Реферат

Отчёт состоит из семи глав, введения, заключения, списка литературы, списка исполнителей, реферата. Текст изложен на 152 страницах, включает 14 таблиц, 74 рисунка, 89 цитированных источников, 5 приложений.

Ключевые слова: соя, грибные болезни, биологические препараты, биологические методы, антагонисты, защита растений.

Цель работы – разработка биопрепарата для защиты сои от грибных болезней в условиях Сибири. В ходе выполнения работы решены следующие задачи: создана коллекция вызывающих заболевания сои фитопатогенных грибов р.р. Fusarium, Alternaria, Phytium, Acremonium, Cladosporium, Rhizoctonia, актуальных для региона; из местных почвенных сообществ выделены 22 бактериальных штамма-антагониста, подавляющих рост возбудителей грибных болезней сои, актуальных для региона; проведены лабораторные и полевые испытания штаммов-антагонистов в качестве биологических агентов для защиты сои от грибных болезней; разработаны протоколы культивирования наиболее эффективных штаммов-антагонистов для получения пробных партий биопрепарата; показано, что в полевых условиях штаммы-антагонисты RSA-1 (р. Bacillus) и RSA-13 (р. Streptomyces) обеспечивают статистически значимое снижение интенсивности развития грибных болезней сои и обеспечивают статистически значимую прибавку урожая на 36-41%, не проявляют антагонизм в отношении симбиотических азотфиксирующих бактерий и не оказывают негативного воздействия на нодуляцию сои; установлено, что спектр антигрибной активности штаммов RSA-1 и RSA-13 распространяется на отделы Oomycota, Zygomycota, Ascomycota и Basidiomycota; разработана методика применения данных штаммов, что позволят усовершенствовать технологию возделывания сои в Приенисейской Сибири.

По результатам исследований штаммы RSA-1 и RSA-13 рекомендуются к применению в качестве биологических агентов для защиты сои от грибных болезней в Сибири; применение штаммов должно проводиться методом бактеризации семян споровыми суспензиями из расчёта 10 л суспензии с титром 10⁷ спор/мл на 1 т семян.

Результаты исследований опубликованы в журнале перечня ВАК; в издании, индексируемом в базе данных Scopus; в двух изданиях, индексируемых в РИНЦ; представлены на четырёх международных и одной национальной конференции. Статья, опубликованная в журнале перечня ВАК, проиндексирована в базе Agris FAO. Проведена генетическая идентификация эффективных штаммов антагонистов для их дальнейшего патентного депонирования.

Введение

В мировом сельском хозяйстве соя культурная (Glycine max(L.) Merr.) является самой распространенной белково-масличной культурой. Россия по производству соевых бобов занимает 9-е место в мире, а валовый сбор по стране с 1990 по 2018 гг. увеличился на 461% [Hartman et al, 2011; Anderson et al., 2019; Food and Agricultural organization…, 2020]. В последние годы рост посевных площадей под этой культурой наблюдается и в Сибири. Так, только за период 2016–2017 гг. в Новосибирской области рост посевных площадей под соей увеличился более чем в 7 раз, в Красноярском крае – в 2,7 раза [Чураков, 2018]. В 2018 и 2019 г. тенденция к росту площади посева сои сохранилась.

Значительный ущерб посевам сои наносят фитопатогенные микроорганизмы, в первую очередь – возбудители грибных болезней [Hartman et al., 2011; Dean et al., 2012; Savary et al., 2019]. По разным оценкам, потери урожая сои от болезней могут достигать 20–50% [Hartman et al., 2011; Баранов, Махонин, 2014; Delaney et al, 2018]. В условиях Дальневосточного региона и лесостепи Западной Сибири наиболее вредоносными фитопатогенами являются представители р. Fusarium, вызывающие корневые гнили и фузариозный вилт [Горобей и др., 2011; Заостровных и др., 2018]. Кроме этого, соя поражается целым рядом других фитопатогенных грибов и грибоподобных протистов, при этом инфекция часто носит комплексный характер [Безмутко, Кожевникова, 2019; Безмутко и др., 2019].

Разнообразие видового состава возбудителей грибных болезней сои затрудняет поиск источников устойчивости к фитопатогенам [Курилова, 2010; Заостровных и др., 2018]. В этой связи наиболее эффективным способом защиты посевов сои от грибных болезней является предпосевная обработка семян фунгицидами [Grichar, 2013; Delaney et al., 2018]. Неуклонный рост химической нагрузки на агроценозы и способность вредных организмов вырабатывать резистентность к массово применяемым пестицидам актуализировали вопрос биологизации защиты растений сои от болезней путем замены химических препаратов на биопрепараты, создаваемые на основе микроорганизмов, проявляющих антагонизм в отношении возбудителей болезней [Курилова, 2010; Баранов, Махонин, 2014; Семыкин и др., 2016; Штерншис и др., 2016; O’Brien, 2017; Жаркова, Манылова, 2018].

Мировая практика показывает, что высокая эффективность биопрепаратов может быть достигнута только при использовании в их составе штаммов, адаптированных к местным почвенно-климатическим условиям [Vasebi et al., 2013; Thakkar A., Saraf, 2015; Amaria et al., 2016; Haddad et al., 2017; Butu et al., 2020].

Целью настоящей работы была разработка биопрепарата для защиты сои от грибных болезней в условиях Сибири на основе бактерий, выделенных из автохтонных микробных сообществ.

В соответствии с техническим заданием в ходе выполнения работы были решены следующие задачи:

1. Создание микробиологической коллекции возбудителей болезней сои, актуальных для региона.
2. Выделение автохтонных бактерий-антагонистов, подавляющих развитие фитопатогенных грибов.
3. Генетическая идентификация наиболее эффективных штаммов-антагонистов, разработка протоколов их культивирования.
4. Лабораторные испытания штаммов-антагонистов.
5. Изучение фунгистатического эффекта в системе растение – патоген – штамм бактерий антагонистов – штамм микросимбионта в полевых условиях.

Результаты исследований были опубликованы в 1 статье в журнале, входящем в перечень ВАК при Минобрнауки России (Приложение 3); в 1 статье в издании, индексируемом в базе Scopus (Приложение 4); в 2 статьях в изданиях, входящих в РИНЦ (Приложение 5); доложены на международных и национальных конференциях. Статья, опубликованная в журнале, входящем в перечень ВАК, проиндексирована в базе Agris (см. Приложение 3).

1 Современное состояние проблемы

1.1 Соя как пищевая, кормовая и техническая культура

Соя культурная Glycine max (L.) Merr., травянистое однолетнее растение семейства Бобовые (Fabaceae), является самой распространенной сельскохозяйственной культурой среди зернобобовых и масличных культур.

Хотя родиной сои как культурного растения является Юго-Восточная Азия (Китай, Индия, Япония, Корея, Вьетнам, Индонезия), благодаря своей экологической пластичности соя распространилась далеко за пределы первоначального ареала и в настоящее время возделывается более чем в шестидесяти странах. В 2019/20 году валовой сбор сои в мире оценивается почти в 342 млн. т (прирост 31% к уровню 2009/10 года), а объем мировой торговли – почти в 152 млн. т (прирост 65% к уровню 2009/10 года). Указанный рост мирового производства сои обеспечивался как увеличением посевных площадей под этой культурой, так и ростом урожайности культуры.

Как пищевой продукт соя в первую очередь характеризуется высокой концентрацией белка, содержащего все незаменимые аминокислоты. Содержание белка в семенах сои колеблется от 27 до 68%. Как показывает мировая практика, соевый белок является наиболее высококачественным, самым распространенным и дешевым источником растительного белка. По качественному составу соевый белок близок к белкам мяса, яиц, молока, при этом усвояемость соевых белков достигает 70%. Соя является единственной культурой, использование которой в небольших количествах (150–260 г) может удовлетворить суточную потребность человека во всех аминокислотах при отсутствии других источников белка в рационе. Наряду с высоким содержанием белка в семенах сои, следует отметить экономичность его производства. Благодаря способности культуры ассимилировать атмосферный азот с помощью симбиотических ризобактерий, стоимость одной тонны переваримого белка в соевом шроте в 15–18 раз ниже, чем в зерне хлебных злаков, и во много раз ниже, чем в кормовых дрожжах и синтетическом белке. Способность к симбиотической фиксации азота ведёт к том, что при благоприятных условиях соя не только не выносит азот из почвы с урожаем и фитомассой, но, напротив, обогащает почву этим элементом, что при соответствующем севообороте позволяет выращивать другие культуры без использования дорогостоящих азотных удобрений.

Кроме высокого содержания белка, семена сои содержат до 16–27% жиров (масла). Масло сои состоит на 94–95% из триглицеридов жирных кислот, из которых ненасыщенные составляют 80–94%, насыщенных – 6–20%. Ненасыщенная часть масла включает следующие полиненасыщенные жирные кислоты: линолевую (С₁₈Н_З2O₂) – 48–64% всего жира, олеиновую (С₁₈НЗ₄O₂) – 20–36%, линоленовую (С₁₈Н_З0O₂) – 1,5–3%. Среди этих кислот линолевая кислота является незаменимой, то есть не может быть синтезирована организмом человека и должна поступать с пищей. Комплекс насыщенных жирных кислот включает пальмитиновую (С₁₆Н_З2O₂) – 4–11%, стеариновую (С₁₈Н_З6O₂) – 3–7%, арахиновую – 0,41% и лигноцериновую –0,1%. Наибольшей биологической ценностью обладают полиненасыщенные жирные кислоты, в первую очередь – благодаря своей антиоксидантной активности. Благодаря высокому содержанию в семенах, лёгкости извлечения и ценным биологическим качествам, соевое масло занимает лидирующее положение в мире в производстве растительных жиров (50% от их общего объема).

Содержание углеводов (глюкозы, фруктозы, сахарозы, раффинозы, стахиозы, а также легко- и трудногидролизуемых полисахаридов в зерне сои относительно невелико (от 17 до 26%), что делает её ценным диетическим продуктом.

Кроме этого, соя содержит целый ряд биологически ценных веществ, включая фосфолипиды, изофлавоны, токоферолы, минеральные элементы, витамины А_l, В_l ,В₂, В₃, В₆,С, D_l ,D₂, D₃, Е, РР, К.

Россия по производству соевых бобов занимает 9-е место в мире, а валовый сбор по стране с 1990 по 2018 гг. увеличился на 461%. В последние годы рост посевных площадей под этой культурой наблюдается и в Сибири. Так, только за период 2016–2017 гг. в Новосибирской области рост посевных площадей под соей увеличился более чем в 7 раз, в Красноярском крае – в 2,7 раза. В 2018-2020 г. тенденция к росту площади посева сои сохранилась.

Тем не менее, производство сои в России отстаёт от потребностей, в связи с чем Россия ежегодно импортирует значительный объем сои. Так, согласно анализу данных ФТС, импорт сои в РФ составляет порядка 2,2 млн. т, что составляет почти 62 % по отношению к отечественному валовому сбору сои. Основными поставщиками сои в Россию являются Бразилия и Парагвай.

Наряду с импортом сои, Россия экспортирует порядка 0,5 млн. т сои, главным образом – в Китай и Иран. Преимущественно экспортируется соя, произведённая на Дальнем Востоке.

Предполагается, что расширение производства сои в России позволит решить следующие задачи:

• расширение производства и снижение себестоимости традиционных продуктов массового питания, выпускаемых мясоперерабатывающей, молочной, кондитерской, хлебопекарной, масложировой и пищеконцентратной промышленностью;
• производство продуктов функционального питания, снижающих уровень сердечнососудистых, желудочно-кишечных, онкологических заболеваний, нарушений иммунного статуса, остеопороза, болезней печени, почек, болезней обмена веществ, в том числе диабета, и ряда других заболеваний;
• производство качественных продуктов для системы социального питания (дошкольного, школьного и студенческого; питания в больницах, санаториях, домах ветеранов, питание военнослужащих и т.д.) с учетом возрастных групп населения и условий труда;
• питание в зонах заражения радиоактивными веществами и в зонах с неблагоприятной экологической обстановкой;
• создание белковых модулей и БАДов длительного хранения для питания людей в экстремальных ситуациях и в зонах стихийных бедствий;
• создание БАДов и фитонутрицевтиков для фармакологической промышленности;
• производства высокобелковых биологически активных кормов и концентратов из сои для нужд животноводства, птицеводства, пушного звероводства, рыбного хозяйства.

Решение проблемы повышения производства сои в России должно осуществляться по двум направлениям – расширение зоны возделывания и повышение урожайности культуры, в первую очередь – за счёт снижения потерь от болезней [Тюрина, 2008; Hartman et al, 2011; Линников, 2018; Anderson et al., 2019; Чураков, 2018; Food and Agricultural organization…, 2020].

1.2 Грибные болезни сои

Как и все растения, соя подвержена целому комплексу грибных болезней. Консенсусный документ по биологии сои [Консенсусный…, 2000] в качестве возбудителей грибных болезней приводит следующий список (таблица 1.1)

Таблица 1.1 – Список возбудителей грибных болезней сои согласно Консенсусному документу по биологии сои.

Анализ литературы [Kulkarni et al., 1976; Varma et al., 2015; Hartman et al., 2016; Заостровных и др., 2018; Безмутко и др., 2019] показывает, что этот список существенно шире (таблица 1.2).

Таблица 1.2 – Расширенный список возбудителей грибных болезней сои согласно литературным данным

Вызываемые грибными болезнями сои потери урожая могут достигать 20–50% [Hartman et al., 2011; Баранов, Махонин, 2014; Delaney et al, 2018].

По данным отечественных авторов [Заостровных и др., 2018], в результате многолетнего (1972-2017 гг.) изучения состава возбудителей болезней сои в Западной Сибири и на Дальнем Востоке, в сибирско-дальневосточном регионе выявлено более 20 возбудителей грибных болезней сои. В условиях Дальневосточного региона выявлены 13 почвенных или корне-клубневых фитопатогенов сои: Fusarium oxysporum, F. semitectum, F. solani, F. avenaceum, F. gibbosum, F. moniliforme, Thielaviopsis basicola, Rhizoctonia solani, Corynespora cassiicola, Cylindrocarpon destructans, Pythium ultimum, Gliocladium roseum, Sclerotinia sclerotiorum, причём последние 7 видов являются возбудителями корневой гнили сложной этиологии. Наиболее распространёнными и вредоносными являются виды р. Fusarium, которые, в зависимости от фазы развития растений, составляют от 36,3% до 51,3% от всех возбудителей.

По данным тех же авторов, среди листостеблевых фитопатогенов сои в условиях Дальнего Востока распространены Septoria glycines, Peronospora manshurica, Cercospora sojina, Ascochyta phaseolorum, Colletotrichum truncatum, Phyllosticta sojaecola, Alternaria alternate, Cladosporium herbarum, Cercospora kikuchii.

В Западной Сибири среди возбудителей корне-клубневых инфекций, по данным указанных авторов, преобладают грибы р. Fusarium – F. oxysporum, F. solani, F. solani var. argillaceum, также отмечено наличие Sclerotinia sclerotiorum. Среди возбудителей листостеблевых инфекций обнаружены Septoria glycines, Peronospora manshurica, Ascochyta phaseolorum, Cercospora sojina.

Среди возбудителей семенной инфекции преобладают представители родов Fusarium, Alternaria, Penicillium, Pythium.

Таким образом, по данным [Заостровных и др., 2018], наиболее распространёнными и вредоносными возбудителями грибных заболеваний сои в регионах Дальнего Востока и Западной Сибири являются представители р. Fusarium. Аналогичные результаты для Западной Сибири получены и другими авторами [Горобей и др., 2011]. Отмечается, что распространённость фузариоза на проростках сои составляет 38–45 %, а на взрослых растениях – 100% при интенсивности развития заболевания 48,4–73,3 %.

По данным [Безмутко и др., 2019], наиболее вредоносными заболеваниями сои на Дальнем Востоке являются вызываемые грибами Fusarium spp., Cylindrocarpon destructans, Corynespora cassiicola, Thielaviopsis basicola корневые гнили, гибель растений от которых достигает 20-40%. При этом инфекция нередко носит комплексный характер. Наиболее вредоносными возбудителями, поражающими надземную часть растений сои на Дальнем Востоке, авторы называют Peronospora manshurica, Cercospora sojina и Septoria glycines. Комплекст этих возбудителей может вызывать потери урожая до 20%. Среди возбудителей семенной инфекции, по данным авторов, лидируют представители р. Fusarium, распространённость которых на семенах достигает 48%.

Литературные данные по распространённости и вредоносности возбудителей грибных болезней сои в Приенисейской Сибири отсутствуют

В качестве мер защиты сои от грибных болезней авторы рекомендуют химические фунгициды [Grichar, 2013; Delaney et al., 2018; Санкин, Безмутко, 2017; Безмутко, Кожевникова, 2018. 2019; Безмутко, Черепанова, 2020]. Однако отмечаемая многочисленными авторами растущая резистентность фитопатогенных грибов к фунгицидам [Ishii, 2006; Ocamb et al., 2007; Deising et al., 2008; Hollomon, 2015; Sevastos et al., 2017; Jackson-Ziems, 2017; Kukushkina et al., 2020] вкупе с растущей химической нагрузкой на агроценозы вызывают необходимость постепенной замены химических препаратов на биопрепараты, создаваемые на основе микроорганизмов-антагонистов, способных подавлять рост и развитие возбудителей болезней растений [Курилова, 2010; Баранов, Махонин, 2014; Семыкин и др., 2016; Штерншис и др., 2016; O’Brien, 2017; Жаркова, Манылова, 2018].

Несмотря на настоятельную потребность в биологических средствах защиты сои от грибных болезней, препараты, рассчитанные на применение на сое с учётом специфики региональных почвенно-климатических условий, на отечественном рынке отсутствуют. Имеется крайне ограничеснное число работ, посвящённых этой тематике. Так, в работе О.Г. Томиловой, А.С. Коробейникова и М.В. Штерншис [Томилова и др., 2009] на основе трёхлетних полевых опытов проанализировано влияние препаратов Фитолавин-300, Стрекар (оба препарата – на основе антибиотика фитобактериомицина), Бактофит (препарат, содержащий живую культуру антагонистической бактерии Bacillus subtilis и продуцируемые ею метаболиты), а также многоцелевого стимулятора Иммуноцитофита (на основе арахидоновой кислоты), на распространенность и развитие основных болезней сои, а также на урожайность данной культуры в условиях Западной Сибири. По данным авторов, несмотря на то, что при применении бактофита во все годы испытаний прослеживалась тенденция снижения развития и распространенности корневых гнилей сои, различия с контролем оказались статистически не достоверны, а прибавка урожая относительно контрольного варианта составила всего порядка 8%. Следует отметить, что Бактофит позиционируется производителем как препарат для защиты зерновых, плодовых и овощных культур, а также виноградников, но не для защиты сои и других зернобобовых.

В работе [Сырмолот, Кочева, 2019] проводилось сравнительное испытание биологического препарата Экстрасол (препарат на основе ризосферного штамма Bacillus subtilis, разработка Всероссийского НИИ сельскохозяйственной микробиологии, г. Краснодар, 1999 г.) и трёх опытных образцов биопрепаратов на основе штаммов ризосферных бактерий Bacillus subtilis (BZR 336g, BZR517) и Pseudomonas sp. (BZR 245-F), также созданных во Всероссийском НИИ биологической защиты растений (г. Краснодар) в качестве биологических средств защиты сои от болезней в условиях в условиях Приморского края. Хотя результаты в плане снижения распространённости основных болезней сои оказались достаточно обнадёживающими, прибавка урожая была относительно невелика, и, в зависимости от препарата и схемы его применения, варьировала от 7 до 28%. Тем не менее, авторы работы делают вполне справедливый, на наш взгляд, вывод о перспективности использования биопрепаратов для защиты сои от болезней.

По нашим данным, исследования по биологической защите сои от грибных болезней в Сибирском и Дальневосточном регионах фактически ограничиваются двумя цитируемыми выше работами.

2 Объекты и методы исследования

2.1 Особенности почвенно-климатических ресурсов зоны исследования

Красноярский край отличается значительной протяжённостью в меридиональном направлении, что обуславливает разнообразие почвенно-климатических условий территории. В границах региона выделяют три климатических пояса: арктический, субарктический и умеренный. Земледелие ведётся в пределах умеренного климатического пояса. Для территории края характерна также существенная разница климатических условий при движении с запада на восток.

Климат Красноярского края отличается степенью континентальности от Западной и Восточной Сибири. Средняя или Приенисейская Сибирь отличается годовым и суточным ходом температур, количеством осадков и их распределением в течение года, особенностями рельефа. Выделяют западные и восточные климатические области, граница которых проходит по долине реки Енисей. Кроме того, для земледельческой части территории края, наряду с поясной, характерна концентрическая зональность. Основные массивы распаханных земель на территории региона приурочены к островным лесостепям и степным районам. Для лесостепей характерен переход от степной зоны в центре или на юге через собственно открытую и закрытую лесостепь к подтаёжной зоне на границе. В предгорьях выделяют подтаёжную и таёжную зоны [Сергеев, 1971; Зубаилова, 2000].

Земледельческая часть региона характеризуется незначительной изменчивостью среднегодовой температуры. В северо-восточной части она варьирует в интервале -1,7–-1,9°С, в центральной и южной части от 0,3° (Красноярск) до 0,5°С (Минусинск). При этом характерны существенные колебания температуры по месяцам. Средняя амплитуда годового хода температур в лесостепной части края составляет 33–37°С, а в степной зоне достигают 38–40°С. Крайние значения амплитуды годового хода температуры увеличиваются до 62–75°С. Амплитуда годового хода температур, определённая по крайним значениям, определяется главным образом за счёт низких зимних значений. Минимальное значение зимних температур наблюдается в районах с пониженным рельефом. К таковым относятся территории Сухобузимской (Красноярская лесостепь) и Минусинской (южная степь) ГМС.

