из струи зерна.

Согласно Инструкции по хранению зерна, семян масличных культур, муки и крупы №9-7-88, в металлических силосах «отбор проб... проводится из верхнего слоя насыпи (при наличии лазового люка и внутренней лестницы с соблюдением правил техники безопасности), из нижних воронок, при перемещении части зерна в свободный силос».

Важно иметь ввиду, что в перемещаемые 20 т зерна для отбора средней пробы зачастую не попадает верхний, наиболее проблематичный слой зерна, из-за чего истинной картины опасного состояния партии зерна не складывается.
Инструкция № 9-7-88 требует проводить проверку зерна на заражённость вредителями при температуре 5°С не реже 1 раз в месяц, при температуре выше 5°С - 2 раза в месяц.

По оценкам Сибирского филиала «ВНИИЗ» [4], отбор проб для одного анализа в одном складе требует затрат до 30 чел.-ч.

Расчёт показывает, что для соблюдения Инструкции №9-7-88 и ГОСТ 13586.6-93 предприятия должны каждые 15-30 сут отбирать сотни средних проб зерна и проводить анализы на заражённость их вредителями. В современных условиях это проблематично для предприятий. И нередко мы сталкиваемся с запоздалыми оценками заражённости и потерями зерна из-за несвоевременного принятия соответствующих мер по предотвращению катастрофического увеличения численности насекомых в зерновой массе.
В п. 643 Правил безопасности взрывопожароопасных производственных объектов хранения и переработки растительного сырья от 21.11.2013 г. №560 (ПБ-560) указано «Хождение по насыпи зерна или других продуктов хранения запрещено». Поэтому ручной отбор проб зерна, связанный с хождением по насыпи, является не легитимным и представляет опасность для жизни людей.

Анализ данных, приведённых в работе [5], показал, что перемещение зерна по технологическим линиям, в том числе для отбора проб зерна, приводит к увеличению количества битых зёрен в размере около 2% и количества прохода сита 1 мм до 0,5%. По ГОСТ Р 52554-2006 50% массы битых и изъеденных зёрен относят к зерновой примеси, а весь проход сита 1 мм - к сорной примеси. Это означает, что однократное перемещение зерна вызывает потерю около 1,5% его массы.
При хранении зерна в течение 6 мес для определения его заражённости с соблюдением Инструкции №9-7-88, ГОСТ 13586.6-93 и ПБ-560 потребуется 12 раз переместить некоторое количество зерна, что равноценно потере 18% его массы (1,5%х12). Для каждого силоса элеватора вместимостью 200т зерна пшеницы эти потери составляют 20тх12х1,5%=3,6т, или 1,8%.

Помимо стандартного, существуют другие методы выявления насекомых в зерновой массе, в большинстве которых предлагается отбор и анализ пробы зерна. Среди этих методов: улавливание шума от насекомых; гальванометрия; рентгеноскопия; окрашивание входных отверстий насекомых; химическая индикация гемолимфы насекомых и др. В работе [2], например, предложено определять насекомых с помощью ловушек без отбора проб зерна.
Для выявления очагов самосогревания предприятия ориентируются на показания термоподвесок. Однако эта затея малоперспективна в силу крайне низкой тепло- и температуропроводности зерновой массы, что доказано исследованиями ещё в 70-е годы прошлого века. В обобщённом виде вывод гласит: «...около 85% выделившейся в очаге энергии концентрируется на его границах. Через 10 сут температура в центре очагов повышается примерно на 10°С, на границе их - на 6-5°С, а на расстоянии 0,5 м от этой границы - всего лишь на 0,8-1,1°С, причём из последнего приращения 0,6°С - результат воздействия теплового фона окружающего массива» [6].

Из теории дыхания известно, что при окислении Сахаров живыми компонентами зерновой массы, помимо теплоты, выделяется влага и углекислота [2]. Поэтому надёжность обнаружения очагов плесневения и самосогревания можно увеличить, если дополнительно регистрировать динамику относительной влажности межзернового воздуха.

Актуальная задача контроля состояния зерновой массы в хранилищах с исключением негативных сторон существующих методов решена в рамках государственного контракта ОАО «Мельинвест» и Минпромторга РФ путём разработки системы удалённого мониторинга.

