CC BY
52
УДК 631.131.65.011.56
КОМПЛЕКСНАЯ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КАЧЕСТВА
ЗЕРНА И КОРМОВ
В.Р. Краусп, доктор технических наук ФГБНУ ФНАЦ ВИМ E-mail: krausp@mail.ru
Аннотация. Приведен анализ современных данных по зараженности зерна после уборки. Рассмотрены на примере зерна пшеницы разные виды микотоксинов и используемые методы защиты. От 40 до 100% зернофуража и грубых кормов поражены грибковыми заболеваниями. Вследствие этого снижается питательность кормов,ухудшаются вкусовые качества зерна; снижается иммунитет животных, поедающих заплесневелый корм. Разработаны и применяются комплексные способы обеззараживания зерна, поступающего с полей после комбайновой уборки. Применяют методы СВЧ-обработки зерна, дающие устойчивый положительный эффект. Разработана диаграмма вентилирования и сушки зерна. Полную очистку, сушку и сортирование семенного, продовольственного и фуражного зерна в зонах с повышенной влажностью воздуха в уборочный период рекомендуется вести на комплексах КЗС-10Ш и КЗС-20Ш с временным и длительным хранением обработанного зерна в бункерах с активным вентилированием. Экологическая чистота зерна и кормов определена содержанием нитратов, нитритов и ПДК химических элементов и адиактивных веществ, которые приведены в таблицах.
Ключевые слова: электрификация, обеззараживание, экология, микотоксины, сушка, очистка, сортирование, хранение, технологические комплексы, букера с активным вентилированием.
Проведен анализ современных данных по зараженности зерна после уборки. В условиях ухудшения фитосанитарного состояния сельскохозяйственных угодий России и использования сортов злаковых культур, неустойчивых к вредным организмам, сокращения применяемых биологических методов защиты, по существу, разрушается основа защиты растений в сфере земледелия.
Потребитель часто получает зерно низкого качества, зараженное патогенной микрофлорой. Около 85% возбудителей наиболее значимых болезней злаковых культур представлено грибами, из них 80% - токсикоге-ны. Особенно быстро нарастает зараженность зерна злаковых культур токсинобра-зующими грибами родов Fusarium, Alternaria, Aspergillus, Penicillium, Trichoderma, Cla-dosporium и др. Рассмотрены на примере зерна пшеницы разные виды микотоксинов и используемые методы защиты. Известны более 300 микотоксинов, которые получили наибольшее распространение в Центральном, Поволжском, Уральском, Сибирском и Дальневосточном регионах России. От 40 до 100% зернофуража и грубых кормов пора-
жены грибковыми заболеваниями, образующими Т-2 токсин, реже НТ-2 токсин. Вследствие этого снижается питательность кормов, т.к. грибы сами используют питательные вещества для своего роста. При этом ухудшаются вкусовые качества зерна, снижается иммунитет животных, поедающих заплесневелый корм. Регламентации в кормах подлежат следующие микотоксины: афлатоксины, Т-2-токсин, дезоксинивалинол, зеараленон, охратоксин А, патулин и другие [1-6].
Существуют лабораторные методы определения видов грибов, поражающих зерно и корма [7]. Для выделения грибов из зерна отбирают 10 зерен и помещают в чашки Петри на поверхность питательной среды. Заражение может быть поверхностным (заспорение) или глубинным (поражение). Устанавливают оба вида флоры грибов. Для выделения грибов из грубых кормов (сено и др.) их измельчают на кусочки длиной около 2 см, помещают в стерильную чашку Петри и выдерживают в термостате при 22-25°С 7-10 суток.
Причины развития плесневых грибов. Плесневые грибы поражают корма при условиях, благоприятных для их роста - опти-
мальной температуре и влажности. Подходящие условия для роста определенного вида гриба могут сложиться как в поле, так и в зернохранилищах. Большинству грибов требуется, по крайней мере, 1-2% кислорода. Исключением является гриб Fusarium monili-forme, который способен расти в условиях 60% концентрации углекислого газа и менее чем 0,5% содержания кислорода.
Разработаны и применяются комплексные способы обеззараживания зерна, поступающего с полей после комбайновой уборки. В свежем зерне легче предупредить развитие грибковых заболеваний при хранении. Применяют методы СВЧ-обработки зерна, дающие положительный эффект. Однако необходимо обоснование и опыт их применения в типовых технологических комплексах очистки, сушки и сортирования зерна. В хозяйствах Центрального и других перечисленных регионах России применяются отработанные технологии послеуборочной обработки и хранения зерна, которые позволяют получать качественные семена зерновых культур, продовольственное зерно и зернофураж.