Циклонический характер погоды, наблюдающийся в летний период, сопровождается сильной турбулентностью, что способствует выравниванию температуры по месяцам. Температура самого тёплого месяца — июля колеблется в пределах 17–19°С. Максимальные температуры наблюдаются в Минусинской котловине. Особенностью климата является контрастность ночных и дневных температур. Главным образом это вызвано пониженными ночными температурами. Наибольшая разница суточного хода температур наблюдается в южный районах (Минусинская котловина). Низкие ночные температуры приводят к замедлению дыхания и других физиологических процессов растений, снижая, таким образом, расход органического вещества, синтезированного в дневное время. В результате увеличивается накопление белка и других запасных веществ.

Основным недостатком введённых в сельскохозяйственный оборот территорий края является низкое количество осадков. Преобладающий в Северном полушарии западный перенос воздушных масс, движущихся с Атлантического океана, приносит мало осадков в центр континента. При этом внутри края наблюдается сильная пестрота в распределении осадков, обусловленная особенностями рельефа. Максимальное их количество выпадает в горах и таёжной зоне, минимальное — в степи. Сезонная циркуляция атмосферы определяет годовой ход осадков. На зимний период приходится около 25% годовой суммы осадков. В совокупности с низкими температурами это приводит к значительному промерзанию почв (в районе действия Сухобузимской ГМС 1,7 м., Минусинской — 2,1 м.). В период вегетации также наблюдается крайне неравномерное распределение осадков. Весной и в начале лета часто повторяются засушливые условия. На весенний и осенний периоды приходится 13 и 10% осадков от годовой нормы. На долю июльских и августовских осадков приходится около 40% нормы. Осадки августа и сентября, на фоне пониженных среднесуточных температур, затягивают вегетацию полевых культур, приводят к снижению семенных качеств.

Необходимым условием эффективного фотосинтеза и, следовательно, урожайности, является количество приходящейся на подстилающую поверхность физиологически активной радиации (ФАР). Усреднённое значение ФАР составляет около 912 МДж/м², что соответствует значениям на Европейской территории страны. Однако эффективность использования ФАР ниже, что вызвано дефицитом осадков и невысокими среднесуточными температурами.

К отрицательным метеоявлениям в период вегетации следует отнести сильные ветры, скорость которых превышает 15 м/с, а средняя продолжительность составляет 10–30 дней. Наибольшее их количество приходится на первую половину вегетации, что усиливает дефицит увлажнения.

Отличительной особенностью климата является малая теплообеспеченность летних месяц, короткая продолжительность отдельных периодов. Период с температурой выше 5°Сначинается в первой–второй декадах апреля и заканчивается в середине октября, таким образом, его продолжительность достигает 160 дней. Период активной вегетации (среднесуточные температуры выше 10°С) продолжается, в зависимости от района, 100–120 дней. Характерной особенностью резко континентального климата Приенисейской Сибири являются поздние весенние и ранние осенние заморозки. Период от последнего весеннего до первого осеннего заморозка на территории региона короче периода вегетации и часто соответствует по продолжительности времени активной вегетации. Разница в продолжительности безморозного периода в центральных и южных районах не превышает нескольких дней. Обычно последние весенние заморозки случаются в первой декаде июня, а первые осенние в начале сентября, реже — в последней декаде августа. Сила весенних заморозков не превышает -2°С, что не сказывается на состоянии сортов сои северного экотипа. Осенние заморозки, напротив, могут приводить к повреждению растений и формированию некондиционных по всхожести семян. Уклон материка в сторону Северного Ледовитого океана, а также меридиональное расположение горных хребтов способствует проникновению холодного арктического воздуха в земледельческие районы(Научно-прикладной справочник…, 1990).

Сумма активных температур, накапливающихся на земледельческой территории редко превышает 2000°С. В таёжный районах обеспеченность теплом составляет около 1650°С, тогда как в степи достигает 1800–2100°С. условия с дефицитом тепла случаются в 10–20% лет, т. е. 1–2 раза в десять лет. Комплексным показателем тепло- и влагообеспеченности выступает гидротермический коэффициент (ГТК). Величина этого показателя значительно меняется в зависимости от зоны края. Нормальное (ГТК 1,3) или избыточное увлажнение (ГТК≥1,6) часто наблюдается в таёжных и подтаёжных районах. Для островных лесостепей характерно неустойчивое увлажнение (ГТК 1,1–1,3). Засушливые условия с ГТК менее 1 случаются здесь два–три раза за десять лет. Для степной зоны характерным является проявление засухи с периодичностью раз в два года (Агроклиматические ресурсы…, 1974).

По классификации температурного режима почв (Димо, 1972) земледельческая часть Красноярского края относится к длительно сезоннопромерзающему типу. Длительность промерзания почв в лесостепях составляет, в среднем, 230 дней. Оттаивание почвы начинается в первой декаде апреля. Дата полного оттаивания почв колеблется в различные годы в широких пределах. В большинстве лет полное оттаивание заканчивается к концу июня, но в отдельные годы может затягиваться до середины июля. Среднегодовая температура поверхности почвы близка к среднегодовой температуре воздуха, в летнее время на поверхности почвы теплее.

Особенностью земледельческой территории Красноярскогокрая является пестрота почвенного покрова. Комплексность почв обусловливается следующими факторами: микрорельефом, микроклиматом, характером почвообразующих пород, жизнедеятельностью животных и гидротермическим режимом. Среди распаханных массивов в лесостепях преобладают чернозёмы (69,4%), причём выщелоченные занимают 39%, а обыкновенные 27% [Бугаков, Чупрова, 1995; Танделов, 1998; Крупкин, 2002]. Для введённых в сельскохозяйственный оборот почв лесостепей и степей региона характерна средняя и высокая гумусированность, повышенная обеспеченность фосфором и калием,низкое и среднее содержание цинка, марганца, кобальта, молибдена и высокое бора и меди (Волошин, 2006).Почвы с большей мощностью гумусового горизонта и более гумусированные приурочены к нижним частям склонов и к понижениям [Бугаков, 1971]. В целом характерными особенностями почв являются пространственная пестрота, карманистость и языковатость гумусового горизонта, его небольшая мощность.

2.2 Общая характеристика места исследования

Красноярская лесостепь, где были проведены исследования, расположена в Средней Сибири и входит в зону прохладного, с недостаточным увлажнением агроклиматического района с резко выраженным континентальным климатом. Это является причиной малого количества осадков. Среднегодовое количество осадков, выпадающих на территории Красноярской лесостепи, составляет около 380 мм. Результатом хорошо выраженной циркуляции атмосферы является неравномерное распределение осадков. Основное их количество (более 70%) приходится на теплый период, основная масса — на вторую половину лета. В это время они носят преимущественно ливневый характер, что удлиняет вегетацию растений и задерживает созревание. Среди распаханных массивов преобладают черноземы (64,9 %), причем выщелоченные занимают 39 %, а обыкновенные 27 % [Крупкин, 2002; Бугаков, Чупрова, 1995; Танделов,1998]. По содержанию гумуса, подвижных форм фосфора и калия, содержанию азота почвы лесостепи можно отнести к удовлетворительно и хорошо обеспеченным. Несмотря на это, высокую эффективность имеют минеральные удобрения, особенно стартовые дозы азота.

Полевые исследования по изучению эффективности инокуляции сои аборигенной культурой симбиотических азотфиксаторов выполнены на базе учебно-научного комплекса (УНПК) «Борский» (56°26′15″ с. ш. 92°54′11″ в. д.) ФГБОУ ВО Красноярский ГАУ. Опытно-производственная база расположена в Сухобузимском районе, Канско-Красноярской лесостепи. Преобладающей почвой в хозяйстве является комплекс чернозёмов выщелоченных мало-, среднемощных тяжелосуглинистого гранулометрического состава. Отбор почвенных образцов проведён за день до посева сои по методике агрохимической службы. Анализ выполнен в лаборатории агрохимии и агроэкологии Красноярского НИИСХ Обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН по общепринятым методикам. Почвы опытного участка характеризуются высоким и средним содержанием гумуса (9,1-5,1%), нейтральной реакцией среды, высокой суммой обменных оснований (табл. 2.1).

Обеспеченность почвы подвижными формами фосфора средняя, калием – повышенная и высокая, нитратным азотом — средняя. Несмотря на это, высокую эффективность имеют минеральные удобрения, особенно стартовые дозы азота.

Таблица 2.1 – Агрохимическая характеристика почвы опытного поля УНПК «Борский»

Погодные условия за май–август 2020 г. имели значительные отличия от средних многолетних значений (рис. 2.1). Условия в мае сложились благоприятно: среднесуточная температура была выше нормы на 75%, а осадков выпало больше на 62,5 процентных пункта.

Похолодание в первой декаде июня (средняя температура 11,8°С) задержало появление всходов культуры и отрицательно сказалось на формировании клубеньков. Снижение нодуляции зернобобовыми культурами под влиянием низких температур изучено Senberga A., et. al. (2020).

Наблюдавшееся в дальнейшем превышение средних многолетних значений температуры и осадков было одной из причин интенсивного развития ассимиляционной поверхности образцов сои и способствовало эффективной азотфиксации. Во второй половине лета сложились засушливые условия (дефицит увлажнения за июль–август составил 16 процентных пунктов).

Усугублялась ситуация высокими среднесуточными температурами, максимальное превышение зафиксировано в августе (+ 3,2°С). Аномально тепло было в первой и второй декадах месяца, значения термометра превышали показатели в июле. Интенсивное развитие вегетативной массы сои и вызванное этим самозатенение растений привели к формированию низкой продуктивности культуры.

Рисунок 2.1 – Погодные условия в 2020 г. в месте проведения полевых исследований (ГМС «Сухобузимское»).

2.3 Методика лабораторных исследований

Для выделения бактерий использовали образцы почвы из-под посевов сои, отобранные на опытном поле в УНПК «Борский». Выделение проводили методом рассева на агаризованную питательную среду №1 ГРМ производства ФБУН ГНЦ ПМБ (панкреатический гидролизат рыбной муки – 15,0 г/л, панкреатический гидролизат казеина – 10,0 г/л, дрожжевой экстракт – 2,0 г/л, натрия хлорид – 3,5 г/л, глюкоза – 1,0 г/л, агар – 10,0 г/л), дополненной агаром до 20 г/л.

Для выделения фитопатогенных грибов использовали клубеньки, корни и надземные органы сои, выращенной в УНПК «Борский». Выделение грибов из корней и надземных органов проводили методом влажной камеры с последующим отсевом выросших грибов на искусственные питательные среды. Выделение грибов из семян и клубеньков проводили непосредственно на агаризованной питательной среде. Семена и клубеньки дезинфицировали с помощью 10% раствора гипохлорита, после чего многократно промывали стерильной водой и помещали на поверхность питательной среды, при этом клубеньки предварительно раздавливали с соблюдением асептики.

В качестве питательных сред для выделения грибов использовали Среду №2 ГРМ (Сабуро) производства ФБУН ГНЦ ПМБ (панкреатический гидролизат рыбной муки – 10,0 г/л, панкреатический гидролизат казеина – 10,0 г/л, дрожжевой экстракт – 2,0 г/л, натрия фосфат однозамещенный – 2,0 г/л, глюкоза – 40,0 г/л, агар – 20 г/л) и среду Чапека-Докса (сахароза – 20,0 г/л, нитрат натрия – 2,0 г/л, фосфат калия двузамещенный – 1,0 г/л, сульфат магния – 0,5 г/л, хлорид калия – 0,5 г/л, сульфат железа – 0,01 г/л, агар – 20 г/л). Для предотвращения бактериального роста в среду добавляли антибиотик ципрофлоксацин в количестве 5 мг/л.

Проверку антигрибной активности выделенных бактериальных штаммов проводили методом совместного культивирования (рис. 2.2). на среде №2 ГРМ (Сабуро), разведённой дистиллированной водой в 2 раза и дополненной агаром до 20 г/л. Предварительные исследования показали, что на подобной среде хорошо растут как бактериальные штаммы, так и все выделенные в ходе исследований фитопатогенные грибы.

Микроскопические исследования и микрофотосъёмку проводили с помощью микроскопа Микмед 6 вар. 3, оснащённого фазово-контрастным устройством и цифровой камерой DCM-130E. Измерения бактериальных клеток проводили по микрофотографиям с помощью программы ImageJ, для пересчёта пикселей в микрометры использовали объект-микрометр проходящего света ОМП ГОСТ 7513-55 производства ОАО «ЛОМО».

Лабораторную эффективность наиболее активных штаммов-антагонистов в подавлении развития фузариоза и других грибных болезней в сравнении с химическим протравителем проверяли методом рулонных культур на сое сорта Заряница (оригинаторы – ФГБНУ Омский аграрный научный центр, ФГБОУ ВО Красноярский ГАУ; регион допуска – Восточно-Сибирский). В эксперименте использовали семена, полученные в в УНПК «Борский» и характеризующиеся высоким (свыше 60%) уровнем естественной заражённости фузариозом.

Рисунок 2.2 – Проверка антибиотической активности бактериальных штаммов в отношении фитопатогенных грибов методом совместного культивирования

Схема эксперимента включала следующие варианты: контроль (семена без обработки); бактеризация штаммом RSA-1; бактеризация штаммом RSA-13; обработка химическим протравителем; искусственное заражение возбудителями фузариоза; искусственное заражение возбудителями фузариоза + бактеризация штаммом RSA-1; искусственное заражение возбудителями фузариоза + бактеризация штаммом RSA-13; искусственное заражение возбудителями фузариоза + обработка химическим протравителем. В каждом варианте было 4 повторности, по 50 семян в повторности. В качестве химического протравителя использовали препарат «Оплот» (действующие вещества: дифеноконазол – 90 г/л, тебуконазол – 45 г/л) производства АО Фирма «Август», обработку семян проводили в соответствии с инструкцией производителя.

Бактеризацию проводили водными суспензиями штаммов-антагонистов с титром 10⁸ клеток на мл из расчёта 1 мл суспензии на 100 г семян, что соответствует стандартному расходу 10 л на тонну при обработке семян в полевых условиях. Искусственное заражение проводили суспензией конидий, полученной смывом с 10-суточных колоний четырёх морфологически различающихся изолятов Fusarium sp., выделенных из поражённых фузариозом растений сои, титр 10⁶ конидий на мл. Учёт распространённости фузариоза проводили в соответствии с Межгосударственным стандартом ГОСТ 12044-93 «Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения зараженности болезнями». Распространённость фузариоза вычисляли как выраженное в процентах отношение растений с признаками заболевания к общему числу растений. Кроме распространённости фузариоза, учитывали длину надземной части проростков сои.

Идентификацию грибов проводили по культурально-морфологическим признакам.

Идентификацию наиболее эффективных бактериальных штаммов проводили методом секвенирования гена 16S рРНК в Национальном биоресурсном центре – Всероссийская коллекция промышленных микроорганизмов (БРЦ ВКПМ), г. Москва.

Отработку методов получения пилотных партий биопрепаратов проводили на аграризованных и жидких питательных средах. В качестве основного показателя учитывали количество образованных штаммами спор на единицу площади (в случае культивирования на агаризованных средах) или на единицу объёма (в случае культивирования на жидких питательных средах). Для определения численности спор, производимых исследуемыми штаммами при выращивании на агаризованной среде, культуру выращивали газоном на чашке Петри до завершения цикла развития. После этого микробный материал смывали, суспендировали в заданном объёме воды и подсчитывали число спор методом прямого счёта с использованием фазово-контрастной микроскопии, после чего пересчитывали число спор на единицу площади питательной среды. При выращивании на жидкой питательной среде штаммы инкубировали методом глубинного культивирования до завершения цикла развития культуры, после чего также проводили подсчёт образовавшихся спор методом прямого счёта с последующим пересчётом на единицу объёма культуры. Доверительные интервалы вычисляли с помощью программы GraphPad’s QuickCalcs согласно [Patil, Kulkarni, 2012].

2.4 Методика полевых исследований

Для полевых испытаний использовали два сорта сои, районированных в Сибири – Заряница и Эос. Ниже представлено описание этих сортов.

Сорт Заряница: скороспелый сорт, созданный в Красноярском государственном аграрном университете и Омском аграрном научном центре. Включён в Госреестр по Восточно-Сибирскому региону. Рекомендован для возделывания в Красноярском крае. Срок созревания ранний. Растение детерминантного типа развития, низкое – средней высоты. Гипокотиль с антоциановой окраской. Опушение главного стебля рыжевато-коричневое. Боковой листочек сложного листа заострённо-яйцевидный. Цветок фиолетовый. Семена жёлтые, рубчик тёмно-коричневый. Время начала цветения раннее. Вегетационный период — 91 день. Масса 1000 семян — 158 г. Содержание белка в семенах – 38,5%, жира – 18,9%. Высота растений — 65 см. Высота прикрепления нижнего боба – 11 см. Продолжительность вегетативного периода – 102 дня. Сорт отличается высоким адаптивным потенциалом и имеет максимальную урожайность до 4,4 т/га. Содержание масла в зерне сорта Заряница составляет 19,1%, белка 36%. Характеризуется высокой устойчивость к фузариозу, пероноспорозу, средней восприимчивостью к бактериозу и церкоспорозу. Средняя урожайность семян в регионе — 20 ц/га. Максимальная урожайность семян — 37 ц/га, получена на Краснотуранском ГСУ Красноярского края в 2016 году.

Сорт Эос: скороспелый сорт сои Восточно-Сибирского экотипа, созданный в Красноярском государственном аграрном университете. Высота растений в зависимости от условий выращивания 52–101 см. Форма растений кустовая, тип роста детерминантный, форма роста полупрямостоячая. Масса 1000 семян 154–164 г. Продолжительность вегетационного периода 103 дня. Средняя урожайность 2,16 т/га, на 0,23 т/га больше стандарта. По выходу белка и жира на 17% и 11% превышает показатели стандартного сорта СибНИИК 315. Коммерческая ценность: скороспелость, повышенная продуктивность, адаптивная способность, относительно высокое расположение нижних бобов (16 см), дружное созревание, выровненные семена [Абдураимов, 2019]

Полевые опыты по исследованию влияния бактериальных штаммов-антагонистов на развитие грибных болезней, нодуляцию и урожайность сои выполнены в зернопаропропашном севообороте чистый пар–картофель–соя–яровая пшеница. Основная обработка — осеннее плоскорезное рыхление на глубину 15–17 см. Весной выполнено ранневесеннее боронование и предпосевная культивация на глубину 5–6 см КПС-4. Посев сои выполнен 22 мая селекционной сеялкой ССФК-7, рядовым способом с учётом всхожести, чистоты и массы тысячи семян. Коэффициент высева оптимальный для зоны исследования [Чураков, 2009] и составил 0,8 млн. всхожих семян на 1 га. После посева выполнено прикатывание кольчато-шпоровыми катками. Для стимулирования нодуляции семена сои обрабатывали аборигенным штаммом ризобактерий, зарекомендовавшим себя в качестве эффективного микросимбионта сортов Эос и Заряница в полевых опытах, проводившихся в 2019 г. Титр инокулята составляла 1 × 10⁷ клеток/мл. В опытных вариантах семена дополнительно обрабатывали споровыми суспензиями штаммов-антагонистов с титром 1 × 10⁷ клеток/мл из расчёта 10 мл суспензии на 1 кг семян, контролем служили семена без обработки.

Повторность опытов 4-кратная, площадь делянки 6,7м², размещение делянок – рандомизированное. Полевые опыты, наблюдения за развитием растений выполнены в соответствии с общепринятыми рекомендациями для полевых экспериментов с культурой [Коллекция генетических…, 2010; Синеговская с соавт, 2016]. В лабораторных условиях проводился анализ структуры урожая. При анализе учитывали количество продуктивных узлов, бобов и семян с растения, измеряли высоту растений и прикрепление первых бобов. Уборку делянок проводили напрямую комбайном «Terrion» в период полной спелости культуры. Семена очищались на ситах с диаметром ячейки 4×20 мм, взвешивались с точностью до 1 г, урожайность приводилась к стандартной влажности 14 %.

2.5 Математическая обработка данных

Статистическую обработку проводили с помощью пакета StatSoft STATISTICA 6.0 и пакета анализа MS Excel 2007. Для определения статистической значимости различий между вариантами экспериментов по индивидуальным показателям использовали однофакторный (ANOVA) и многофакторный (Factorial ANOVA) дисперсионный анализ с последующей оценкой значимости различий между индивидуальными средними с помощью рангового критерия Дункана. В качестве факторов выступали штамм-антагонист и генотип сои. Для определения статистической значимости различий между вариантами по комплексу показателей и для оценки вклада отдельных показателей в различия между вариантами использовали дискриминантный анализ. Для выявления связей между показателями использовали корреляционный и регрессионный анализ. Для сравнения вариантов с контролем по качественным признакам (распространённость заболеваний) использовали точный F-тест для таблиц 2х2.

3 Таксономический состав и распространённость возбудителей грибных болезней сои в регионе

В ходе исследований из семян, клубеньков, корней и листьев сои были выделены фитопатогенные и факультативно-патогенные грибы, представленные в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Фитопатогенные и факультативно-патогенные грибы, выделенные в ходе исследований

Наиболее распространёнными возбудителями грибных болезней сои в регионе оказались грибы р. Fusarium. Распространённость данного заболевания на корнях и в клубеньках в середине вегетационного периода достигала 100% (рис. 3.1-3.3), а интенсивность развития болезни на растениях в середине вегетации – 70-75%.

Рисунок 3.1 – Фузариозная инфекция клубеньков сои: 1 – мицелий Fusarium sp. в гомогенате клубеньков, 2 – выделение грибов р. Fusarium из клубеньков

Рисунок 3.2 – Характер образования микро- и макроконидий изолятов р. Fusarium, выделенных из клубеньков сои.

Рисунок 3.3 – Микро- и макроконидии грибов р. Fusarium, выделенных из корней сои.

Наряду с грибами р. Fusarium, из корней и прикорневых частей стебля выделялись Acremonium strictum, Rhizoctonia solani, Pythium spp.