Создан измеритель параметров зерновой массы (ИПЗМ) в виде двухканального зонда длиной 1 м. В верхнем и нижнем перфорированных участках одного канала установлены датчики температуры и относительной влажности воздуха. Другой канал предназначен для сбора информации о насекомых.

Информация от ИПЗМ передаётся на компьютер, где отображаются значения девяти измеряемых параметров: температура зерна; относительная влажность межзернового воздуха; заражённость насекомыми; скорость изменения этих параметров; направленность вектора изменения. Измеряемые данные отображаются на мониторе компьютера в виде численных значений и графиков. Предусмотрена запись собираемых данных в базу данных с отметками времени и с возможностью анализа данных за длительные интервалы времени по критериям.

В составе ИПЗМ также разработаны: алгоритм передачи информации о значениях и динамике указанных показателей в реальном времени; программа обработки полученной информации и визуализации её на дисплее персонального компьютера, в том числе с указанием «нормально», «тревожно», «опасно».

ИПЗМ подвергали лабораторным испытаниям в целях проверки его работоспособности при определении заражённости зерна насекомыми.

В первом опыте жуков разных видов по одному или несколько экземпляров одновременно высыпали в верхнюю открытую часть канала (см. рисунок). Жуки пролетали через канал, миновали инфракрасный счётчик и попадали в сосуд с водой под каналом. Число введённых в канал жуков сравнивали с числом вылетевших жуков из канала и с показаниями на мониторе компьютера. В табл. 1 приведены результаты испытаний, которые подтверждают полное совпадение числа жуков, введённых в канал, вылетевших из него и отражённых на дисплее компьютера.

Во втором опыте ИПЗМ был помещён в полимерную трубу диаметром 100 мм и высотой 900 мм. Трубу заполняли зерном пшеницы массой 5 кг с введёнными в него 50-ю жуками рисового долгоносика. Опыты вели в комнатных условиях при температуре около 25°С и периодически регистрировали на компьютере число проходов насекомых. В течение 7 дней ИПЗМ регистрировал ежедневно от 23 до 58 проходов жуков через счётчик (табл. 2). Поскольку в зерно было помещено 50 жуков, а ИПЗМ ежедневно фиксировал 40 особей, то можно говорить о высокой надёжности обнаружения насекомых в зерне с помощью системы дистанционного контроля состояния зерна.
Система может быть установлена в хранилищах любого типа (складах, элеваторах, металлических силосах и др.). При поставке на одно предприятие в состав системы входит один персональный компьютер с программным обеспечением, один интерфейс с многоточечным подключением датчиков,5-9 датчиков на каждое хранилище и одно устройство для крепления и перемещения датчиков на каждое хранилище.

Система позволяет отслеживать состояние и безопасность контролируемой партии зерна из любой точки мира. Аналогов ей пока неизвестно.

Литература
1.   Закладной, Г.А. Вредители хлебных запасов / ГА. Закладной // Защита и карантин растений. Приложение. - 1999. - № 8. - С. 16.
2.  Закладной, Г.А. Новые способы дезинсекции зерна / ГА. Закладной [и др.]. - М.: ЦНИИТЭИ Минзага СССР, 1982.-46 с.
3.   Разработка технических требований на механизированный пробоотборник для отбора проб из насыпи зерна в складах: отчёт о НИР (промежуточный). Шифр 8.05.01. № Гр 74018333 / Сиб. филиал ФГБНУ «ВНИИ зерна и продуктов его переработки»; под рук. Э.В. Кучко. - Новосибирск, 1973. - 134 с; 1974.-86 с.
4.   Тухватуллин, М.М. Совершенствование оборудования и улучшение сохранности продуктов зерноперерабатывающих предприятий за счёт использования полимерных материалов: монография / М.М. Тухватуллин. - М.: ИК МГУПП, 2003. -314с.
5.  Уколов, B.C. Тепловой режим зерновой насыпи с очагами повышенного тепловыделения / B.C. Уколов // Сб. науч. тр. ФГБНУ «ВНИИ зерна и продуктов его переработки». -М., 1980.-№93.-С. 49-55.
6.   Фейденгольд, В. Б. Меры борьбы с потерями зерна при заготовках, послеуборочной обработке и хранении на элеваторах и хлебоприёмных предприятиях/В.Б. Фейденгольд [и др.]. - М.: ДеЛи принт, 2007. - 302 с.
 

---