Обоснованы пути интенсификации режимов электрифицированных технологических процессов вентилирования, сушки и хранения фуражного зерна и резаного сена в слое [8]. Для вентилирования и сушки зерна разработана диаграмма (рис. 1). Зерно по параметрам температуры и влажности может находиться в зонах А, Б и С.
Зона А (площадь dcqi) характеризует область консервации. Зерно с параметрами, соответствующими этой зоне, может находиться в течение нескольких суток без вентилирования. Чем больше запас по надежности хранения зерна без вентилирования, тем ниже ложится кривая pdc и меньше зона А.
Зона Б (площадь dcqi) характеризует область сушки. В ней параметры зерна таковы, что оно не может находиться без вентилирования, т.к. начинается процесс самосогревания и плесневения и зерно теряет свои семенные, продовольственные и кормовые (фуражные) качества. Чтобы не допустить порчу, нужно удалить из зерна избыточную влагу.
ismin о"с
Рис. 1. Диаграмма вентилирования и сушки зерна
Зона С - это область охлаждения. Она ограничена осями координат и ломаной линией pdi. Зерно характеризуется параметрами W ив, соответствующими этой зоне только при наличии холодильных установок, так как в период уборки зерновых (июль-август) для центральных районов России температура окружающего воздуха в ночные часы не ниже t = 12 +150C.
в min
Изменять параметры зерна можно различными путями. Если зерно поступило на пункт с параметрами W и в (точка к зона Б), то оно без активного вентилирования не может долго храниться и параметры зерна необходимо изменить так, чтобы они соответствовали зоне А или С. Из точки к (зона Б) в точку зоны С можно перейти путем резкого снижения температуры зерна по прямой к — к. Однако в естественных условиях это осуществить трудно, т.к. температура окружающего воздуха в летние и ночные часы не опускается ниже t8mm = 12 +150C. В
точку к по наклонной прямой к — к2 можно
перейти, если зерно охлаждать и сушить одновременно. Технологически этот режим осуществить трудно, т.к. сушка в бункерах активного вентилирования производится атмосферным или подогретым воздухом, охлаждения зерна не происходит - оно принимает температуру окружающего воздуха.
Попасть в зону консервации можно, в основном, за счет снижения влажности зерна по прямой £-£4. Сушка может производиться до конечной (кондиционной) влажности или до влажности, при которой возможна консервация зерна. Во время консервации зерна можно наблюдать два периода.
В первый (начальный) период, когда влажность зерна высокая, необходимо создать режим наиболее интенсивного съема влаги. Можно подавать в установку максимальное количество воздуха Ь при предельно допустимой температуре и минимальной относительной влажности. Объем влаги может производиться как подогретым на 2-70С, так и холодным воздухом. Продолжительность этого периода зависит от начальной влажности зерна и скорости сушки, которая находится в пределах 1,2-2% влаги в сутки. Контролировать окончание этого периода можно по приборам: указателю, показывающему необходимость вентилирования и связывающему параметры W и 0, или по влаго-метру зерна W. Точность показаний этих приборов по влажности не должна быть ниже ± 1,5%, а по температуре ± 1,50С. Погрешность измерений в этом случае вызовет изменение продолжительности хранения зерна без вентилирования, в самом неблагоприятном случае - 1-2 суток. Если, например, срок хранения был установлен 5 суток, то зерно во всех случаях может храниться без порчи в течение 3 суток.
Во второй период зерно охлаждается во всех случаях, когда его температура в3 оказывается выше температуры воздуха ^ на
Ах = 2 + 30С . Вентилирование производится до тех пор, пока не наступит равенство температур вз = tв .
Обычно охлаждение происходит в течение 2-4 ч. В благоприятные погодные периоды зерно охлаждается и принимает параметры точки , при которых временно сохраняется до сушки в высокотемпературных зерносушилках. Охлаждение сопровождается подсушиванием, чем и объясняется наклон прямой екъ.
Показанная на рис. 1 зависимость рёв может быть аппроксимирована уравнением 117
г = 32 -1,7Щ + — ,
хр 1 й
где Щ - влажность зерна, %; в1 - температура зерна, 0 С .
По этой зависимости можно найти допустимый срок безопасного хранения зерна. Например, при Щ = 20% и температуре
в = 280С зерно без вентилирования может
117
сохраняться г = 32 -1,7 • 20 н--= 3,8 су-
хр 20
ток. В тех случаях, когда тх величина отрицательная, зерно без вентилирования храниться не может.