Распространённость грибов Fusarium spp. в семенах была несколько ниже, чем на подземных частях растений, и составляла порядка 60%, или свыше 90% от всех возбудителей болезней сои, выделяемых из семян (рис. 3.4).

Рисунок 3.4 – Доля грибов р. Fusarium среди возбудителей семенной инфекции сои.

Исключение составляли семена, поражённые плесневыми грибами. На таких семенах встречался комплекс грибов, характерных для заболевания, известного как «плесневение семян сои» – представители родов Rhizopus, Aspergillus, Penicillium и Cladosporium. Представители р. Cladosporium также выделялись из стеблей и листьев, чаще всего – в составе комплексной инфекции.

Среди возбудителей листовой пятнистости свыше 90% составляли грибы р. Fusarium, в остальных случаях встречались представители родов Alternaria и Cladosporium.

Таким образом, преобладающими возбудителями грибных болезней сои в регионе оказались грибы р. Fusarium. Это в значительной степени совпадает с результатами, полученными для Дальнего Востока и Западной Сибири [Горобей и др., 2011; Заостровных и др., 2018; Безмутко и др., 2019] , однако в наших исследованиях преобладание грибов р. Fusarium над другими возбудителями грибных болезней сои оказалось существенно более ярко выраженным.

Ниже представлены микрофотографии выделенных нами возбудителей болезней сои, не относящихся к р. Fusarium.

Рисунок 3.5 – Rhizopus sp. на поражённом плесенью семени сои

Рисунок 3.6 – Aspergillus niger (1), Aspergillus sp. (2) и Penicillium sp. (3), выделенные из поражённых плесенью семян сои.

Рисунок 3.7 – Cladosporium herbarum, выделенный из листьев сои.

Рисунок 3.8 – Alternaria sp., выделенная из листьев сои.

Рисунок 3.9 – Acremonium strictum, выделенный из корней сои: 1 – рост на корнях во влажной камере, 2 – рост на питательной среде, 3 – конидии на большом увеличении (объектив 100х, фазовый контраст).

Рисунок 3.10 – Rhizoctonia solani, выделенный из корней сои: 1 – рост мицелия во влажной камере, 2 – рост на питательной среде.

Рисунок 3.11 – Pythium sp., выделенный из корней сои.

Заключение по главе 3

Комплекс возбудителей грибных болезней сои в регионе представлен главным образом Fusarium spp., Cladosporium spp., Alternaria spp., Acremonium strictum, Rhizoctonia solani, Pythium spp. На всех органах сои, а также на семенах, существенно преобладают виды р. Fusarium spp. Их распространённость на корнях и клубеньках достигает 100%, на семенах — 60% (что составляет более 90% от всех возбудителей болезней сои, выделяемых из семян). Представители этого рода являются также основными возбудителями листовой пятнистости. В середине вегетационного периода интенсивность развития фузариоза достигает 70-75%.

Среди возбудителей плесневения семян выявлены представители родов Rhizopus, Aspergillus, Penicillium.

Составленная в ходе выполнения исследований коллекция актуальных для региона возбудителей грибных болезней сои была использована для тестирования штаммов-антагонистов.

.

4 Выделение штаммов-антагонистов для борьбы с грибными болезнями сои в Сибири

В ходе исследований из почв сельскохозяйственного назначения и из ризосферы сои было выделено 23 бактериальных штамма, обладающих широким спектром антибиотической активности в отношении фитопатогенных грибов. Среди выделенных штаммов 7 были идентифицированы как представители актинобактерий, предварительно идентифицированными как р. Streptomyces, 15 штаммов были представлены спорообразующими грамположительными палочками сем. Bacillaceae, предварительно идентифицированными как р. Bacillus, 1 штамм был представлен аспорогенными палочками. Все штаммы являются аборигенными, то есть эволюционно адаптированы к почвенно-климатическим условиям региона.

Известно, что именно представители родов Streptomyces и Bacillus наиболее часто используются для биологического контроля фитопатогенных грибов, в первую очередь – благодаря способности формировать устойчивые к высокой температуре и высыханию споры, что является ценным свойством с точки зрения приготовления и хранения биологических препаратов, а также благодаря широкому спектру их антибиотической активности и способности эффективно колонизовать ризосферу растений [Emmert, Handelsman, 1999; Nega, 2014; Fira et al., 2018; Newitt et al., 2019; Anusha et al., 2019; Colombo et al., 2019, 2020].

Несмотря на относительно медленный рост и малый размер колоний штаммов актинобактерий в сравнении с представителями сем. Bacillaceae, практически во всех случаях измеряемая по зоне отсутствия роста антигрибная активность актинобактерий была существенно выше, чем активность бактерий. Кроме этого, спектр антигрибной активности актинобактерий в большинстве случаев был выше, чем спектр антигрибной активности представителей сем. Bacillaceae (рис. 4.1, 4.2).

Аналогичная картина наблюдалась и в отношении других фитопатогенных грибов, в том числе – принадлежащих к разным таксонам.

Рисунок 4.1 – Подавление роста Rhizoctonia solani в присутствии штаммов RSA-16(1) и RSA-16(2) (сем. Bacillaceae, предварительно идентифицированы как представители р. Bacillus). Стрелкой показано место точечного посева R. solani. Чёрными точками показаны места посева штаммов RSA-12 и RSA-12 (сем. Bacillaceae, предварительно идентифицированы как представители р. Bacillus), эффективных против изолятов Fusarium spp, однако не проявивших антибиотической активности в отношении R. solani.

Рисунок 4.2 – Подавление роста Rhizoctonia solani в присутствии штаммов RSA-16(1) и RSA-16(2) (сем. Bacillaceae, предварительно идентифицированы как представители р. Bacillus). Стрелкой показано место точечного посева R. solani.

Если в присутствии штаммов сем. Bacillaceae подавление фитопатогенных грибов ограничивалось наличием зоны отсутствия роста тест-культуры, а также аномальным развитием мицелия, то в присутствии актинобактерий в целом ряде случаев тест-культура вообще не развивалась, а кондидии были неспособны к формированию проростковых трубок (рис. 4.3, 4.4, на примере Alternaria alternata).

Рисунок 4.3 – Аномальный мицелий Alternaria alternata в присутствии штамма RSA-1 (р. Bacillus).

Рисунок 4.4 – Отсутствие прорастания конидий Alternaria alternata в присутствии штамма RSA-13 (р. Streptomyces). Вместо формирования проростковых гиф конидии набухают и лопаются, формирования мицелия не происходит.

На основании изучения спектра антигрибной активности для лабораторных испытаний были выбраны два штамма: RSA-1 (р. Bacillus) и RSA-13 (р. Streptomyces). Эти штаммы продемонстрировали способность эффективно подавлять развитие фитопатогенных и факультативно фитопатогенных грибов, относящихся к трём отделам (Zygomycota, Ascomycota, Basidiomycota), а также развитие грибоподобных протистов (отдел Oomycota) (табл. 4.1).

Таблица 4.1 – Спектр антигрибной активности штаммов RSA-1 и RSA-13

*Выделен из яровой пшеницы в качестве дополнительного тест-объекта

При этом в случае фитопатогенных грибов р.р. Cladosporium, Fusarium, Alternaria, Bipolaris, Rhizoctonia, Pythium оба штамма продемонстрировали способность подавлять не только рост изолятов, выделенных из растений сои, но и рост изолятов, выделенных из других сельскохозяйственных культур (яровая пшеница, картофель).

Как и в случае остальных штаммов, уровень антигрибной активности представителя р. Streptomyces (штамм RSA-13) оказался выше, чем представителя р. Bacillus (штамм RSA-1) (рис. 4.5, см. также рис. 4.4).

Рисунок 4.5 – Подавление изолята Fusarium штаммами RSA-1 и RSA-13

Ниже представлены примеры антигрибной активности штаммов RSA-1 и RSA-13.

Рисунок 4.6 – Подавление роста изолята Rhizopus sp. штаммом RSA-13. Стрелкой показано место точечного посева тест-культуры.

Рисунок 4.7 – Подавление роста изолята Rhizopus sp. штаммом RSA-1.

В отношении таких фитопатогенов, как Acremonium strictum, Bipolaris sorokiniana, Cladosporium spp., а также сапротрофов Penicillium spp. антибиотическая активность штаммов примерно одинакова (рис. 4.8-4.10).

Рисунок 4.8 – Подавление роста грибов р. Penicillium штаммами RSA-1 и RSA-13.

Рисунок 4.9 – Подавление роста Acremonium strictum штаммами RSA-1 и RSA-13.

Рисунок 4.9 – Подавление роста Bipolaris sorokiniana штаммами RSA-1 и RSA-13.

В отношении сапротрофных грибов р. Aspergillus антибиотическая активность штамма RSA-1 оказалась выше, чем активность штамма RSA-13 (рис. 4.10).

В отношении грибоподобных протистов штамм RSA-13, в отличии от штамма RSA-1, практически не проявил активности (рис. 4.11).

Указанные различия в интенсивности антагонистического воздействия штаммов RSA-1 и RSA-13 на представителей разных таксономических групп свидетельствует о том, что спектр выделяемых данными штаммами антибиотических веществ различается.

Рисунок 4.10 – Подавление роста грибов р. Aspergillus на примере A. niger штаммами RSA-1 и RSA-13.

Рисунок 4.11 – Влияние штаммов RSA-1 и RSA-13 на рост грибоподобных протистов р. Pythium.

Ниже представлено микробиологическое описание и результаты молекулярно-генетической идентификации штаммов RSA-1 и RSA-13.

Штамм RSA-1 формирует плоские колонии бежевого цвета с морщинистой поверхностью и ризоидным краем (рис. 4.12, 4.13). При старении культуры колония приобретает более тёмный цвет, а в среду выделяется коричневый пигмент.

Рисунок 4.12 – Внешний вид колоний штамма RSA-1

Более подробно характер роста штамма RSA-1 на различных питательных средах обсуждается в главе 6. Микроколония штамма на ранних стадиях роста представлена на рис. 4.14.

Рисунок 4.13 – Край колонии штамма RSA-1. Длина линейки – 100 микрометров.

Рисунок 4.14 – Микроколонии штамма RSA-1 на ранних стадиях роста (17-часовая культура при 22-24ºС). Длина линейки – 100 микрометров.

Штамм RSA-1 представлен грамположительными аэробными подвижными спорообразующими палочками. Эндоспора – овальная, 1,5-2,4 х 0,7-1,3 мкм, расположение в клетке – центральное или субтерминальное. При образовании споры клетка не раздувается (рис. 4.15).

Прорастание эндоспоры споры – латеральное (рис. 4.16). Молодые клетки – до 24 мкм длиной (рис. 4.17), клетки в зрелой культуре – 4,2-9,6 х 1,1-1,3 мкм (рис. 4.18). Образование на ранней стадии роста удлинённых клеток, содержащих несколько нуклеоидов, характерно для представителей р. Bacillus.

Температурный оптимум роста лежит в районе 29-30ºС. При температуре 22-24ºС прорастание спор начинается через 6-8 часов, прорастание 100% спор завершается через 12 часов.

Рисунок 4.15 – Штамм RSA-1: 1 – эндоспоры, 2 – клетки с эндоспорами; длина линейки – 10 микрометров. Масляная иммерсия, фазовый контраст.

Рисунок 4.16 – Характер прорастания эндоспор у штамма RSA-1: 1 – набухшая спора; 2 – начало прорастания; 3 – проросшая спора; 4 – молодые вегетативные клетки в окружении пустых споровых оболочек. Масляная иммерсия, фазовый контраст.

Рисунок 4.17 – Удлинённые клетки в молодой культуре штамма RSA-1 (17- часовая культура при 24-26ºС); длина линейки – 10 микрометров. Масляная иммерсия, фазовый контраст.

Рисунок 4.18 – Клетки в зрелой культуре штамма RSA-1 (начало формирования эндоспор); длина линейки – 10 микрометров. Масляная иммерсия, фазовый контраст.

При секвенировании вариабельных участков гена 16S рРНК для исследуемого штамма RSA-1 получена следующая собранная нуклеотидная последовательность:

AGGCGGAGTGCTTAATGCGTTAGCTGCAGCACTAAGGGGCGGAAACCCCCTAACACTTAGCACTCATCGTTTACGGCGTGGACTACCAGGGTATCTAATCCTGTTCGCTCCCCACGCTTTCGCTCCTCAGCGTCAGTTACAGACCAGAGAGTCGCCTTCGCCACTGGTGTTCCTCCACATCTCTACGCATTTCACCGCTACACGTGGAATTCCACTCTCCTCTTCTGCACTCAAGTTCCCCAGTTTCCAATGACCCTCCCCGGTTGAGCCGGGGGCTTTCACATCAGACTTAAGAAACCGCCTGCGAGCCCTTTACGCCCAATAATTCCGGACAACGCTTGCCACCTACGTATTACCGCGGCTGCTGGCACGTAGTTAGCCGTGGCTTTCTGGTTAGGTACCGTCAAGGTGCCGCCCTATTTGAACGGCACTTGTTCTTCCCTAACAACAGAGCTTTACGATCCGAAAACCTTCATCACTCACGCGGCGTTGCTCCGTCAGACTTTCGTCCATTGCGGAAGATTCCCTACTGCTGCCTCCCGTAGGAGTCTGGGCCGTGTCTCAGTCCCAGTGTGGCCGATCACCCTCTCAGGTCGGCTACGCATCGTYGCCTTGGTGAGCCATTACCTCACCAACTAGCTAATGCGCCGCGGGTCCATCTGTAAGTGGTAGCCGAAGCCACCTTTTATGTTTGAACCATGCGGTTCAAACAAGCATCCGGTATTAGCCCCGGTTTCCCGGAGTTATCCCAGTCTTACAGGCAGGTTACCCACGTGTTACTCACCCGTCCGCCGCTAACATCAGGAGCAAGCTCCCATCTGTCCGCTCGACTTGCATGTATTAGGCACGCCGCCCAGCGTTCGTCCTGAGCAGG

По результатам проведенного анализа секвенсов вариабельных участков генов, кодирующих 16S рРНК, а также ПЦР анализа с использованием видоспецифических праймеров тестируемый штамм наиболее близок к виду Bacillus atrophaeus (уровень сходства более 99%, Приложение 1).

Вид Bacillus atrophaeus Nakamura 1989 относится к царству Bacteria, типу Firmicutes, классу Bacilli, порядку Bacillales, семейству Bacillaceae, роду Bacillus. Ранее данные бактерии относили к Bacillus subtilis var. niger, однако в 1989 году были выделены в отдельный вид [Nakamura, 1989]. Благодаря способности к выработке чёрного пигмента B. atrophaeus широко используется в качестве биоиндикатора при отработке методов дезинфекции, в том числе – в качестве суррогатного организма при отработке методов защиты от возбудителя сибирской язвы Bacillus anthracis [Fritze, Pukall, 2001; Greenberg et al., 2010].

В последние годы (2018-2020) была продемонстрирована возможность использования B. atrophaeus в качестве агента для биологической защиты растений от болезней, однако нам удалось обнаружить лишь три публикации на эту тему [Ma et al., 2018; Rajaofera et al., 2019, 2020]. Относительно спектра антибиотических веществ, продуцируемых B. atrophaeus, литературные данные не обнаружены.

Штамм RSA-13 представлен грамположительными аэробными ветвящимися актинобактериями. На агаризованных питательных средах формирует врастающие в агар выпуклые колонии белого цвета с ворсистой поверхностью и лопастевидным краем. Максимальный диаметр колоний – 10-12 мм.

На поверхности колоний нередко наблюдаются капли экссудата (рис. 4.19).

Ворсистость поверхности обусловлена хорошо развитым воздушным мицелием, формирующимся на поверхности колонии (рис. 4.20).

Микроскопические исследования показали, что вегетативная форма представлена мицелием, характерным для актинобактерий. Мицелий хорошо развитый, ветвящийся, субстратный и воздушны, толщина гиф варьирует от 0,8 до 1,7 мкм. Споры – овальные, 1,4-1,8 х 0,9-1,2 мкм, формируются в закрученных спорангиях на воздушном мицелии (рис. 4.21 – 4.23). Подвижные стадии не выявлены.

Оптимальная температура роста – в районе 29-30ºС. При температуре 22-24ºС прорастание спор происходит в интервале 24-48 часов, формирование воздушных спорангиев начинается через 60-72 часов после посева спор на питательную среду.

Рисунок 4.19 – Внешний вид колоний штамма RSA-13. На поверхности колоний хорошо видны капли экссудата.

Рисунок 4.20 – Воздушный мицелий на колонии штамма RSA-13. Длина линейки – 100 микрометров.

Рисунок 4.21 – Споры (1) и прорастание спор (2) штамма RSA-13. Длина линейки – 10 микрометров. Масляная иммерсия, фазовый контраст.

Рисунок 4.22 – Субстратный мицелий штамма RSA-13. Длина линейки – 10 микрометров. Масляная иммерсия, фазовый контраст.

Рисунок 4.23 – Формирующийся спорангий штамма RSA-13. Длина линейки – 10 микрометров. Масляная иммерсия, фазовый контраст.

При секвенировании вариабельных участков гена гена 16S рРНК получена следующая собранная нуклеотидная последовательность для исследуемого штамма RSA-13:

GCSCACACYYAKTTCCYWACGTTTACGGCGTGGACTACCAGGGTAWCTAATCCTGTTCGCTCCCCACGCTTTCGCTCCTCAGCGTCAGTATCGGCCCAGAGATCCGCCTTCGCCACCGGTGTTCCTCCTGATATCTGCGCATTTCACCGCTACACCAGGAATTCCGATCTCCCCTACCGAACTCTAGCCTGCCCGTATCGAATGCAGACCCGGGGTTAAGCCCCGGGCTTTCACATCCGACGTGACAAGCCGCCTACGAGCTCTTTACGCCCAATAATTCCGGACAACGCTTGCGCCCTACGTATTACCGCGGCTGCTGGCACGTAGTTAGCCGGCGCTTCTTCTGCAGGTACCGTCACTTTCGCTTCTTCCCTGCTGAAAGAGGTTTACAACCCGAAGGCCGTCATCCCTCACGCGGCGTCGCTGCATCAGGCTTTCGCCCATTGTGCAATATTCCCCACTGCTGCCTCCCGTAGGAGTCTGGGCCGTGTCTCAGTCCCAGTGTGGCCGGTCGCCCTCTCAGGCCGGCTACCCGTCGTCGCCTTGGTAGGCCATCACCCCACCAACAAGCTGATAGGCCGCGGGCTCATCCTTCACCGCCGGAGCTTTCCACCACCAGACCATGCGGTCGGTGGTCGTATCCGGTATTAGACCCCGTTTCCAGGGCTTGTCCCAGAGTGAAGGGCAGATTGCCCACGTGTTACTCACCCGTTCGCCACTAATCCCCTCCCGAAGGAGGTTCATCGTTCGACTTGCATGTGTTAAGCRCGCCGCCAGCGTTCGTTCTTGAGCAGARAATCRAAACTCT

По результатам анализа секвенсов вариабельных участков генов, кодирующих 16S рРНК, тестируемый штамм наиболее близок к виду Streptomyces hygroscopicus (уровень сходства 99%, Приложение 2).

Вид Streptomyces hygroscopicus (Jensen 1931) Yüntsen et al. 1956 относится к царству Bacteria, типу Actinobacteria, классу Actinobacteria, порядку Actinomycetales, семейству Streptomycetaceae, роду Streptomyces. Описан в 1931 году [Jensen, 1931]. Согласно литературным данным, S. hygroscopicus синтезирует антибиотики гелданамицин, гигромицин Б, нигерицин, валидомицин, циклотиазомицин.

Антибиотик гелданамицин ингибирует в клетках-мишенях функцию протеина теплового шока HSP90, которые играют важную роль в регуляции роста и выживания клеток, а также клеточного цикла, в том числе – апоптоза благодаря этому данный антибиотик и его синтетические аналоги используются в противоопухолевой терапии [Bedin et al., 2004].

Антибиотик гигромицин Б ингибирует синтез полипептидов в клетках-мишенях благодаря стабилизации сайта, ответственного за присоединение транспортной РНК в рибосомах. Активен против ряда бактерий, а также против эукариотических клеток, включая клетки грибов и высших эукариотов [Pettinger et al., 1953]. Используется в ветеринарной медицине в качестве противогельминтного средства.

Антибиотик нигерицин влияет на ионный транспорт и АТФазную активность в митохондриях, действуя как ионофор [Graven et al., 1966]. Активен в отношении прокариотических (грамположительные бактерии) и эукариотических клеток.

Антибиотик валидомицин является ингибитором трегалазы (фермента, гидролизующего трегалозу до глюкозы) [Li et al., 2011]. Используется в качестве фунгицида для борьбы с ожогом риса, вызываемым Rhizoctonia solani [Ganesha Naik et al., 2017].

Антибиотик циклотиазомицин является ингибитором РНК-полимеразы [Hashimoto et al., 2006]. Показано, что данный антибиотик проявляет антигрибную активность, в том числе – против фитопатогенных грибов, благодаря нарушению структуры клеточной стенки из-за связывания с молекулами хитина, входящими в состав грибной клеточной стенки [Mizuhara, 2011].

Кроме антибиотической активности, для S. hygroscopicus показана способность стимулировать рост растений за счёт выделения соединений с ауксиноподобным действием [Igarashi et al., 2002]. В последние годы S. hygroscopicus рассматривается как перспективный агент для биологической борьбы с грибными болезнями сельскохозяйственных растений, хотя число обнаруженных нами работ на эту тему на текущий момент крайне невелико [Shen et al., 2016; Mitrović et al., 2017; Grahovac et al., 2020].

Заключение по главе 4

В ходе лабораторных исследований из автохтонных почвенных и ризосферных микробных сообществ выделены 23 бактериальных штамма, проявляющие антибиотическую активности в отношении широкого спектра фитопатогенных грибов в условиях in vitro. Среди выделенных штаммов 22 представлены спорообразующими грамположительными палочками сем. Bacillaceae либо актинобактериями. Актинобактерии, несмотря на низкую скорость роста в сравнении с представителями сем. Bacillaceae, как правило, демонстрировали существенно более высокий уровень антигрибной активности.

Два наиболее эффективных штамма идентифицированы методом секвенирования гена 16S рРНК как представители вида Bacillus atrophaeus Nakamura 1989 (штамм RSA-1) и вида Streptomyces hygroscopicus (Jensen 1931) Yüntsen et al. 1956 (штамм RSA-13).

Штаммы RSA-1 и RSA-13 эффективно подавляют развитие актуальных для региона фитопатогенных и факультативно фитопатогенных грибов, относящихся к трём отделам (Zygomycota, Ascomycota, Basidiomycota), а также развитие грибоподобных протистов (отдел Oomycota) в условиях in vitro. В этой связи оба штамма были использованы в лабораторных испытаниях в качестве биологических агентов для защиты сои от грибных болезней.

5 Лабораторные испытания эффективности штаммов-антагонистов в защите сои от грибных болезней

Проверку эффективности штаммов-антагонистов в защите сои от грибных болезней в лабораторных условиях проводили по схеме полного факторного эксперимента методом рулонных культур. В качестве факторов служили искусственное заражение грибами р. Fusarium и бактеризация. Фактор «заражение» имел два уровня (нет заражения; есть заражение), фактор «бактеризация» имел три уровня (нет бактеризации; бактеризация штаммом RSA-1; бактеризация штаммом RSA-13). Для сравнения эффекта бактеризации с химическими препаратами использовали протравитель Оплот в двух вариантах – без искусственного заражения и с искусственным заражением. В каждом варианте эксперимента было по 4 повторности по 50 растений в каждой повторности, итого – по 200 растений на каждый вариант.

5.1 Влияние бактеризации на распространённость грибных болезней сои в лабораторных условиях

Искусственное заражение статистически значимо (p<0,001) повысило распространённость как фузариоза, так и других инфекций (рис. 5.1, 5.2).

Рисунок 5.1 – Распространённость инфекции проростков сои без искусственного заражения грибами р. Fusarium (в среднем по вариантам)

Рисунок 5.2 – Распространённость инфекции проростков сои на фоне искусственного заражения грибами р. Fusarium (в среднем по вариантам)

Между распространённостью фузариоза и распространённостью других заболеваний отмечена статистически значимая (p<0,05) положительная (r=0,793) корреляция (рис. 5.3).

Рисунок 5.3 – Связь между распространённостью фузариоза и распространённостью прочих заболеваний проростков сои в лабораторном эксперименте (каждая точка соответствует варианту эксперимента)

Данные по распространённости заболеваний сои по отдельным вариантам лабораторного эксперимента представлены на рисунках 5.4-5.11.

Рисунок 5.4 – Распространённость инфекции проростков сои в контроле

Рисунок 5.5 – Распространённость инфекции проростков сои на фоне искусственного заражения фузариозом

Рисунок 5.6 – Распространённость инфекции проростков сои при бактеризации штаммом RSA-1 без искусственного заражения фузариозом

Рисунок 5.7 – Распространённость инфекции проростков сои при бактеризации штаммом RSA-1 на фоне искусственного заражения фузариозом

Рисунок 5.8 – Распространённость инфекции проростков сои при бактеризации штаммом RSA-13 без искусственного заражения фузариозом

Рисунок 5.9 – Распространённость инфекции проростков сои при бактеризации штаммом RSA-13 на фоне искусственного заражения фузариозом

Рисунок 5.10 – Распространённость инфекции проростков сои при обработке препаратом Оплот без искусственного заражения фузариозом

Рисунок 5.11 – Распространённость инфекции проростков сои при обработке препаратом Оплот на фоне искусственного заражения фузариозом Положительная связь между развитием фузариоза и развитием других инфекций, очевидно, связана с тем, что ослабленные фузариозом растения становятся более восприимчивыми к другим фитопатогенам, в результате чего развиваются заболевания сложной этиологии. Подобное явление, в том числе применительно к грибам р. Fusarium, отмечается многими авторами [Li, Yang,, 2009; Иващенко, 2015; Саламатин, Новиков, 2016; Заостровных, Кадуров, 2018; Безмутко, Черепанова, 2020].

Как видно из представленных данных, распространённость фузариоза за счёт естественной заражённости семян в контроле составила 61,5%. Бактеризация штаммом RSA-1 снизила этот показатель в 1,7 раза, или на 25 процентных пунктов. Бактеризация штаммом RSA-13 снизила распространённость фузариоза в 2,1 раза, или на 32 процентных пункта. Результаты бактеризации оказались сопоставимы с действием химического протравителя Оплот, который в отсутствии искусственного заражения снизил распространённость фузариоза в 2,8 раза, или на 39,5 процентных пунктов (табл. 5.1).

Искусственное заражение грибами р. Fusarium статистически значимо (p<0,001 по точному F-тесту для таблиц 2х2) повысило распространённость фузариоза в варианте без обработки штаммами-антагонистами и протравителем до 83,5%. Бактеризация штаммом RSA-1 снизила распространённость фузариоза на воне искусственного заражения в 1,5 раза, или на 29 процентных пунктов, что сопоставимо с эффектом химического протравителя Оплот, который на фоне искусственного заражения снизил распространённость фузариоза в 2,1 раза, или на 43 процентных пункта. Бактеризация штаммом RSA-13 на фоне искусственного заражаения семян грибами р. Fusarium не привела к снижению распространённости фузариоза (см. табл. 5.1), однако существенно снизила вредоносность заболевания, что нашло отражение в увеличении роста проростков (раздел 5.2).

Таблица 5.1 – Влияние бактеризации и обработки химическим протравителем на распространённость фузариоза в лабораторных условиях

5.2. Влияние бактеризации на рост проростков сои в лабораторных условиях

При изучение биометрических показателей проростков установлено, что препарат Оплот оказал сильное ретардантное действие, выразившееся в статистически значимом (p<0,001) угнетении роста проростков (рис. 5.12). Этот эффект наблюдался как в отсутствии искусственного заражения, так и на фоне искусственного заражения фузариозом. Следует отметить, что подобное действие препарата Оплот не заявлено производителем. Напротив, в описании одного из компонентов препарата (дифеноконазола) на сайте Пестициды.ру (https://www.pesticidy.ru/active_substance/difenoconazole) со ссылкой на [Гаврилов, 1996] указано, что данное соединение ускоряет прорастание семян. Касательно второго компонента данного препарата (тебуконазола) на том же сайте со ссылкой на [Тютерев, 2005] отмечается, что данное соединение может проявлять ретардантный эффект при неблагоприятных условиях, к которым, в частности, относится недостаток влаги. Поскольку лабораторные эксперименты выполнялись методом рулонных культур в строгом соответствии с ГОСТ 12038-84 «Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести», неблагоприятные условия в качестве причины наблюдавшегося при обработке препаратом Оплот угнетения роста проростков следует исключить.

Рисунок 5.12 – Угнетающее действие протравителя Оплот на рост проростков сои в лабораторных условиях: 1 – контроль, 2- опыт

Бактеризация штаммами RSA-1 и RSA-13, напротив, привела к увеличению роста проростков сои, что особенно ярко проявилось на фоне искусственного заражения грибами р. Fusarium (рис. 5.13).

Рисунок 5.13 – Средняя длина проростков в разных вариантах эксперимента. Полосы погрешности обозначают 95%-е доверительные интервалы для среднего.

Двухфакторный дисперсионный анализ подтвердил статистическую значимость эффектов факторов «искусственное заражение фузариозом» (p<0,001) и «бактеризация» (p<0,001) на среднюю длину проростков, а также эффект взаимодействия факторов (p<0,01) (рис. 5.14, 5.15)

Рисунок 5.14 – Влияние факторов «заражение» и «бактеризация» на длину проростков сои.

Рисунок 5.15 – Взаимодействие факторов «заражение» и «бактеризация».

Статистическая значимость различий между вариантами эксперимента по длине проростков согласно ранговому тесту Дункана показана в таблице 5.2. Как видно из представленных данных, бактеризация семян исследуемыми штаммами практически во всех случаях привела к статистически значимому увеличению средней длины проростков в сравнении с небактеризованными вариантами. Исключение составил вариант с бактеризацией штаммом RSA-1 при отсутствии искусственного заражения с фузариозом, где прибавка длины проростков, хотя и имела место, но оказалась статистически незначимой.

В целом увеличение длины проростков при бактеризации штаммом RSA-13 было более существенным, чем при бактеризации штаммом RSA-1. Так, при отсутствии искусственного заражения грибами р. Fusarium бактеризация штаммом RSA-13 привела к увеличению средней длины проростков сои на 10,1% (со 174,0 мм до 191,6 мм), а на фоне искусственного заражения – на 44,1% (с 93,2 мм до 134,3 мм).

При бактеризации штаммом RSA-1 увеличение длины проростков составило 2,0% в варианте без искусственного заражения, и 39,8% на фоне искусственного заражения.

Таблица 5.2 – Статистическая значимость различий между вариантами эксперимента по длине проростков по ранговому тесту Дункана

Увеличение длины проростков при бактеризации исследуемыми штаммами можно объяснить снижением распространённости и интенсивности развития фузариоза. Действительно, между развитием фузариоза и длиной проростков обнаружена статистически значимая отрицательная корреляционная связь. При вычислении коэффициента корреляции с использованием данных по отдельным повторностям коэффициент корреляции между распространённостью фузариоза и средней длиной растений в повторности равен –0,715, а его статистическая значимость p<0,001. При проведении корреляционного анализа по вариантам коэффициент корреляции между распространённостью фузариоза и средней длиной растений в варианте равен – 0,823, а его статистическая значимость p<0,05 (рис. 5.16, 5.17).

Рисунок 5.16 – Связь между распространённостью фузариоза и средней длиной проростков, каждая точка соответствует отдельной повторности.

Рисунок 5.17 – Связь между распространённостью фузариоза и средней длиной проростков, каждая точка соответствует отдельному варианту.

Заключение по главе 5

Лабораторные исследования показали, что бактеризация штаммом RSA-1 эффективно снижает распространённость фузариоза и других заболеваний сои как в отсутствии искусственного заражения грибами р. Fusarium, так и на фоне искусственного заражения. При отсутствии искусственного заражения распространённость инфекции снижается в 1,7 раза, на фоне искусственного заражения – в 1,5 раза. В обоих случаях эффект статистически значим на уровне p<0,001. Снижение распространённости инфекции на фоне искусственного заражения фузариозом сопровождается статистически значимым (p<0,001) увеличением средней длины проростков на 39,8%.

Бактеризация штаммом RSA-13 при отсутствии искусственного заражения грибами р. Fusarium снижает распространённость инфекции в 2,1 раза, статистическая значимость эффекта составляет p<0,001. Снижение распространённости заболевания сопровождается статистически значимым (p<0,05) увеличением средней длины проростков на 10,1%. На фоне искусственного заражения фузариозом бактеризация штаммом RSA-13 не снижает распространённость инфекции, однако снижает её вредоносность, что находит отражение в статистически значимом (p<0,001) увеличении средней длины проростков на 44,1%.

По результатам лабораторных исследований оба штамма были допущены до полевых испытаний.

6 Протоколы культивирования наиболее эффективных штаммов-антагонистов

В качестве питательных сред для культивирования штаммов RSA-1 и RSA-13 были апробированы среды следующего состава.

1. Среда №2 ГРМ (Сабуро) производства ФБУН ГНЦ ПМБ (панкреатический гидролизат рыбной муки – 10,0 г/л, панкреатический гидролизат казеина – 10,0 г/л, дрожжевой экстракт – 2,0 г/л, натрия фосфат однозамещенный – 2,0 г/л, глюкоза – 40,0 г/л) в разведении 1:1.
2. Среда Чапека-Докса (сахароза – 20,0 г/л, нитрат натрия – 2,0 г/л, фосфат калия двузамещенный – 1,0 г/л, сульфат магния – 0,5 г/л, хлорид калия – 0,5 г/л, сульфат железа – 0,01 г/л).
3. Пептон основной производства ФБУН ГНЦ ПМБ (20 г/л).

При выращивании на плотных средах в качестве отвердителя использовали агар (20 г/л). При выращивании на жидких средах агар не добавляли. Перед использованием среды автоклавировали при 1 избыточной атмосфере (121ºС) в течение 30 минут. В качестве показателей учитывали размеры колоний на плотной питательной среде на момент завершения цикла развития и количество образовавшихся спор на единицу площади.

Установлено, что штамм RSA-1 способен к росту на всех испытанных средах. На среде №2 ГРМ (Сабуро) в разведении 1:1 формируются плоские колонии бежевого цвета диаметром до 40 мм со слабоморщинистой поверхностью и ризоидным краем (рис. 6.1, 6.2). На среде с пептоном формируются выпуклые колонии чёрного цвета диаметром 10-11 мм со складчатой поверхностью и фестончатым краем (рис. 6.3). На среде Чапека-Докса колонии выпуклые, бесцветные с розовым центром, диаметром 11-12 мм, со складчатой поверхностью и ровным краем (рис. 6.4).

Изучение цикла развития показало, что на среде №2 ГРМ (Сабуро) и на среде с пептоном штамм RSA-1 проходит полный цикл развития, завершающийся 100%-ным образованием эндоспор.

На среде Чапека-Докса образование эндоспор нарушено. По завершении цикла развития культуры лишь 10-15% клеток формируют эндоспоры, остальные клетки после истощения питательной среды погибают без формирования эндоспор (рис. 6.5).

Рисунок 6.1 – Общий вид колоний штамма RSA-1 на среде №2 ГРМ в разведении 1:1

Рисунок 6.2 – Структура колоний штамма RSA-1 на среде №2 ГРМ в разведении 1:1. Внизу – край колонии под микроскопом (объектив 10х)

Рисунок 6.3 – Общий вид и структура колоний штамма RSA-1 на среде с пептоном

Рисунок 6.4 – Общий вид и структура колоний штамма RSA-1 на среде Чапека-Докса

1 2

3

Рисунок 6.5 – Внешний вид культуры штамма RSA-1 при выращивании на разных средах после окончания цикла развития: 1 – среда среде №2 ГРМ в разведении 1:1; 2 – пептон 20 г/л; 3 – среда Чапека-Докса. а – споры; б – вегетативные клетки; в – отмершие вегетативные клетки, не сформировавшие споры

Несмотря на то, что площадь колоний штамма RSA-1 на среде с пептоном в 13-16 раз меньше, чем на среде №2 ГРМ (Сабуро) в разведении 1:1, это не сказывается на продуктивности культуры в плане производства эндопор. Напротив, благодаря существенно большей толщине колоний на среде с пептоном продуктивность на 1 см² оказывается в три раза выше, чем на среде №2 ГРМ (Сабуро) (табл. 6.1).

Таблица 6.1 – Продуктивность штамма RSA-1 в плане производства эндоспор на среде №2 ГРМ (Сабуро) в разведении 1:1 и на среде с пептоном; 95%-е доверительные интервалы рассчитаны с помощью программы GraphPad’s QuickCalcs согласно [Patil, Kulkarni, 2012].

Таким образом, при выращивании штамма RSA-1 на чашках Петри для бактеризации 1 т семян при использовании среды №2 ГРМ потребуется 7-8 чашек Петри, при использовании среды с Пептоном – 2-3 чашки Петри.

При выращивании на жидких средах того же состава штамм RSA-1 хорошо развивается и образует эндоспоры на среде №2 ГРМ в разведении 1:1 и на среде с пептоном. На среде Чапека-Докса прорастание спор заторможено (рис. 6.6, 6.7).

Рисунок 6.6 – Жидкая культура штамма RSA-1 через 12 часов после засева споровой суспензией: 1 – среда №2 ГРМ в разведении 1:1, 2 – среда с пептоном.

Рисунок 6.7 – Жидкая культура штамма RSA-1 через 12 часов после засева споровой суспензией на среде Чапека-Докса: 1 – непроросшие споры, 2 – набухшая спора, 3 – вегетативные клетки.

На момент достижения стационарной фазы титр клеток на среде №2 ГРМ в разведении 1:1 и титр клеток на среде с пептоном практически одинаков. Рассчитанный согласно [Patil, Kulkarni, 2012] 95%-й доверительный интервал для среды №2 ГРМ составляет [5,82х10⁸; 6,70 х10⁸] клеток на 1 мл, для среды с пептоном [6,02х10⁸; 6,91х10⁸] клеток на 1 мл. После истощения питательной среды практически 100% клеток формируют эндоспоры. Таким образом, 1 л жидкой культуры достаточно для бактеризации 6 т семян из расчёта 10 л на 1 т при титре рабочей суспензии 10⁷ клеток на мл. На среде Чапека-Докса на момент достижения стационарной фазы титр клеток почти в 2,5 раза ниже, чем на среде №2 ГРМ и на среде с пептоном; доверительный интервал составляет [1,50х10⁸; 1,96х10⁸] клеток на 1 мл, к образованию спор способны не более 15% клеток.

На основе полученных результатов для производства биопрепарата на основе штамма RSA-1 мы рекомендуем использовать среду №2 ГРМ в разведении 1:1 или среду с пептоном (20 г/л). При приготовлении пилотных партий препарата для обработки семян при посевных площадях в десятки гектар (при существующей норме высева 55-80 кг/га в зависимости от сорта) лучше использовать агаризованные среды. Выращивание на агаризованных средах является технически простым, не требует наличия ферментёра, устойчиво к контаминации посторонними микроорганизмами. Для промышленных партий необходимо использовать глубинное культивирование на жидких средах того же состава.

Штамм RSA-13 при выращивании на плотных средах одинаково хорошо растёт на среде №2 ГРМ и на среде Чапека-Докса. На обеих средах формируются однотипные выпуклые колонии диаметром 10-12 мм с хорошо развитым воздушным мицелием с органами спороношения (рис. 6.8 – 6.9).

На среде с пептоном рост штамма RSA-13 скудный. Диаметр колоний не превышает 5 мм, профиль колоний – плоский, воздушный мицелий с органами спороношения не образуется (рис. 6.10).

Рисунок 6.8 – Внешний вид и структура колоний штамма RSA-13 на среде №2 ГРМ в разведении 1:1. Внизу – край колонии под микроскопом (объектив 10х)

Рисунок 6.9 – Структура колоний штамма RSA-1 на среде Чапека-Докса. Внизу – край колонии под микроскопом (объектив 10х)

Рисунок 6.10 – Структура колоний штамма RSA-1 на среде с пептоном. Внизу – край колонии под микроскопом (объектив 10х)

Продуктивность штамма RSA-13 на среде №2 ГРМ (Сабуро) в разведении 1:1 и на среде Чапека-Докса в плане производства спор оказалась практически идентичной (табл. 6.2), статистически значимые различия отсутствуют.

Таблица 6.2 – Продуктивность штамма RSA-13 в плане производства эндоспор на среде №2 ГРМ (Сабуро) в разведении 1:1 и на среде с пептоном; 95%-е доверительные интервалы рассчитаны с помощью программы GraphPad’s QuickCalcs согласно [Patil, Kulkarni, 2012].

При глубинном культивировании штамма RSA-13 на жидкой питательной среде основной проблемой является медленный рост штамма вкупе с замедленным спорообразованием, что совпадает с литературными данными для р. Streptomyces [Патент RU2127521C1, 1999]. В этой связи для производства пилотных партий биопрепарата на основе штамма RSA-13 для обработки семян при посевных площадях в десятки гектар мы рекомендуем использовать агаризованную среду Чапека-Докса, как более дешёвую в сравнении со средой №2 ГРМ (Сабуро).

Заключение по главе 6

Для приготовления пилотных партий биопрепарата на основе штамма RSA-1 при посевных площадях в десятки гектар рекомендуется следующий протокол культивирования:

1. Культура рассевается «газоном» в чашки Петри с питательной средой №2 ГРМ (Сабуро) в разведении 1:1 либо со средой, содержащей 20 г/л пептона. В обоих вариантах содержание агара в среде должно составлять 20 г/л. Рекомендуется использовать агар пищевой, как более дешёвый в сравнении с агаром микробиологическим, и содержащий дополнительные факторы роста в силу низкой степени очистки. Для обработки 1 тонны семян требуется от трёх (в случае среды с пептоном) до восьми (в случае среды №2 ГРМ) чашек Петри.
2. Чашки инкубируются при комнатной температуре (24-27ºC) в течение 7 суток до завершения роста культуры и массового образования эндоспор. Образование эндоспор контролируется микроскопическим путём.
3. После споруляции культуры материал смывается стерильной водопроводной водой и (в случае немедленного применения) разводится из расчёта 3 (в случае среды с пептоном) или 8 (в случае среды №2 ГРМ) чашки Петри на 10 л воды. В случае, если препарат подлежит длительному хранению, смыв осуществляется небольшим количеством воды (рекомендуемый объём – 20 мл на чашку Петри), полученная суспензия хранится в холодильнике в герметично закрытой таре при температуре от 4 до 10-12ºС. Перед применением суспензия разводится водопроводной водой из расчёта – смыв с трёх (в случае среды с пептоном) или с восьми (в случае среды №2 ГРМ) чашки Петри на 10 л воды.

Для приготовления пилотных партий биопрепарата на основе штамма RSA-13 при посевных площадях в десятки гектар рекомендуется следующий протокол культивирования:

1. Культура рассевается «газоном» в чашки Петри с питательной средой Чапека-Докса, содержание агара в среде должно составлять 20 г/л. Рекомендуется использовать агар пищевой, как более дешёвый в сравнении с агаром микробиологическим, и содержащий дополнительные факторы роста в силу низкой степени очистки. Для обработки 1 тонны семян требуется 10 чашек Петри.
2. Чашки инкубируются при комнатной температуре (24-27ºC) в течение 14 суток до завершения роста культуры и массового образования спор. Образование спор контролируется микроскопическим путём либо по появлению характерного белого мучнистого налёта на поверхности колоний.
3. После споруляции культуры материал смывается стерильной водопроводной водой и (в случае немедленного применения) разводится из расчёта 10 чашек Петри на 10 л воды. В случае, если препарат подлежит длительному хранению, смыв осуществляется небольшим количеством воды (рекомендуемый объём – 20 мл на чашку Петри), полученная суспензия хранится в холодильнике в герметично закрытой таре при температуре от 4 до 10-12ºС. Перед применением суспензия разводится водопроводной водой из расчёта – смыв с десяти чашек Петри на 10 л воды.