Вентилирование и сушка сена и зерна в напольном слое могут быть интенсифицированы по параметру относительной влажности наружного воздуха. Применяя двухступенчатый электрокалорифер, можно с наименьшими затратами электроэнергии провести подсушивание сена, фуражного зерна, корнеплодов и других кормов.
Зная заранее, на какую величину нагревает одна ступень калорифера наружный воздух, можно при определенной его влажности включать одну или две ступени. Например, если влажность наружного воздуха 75%, включается одна ступень калорифера, а при влажности 85% - две ступени.
Тогда при всех условиях изменения влажности окружающего воздуха влажность нагретого воздуха, подаваемого в слой зерна, будет составлять 55-73%. Влажность высушенного сена или зерна при этом будет в пределах 13-15%.
Эта система имеет два датчика, но частота их срабатывания невелика и зависит от хода изменения влажности окружающего воздуха. В реальных условиях частота включения калорифера составит 5-8 раз в сутки. В этой системе нет автоколебаний, и она практически обеспечивает непрерывную (с редкими переключениями калорифера) и надежную работу вентиляционной установки.
На рис. 2 представлен характер переходного процесса в этой системе.
В координатах p(t) показано изменение влажности наружного воздуха рн (возмущение) и влажности на входе в слой зерна.
Рис. 2. Изменение влажности воздуха в переходный период
В интервале времени 0 - ^ Р„=Рвх. ■ В
йрн (О
момент t, когда рн = рзад + 5 и
> 0,
включается калорифер, и рх скачком изменяется от р до р . По мере увеличения
рн (г) на участке ^ - ^ растет и рх (г), повторяя по форме первую кривую. В точке ^ при р = рзад + 8 включается вторая ступень
калорифера, и влажность на входе в слой изменяется от р до р' . На участке г2 - гз
кривая рвх (г) копирует рн (г) .
В точке 3 при рн = рзад - 8 отключается вторая ступень, а в точке 4 - первая ступень, и рн снова становится равной рвх .
Послеуборочная обработка зерна. Полную очистку, сушку и сортирование семенного, продовольственного фуражного зерна в зонах с повышенной влажностью воздуха в уборочный период рекомендуется вести на комплексах КЗС-10Ш и КЗС-20Ш с времен-
ным и длительным хранением обработанного зерна в бункерах с активным вентилированием.
Экологическая чистота зерна и кормов определяется содержанием нитратов, нитритов и ПДК химических элементов и радиоактивных веществ. Ниже приведены данные по допустимым концентрациям нитритов и нитратов (таблица 1), токсичных химических элементов (таблица 2), радиоактивных веществ (таблица 3) [9].
При производстве кормов и продукции животноводства необходимо соблюдать базисные законы по охране природы, земельных и водных ресурсов.
Таблица 1. Предельно допустимые концентрации нитритов и нитратов в кормах для сельскохозяйственных животных (мг/кг)
Вид корма Нитраты Нитриты
Комбикорма 500 10
Зернофураж 300 10
Зеленые кормы 500 10
Силос (сенаж) 500 10
Грубые корма (сено, солома) 1000 10
Травяная мука 2000 10
Свекла кормовая 2000 10
Таблица 2. Предельно допустимая концентрация (ПДК) токсичных химических элементов
Токсичные элементы и вещества Продукты животноводства
Молоко Мясо коровье Мясо птицы Яйцо Субпродукты
Ртуть 0,005 0,03 0,03 0,02 0,2
Кадмий 0,03* 0,03 0,05 0,01 1,0
Свинец 0,1* 0,1 0,5 0,3 1,0
Мышьяк 0,5 0,1 0,1 0,1 1,0
Медь 1,0 0,5 5,0 3,0 20,0
Цинк 5,0 5,0 70,0 50,0 100,0
Антибиотики:
тетрацикли- 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01
новые
пенициллин 0,01 0,01 — — —
стрептомицин 0,5 0,5 — 0,5 —
цинкоба-цилроцин — — 0,02 — 0,02
гризин — — 0,5 — 0,5
Микотоксин: флатоксины В1 Не допускается 0,005 0,005 0,005
Гормональ-
ные препара- Не допускаются
ты
Таблица 3. Временно допустимые уровни содержания радиоактивных веществ в кормах
Продукция животноводства Допустимые уровни (Бк/кг)
Цезий 137 Стронций-90
Молоко и молочные продукты 50 25
Мясо и мясопродукты 160 50
Кости всех видов 160 200
Птица 180 80
Яйца, яичный порошок 80 50
Чтобы производить экологически чистую продукцию животноводства, необходимо проводить мониторинг «чистоты» по цепочке: почва - корм - животное - продукция животноводства - человек.