Бактеризация семян обоими штаммами осуществляется путём обработки споровой суспензией из расчёта 10 л на 1 т семян. Обработка осуществляется по той же методике и с использованием того же оборудования, которые применяются для протравливания семян химическими фунгицидами.

7 Полевые испытания штаммов-антагонистов

В вегетационный сезон 2020 г. была проведена оценка возможности совместного применения штаммов бактерий-антагонистов, подавляющих развитие грибных болезней сои, и штамма нативной клубеньковой азотфиксирующей культуры. Работа выполнена в полевом эксперименте на сортах Заряница и Эос в следующих вариантах: обработка штаммом азотфиксаторов (контроль), совместная инокуляция нативным клубеньковым штаммом и штаммом антагонистом RSA-1, совместная инокуляция нативным клубеньковым штаммом RSA-13. Посев сои проведён 22 мая, учёт интенсивности развития грибных болезней и анализ биометрических показателей проведён в середине вегетационного периода 17 июля (по 20 случайным образом отобранных растений в каждом варианте), в конце вегетации проведён учёт урожая и его структуры.

7.1 Влияние штаммов-антагонистов на интенсивность грибных болезней сои в полевых условиях

Средняя интенсивность развития грибных болезней в середине вегетационного периода в контроле (без бактеризации штаммами-антагонистами) составила 75,5% для сорта Эос и 70,5% для сорта Заряница. Различия между сортами по данному показателю статистически незначимы.

Оба штамма статистически значимо (p<0,001) снизили интенсивность развития болезней. Так, штамм RSA-1 снизил среднюю интенсивность развития болезней у сорта Эос до 57,25% (в 1,32 раза, или на 18,25 процентных пунктов), штамм RSA-13 – до 55,45% (в 1,36 раза, или на 20,05 процентных пунктов). У сорта Заряница штамм RSA-1 снизил интенсивность развития болезней до 63,0% (в 1,12 раза, или на 7,5 процентных пунктов), штамм RSA-13 – до 60,25% (в 1,17 раза, или на 10,25 процентных пунктов).

Двухфакторный дисперсионный анализ показал, что эффект фактора «сорт», а также эффект взаимодействия факторов «сорт» и «бактеризация» является статистически незначимым, в то время как эффект фактора «бактеризация» является в высшей степени значимым (рис. 7.1, 7.2).

Рисунок 7.1 – Влияние факторов «сорт» и «бактеризация» на интенсивность развития болезней сои в полевых условиях.

Рисунок 7.2 – Эффект взаимодействия факторов «сорт» и «бактеризация»

Статистическая значимость различий между вариантами эксперимента по интенсивности согласно ранговому тесту Дункана показана в таблице 7.1.

Таблица 7.1 – Статистическая значимость различий между вариантами эксперимента по интенсивности развития болезней по ранговому тесту Дункана

Как видно из представленных данных, статистическая значимость снижения развития болезней при бактеризации сорта Эос штаммами RSA-1 и RSA-13 составляет p<0,001. При бактеризации сорта Заряница статистическая значимость снижения развития болезней составляет p=0,01 для штамма RSA-1, и p<0,01 для штамма RSA-13. Статистически значимые различия между эффективностью штаммов для обоих сортов отсутствуют.

Снижение интенсивности развития болезней в результате бактеризации штаммами-антагонистами положительно сказалось на росте растений. Так, у сорта Эос при отсутствии бактеризации средняя высота растений составила 28,5 см. Бактеризация штаммом RSA-1 увеличила этот показатель до 35,35 см (в 1,24 раза), бактеризация штаммом RSA-13 – до 34,45 см (в 1,21 раза). У сорта Заряница при отсутствии бактеризации средняя высота растений составила 29,25 см. Бактеризация штаммом RSA-1 увеличила этот показатель до 35,75 см (в 1,22 раза), бактеризация штаммом RSA-13 – до 30,4 см (в 1,04 раза). Статистическая значимость различий между вариантами эксперимента по высоте растений согласно ранговому тесту Дункана показана в таблице 7.2.

Таблица 7.2 – Статистическая значимость различий между вариантами эксперимента по высоте растений по ранговому тесту Дункана

Как видно из представленных данных, увеличение высоты растений при бактеризации сорта Эос обоими штаммами является в высшей степени статистически значимым (p<0,001). При бактеризации сорта Заряница штаммом RSA-1 увеличение высоты растений также в высшей степени значимо (p<0,001), в то время как эффект штамма RSA-13 не доказан (p<0,10), что нашло своё отражение в статистически значимом (p<0,01) эффекте взаимодействия факторов «сорт» и «бактеризация» (рис. 7.3).

Рисунок 7.3 – Эффект взаимодействия факторов «сорт» и «бактеризация».

Индивидуальные эффекты факторов «сорт» и «бактеризация» на высоту растений представлены на рис. 7.4. Как видно из представленных данных, эффект фактора «сорт» статистически незначим, в то время как эффект бактеризации значим на уровне p<0,001.

Рисунок 7.4 – Влияние факторов «сорт» и «бактеризация» на высоту растений.

Кроме высоты растений, бактеризация оказала стимулирующее действие и на накопление биомассы. Более отзывчивым на бактеризацию оказался сорт Эос. Так, если в контроле средняя масса растений была 12,53 г, то в результате бактеризации штаммом RSA-1 этот показатель увеличился до 15,2 г (прирост в 1,21 раза), а в результате бактеризации штаммом RSA-13 – до 15,02 г (прирост в 1,20 раза).

Сорт Заряница отреагировал на бактеризацию штаммом RSA-1 увеличением средней массы растений с 14,08 г до 19,03 г (прирост в 1,35 раза), в то время как бактеризация штаммом RSA-13 не повлияла на биомассу, что нашло отражение в статистически значимом (p<0,05) эффекте взаимодействия факторов «сорт» и «бактеризация» (рис. 7.5).

Рисунок 7.5 – Эффект взаимодействия факторов «сорт» и «бактеризация».

Эффекты индивидуальных факторов представлены на рисунке 7.6, значимость различий между отдельными вариантами – в таблице 7.3.

Рисунок 7.6 – Влияние факторов «сорт» и «бактеризация» на массу растений.

Таблица 7.3 – Статистическая значимость различий между вариантами эксперимента по массе растений по ранговому тесту Дункана

7.2 Влияние штаммов-антагонистов на нодуляцию сои в полевых условиях

На момент середины вегетации не отмечено негативного влияния исследуемых штаммов на нодуляцию сои. Напротив, штамм RSA-1 статистически значимо (p<0,001) повысил среднее число клубеньков на 1 растение у сорта Заряница (табл. 7.4, рис. 7.7, 7.8).

Рисунок 7.7 – Эффект взаимодействия факторов «сорт» и «бактеризация».

Рисунок 7.8 – Влияние факторов «сорт» и «бактеризация» на нодуляцию сои.

Таблица 7.4 – Статистическая значимость различий между вариантами эксперимента по среднему числу клубеньков на растение по ранговому тесту Дункана

7.3 Влияние штаммов-антагонистов на урожай сои в полевых условиях.

Бактеризация обоими штаммами статистически значимо повысила урожайность сорта Эос. Так, если в контроле средняя урожайность составила 58 г/м², то на фоне бактеризации штаммом RSA-1 этот показатель вырос до 82 г/м² (прибавка 41,4%), эффект статистически значим на уровне p<0,01. Бактеризация штаммом RSA-13 повысила урожайность до 79 г/м² (прибавка36,2%), эффект статистически значим на уровне p=0,01 (табл. 7.5). В целом бактеризация штаммами-антагонистами статистически значимо (p<0,01) повысила урожайность сои сорта Эос на 38,8% (рис. 7.9).

Реакция сорта Заряница на бактеризацию с точки зрения урожайности была менее выражена. Бактеризация штаммом RSA-1 не привела к статистически значимому изменению урожайности. Бактеризация штаммом RSA-13 повысила среднюю урожайность с 76,25 г/м² до 96 г/м² (прибавка 25,9%), однако статистическая значимость эффекта не доказана. Тем не менее, включение в дисперсионный комплекс дополнительных данных по урожайности сорта Заряница на фоне инокуляции разными штаммами клубеньковых бактерий показало, что вариант с бактеризацией штаммом RSA-13 статистически значимо (p<0,05) превосходит по урожайности совокупность вариантов, не подвергавшихся бактеризации данным штаммом-антагонистом (рис. 7.10).

Таблица 7.5 – Статистическая значимость различий между вариантами эксперимента для сорта Эос по урожайности по ранговому тесту Дункана

Рисунок 7.9 – Влияние бактеризации штаммами-антагонистами на урожайность сои сорта Эос.

Рисунок 7.10 – Влияние бактеризации штаммом RSA-13 на урожайность сои сорта Заряница. Для увеличения числа степеней свободы в вариант «нет» включены дополнительные данные по испытаниям сорта Заряница с различными штаммами клубеньковых бактерий, проводившимся параллельно на том же опытном поле.

Анализ структуры урожая с помощью дисперсионного анализа не выявил статистически значимых различий между вариантами с бактеризацией штаммами-антагонистами и контролем из-за высокого уровня дисперсии изучаемых показателей. Тем не менее, дискриминантный анализ, проведённый по всему комплексу показателей, выявил статистически значимые (p<0,05 для сорта Эос и p<0,001 для сорта Заряница) различия между вариантами эксперимента. Проекции вариантов на канонические переменные представлены на рис. 7.11.

Рисунок 7.11 – Проекции вариантов на канонические переменные.

Анализ коэффициентов в канонических уравнениях показал, что эффект бактеризации сорта Эос проявляется в первую очередь в увеличении числа бобов, а эффект бактеризации сорта Заряница – в увеличении числа продуктивных узлов и числа семян на одно растение.

Заключение по главе 7

В ходе полевых испытаний штаммы RSA-1 и RSA-13 статистически значимо снизили интенсивность развития грибных болезней сои в середине вегетационного периода. Более отзывчивым на бактеризацию штаммами-антагонистами оказался сорт Эос, у которого бактеризация штаммами RSA-1 и RSA-13 привела к снижению интенсивности развития болезней в 1,32-1,36 раза. У сорта Заряница снижение интенсивности грибных болезней было менее значительным – в 1,12-1,17 раз. Снижение интенсивности заболеваний в результате обработки штаммами-антагонистами сопровождалось статистически значимым увеличением высоты (на 21-24% в зависимости от варианта) и массы (на 20-35% в зависимости от варианта) растений. Исключение составил вариант «RSA-13 х сорт Заряница», где увеличение высоты и массы растений было статистически незначимым. Изучаемые штаммы не оказали негативного влияния на нодуляцию сои, при этом бактеризация штаммом RSA-1 привела к увеличению числа клубеньков на одно растение у сорта Заряница на 70,5%. Бактеризация обоими штаммами статистически значимо повысила урожайность сои сорта Эос на 36,2-38,8%, а бактеризация штаммом RSA-13 также повысила урожайность сои сорта Заряница на 25,9%. Таким образом, оба штамма продемонстрировали высокую эффективность против грибных болезней в сочетании с отсутствием негативного эффекта в отношении нодуляции сои. На основании результатов полевых испытаний штаммы RSA-1 и RSA-13 рекомендуются в качестве биологических средств защиты сои от грибных болезней в условиях Сибири.

Заключение

Наиболее распространёнными и вредоносными возбудителями грибных болезней сои в Сибири и на Дальнем Востоке являются фитопатогенные грибы р. Fusarium – возбудители фузариоза. В зависимости от поражённых органов, фузариоз сои может проявляться в виде корневых гнилей, гибели точки роста, трахеомикозного увядания, листовой пятнистости, поражения гниения бобов и семян, синдрома внезапной гибели растений. Особенно ярко преобладание представителей р. Fusarium в патогенном комплексе сои проявляется в Приенисейской Сибири, где их распространённость в семенах достигает 60%, на корнях и клубеньках – до 100%, а интенсивность развития фузариоза растений в середине вегетации достигает 70-75%. Наряду с представителями р. Fusarium в патогенном комплексе сои в Приенисейской Сибири нами выявлены Cladosporium spp., Alternaria spp., Acremonium strictum, Rhizoctonia solani, Pythium spp., а в качестве возбудителей плесневения семян – представители родов Rhizopus, Aspergillus, Penicillium.

Грибные болезни сои, по разным оценкам, вызывают потерю 20-50% урожая. Несмотря на актуальность проблемы, биологические препараты, предназначенные для защиты сои в Сибири и на Дальнем Востоке, на отечественном рынке отсутствуют, а исследования в этом направлении в последние годы ограничиваются буквально двумя публикациями, в которых испытывались биопрепараты, разработанные в других регионах и предназначенные для других сельскохозяйственных культур. В то же время известно, что масимальный эффект в биологической защите сельскохозяйственных культур от болезней дают препараты на основе аборигенных штаммов, адаптированных к местным почвенно-климатическим условиям.

В ходе выполнения проекта нами составлена коллекция актуальных для региона возбудителей грибных болезней сои, которая была использована для тестирования штаммов-антагонистов.

В ходе лабораторных исследований из автохтонных почвенных и ризосферных микробных сообществ нами выделены 23 бактериальных штамма, проявляющие антибиотическую активности в отношении широкого спектра фитопатогенных грибов в условиях in vitro. Среди выделенных штаммов 22 представлены спорообразующими грамположительными палочками сем. Bacillaceae либо актинобактериями. Несмотря на относительно низкую скорость роста, актинобактерии, как правило, демонстрировали существенно более высокий уровень антигрибной активности, чем представители сем. Bacillaceae.

Два наиболее эффективных штамма (RSA-1 и RSA-13) идентифицированы методом секвенирования гена 16S рРНК соответственно как представители вида Bacillus atrophaeus Nakamura 1989 и вида Streptomyces hygroscopicus (Jensen 1931) Yüntsen et al. 1956.

Оба штамма эффективно подавляют развитие актуальных для региона фитопатогенных и факультативно фитопатогенных грибов, относящихся к трём отделам (Zygomycota, Ascomycota, Basidiomycota), а также развитие грибоподобных протистов (отдел Oomycota) в культуре in vitro. В лабораторных экспериментах, проводившихся методом рулонных культур, бактеризация семян штаммом RSA-1 статистически значимо (p<0,001) снизила распространённость фузариоза сои как в отсутствии искусственного заражения грибами р. Fusarium (в 1,7 раз), так и на фоне искусственного заражения (в 1,5 раза). Снижение распространённости инфекции на фоне искусственного заражения фузариозом сопровождалось статистически значимым (p<0,001) увеличением средней длины проростков на 39,8%.

Бактеризация штаммом RSA-13 при отсутствии искусственного заражения грибами р. Fusarium статистически значимо (p<0,001) снизила распространённость инфекции в 2,1 раза. Снижение распространённости заболевания сопровождалось статистически значимым (p<0,05) увеличением средней длины проростков на 10,1%. На фоне искусственного заражения фузариозом бактеризация штаммом RSA-13 не привела к снижению распространённости инфекции, однако существенно снизила её вредоносность, что проявилось в статистически значимом (p<0,001) увеличении средней длины проростков на 44,1%.

По результатам лабораторных исследований оба штамма были допущены до полевых испытаний на сортах сои местной селекции Эос и Заряница, предназначенных для возделывания в регионе Приенисейской и Восточной Сибири. В ходе полевых испытаний оба штамма статистически значимо снизили интенсивность развития грибных болезней сои в середине вегетационного периода. Более отзывчивым на бактеризацию штаммами-антагонистами оказался сорт Эос, у которого бактеризация штаммами RSA-1 и RSA-13 привела к снижению интенсивности развития болезней в 1,32-1,36 раза. У сорта Заряница снижение интенсивности грибных болезней было менее значительным – в 1,12-1,17 раз. Снижение интенсивности заболеваний в результате обработки штаммами-антагонистами сопровождалось статистически значимым увеличением высоты (на 21-24% в зависимости от варианта) и массы (на 20-35% в зависимости от варианта) растений. Исключение составил вариант «RSA-13 х сорт Заряница», где увеличение высоты и массы растений было статистически незначимым.

Изучаемые штаммы не оказали негативного влияния на нодуляцию сои, а бактеризация штаммом RSA-1 привела к увеличению числа клубеньков на одно растение у сорта Заряница на 70,5%. Бактеризация обоими штаммами статистически значимо повысила урожайность сои сорта Эос на 36,2-38,8%, а бактеризация штаммом RSA-13, кроме этого, повысила урожайность сои сорта Заряница на 25,9%. Таким образом, оба штамма продемонстрировали высокую эффективность против грибных болезней в сочетании с отсутствием негативного эффекта в отношении нодуляции сои. На основании результатов полевых испытаний штаммы RSA-1 и RSA-13 рекомендуются в качестве биологических средств защиты сои от грибных болезней в условиях Сибири.

Для приготовления пилотных партий биопрепаратов, достаточных для бактеризации нескольких тонн семян сои, нами были разработаны протоколы культивирования и применения штаммов RSA-1 и RSA-13. Протоколы предусматривают выращивание штаммов на агаризованной среде (среда №2 ГРМ в разведении 1:1 либо среда с 20 г/л пептона для штамма RSA-1, среда №2 ГРМ в разведении 1:1 либо среда Чапека-Докса для штамма RSA-13) с последующим смывом для получения споровой суспензии, разбавление суспензии до титра 10⁷ спор на мл, и бактеризацию семян полученной суспензией непосредственно перед посевом.

Основные результаты исследований опубликованы в статьях:

Родовиков С.А., Чураков А.А., Попова Н.М., Хижняк С.В. Почвенные микробные сообщества как источник штаммов для биологической защиты сои от фузариоза в Приенисейской Сибири // Вестник Нижневартовского государственного университета. 2020. № 2. С. 4-11. (журнал перечня ВАК, статья проиндексирована в базе Agris FAO)

Rodovikov S.A., Churakov A.A., Popova N.M., Abduraimov P.O., Khizhnyak S.V. Bacterial strains for biological control of fusarium root rot of soybean in Siberia // 2020 IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 548 042054 (издание, индексируемое в базе Scopus).

Чураков А.А., Родовиков С.А., Попова Н.М., Хижняк С.В. Влияние бактериальных штаммов-антагонистов на развитие фузариоза и образование клубеньков у сои // В сборнике: Научно-практические аспекты развития АПК. Материалы национальной научной конференции. Красноярск, 2020. С. 138-141. (статья проиндексирована в РИНЦ)

Родовиков С.А., Овсянкина С.В., Хижняк С.В., Чураков А.А. Перспективы использования автохтонных бактерий для биологической защиты сои от грибных болезней в Приенисейской Сибири // В сборнике: Исследования молодых ученых в биологии и экологии. сборник научных статей по материалам I Международной и XII Региональной научной конференции, посвящённой 75-летию Победы в Великой Отечественной войне. Саратов, 2020. С. 112-114. (статья проиндексирована в РИНЦ)

Rodovikov S.A. Prospects for the use of autochthonous bacteria for biological protection of soybean against fungal diseases // ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ РОССИЙСКОЙ НАУКИ Материалы XIII международной научно-практической конференции молодых ученых. 2020– Издательство: Красноярский государственный аграрный университет (Красноярск) (статья проиндексирована в РИНЦ).

Список использованной литературы

1. Абдураимов П.О. Результаты оценки образцов сои по урожайности и хозяйственным признакам в конкурсном испытании // В сборнике: Инновационные тенденции развития российской науки. Материалы XII Международной научно-практической конференции молодых ученых. Красноярский государственный аграрный университет. 2019. С. 3-5.
2. Баранов В. Ф., Махонин В. Л. О биологической защите агрофитоценозов сои от вредных организ-мов // Масличные культуры. 2014. Вып. 1 (157-158). С. 152-164.
3. Безмутко С.В., Кожевникова И.А. Винтаж и Аканто Плюс для защиты сои от болезней // В сборнике: Научное обеспечение производства сои: проблемы и перспективы. Сборник научных статей по материалам Меж­дународной научно-практической конференции, посвящённой 50-летию образования Всероссийского НИИ сои. 2018. С. 123-131.
4. Безмутко С.В., Кожевникова И.А. Влияние фунгицидов на фитосанитарное состояние опытных посевов сои в приморском крае // Аграрный вестник Приморья. 2018. № 4 (12). С. 33-36.
5. Безмутко С.В., Кожевникова И.А. Оценка эффективности применения новых протравителей фунгицидного действия для защиты сои от основных грибных фитопатогенов // Аграрная наука. 2019. № S2. С. 165-168.
6. Безмутко С.В., Кожевникова И.А., Черепанова Т.А. Анализ распространенности и развития основных грибных болезней сои в Приморском крае // Дальневосточный аграрный вестник. 2019. № 4 (52). С. 9-15.
7. Безмутко С.В., Черепанова Т.А. Оценка эффективности применения протравителей Дэлит Про и Редиго про для защиты сои от корневых гнилей // Аграрный вестник Приморья. 2020. № 4 (20). С. 10-13.
8. Бугаков П. С. Агрономическая характеристика почв земледельческой зоны Красноярского края / П. С. Бугаков, В. В. Чупрова. — Красноярск: изд-во КрасГАУ, 1995. — 176 с.
9. Бугаков П. С. Почвы и их агрономическая характеристика. В кн. Агрохимическая характеристика почв СССР / П. С. Бугаков. — М., 1971. — С. 26-45.
10. Гаврилов А.А. Препарат для обработки семян «дивиденд»- новое решение в борьбе с комплексом болезней пшеницы [Действующее вещество дифеноконазол], Защита и карантин растений. — Ставрополь, 1996(1997). — с. 12-14.
11. Горобей И. М., Ашмарина Л. Ф., Коняева Н. М. Фузариозы зернобобовых культур в лесостепной зоне Западной Сибири // Защита и карантин растений. 2011. № 2. С. 14-16.
12. ГОСТ 12038-84 Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести. — Москва: Стандартинформ. — 2011.
13. Жаркова С. В., Манылова О. В. Эффективность биофунгицида Метабактерин, СП на посевах сои Glycine max(L.) Merrill // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2018. № 12 (170). С. 5-10.
14. Заостровных В. И., Кадуров А. А., Дубовицкая Л. К., Рязанова О. А. Мониторинг видового состава болезней сои в различных зонах соесеяния // Дальневосточный аграрный вестник. 2018. № 4 (48). С. 51-67.
15. Иващенко В.Г. Болезни кукурузы: этиология, мониторинг и проблемы сортоустойчивости. — Санкт-Петербург — Пушкин: ФГБНУ ВИЗР, 2015 — 286 с.
16. Коллекция генетических ресурсов зерновых бобовых ВИР: пополнение, сохранение и изучение. Методические указания.[Под ред. д-ра биол. наук М. А. Вишняковой] — СПб, 2010. — 141с.
17. Консенсусный документ по биологии сои Glycine max(L.) Merr. 2000. Париж: Директорат по охране окружающей среды Организация Экономического Сотрудничества и Развития. — 8 с.
18. Крупкин П. И. Чернозёмы Красноярского края / П. И. Крупкин. — Красноярск: Изд-во КрасГАУ, 2002. — 332 с.
19. Курилова Д. А. Вредоносность фузариоза сои в зависимости от степени поражения растений // Масличные культуры. 2010.№ 2(144-145). С. 84-89.
20. Линников П.И. Российский рынок сои: тенденции, перспективы развития // Аграрный научный журнал. 2018. № 10. С. 81-86. DOI: 10.28983/аsj.v0i10.595
21. Маслиенко Л. В., Курилова Д. А., Шипиевская Е. Ю., Асатурова А. М. Первичный скрининг штам-мов грибов и бактерий антагонистов к возбудителю фузариоза сои // Масличные культуры. 2009. № 1(140). С. 114-119.
22. Межгосударственный стандарт ГОСТ 12044-93 «Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения зараженности болезнями». Принят 21 октября 1993 г.
23. Санкин А.Ю., Безмутко С.В. Фитосанитарный мониторинг соевых агроценозов как обоснование обработок посевов фунгицидами // В сборнике: Эколого-биологическое благополучие растительного и животного мира. Материалы международной научно-практической конференции. 2017. С. 132-134.
24. Семыкин В. А., Пигорев И. Я., Тарасов А. А., Глинушкин А. П., Плыгун С. А., Сычева И. И. Мик-робные препараты и регулятор роста как средства биологизации земледелия // Russian Journal of Agricultural and Socio-Eco№mic Sciences. 2016. Т. 11. № 59. С. 3-9.
25. Синеговская В. Т. Методы исследований в полевых опытах с соей (Учебно-методическое пособие) / В. Т. Синеговская, Е. Т. Наумченко, Т. П. Кобозева // ФГБНУ ВНИИ сои. — Благовещенск, ООО «ИПК «ОДЕОН», 2016. — 115 с.
26. Сырмолот О.В., Кочева Н.С. Оценка влияния бактерий родов Bacillus и Pseudomonas на продуктивность сои // Международный научно-исследовательский журнал. 2019. № 10 (88). С. 35-39.
27. Танделов Ю. П. Плодородие почв и эффективность удобрений в Средней Сибири / Ю. П. Танделов. — М.: Изд-во МГУ, 1998. — 302 с.
28. Томилова О.Г. Биопрепараты для защиты сои от болезней / О.Г. Томилова, А.С. Коробейников, М.В. Штерншис // Защита и карантин растений. – 2009. – № 11. – С. 33-34.
29. Тюрина, Л.Е.Использование и переработка сои: учеб. пособие / Л.Е. Тюрина, Н.А. Табаков; Краснояр. гос. аграр. ун-т.- Красноярск, 2008.-90 с.
30. Тютерев С.Л. Протравливание семян зерновых колосовых культур. Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений РАСХН. Москва: Журнал «Защита и карантин растений» (Приложение), 2005
31. Хижняк С. В., Пучкова Е. П., Петрушкина С. А. Экспресс-метод выявления штаммов-антагонистов для биологической защиты растений от фитопатогенных грибов // Приоритетные направления научно-технологического развития агропромышленного комплекса России: Материалы Национальной научно-практической конференции. 2019. Ч. 2. С. 590-594.
32. Чураков А. А. Влияние сорта и элементов агротехники на формирование урожайности сои в Красноярской лесостепи: автореф. дис. … канд. с.-х. наук / А. А. Чураков. — Новосибирск, 2009. — 17 с.
33. Чураков А. А. Влияние сорта и элементов агротехники на формирование урожайности сои в Красноярской лесостепи: автореф. дис. … канд. с.-х. наук / А. А. Чураков. — Новосибирск, 2009. — 17 с.
34. Чураков А. А. Направления селекции сои в Красноярском крае // Зернобобовые культуры, развивающееся направление в России: Второй Международный форум (Омск, 17-20 июля 2018 г.). Омск: Полиграфический центр КАН, 2018. С. 175-180.
35. Штамм актиномицета Streptomyces lydicus для защиты растений от грибковой инфекции, композиция для защиты растений от грибковой инфекции (варианты), способ снижения чувствительности растения к грибковой инфекции (варианты). Патент RU2127521C1. Дата публикации 20.03.1999.
36. Штерншис М. В., Беляев А. А., Цветкова В. П., Шпатова Т. В., Леляк А. А., Бахвалов С. А. Биопрепараты на основе бактерий рода Bacillus для управления здоровьем растений. Новосибирск: изд-во СО РАН. 2016. 284 с.
37. Amaria W., Soesanthy F., Ferry Y. The Effectiveness of Biofungicide Trichoderma sp. with Three Kinds of Carrier on White Root Disease Rigidoporus microporus // Jurnal Tanaman Industri dan Penyegar. 2016. V. 3. №1. P. 37-44.
38. Anderson E. J., Ali M. L., Beavis W. D., Chen P., Clemente T. E., Diers B. W., Nelson R. L. et al. Soy-bean [Glycine max(L.) Merr.] Breeding: History, Improvement, Production and Future Opportunities // Advances in Plant Breeding Strategies: Legumes. Springer, Cham, 2019. P. 431-516.
39. B. G. Anusha, S. Gopalakrishnan, M. K. Naik & M. Sharma (2019) Evaluation of Streptomyces spp. and Bacillus spp. for biocontrol of Fusarium wilt in chickpea (Cicer arietinum L.), Archives of Phytopathology and Plant Protection, 52:5-6, 417-442
40. Bedin, M.; Gaben, A. M.; Saucier, C. C.; Mester, J. (2004). «Geldanamycin, an inhibitor of the chaperone activity of HSP90, induces MAPK-independent cell cycle arrest». International Journal of Cancer. 109 (5): 643-652.
41. Butu M., Stef R., Grozea I., Corneanu M., Butnariu M. Biopesticides: Clean and Viable Tech№logy for Healthy Environment // Bioremediation and Biotech№logy. 2020. P. 107-151.
42. CABRERA, Mar?a Graciela; CUNDOM, Mar?a Agueda; ELOY, ?lvarez Roberto and GUTIERREZ, Susana Alejandra. Ocurrencia de Bipolaris sorokiniana en plantas de soja en Argentina. Summa phytopathol. [online]. 2010, vol.36, n.2 [cited 2021-02-04], pp.173-174. Available from: <http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-54052010000200013&lng=en&nrm=iso>. ISSN 0100-5405. https://doi.org/10.1590/S0100-54052010000200013.
43. Colombo EM, Kunova A, Gardana C, Pizzatti C, Simonetti P, Cortesi P, Saracchi M, Pasquali M. Investigating Useful Properties of Four Streptomyces Strains Active against Fusarium graminearum Growth and Deoxynivalenol Production on Wheat Grains by qPCR. Toxins. 2020; 12(9): 560
44. Colombo ME, Kunova A, Cortesi P, Saracchi M, Pasquali M. Critical assessment of Streptomyces spp. able to control toxigenic Fusaria in cereals: a literature and patent review. Int J Mol Sci. 2019;20:6119
45. Dean R., Van Kan J. A., Pretorius Z. A., Hammond?Kosack K. E., Di Pietro A., Spanu P. D., … Foster G.D. The Top 10 fungal pathogens in molecular plant pathology // Molecular plant pathology. 2012. V. 13. № 4. P.414-430.
46. Deising, H.B. Mechanisms and significance of fungicide resistance / H.B. Deising, S. Reimann , S.F. Pascholati // Brazilian Journal of Microbiology. — 2008. — № 39. — P. 286-295.
47. Delaney M., ArchMiller A. A., Delaney D. P., Wilson A. E., Sikora E. J. Effectiveness of fungicide on soybean rust in the southeastern United States: a meta-analysis // Sustainability. 2018.V. 10. №6. P. 1784.
48. E. Emmert, J. Handelsman Biocontrol of plant disease: a (Gram-) positive perspective, FEMS Microbiology Letters, Volume 171, Issue 1, February 1999, Pages 1-9
49. Fira D, Dimki? I, Beri? T, Lozo J, Stankovi? S. Biological control of plant pathogens by Bacillus species. J Biotechnol. 2018;285:44-55
50. Food and Agricultural organization. Food and agricultural data. URL http://www.fao.org/faostat/en/#data/QC (Дата обращения 15.01.2020)
51. Fritze, D, and Pukall R. «Reclassification of bioindicator strains Bacillus subtilis DSM 675 and Bacillus subtilis DSM 2277 as Bacillus atrophaeus». International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology51.1 (2001): 35-37.
52. Ganesha Naik, R., K. Jayalakshmi and Basavaraj Naik, T. 2017. Efficacy of Fungicides on the Management of Sheath Blight of Rice.Int.J.Curr.Microbiol.App.Sci. 6(9): 611-614.
53. Grahovac, J. Biocontrol agent for apple Fusarium rot: optimization of production by Streptomyces hygroscopicus // Grahovac, I. Mitrovi?, J. Dodi?, M. Grahovac, Z. Ron?evi?, S. Dodi?, A. Joki? // Zemdirbyste-Agriculture, vol. 107, No. 3 (2020), p. 263-270 Graven SN, Estrada-O S, Lardy HA (1966). «Alkali metal cation release and respiratory inhibition induced by nigericin in rat liver mitochondria». Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 56 (2): 654-658.
54. Greenberg, DL; Busch, JD; Keim, P; Wagner, DM (1 September 2010). «Identifying experimental surrogates for Bacillus anthracis spores: a review». Investigative genetics. 1 (1): 4.
55. Grichar, W. J. Soybean (Glycine max L.) Response to Fungicides inthe Absence of Disease Pressure // International Journal of Agro№my. 2013.
56. Haddad P. E., Leite L. G., Lucon C. M. M., Harakava R. Selection of Trichoderma spp. strains for the control of Sclerotinia sclerotiorum insoybean // Pesquisa Agropecu?ria Brasileira. 2017. V. 52. №12. P. 1140-1148.
57. Hartman G. L., West E. D., Herman T. K. Crops that feed the World 2. Soybean-worldwide production, use, and constraints caused by pathogens and pests // Food Security. 2011. V. 3. №1. P. 5-17.
58. Hartman G.L., Rupe J.C., Sikora E.J., Domier L.L., Davis J.A., Steffey K.L. Compendium of Soybean Diseases and Pests, 5th ed. The American Phytopathological Society: St Paul, MN. USA, 2016. P. 17-135.
59. Hashimoto, M., Murakami, T., Funahashi, K., Tokunaga, T., Nihei, K., Okuno, T., Kimura, T., Naoki, H., Himeno, H. (2006). «An RNA polymerase inhibitor, cyclothiazomycin B1, and its isomer». Bioorganic & Medicinal Chemistry. 14 (24): 8259-8270.
60. Hollomon, D.W. Fungicide resistance: facing the challenge — a review // Plant Protect. Sci. — 2015. — № 51. — P. 170-176.
61. Igarashi Y., Iida T., Yoshida R., Furumai T. Pteridic acids A and B, novel plant growth-promoters with auxin-like activity from Streptomyces hygroscopicus TP-A0451. J. Antibiot. 2002;55:764-767.
62. Ishii H. Impact of Fungicide Resistance in Plant Pathogens on Crop Disease Control and Agricultural Environment // JARQ. 2006. 40 (3). P. 205 — 211.
63. Jackson-Ziems T.A., Giesler L.J., Adesemoye A.O., Harveson R.M., Wegulo, S.N. Understanding Fungicide Resistance. // Papers Plant Pathol. 2017. 481. P. 185-188.
64. Jensen, HL (1931). «Contributions to our knowledge of the Actinomycetales. II. The definition and subdivision of the genus Actinomyces, with a preliminary account of Australian soil Actinomycetes». Proceedings of the Linnean Society of New South Wales. 56: 345-370.
65. Kukushkina K.V., Keler V.V., Eskova E.N., Muchkina E.Ya., Khizhnyak S.V.
66. Kulkarni C.S., Patil B.C., Patil P.L. (Leaf spot of soybean [Glycine max(L.) Merr.] caused by Drechslera halodesin // India. J Maharashtra Agric Univ. 1976. 1. P. 167.
67. Li, H.; Su, H.; Kim, S. B.; Chang, Y. K.; Hong, S. K.; Seo, Y. G.; Kim, C. J. (2011). «Enhanced production of trehalose in Escherichia coli by homologous expression of otsBA in the presence of the trehalase inhibitor, validamycin A, at high osmolarity». Journal of Bioscience and Bioengineering. 113 (2): 224-32.
68. Li, X., and Yang, X. B. 2009. Similarity, pattern, and grouping of soybean fungal diseases in the United States: Implications for the risk of soybean rust. Plant Dis. 93:162-169.
69. Ma J, Wang C, Wang H, Liu K, Zhang T, Yao L, Zhao Z, Du B, Ding Y. (2018) Analysis of the Complete Genome Sequence of Bacillus atrophaeus GQJK17 Reveals Its Biocontrol Characteristics as a Plant Growth-Promoting Rhizobacterium. BioMed Research International 2018, pages 1-9.
70. Mitrovi? I., Grahovac A., Dodi? J., Grahovac M., Dodi? S., Vu?urovi? D., Vlajkov V. 2017. Effect of agitation rate on the production of antifungal metabolites by Streptomyces hygroscopicus in a lab-scale bioreactor. Acta Periodica Technologica, 48 (48): 231-244.
71. Mizuhara N, Kuroda M, Ogita A, Tanaka T, Usuki Y, Fujuta K . (2011). Antifungal thiopeptide cyclothiazomycin B1 exhibits growth inhibition accompanying morphological changes via binding to fungal cell wall chitin. Bioorg Med Chem 19: 5300-5310.
72. Nakamura, L. K. (1989). «Taxonomic Relationship of Black-pigmented Bacillus subtilis Strains and a Proposal for Bacillus atrophaeus sp. nov.». International Journal of Systematic Bacteriology. 39 (3): 295-300
73. Nega A. (2014). Review on concepts in biological control of plant pathogens. J. Biol. Agric. Healthcare 4 (27), 33-54.
74. Newitt, J. T., Prudence, S., Hutchings, M. I., & Worsley, S. F. (2019). Biocontrol of Cereal Crop Diseases Using Streptomycetes. Pathogens (Basel, Switzerland), 8(2), 78. https://doi.org/10.3390/pathogens8020078
75. O’Brien P. A. Biological control of plant diseases // Australasian Plant Pathology. 2017. V. 46. № 4. P.293-304.
76. Ocamb C.M., Hamm P.B., Johnson D.A. Benzimidazole resistance of Fusarium species recovered from potatoes with dry rot from storages located in the Columbia basin of Oregon and Washington. // Am. J. Potato Res. 2007. V. 842. P. 169-177.
77. Patil, V. V. & Kulkarni, H. V. Comparison of confidence intervals for the Poisson mean: some new aspects. REVSTAT-Statistical Journal 10, 211-227 (2012).
78. Pettinger RC, Wolfe RN, Hoehn MM, Marks PN, Dailey WA, McGuire JM. Hygromycin I. Preliminary studies on the production and biological activity of a new antibiotic. Antibiot Chemother. 1953; 3: 1268-1278.
79. Rajafaofera, M. J. N., Wang, Y., Ghulam, Y. D., Jin, P. F., Lixia, F., Liangxiang, X., Wenbo, L., & Weiguo, M. (2019). Volatile compounds of Bacillus atrophaeus HAB-5 inhibit the growth of Colletotrichum gloeosporioides. Pesticide Biochemistry and Physiology, 156, 170-176.
80. Rajaofera, M.J.N., Wang, Y., Jatoi, Z.A. et al. Bacillus atrophaeus HAB-5 secretion metabolites preventing occurrence of systemic diseases in tobacco plant. Eur J Plant Pathol 156, 159-172 (2020).
81. Savary S., Willocquet L., Pethybridge S. J., Esker P., McRoberts N., Nelson A. The global burden of pathogens and pests on major food crops // Nature ecology & evolution. 2019. V. 3. №3. P. 430-439.
82. Senberga A., Dubova L., Alsina I. Germination and growth of primary roots of inoculated bean (Viciafaba) seeds under different temperatures // AgronomyResearch. 2018. № 16(1). P. 243-253.
83. Sevastos A., Labrou N.E., Flouri F., Malandrakis A. Glutathione transferase-mediated benzimidazole-resistance in Fusarium graminearum // Pest. Biochem. Physiol. 2017. V. 141. P. 23-28.
84. Shen et al., 2016 / T. Shen, C. Wang, H. Yang, Z. Deng, S. Wang, B. Shen, Q. Shen. Identification, solid-state fermentation and biocontrol effects of Streptomyces hygroscopicus B04 on strawberry root rot // Appl. Soil Ecol., 103 (2016), pp. 36-43
85. Thakkar A., Saraf M. Development of microbial consortia as a biocontrol agent for effective management of fungal diseases in Glycine max L // Archives of Phytopathology and Plant Protection. 2015. V. 48. №6. P. 459-474.
86. Thiabendazole vs difenoconazole in chemical control of seed-borne toxigenic fungi affecting wheat quality // 2020 IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 548 082096
87. Varma R.K., Pancheshwar D.K., Patel S. Leaf spot and blight of soybean by Drechslera glycini sp. nov. in Madhya Pradesh: a new observation // JNKVV Res J. 2015. 49(1). P. 52-53.
88. Vasebi Y., Safaie N., Alizadeh A. Biological control of soybean charcoal root rot disease using bacterial and fungal antagonists In Vitro and greenhouse condition // Journal of Crop Protection. 2013. V. 2. № 2. P. 139-150.
89. Zhang, S.; Zhau, H; Liu, J (1982). «Studies on the agricultural antibiotics 5102-II. isolation and characterization of antibiotic 5102-II». Acta Microbiologica Sinica. 22: 145-150.

Приложения

Реферат

Отчёт состоит из шесть разделов, введения, заключения, реферата, содержит 355 страниц, 54 таблицы, 249 рисунков, 128 источников, 9 приложений.

ЕСТЕСТВЕННАЯ УБЫЛЬ, ЗЕРНО, НОРМА, ХРАНЕНИЕ, ЭЛЕВАТОР, КЛИМАТИЧЕСКИЕ ГРУППЫ, ПРОДУКТЫ ПЕРЕРАБОТКИ ЗЕРНА, СКЛАД, НАСЫПЬ

Объект исследования: зерно, пшеница, ячмень, овес, мука, зернохранилища.

Цель работы: становление норм естественной убыли зерна, семян различных культур при хранении в элеваторах применительно к условиям климатических групп Красноярского края, а также естественной убыли продуктов переработки зерна при хранении в складах насыпью.

Проведен систематический анализ нормативной документации, регламентирующей обеспечение ведения учета и оформления операций с зерном и продуктами его переработки на предприятиях АПК.

Проведен анализ применяемых в Красноярском крае способов хранения зерна и зернопродуктов.

Для определения факторов, влияющих на динамику изменения естественной убыли зерна и продуктов переработки зерна при хранении различными способам, заложен многофакторный опыт, включающий наблюдение за объектами исследования в течение различных периодов хранения.

Проведены исследования и собран материал по изменению количественно-качественных показателей зерна и зернопродуктов при различных способах хранения в различных природно-климатических зонах Красноярского края и влияние этих факторов на естественную убыль. Разработан механизм оценки естественной убыли зерна и продуктов его переработки.

Для усовершенствования отбора проб зерна на предприятиях АПК с целью проведения анализов разработаны новые конструкции пробоотборников, подготовлена научно-техническая документация и поданы заявки в Роспатент РФ. Подана заявка на полезную модель лабораторного статического смесителя.

Впервые систематизированы данные о естественной убыли зерна, семян различных культур и продуктов переработки зерна при хранении в элеваторах и в складах насыпью в различных зонах Красноярского края. Определены оптимальные способы и режимы хранения зерна пшеницы, ячменя, овса, муки пшеничной разных сортов и муки ржаной. Определены факторы, влияющие на динамику изменения количественно-качественных показателей зерна и зернопродуктов при различных способах хранения в различных природно-климатических зонах Красноярского края.

Разработаны предложения по оптимальным способам хранения зерна пшеницы, ячменя, овса, муки пшеничной разных сортов и муки ржаной для предприятий АПК Красноярского края.

Подготовлены и изданы научно-практические рекомендации «Оценка естественной убыли зерна основных злаковых культур при различных способах хранения», содержащие научно-технические результаты прикладных исследований, характеризующие естественную убыль зерна при различных способах хранения для различных условий Красноярского края.