Заключение. Проведенный анализ зараженности зерна и кормов грибами и мито-токсинами требует совершенствования комплексов послеуборочной обработки зерна путем включения в них звеньев обеззараживания и широкого применения бункеров с активным вентилированием. Экологическая загрязненность химическими элементами требует исследований экологической чистоты по цепочке: «почва - корм - животное -продукция животноводства - человек».
Литература:
1. Головина Т.А. Влияние энергии СВЧ-поля на фито-патогенный комплекс и качественные показатели зерна пшеницы: дис. к.б.н. Красноярск, 2004. 158 а
2. Цугленок Н.В., Цугленок Г.И., Халанская А.П. Система защиты зерновых и зернобобовых культур от семенных инфекций. Красноярск, 2003. 243 с.
3. Особенности влияния электромагнитного поля СВЧ на развитие микробов зерна и продуктов его переработки / Юсупова Г.Г. и др. Красноярск, 2005. 107 с.
4. Цугленок Г.И., Юсупова Г.Г., Головина Т.А. Термическое воздействие СВЧ-поля на продовольственное зерно пшеницы. Красноярск, 2005. 125 с.
5. Юсупова Г. Влияние СВЧ-поля на грибную инфекцию зерна // Биология - наука XXI в. Пущино, 2003.
6. Юсупова Г.Г. Деконтаминация зерна и продуктов его переработки от токсикогенных грибов энергией СВЧ-поля // Вестник МГАУ. 2008. №4. С. 19-22.
7. Таланов Г.А. Санитария кормов. М., 1991.
8. Краусп В.Р. Автоматизация послеуборочной обработки зерна. М., 1975.
9. Краусп В.Р. Стратегия автоматизации и информатизации управления с.-х. производством. М., 2008.
Literatura:
1. Golovina T.A. Vliyanie ehnergii SVCH-polya na fito-patogennyj kompleks i kachestvennye pokazateli zerna pshenicy: dis. k.b.n. Krasnoyarsk, 2004. 158 c.
2. Cuglenok N.V., Cuglenok G.I., Halanskaya A.P. Sistema zashchity zernovyh i zernobobovyh kul'tur ot semen-nyh infekcij. Krasnoyarsk, 2003. 243 s.
3. Osobennosti vliyaniya ehlektromagnitnogo polya SVCH na razvitie mikrobov zerna i produktov ego pere-rabotki / YUsupova G.G. I dr. Krasnoyarsk, 2005. 107 s.
4. Cuglenok G.I., YUsupova G.G., Golovina T.A. Termi-cheskoe vozdejstvie SVCH-polya na prodovol'stvennoe zerno pshenicy. Krasnoyarsk, 2005. 125 s.
5. YUsupova G. Vliyanie SVCH-polya na gribnuyu infek-ciyu zerna // Biologiya - nauka XXI v. Pushchino, 2003.
6. YUsupova G.G. Dekontaminaciya zerna i produktov ego pererabotki ot toksikogennyh gribov ehnergiej SVCH -polya // Vestnik MGAU. 2008. №4. S. 19-22.
7. Talanov G.A. Sanitariya kormov. M., 1991.
8. Krausp V.R. Avtomatizaciya posleuborochnoj obrabot-ki zerna. M., 1975.
9. Krausp V.R. Strategiya avtomatizacii i informatizacii upravleniya s.-h. proizvodstvom. M., 2008.
COMPLEX ECOLOGICAL ASSESSMENT OF GRAIN AND FOOD QUALITY V.R. Krausp, doctor of technical sciences FGBNY FNAZ VIM
Abstract. The analysis of the modern data on infestation of grain after harvesting is given. On the wheat example the different types of mycotoxins and used methods of protection are considered. From 40 till 100% of the grain forage and roughage feed are affected by the fungal diseases. The nutritional value of feed, taste qualities of the grain are reduced; immunity of animals eating moldy food is deteriorated. The coming from the fields after combine harvesting grain complex methods of disinfection are developed and applied. The grain's SVCh treatment methods, giving a stable positive effect are used. The grain ventilation and drying diagram is developed. The seed, food and feed grain's complete cleaning, drying and grading in areas with air's increased high humidity in the harvest period it is recommended to hold on the KZC- 10Sh and KZC- 20Sh complexes with temporary and long-term storage of the treated grain in bunkers with active ventilation. The grain and feed ecological purity is determined by the nitrates, nitrites and PDK chemical elements and adiacting substances content, that are listed in the tables. Keywords: electrification, disinfection, ecology, mycotoxins, drying, cleaning, grading, storing, technological complexes, production facilities, bunkers with active ventilation.