Выходная продукция. Подготовлено и опубликовано 7 научных статей, из них 5 в журналах рекомендованных ВАК. Подано 4 заявки на регистрацию интеллектуальной собственности в Роспатент РФ (патенты на полезные модели), получено одно решение о выдаче патента. Изданы научно-практические рекомендации для товаропроизводителей Красноярского края. Подготовлен научно-технический отчёт.

Результаты научных разработок внедрены на предприятиях АПК Красноярского края и Российский Федерации, получено 2 акта внедрения (Приложения 7-8). Получены 2 акта внедрения в учебный процесс образовательных учреждений Красноярского края (Приложения 9-10).

Введение

В настоящее время зерновая отрасль России полностью обеспечивает внутренние потребности и позволяет стране в последнее время занимать ведущие позиции в мире по экспорту зерна.

Ряд авторов заявляют, об отрицательном тренде качества зерна российской пшеницы и о том, что на фоне роста производства зерна качество его достигло предельно низкого уровня. В связи с этим для проявления высоких хлебопекарных качеств сильной пшеницы в случае, когда она используется в чистом виде, необходимо применение специфических технологий [122].

Красноярский край по экономическим и географическим признакам разделен по группам районов на зоны: северная, центральная, западная, восточная, южная. Особенности климатических условий в различных зонах Красноярского края влияют на формирование качества зерна [122].

Одной из важнейших задач, обеспечивающих устойчивое развитие страны и ее продовольственную безопасность, является увеличение производства зерна, сокращение потерь и снижения качества при его хранении, как в заготовительной системе (элеваторы, хлебоприемные предприятия), так и в системе выращивания, в хозяйствах всех форм собственности.

Создание благоприятных условий для длительного хранения зерна необходимо для обеспечения круглогодичного потребления зерна с минимальными потерями. Необходимо соблюдать агротехнические требования при предварительной обработке и хранении зерна для исключения самосогревания зерновой массы и уменьшения биологической порчи зерна.

За последние годы урожай в Российской Федерации достиг 110 – 135 млн. тонн, а общая емкость зернохранилищ составляет по разным данным составляет от 120 до 146 млн.тонн, что совершенно недостаточно. Общее количество хлебоприемных предприятий составляет 1615, в том числе элеваторов 393 единиц, в Красноярском крае – 20 специализированных предприятий. По данным Зернового Союза на перерабатывающих предприятиях хранится 17,4 млн.тонн, на заготовительных предприятиях 47,3 млн. тонн, остальное на сельскохозяйственных предприятиях 81,3 млн.тонн, включая амбары для хранения, которые не могут гарантировать сохранность качества и количества зерна.

Минимально необходимым объемом хранилищ считается тот, когда мощность хранения на 20 – 30% превышает годовой урожай зерна. Мировые лидеры по производству зерна, такие Канада, США и Австралия обладают огромными емкостями для хранения зерна, в 3-4 раза превышающими свои годичные потребности и годичный валовой сбор зерновых культур. Тогда как в РФ емкостей для хранения зерна едва хватает, чтобы разместить весь собранный урожай и требуется значительное увеличение мощностей для хранения, особенно элеваторной емкости.

Необходимо отметить, что в процессе хранения наблюдаются довольно большие потери из-за несовершенных технологий, ненадлежащий уровень их оснащения современных зернохранилищ и их недостаточного количества.

Прирост зерновой емкости осуществляется в последние годы в основном за счет строительства металлических зернохранилищ. Это объясняется меньшими по сравнению с железобетонными силосами капитальными затратами и короткими сроками монтажа. Вместе с тем, металлические силоса подвержены износу и коррозии, имеют повышенное энергопотребление и требуют отдельной теплоизоляции, отсутствие которой приводит к существенным ограничениям в их использовании, особенно при значительном изменении климатических условий, характерных для большинства регионов Российской Федерации.

1 Анализ нормативной документации, регламентирующей обеспечение ведения учета и оформления операций с зерном и продуктами его переработки на предприятиях АПК

1.1 Нормативно-техническая документация, регламентирующая нормы естественной убыли зерна и качества и безопасности зерна и зернопродуктов

Для определения пригодности зерна для пищевых и/или кормовых целей оно должно проходить контроль качества. После получения результатов исследований партий зерна его можно оценить и рекомендовать для использования в хлебобулочной, макаронной и кондитерской промышленности, или использовать для кормовых или иных целей. Подтверждение соответствия качества и безопасности зерна и продуктов его переработки при экспортно-импортных операциях носит в настоящее время обязательный характер. С 2012 года Россия входит в лидирующую тройку по экспорту зерна, а в 2018 году стала лидером по вывозу за рубеж пшеницы. Объем экспорта зерна постоянно растет с 19 млн.тонн в 2011/ 2012 сельскохозяйственном году, 35,5 млн.т (из них 27,1 млн.т. пшеницы) – 2016/2017, до рекордных 52,4 млн. тонн (из них 40 млн.т. пшеницы) в 2017/2018 с/х году.

Исторически многие годы вопросами учета и качества зерна занималась Государственная хлебная инспекция, которая была образована в 1923 году и просуществовала до 2005 года. Приказом Россельхознадзора № от 28.03.2005 года Государственная хлебная инспекция была перерегистрирована и получила наименование Федеральное государственное учреждение «Федеральный центр оценки безопасности и качества зерна и продуктов его переработки». Была отменена обязательная сертификация зерна.

Ныне существующее название органа по контролю качества зерна – Федеральное государственное бюджетное учреждение (ФГБУ) «Центр оценки качества зерна» – в 2011 году приказом № 299 от 31 мая 2011 г. Федеральной службы по ветеринарному и фитосанитарному надзору. Основная задача центра – оценка и контроль урожая основных зерновых культур в зернопроизводящих регионах Российской Федерации. ФГБУ «Центр оценки качества зерна» проводит контроль качества всего экспортируемого зернового сырья и всех партий зерна, закупленных государством для пополнения государственного интервенционного фонда. Качество остального российского зерна проверяется только самими производителями по необходимости и в большинстве случаев находится вне статистического учета. По данным самого ФГУ «Центр оценки качества зерна» они отслеживают около половины валового сбора пшеницы на качество, ежегодно от 50 до 70 млн. тонн зерна и продуктов его переработки проверяется данным органом. Организация аккредитована в международных организациях: ISTA (Международная ассоциация по контролю качества семян), GAFTA (Международная ассоциация по торговле зерном и кормами), FOSTA (Федерация ассоциаций по маслам, семенам масличных и жирам), ICC (Международная ассоциация по науке и технологии зерна), AACC (Международная американская ассоциация зерновых химиков), а также в национальных системах аккредитации: Федеральная служба по аккредитации в качестве испытательной лаборатории и органа сертификации и экспертной организации в сфере государственного контроля в области карантина растений, в сфере качества и безопасности зерна и продуктов его переработки и в сфере семеноводства сельскохозяйственных растений; Федеральное агентство по техническому регулированию в качестве испытательной лаборатории и провайдера проверок квалификации других лабораторий. Несмотря на то, что сертификация зерна на внутреннем рынке не является основным направлением деятельности, в последнее время ей уделяется большое внимание. Специалисты проводят исследования растительной продукции и консультируют по вопросам хранения, учета и безопасности зерна, их привлекают представлять и защищать интересы участников рынка зерна. Для организации системы учета и качества зерна ФГУ «Центр оценки качества зерна» была разработана и внедрена автоматизированная электронная система документооборота «Зерно». С помощью данной системы участники зерновой биржи подтверждают сертификацию партий зерна, выставляемых на торги.

Управление Федеральной службы по ветеринарному и фитосанитарному надзору осуществляет:

• государственный контроль (надзор) за качеством и безопасностью зерна, крупы, комбикормов и компонентов для их производства, а также побочных продуктов переработки зерна, в части их закупок для государственных нужд;

• государственный контроль (надзор) за качеством и безопасностью зерна, крупы, комбикормов и компонентов для их производства, а также побочных продуктов переработки зерна при их ввозе (вывозе) на территорию Таможенного союза; • государственный контроль (надзор) за качеством и безопасностью при поставке (закладке) зерна и крупы в государственный резерв, при его хранении и транспортировке;

• государственный контроль (надзор) за соблюдением требований технического регламента в отношении зерна, приобретаемого не для личных нужд потребителей, а также в отношении связанных с требованиями к зерну процессов производства, хранения, перевозки, реализации и утилизации.

Полномочия за Россельхознадзором закреплены постановлениями Правительства РФ:

• от 30.06.2004 № 327 «Об утверждении Положения о Федеральной службе по ветеринарному и фитосанитарному надзору»;

• от 04.08.2005 № 491 «О мерах по обеспечению государственного контроля за качеством и безопасностью зерна, комбикормов и компонентов для их производства, а также побочных продуктов переработки зерна»;

• от 02.07.2013 № 553 «Об уполномоченных органах Российской Федерации по обеспечению государственного контроля (надзора) за соблюдением требований технического регламента Таможенного союза «О безопасности зерна».

Государственный контроль за качеством и безопасностью зерна, крупы, комбикормов и компонентов для их производства осуществляется на основании административного регламента Федеральной службы по ветеринарному и фитосанитарному надзору (зарегистрированного Минюстом России 25.01.2017, регистрационный № 45399).

При проведении мероприятий по контролю оценивается соблюдение следующих актов, содержащих обязательные требования:

• Технический регламент Таможенного союза «О безопасности зерна» ТР ТС 015/2011, утвержденный решением комиссии Таможенного союза от 9 декабря 2011 г. № 874;

• Технический регламент Таможенного союза «О безопасности пищевой продукции» ТР ТС 021/2011, утвержденный решением комиссии Таможенного союза от 9 декабря 2011 г. № 880;

• Федеральный закон от 02.12.1994 № 53-ФЗ «О закупках и поставках сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия для государственных нужд»;

• Федеральный закон от 13.12.1994 № 60-ФЗ «О поставках продукции для федеральных государственных нужд» и от 21.07.2005;

• Федеральный закон от 29.12.1994 № 79-ФЗ «О государственном материальном резерве»;

• Федеральный закон от 02.01.2000 № 29-ФЗ «О качестве и безопасности пищевых продуктов»;

• Федеральный закон от 27.12.2002 № 184-ФЗ «О техническом регулировании»;

• Положение о проведении экспертизы некачественных и опасных продовольственного сырья и пищевых продуктов, их использовании или уничтожении, утвержденное постановлением правительства от 29.09.1997 № 1263.

Согласно федеральных законов от 02.12.1994 № 53-ФЗ «О закупках и поставках сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия для государственных нужд», от 13.12.1994 № 60-ФЗ «О поставках продукции для федеральных государственных нужд», зерно и продукты его переработки, закупаемые за счет средств федерального бюджета, бюджетов субъектов РФ и внебюджетных источников, привлекаемых для этих целей, относятся к продукции, закупаемой для государственных нужд.

Под государственным резервом понимают особый федеральный (общероссийский) запас материальных ценностей, предназначенный для использования в целях мобилизационных нужд РФ и первоочередных работ при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций, оказания государственной поддержки различным отраслям народного хозяйства, предприятиям, учреждениям, организациям и субъектам РФ, оказания гуманитарной помощи и регулирующего воздействия на рынок. При осуществлении контроля закупок для государственных нужд проверяется наличие документа о качестве и безопасности (сертификата соответствия и декларации соответствия).

Государственный контроль за качеством и безопасностью зерна, крупы, комбикормов и компонентов для их производства осуществляется на основании административного регламента Федеральной службы по ветеринарному и фитосанитарному надзору (зарегистрированного Минюстом России 25.01.2017, регистрационный № 45399), который является правовой основой для проведения контрольно-надзорных мероприятий по исполнению государственной функции по осуществлению государственного надзора в области обеспечения качества и безопасности пищевых продуктов, материалов и изделий, в том числе за соблюдением требований к качеству и безопасности зерна, крупы, комбикормов и компонентов для их производства, побочных продуктов переработки зерна при осуществлении их закупок для государственных нужд, ввозе (вывозе) на территорию Таможенного союза, а также при поставке (закладке) зерна и крупы в государственный резерв, их хранении в составе государственного резерва и транспортировке (утвержден приказом Министерства сельского хозяйства Российской Федерации № 185 от 17 мая 2016 года) [17].

В соответствии с данным административным регламентом должностные лица территориальных управлений Россельхознадзора имеют право:

• проверять в установленном порядке соблюдение обязательных требований, а также документы, относящиеся к предмету проверки;
• на беспрепятственный доступ на территорию и (или) в помещение, здание проверяемого лица (за исключением жилища проверяемого лица) при предъявлении служебных удостоверений и приказа руководителя (заместителя руководителя) Россельхознадзора, руководителя (заместителя руководителя) его территориального управления о проведении проверки;
• на беспрепятственное осуществление осмотра территорий, зданий и помещений, занимаемых проверяемым лицом (за исключением жилища проверяемого лица), предметов, документов и информации (сведений), содержащихся на любых ее носителях;
• запрашивать и получать по мотивированному требованию в установленный срок от проверяемого лица документы, объяснения в письменной или устной форме, информацию, необходимую для исполнения государственной функции;
• выдавать проверяемым лицам обязательные для исполнения предписания по устранению выявленных нарушений при осуществлении государственной функции;
• составлять протоколы об административных правонарушениях;
• рассматривать дела об административных правонарушениях.

В случае выявления некачественной и опасной продукции в ходе контроля поднадзорному объекту выдается предписание об изъятии из оборота и запрещении реализации некачественной и опасной поднадзорной продукции, непригодной для использования в пищу, до получения результатов экспертизы и/или принятия решения о дальнейшем ее использовании или уничтожении. Проводится экспертиза некачественной и опасной продукции. Экспертиза проводится в соответствии с «Положением о проведении экспертизы некачественных и опасных продовольственного сырья и пищевых продуктов, их использовании или уничтожении», утвержденным постановлением Правительства РФ от 29.09.1997 № 1263. Действие положения устанавливает порядок проведения экспертизы некачественных и опасных продовольственного сырья и пищевых продуктов, их дальнейшего использования или уничтожения. Некачественные и опасные зерно, крупа, комбикорма и компоненты для их производства, а также побочные продукты переработки зерна подлежат изъятию из оборота, экспертизе, утилизации или уничтожению. Зерно и продукты его переработки, в отношении которых владелец не может подтвердить их происхождение, а также имеющие явные признаки недоброкачественности и представляющие в связи с этим непосредственную угрозу жизни и здоровью человека, подлежат уничтожению без проведения экспертизы. Расходы, связанные с транспортированием, хранением, экспертизой, использованием или уничтожением зерна и продуктов его переработки, непригодных для использования в пищу, оплачиваются их владельцем. Экспертиза включает оценку соответствия сопроводительной документации на зерно и продукты его переработки требованиям нормативной и технической документации, результатов их внешнего осмотра, исследований, состояния упаковки и маркировки продукции.

По результатам экспертизы Управление Россельхознадзора принимает решение о запрещении использования поднадзорной продукции на пищевые цели, о ее возврате поставщику, утилизации или уничтожении и вручается владельцу некачественной и опасной продукции. Информация по выявленной некачественной продукции направляется в Росаккредитацию с целью отмены декларации о соответствии или принятия решения о приостановке действия декларации соответствия.

Меры ответственности за нарушения законодательства о качестве и безопасности зерна [17]:

• статья 7.18 КоАП РФ «Нарушение правил хранения, закупки или рационального использования зерна и продуктов его переработки, правил производства продуктов переработки зерна».

Нарушение правил хранения, закупки или рационального использования зерна и продуктов его переработки, а также правил производства продуктов переработки зерна (за исключением случаев, когда такие правила содержатся в технических регламентах) влечет предупреждение или наложение административного штрафа на граждан на граждан в размере от пятисот до одной тысячи рублей; на должностных лиц — от одной тысячи до двух тысяч рублей; на юридических лиц — от десяти тысяч до двадцати тысяч рублей.

• статья 14.43 КоАП РФ «Нарушение изготовителем, исполнителем (лицом, выполняющим функции иностранного изготовителя), продавцом требований технических регламентов»;

Несоблюдение обязательных требований технических регламентов влечет наложение административного штрафа на граждан в размере от одной тысячи до двух тысяч рублей; на должностных лиц — от десяти тысяч до двадцати тысяч рублей; на лиц, осуществляющих предпринимательскую деятельность без образования юридического лица — от двадцати тысяч до трехсот тысяч рублей; на юридических лиц — от ста тысяч до трехсот тысяч рублей.

• статья 14.44 КоАП РФ «Недостоверное декларирование соответствия продукции» (введена Федеральным законом от 18.07.2011 № 237-ФЗ);

Недостоверное декларирование соответствия продукции является квалифицирующим признаком административного правонарушения, предусмотренного ст. 14.44 КоАП РФ и влечет наложение административного штрафа на должностных лиц в размере от пятнадцати тысяч до двадцати пяти тысяч рублей; на юридических лиц — от ста тысяч до трехсот тысяч рублей.

Действия, предусмотренные настоящей статьёй, повлекшие причинение вреда жизни или здоровью граждан, имуществу физических или юридических лиц, государственному или муниципальному имуществу, окружающей среде, жизни или здоровью животных и растений либо создавшие угрозу причинения вреда жизни или здоровью граждан, окружающей среде, жизни или здоровью животных и растений влекут наложение административного штрафа на должностных лиц в размере от тридцати пяти тысяч до пятидесяти тысяч рублей; на юридических лиц — от семисот тысяч до одного миллиона рублей.

• статья 14.45 КоАП РФ «Нарушение порядка реализации продукции, подлежащей обязательному подтверждению соответствия» (введена Федеральным законом от 18.07.2011 № 237-ФЗ).

Реализация продукции, подлежащей обязательному подтверждению соответствия, без указания в сопроводительной документации сведений о сертификате соответствия или декларации о соответствии, является квалифицирующим признаком административного правонарушения, предусмотренного ст. 14.45 КоАП РФ и влечет наложение административного штрафа на должностных лиц в размере от двадцати тысяч до сорока тысяч рублей; на юридических лиц — от ста тысяч до трехсот тысяч рублей.

Зерно, соответствующее требованиям безопасности согласно статье 4 ТР ТС 015/2011 и прошедшее процедуру подтверждения соответствия (декларирования), должно быть маркировано единым знаком обращения продукции на рынке государств – членов Таможенного союза [25].

Нарушение порядка маркировки продукции, подлежащей обязательному подтверждению соответствия, является квалифицирующим признаком административного правонарушения, предусмотренного ст. 14.46 КоАП РФ [17]:

• ч.1 ст. 14.46 Маркировка продукции знаком обращения продукции на рынке, соответствие которой требованиям технических регламентов не подтверждено в порядке, предусмотренном законодательством о техническом регулировании, либо маркировка знаком соответствия продукции, соответствие которой требованиям технических регламентов не подтверждено в порядке, предусмотренном законодательством о техническом регулировании — влечет наложение административного штрафа на должностных лиц в размере от десяти тысяч до двадцати тысяч рублей; на юридических лиц — от ста тысяч до трехсот тысяч рублей.

• ч. 2 ст. 14.46 Действия, предусмотренные частью 1 настоящей статьи, повлекшие причинение вреда жизни или здоровью граждан, имуществу физических или юридических лиц, государственному или муниципальному имуществу, окружающей среде, жизни или здоровью животных и растений либо создавшие угрозу причинения вреда жизни или здоровью граждан, окружающей среде, жизни или здоровью животных и растений, — влекут наложение административного штрафа на должностных лиц в размере от тридцати тысяч до пятидесяти рублей; на юридических лиц — от семисот тысяч до одного миллиона рублей.

Невыполнение в срок законного предписания (постановления, представления, решения) органа (должностного лица), осуществляющего государственный надзор, муниципальный контроль, является квалифицирующим признаком административного правонарушения, предусмотренного ст. 19.5 КоАП РФ:

• ч.1. ст.19.5 Невыполнение в установленный срок законного предписания (постановления, представления, решения) органа (должностного лица), осуществляющего государственный надзор (контроль), муниципальный контроль, об устранении нарушений законодательства — влечет наложение административного штрафа на граждан в размере от трехсот до пятисот рублей; на должностных лиц – от одной тысячи до двух тысяч рублей или дисквалификацию на срок до трех лет; на юридических лиц — от десяти тысяч до двадцати тысяч рублей.

Надзор и контроль в области качества производства зерна и семеноводства сельскохозяйственных растений направлен на обеспечение безопасности растений и семян, а, следовательно, и продовольственную безопасность страны, на исключение причинения вреда здоровью человека и животных.

1.2 Нормативная документация, регламентирующая обеспечение ведения учета и оформления операций с зерном и продуктов его переработки

Отрасль хранения и переработки зерна, включающая различные производства, играет одну из важнейших ролей в сфере удовлетворения потребностей населения в продуктах питания. Многообразие форм собственности и хозяйствования предприятий данной отрасли обозначают одну из первостепенных задач – ведение первичного количественно-качественного учета для решения задач производственной и управленческой деятельности на предприятии. Сведения первичного учета являются основой для анализа, который ложится в основу решений по повышению эффективности различных технологических процессов, а также для корректных расчетов и оценки сохранности сырья и предотвращения его потерь.

Нормативным документом, регламентирующим ведение количественно-качественного учета, является «Порядок учета зерна и продуктов его переработки», утвержденного приказом Государственной хлебной инспекции при Правительстве Российской Федерации от 08 апреля 2002 г. № 29 (далее – Порядок). Помимо регламентации ведения данного вида учета указанный документ устанавливает требования к оформлению операций с зерном, мукой, крупой, комбикормами и побочными продуктами переработки зерна. Действие настоящего Порядка распространяется на юридических лиц и индивидуальных предпринимателей, осуществляющих деятельность по закупке, хранению, переработке и реализации зерна и продуктов его переработки, за исключением сельскохозяйственных товаропроизводителей.

Порядок имеет в своей структуре 6 разделов. Вместе с данным Порядком утверждены отраслевые формы учетных документов (Приложение 1.Альбом отраслевых форм учетных документов зерна и продуктов его переработки), а также приводятся Нормы естественной убыли зерна, продуктов его переработки и семян масличных культур при хранении (Приложение 2). При этом в Приложении 2 нормы естественной убыли не разделены относительно условий климатических групп, как это приведено в Приказе Министерства сельского хозяйства Российской Федерации от 14 января 2009 г. № 3 (ред. от 02 июля 2009 г.) «Об утверждении норм естественной убыли зерна, продуктов его переработки и семян различных культур при хранении». Основные отраслевые первичные документы учета, применяемых для оформления, касаются различных операций на хлебоприемных, зерноперерабатывающих предприятиях, а также на мукомольных, крупяных и комбикормовых производствах.

В разделе «I. Общие положения» обозначены цели и понятие количественно-качественного учета зерна и продуктов его переработки, общий порядок ведения учета и его утверждения. При этом Порядок устанавливает возможность утверждения дополнительных форм учетных документов, не предусмотренных отраслевыми формами.

Раздел «II. Основные правила ведения количественно-качественного учета зерна и продуктов его переработки» регламентирует общие требования к оформлению документов в отношении хозяйственных операций с зерном и продуктами его переработки (время составления, периодичность отчета и записей о движении хлебопродуктов, порядок исправления ошибок, требования к утверждаемым первичным документам, форма которых не предусмотрена альбомом отраслевых форм Порядка).

Раздел «III. Зачистка партий зерна и продуктов его переработки» регламентирует порядок зачистки зернохранилищ в отношении сроков, состава комиссии и ее этапов. В данном разделе приводятся формулы расчета, которыми необходимо руководствоваться при установлении обоснованности изменения массы зерна и продуктов его переработки (расчет убыли в массе от снижения влажности (%), расчет убыли в массе от снижения сорной примеси (%)). При этом дается отсылка на Приложение 2 Порядка как на предельные значения, которые не должна превышать естественная убыль при хранении.

Раздел «IV. Зачистка производственного корпуса зерноперерабатывающей организации» регламентирует периодичность процедуры зачистки, состав комиссии и порядок проведения данной процедуры, требования к оформлению и предоставлению в территориальное подразделение Росгосхлебинспекции ее результатов с обязательным отражением базисного, расчетного и фактического выходов продуктов переработки зерна и их качество.

Раздел «V. Инвентаризация зерна и продуктов его переработки» устанавливает требования к инвентаризации с целью подтверждения достоверности данных количественно-качественного учета зерна и продуктов его переработки(периодичность проведения, сроки извещения и предоставления результатов инвентаризации, а также условия, при которых данная процедура проводится в обязательном порядке (смена материально ответственных лиц, выявление фактов хищения, злоупотребления или порчи, стихийное бедствие, пожар и др.)).

Радел «VI. Хранение документов количественно-качественного учета» устанавливает ответственных лиц за хранение и обозначает возможность самостоятельного установления юридическим лицом или индивидуальным предпринимателем порядка хранения учетных документов.

Важно отметить тот факт, что на предприятии с обязательным ведением отраслевых форм учетных документов не запрещено вести учет зерна и продуктов его переработки в соответствии с внутрихозяйственными регламентами, утвержденными руководителями этих самых предприятий. Учитывая это каждое конкретное предприятие (организация) имеет возможность в определённых пределах выстроить оптимальную с учетом своих потребностей, применяемых технологий и техники, организации производства и структуре предприятия систему учета. Зерновой учет представляет собой совокупность учетных данных по качественным показателям зерна и правилам их изменений в условиях хранения и переработки.

Порядок заполнения отраслевых форм учетных документов зерна и продуктов его переработки, утвержденных приказом Государственной хлебной инспекции при Правительстве Российской Федерации от 8 апреля 2002 г. № 29 установлен рекомендациями по заполнению отраслевых форм учетных документов зерна и продуктов его переработки, утвержденных приказом Государственной хлебной инспекции при Правительстве Российской Федерации от 4 апреля 2003 г. № 20. Приказ в своей структуре имеет «Приложение. Рекомендации по заполнению отраслевых форм учетных документов зерна и продуктов его переработки», включающий 2 раздела и одно приложение.

Раздел «I. Общие положения» в целом отражает содержание раздела «II. Основные правила ведения количественно-качественного учета зерна и продуктов его переработки» приказом Государственной хлебной инспекции при Правительстве Российской Федерации от 8 апреля 2002 г. № 29.

Раздел «II. Особенности заполнения отраслевых форм учетных документов зерна и продуктов его переработки» отражает особенности и требования к ведению и заполнению каждой из учетной формы перечня отраслевых форм первичной учетной документации.

В приложении 1 приведен акт-расчет к акту зачистки с примечаниями относительно формул расчета убыли в массе от снижения влажности, расчета убыли в массе от снижения сорной примеси. Также данное приложение содержит ссылку на нормы естественной убыли зерна, продуктов его переработки и семян масличных культур при хранении, установленных приказом Росгосхлебинспекции от 08.04.2002 № 29 «Об утверждении Порядка учета зерна и продуктов его переработки».

С другой стороны обеспечение ведения учета и оформления операций с зерном и продуктов его переработки ведется Государственной хлебной инспекцией при Правительстве Российской Федерации, действующей на основе Положения о Государственной хлебной инспекции при Правительстве Российской Федерации, утвержденного постановлением Правительства Российской Федерации от 15 марта 2001 г. № 191. Нормативный документ обозначает как одну из задач данного контролирующего органа: «4) установление показателей качества и порядка учета зерна и продуктов его переработки». В связи с этим в функции Государственной хлебной инспекции включается контроль над правильностью ведения учета зерна и продуктов его переработки гражданами и юридическими лицами, осуществляющими закупку, хранение и реализацию зерна и продуктов его переработки; разработка и утверждение в пределах своей компетенции порядка учета зерна и продуктов его переработки, а также нормативных правовых актов по вопросам государственного контроля за качеством, рациональным использованием и сохранностью зерна и продуктов его переработки. На основании чего должностные лица Росгосхлебинспекции и территориальных подразделений в пределах своих полномочий имеют право запрашивать у граждан и юридических лиц информацию, касающуюся качества, рационального использования и учета зерна и продуктов его переработки.

По состоянию на текущую дату на информационном ресурсе http://www.consultant.ru указано, что приказ Росгосхлебинспекции от 08.04.2002 № 29 «Об утверждении Порядка учета зерна и продуктов его переработки», приказ Росгосхлебинспекции от 04.04.2003 № 20 «Об утверждении Рекомендаций по заполнению отраслевых форм учетных документов зерна и продуктов его переработки» утрачивают силу с 01 января 2021 г. в связи с изданием Постановления Правительства РФ от 27.07.2020 № 1122 «О признании утратившими силу некоторых актов и отдельных положений некоторых актов Правительства Российской Федерации и об отмене некоторых актов федеральных органов исполнительной власти, содержащих обязательные требования, соблюдение которых оценивается при проведении мероприятий по контролю при осуществлении федерального государственного ветеринарного надзора, государственного карантинного фитосанитарного контроля (надзора), государственного надзора в области семеноводства, государственного надзора в области обеспечения качества и безопасности пищевых продуктов, материалов и изделий, государственного надзора за техническим состоянием самоходных машин и других видов техники в Российской Федерации, федерального государственного контроля (надзора) в области рыболовства и сохранения водных биологических ресурсов, государственного надзора за соблюдением международных договоров российской федерации, относящихся к торговому мореплаванию, и законодательства российской федерации о торговом мореплавании в части обеспечения безопасности плавания судов рыбопромыслового флота в районах промысла при осуществлении рыболовства».

Информация относительно новых нормативно-правовых документов, касающихся ведения количественно-качественного учета зерна и зернопродуктов, отсутствует.

1.3 Анализ нормативно-правовой базы применяемой при обороте зерна

Основным нормативным документом, применяемым в сфере оборота зерна и продуктов его переработки, является Технический регламент Таможенного союза ТР ТС №015/2011 «О безопасности зерна», разработанный в соответствии с соглашением о единых принципах и правилах технического регулирования в Республике Беларусь, Республике Казахстан и Российской Федерации от 18 ноября 2010 года.

Цель регламента – установление на единой таможенной территории Таможенного союза единых обязательных для применения и исполнения требований к зерну, обеспечения свободного перемещения зерна, выпускаемого в обращение на единой таможенной территории Таможенного союза.

Технический регламент Таможенного союза «О безопасности зерна» №015/2011 (Решение Комиссии Таможенного союза от 09.12.2011 №874) вступил в действие с июля 2013 года. Он устанавливает жесткие требования к безопасности зерна, а также к связанным с ним процессам производства, хранения, перевозки, реализации и утилизации зерна. Выпуском в обращение согласно ТР ТС № 015/2011 является купля-продажа и иные способы передачи зерна на единой таможенной территории Таможенного союза, начиная с изготовителя или импортера. Данный Технический регламент распространяется на зерно, выпускаемое в обращение на единой таможенной территории Таможенного союза, используемое для пищевых и кормовых целей и не распространяется на зерно, предназначенное для семенных целей и продуктов переработки зерна [25].

Данный технический регламент устанавливает обязательные для применения и исполнения на единой таможенной территории Таможенного союза (включая обращение внутри страны – члена ТС) требования к зерну и связанным с ними требования к процессам производства, хранения, перевозки, реализации и утилизации зерна, в целях защиты жизни и здоровья человека, имущества, окружающей среды, жизни и здоровья животных и растений, а также предупреждения действий, вводящих в заблуждение потребителей зерна.

Таки образом, все зерно, которое используется для пищевых и кормовых целей на территории Таможенного союза, должно соответствовать единым требованиям к процессам производства, хранения, перевозки, реализации и утилизации зерна.

Требования, предъявляемые техническим регламентом, к перечисленным выше процессам:

Производство. При производстве зерна должны соблюдаться регламенты применения пестицидов и агрохимикатов, условия их хранения, а их качество должно соответствовать требованиям законодательства страны.

Хранение. Техническим регламентом и Инструкцией по хранению зерна, маслосемян, крупы, муки, предусматриваются требования к зернохранилищам: хранение зерна осуществляется в зернохранилищах, обеспечивающих безопасность зерна и сохранность его потребительских свойств, при соблюдении требований к процессам хранения зерна, установленных настоящим техническим регламентом.

Поверхности стен, потолков, несущих конструкций, дверей, пола производственных помещений, а так же силосов и бункеров должны быть доступными для их очистки и проведения ежегодного обеззараживания. Состояния кровли и стен зернохранилищ, конструкции входных отверстий каналов активной вентиляции должны обеспечить предотвращение попадания в них атмосферных осадков и посторонних предметов. Технологический процесс обработки зерна в зернохранилищах должен обеспечивать сушку, очистку и обеззараживание зерна до уровня, обеспечивающего безопасное и стойкое для хранения состояние. В зернохранилище в течение всего периода хранения зерна должна быть организована проверка условий его хранения (влажность, температура), а также показателей зараженности вредителями, цвета зерна и наличия постороннего запаха. В зернохранилищах при хранении зерна должны обеспечиваться условия, позволяющие исключить возможность самовозгорания зерна, а также условия, обеспечивающие взрыво- и пожаробезопасность.

Выпуск в обращение. Не допускается выпуск в обращение на единой территории Таможенного союза зерна, если содержание в нем остаточных количеств действующих веществ пестицидов, превышает допустимые уровни. Зерно, поставляемое на пищевые и кормовые цели, выпускается в обращение на единой таможенной территории Таможенного союза при условии, что оно прошло необходимые процедуры оценки (подтверждения) соответствия, которые проводится в формах:

1) подтверждения (декларирования) соответствия зерна;

2) государственного контроля (надзора).

При декларировании соответствия заявителем может быть юридическое лицо или физическое лицо в качестве индивидуального предпринимателя, зарегистрированное на территории Таможенного союза, являющееся изготовителем или продавцом либо выполняющее функции иностранного изготовителя.

Таким образом, оценка соответствия поставляемого зерна требованиям настоящего технического регламента проводится в форме подтверждения (декларирования) соответствия зерна. Каждая партия поставляемого зерна при его выпуске в обращение на единой таможенной территории Таможенного союза сопровождается товаросопроводительными документами, которые должны содержать информацию о декларации, о соответствии партии зерна требованиям настоящего технического регламента. Особое внимание при оценке соответствия отводится содержанию в продукции токсичных элементов, ГМО, пестицидов, микотоксинов, зараженности вредителями, радионуклидов, вредных примесей.

В соответствии с требованием технического регламента в зерне, поставляемом на пищевые и кормовые цели, может содержаться только зарегистрированные в соответствии с законодательством государства — члена Таможенного союза линии ГМО. В зерне, содержащем ГМО, допускается не более 0,9% незарегистрированных линий ГМО.

В декларациях должно быть соответствие не только Техническому регламенту Таможенного союза «О безопасности зерна» №015/2011, но и техническим регламентам ТР ТС 021/2011 и 022/2011 («О безопасности пищевой продукции» и «Пищевая продукция в части ее маркировки»), ссылки на которых он содержит.

Зерно, выпускаемое в обращение на единую таможенную территорию Таможенного союза, направляемое на хранение и (или) обработку на территории страны-производителя, не подлежит подтверждению соответствия.

Транспортировка.

Перевозка зерна осуществляется транспортными средствами, обеспечивающими безопасность и сохранность зерна при его транспортировке. Зерно перевозится бестарным методом, в транспортной таре или потребительской упаковке. Каждая партия поставляемого зерна при его выпуске в обращение на единой таможенной территории должна сопровождаться декларацией соответствия и товаросопроводительными документами, обеспечивающими его прослеживаемость и содержащими информацию о виде зерна, годе урожая, месте происхождения, назначении зерна, количестве зерна, наименовании и месте нахождения заявителя и о наличии в зерне генно-модифицированных (трансгенных) организмов.

Утилизация.

Партия поставляемого зерна, не отвечающая требованиям настоящего технического регламента, подлежит возврату или утилизации.

Постановлением Правительства Российской Федерации от 02.07.2013 №553, на Россельхознадзор, возложены функции по реализации государственного контроля за соблюдением требований Технического регламента Таможенного союза «О безопасности зерна» №015/2011.

Федеральная служба Россельхознадзора в случае, если зерно не соответствующее требованиям настоящего технического регламента выявлено на его территории, принимает решение о проведении экспертизы зерна и формирует комиссию в составе представителей уполномоченного органа, изготовителя (собственника) и получателя зерна, которая отбирает образец и направляет ее в аккредитованную испытательную лабораторию (центр), включенную в Единый реестр органов по сертификации и испытательных лабораторий (центров) Таможенного союза, для проведения испытаний. Выбор аккредитованной лаборатории (центра) осуществляется комиссией. На основании результатов испытаний комиссия принимает решение о возврате или утилизации зерна.

Согласно техническому регламенту, не допускается выпуск в обращение на единой таможенной территории Таможенного союза зерна, если превышен допустимый уровень содержания в нем остаточных количеств действующих веществ пестицидов, зарегистрированных в порядке, установленном законодательством государства – члена Таможенного союза, и указанных в приложениях к настоящему техническому регламенту:

• предельно допустимые уровни токсичных элементов, микотоксинов, бенз(а)пирена, пестицидов, радионуклидов и зараженности вредителями в зерне, поставляемом на пищевые цели;

• предельно допустимые уровни токсичных элементов, микотоксинов, пестицидов, радионуклидов и зараженности вредителями в зерне, поставляемом на кормовые цели;

• предельно допустимые уровни содержания действующих веществ пестицидов в зерне.

Оценка соответствия поставляемого зерна требованиям настоящего технического регламента проводится в формах:

• подтверждения (декларирования) соответствия зерна;

• государственного контроля (надзора) за соблюдением требований настоящего технического регламента в отношении зерна и связанных с требованиями к нему процессов производства, хранения, перевозки, реализации и утилизации зерна.

Поставляемое зерно, соответствие которого требованиям настоящего технического регламента не подтверждено, не может быть маркировано единым знаком обращения продукции на рынке государств – членов Таможенного союза и не допускается к выпуску в обращение на единой таможенной территории Таможенного союза.

Маркировка

Зерно, соответствующее требованиям безопасности и прошедшее процедуру подтверждения соответствия, должно быть маркировано единым знаком обращения продукции на рынке государств – членов Таможенного союза, который наносится любым способом, обеспечивающим четкое и ясное изображение в течение всего срока годности зерна.

Единый знак обращения продукции наносится на упаковку или на прилагаемые документы в случае перевозки зерна насыпью. Маркировка зерна, помещенного в потребительскую упаковку (зерно на кормовые цели), и зерна в транспортной таре должна содержать информацию, указанную в подпунктах 1–4 раздела «Перевозка», и информацию о сроке годности и условиях хранения зерна (для зерна, предназначенного на кормовые цели и упакованного в потребительскую упаковку). Маркировку зерна допускается дополнять надписью: «Срок годности не ограничен при соблюдении условий хранения» [25].

Маркировка зерна, помещенного в транспортную тару и (или) потребительскую упаковку, должна быть на русском языке. Допускается нанесение маркировки на государственном(ых) языке(ах) государства – члена Таможенного союза. Информацию о наименовании места нахождения изготовителя зерна, расположенного за пределами единой таможенной территории Таможенного союза, допускается указывать буквами латинского алфавита и арабскими цифрами или на государственном(ых) языке(ах) страны по месту нахождения изготовителя зерна при условии ее указания на русском языке.

Маркировка зерна, упакованного в потребительскую упаковку (зерно на кормовые цели), должна наноситься на потребительскую упаковку и (или) на этикетку, и (или) контрэтикетку, и (или) на листок вкладыш, помещаемый в каждую упаковочную единицу либо прилагаемый к каждой упаковочной единице.

Маркировка зерна, помещенного непосредственно в транспортную тару, должна наноситься на транспортную тару и (или) на этикетку, и (или) контрэтикетку, и (или) на листок-вкладыш, помещаемый в каждую транспортную тару или прилагаемый к каждой транспортной таре, либо содержаться в товаросопроводительных документах.

Для зерна, полученного с применением ГМО, должна быть приведена информация: «генетически модифицированное зерно» или «зерно, полученное с использованием генно-модифицированных организмов» или «зерно содержит компоненты генно-модифицированных организмов».

Конструкция грузовых отделений транспортных средств и контейнеров, применяемых при перевозке, должна обеспечивать защиту зерна от загрязнения, препятствовать просыпанию зерна, проникновению животных, в том числе грызунов и насекомых, а также обеспечивать проведение очистки и мойки, дезинфекции, дезинсекции и дератизации.

Зерно, перевозимое бестарным методом, должно сопровождаться товаросопроводительными документами, обеспечивающими его прослеживаемость, содержащими следующую информацию:

• вид зерна, год урожая, место происхождения, назначение зерна (на пищевые или кормовые цели, на хранение и (или) обработку, на экспорт);

• количество зерна в единицах массы;

• наименование и место нахождения заявителя;

• наличие в зерне генно-модифицированных (трансгенных) организмов, в случае, если содержание указанных организмов в зерне составляет более 0,9%.

Для зерна, полученного с применением ГМО, должна быть приведена информация: «генетически модифицированное зерно» или «зерно, полученное с использованием генно-модифицированных организмов» или «зерно содержит компоненты генно-модифицированных организмов», с указанием уникального идентификатора трансформационного события [25].

Требования по перевозке зерна и зернопродуктов

Недостачи в пределах норм естественной убыли при автомобильных, железнодорожных и водных перевозках списываются по распоряжению директора предприятия на основании: оформленных накладных при автогужевых перевозках, отметок на обороте железнодорожных и водных накладных или коммерческих актов. Недостачи, превышающие нормы естественной убыли, относятся на виновных с немедленным предъявлением претензий [15].

Излишки хлебопродуктов, выявленные при поступлении грузов в прямом железнодорожном и водном сообщении, относятся за счет предприятия отправления и списываются им в расход как перегруз.

Требования и предельно-контрольные нормы естественной убыли хлебопродуктов, семян масличных культур и трав, кроме отрубей, комбикормов и отходов при железнодорожных и водных перевозках рассмотрены и приведены в главе 5.

1.4 Актуализация нормативно-правовой документации в сфере качества и хранения зерна

Для формирования Единого межгосударственного экономического пространства необходима разработка, утверждение и актуализация межгосударственных стандартов. Это необходимо не только для регулирования качества и оборота зерна и зернопродуктов, но и нормативных документов, используемых при производстве продукции.

В соответствии с приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии № 531 от 14 марта 2017 года действует Технический комитет по стандартизации «Зерно, продукты его переработки и маслосемена» (ТК 002), созданного на базе Всероссийского научно-исследовательского института зерна и продуктов его переработки. Цель его создания – разработка и актуализация стандартов в области зерновых, зернобобовых, масличных культур и продуктов их переработки. В состав ТК 002 входят 24-х члена, в том числе полномочные представители заинтересованных и контролирующих ведомств, научно-исследовательских институтов смежных отраслей, перерабатывающих предприятий. За Техническим комитетом закреплено 160 межгосударственных и 26 национальных стандартов на зерно, продукты его переработки и методы их испытаний [75].

С 2016- 2020 годы Техническим комитетом 002 разработано и принято 22 межгосударственных стандартов, в том числе, 15 на продукцию: ГОСТ 34023-2016 «Тритикале. Технические условия», ГОСТ 22983-2016 «Просо. Технические условия», ГОСТ 27494-2016 «Мука и отруби. Методы определения зольности», ГОСТ 9353-2016 «Пшеница. Технические условия», ГОСТ 572-2016 «Крупа пшено шлифованное. Технические условия», ГОСТ 34143-2017 «Крупа тритикалевая. Технические условия», ГОСТ 34142-2017 «Мука тритикалевая. Технические условия», ГОСТ 7045-2017 «Мука ржаная хлебопекарная. Технические условия», ГОСТ 26574-2017 «Мука пшеничная хлебопекарная. Технические условия», ГОСТ 16990-2017 «Рожь. Технические условия», ГОСТ 7169-2017 «Отруби пшеничные. Технические условия», ГОСТ 7170- 2017 «Отруби ржаные. Технические условия», ГОСТ 12183-2018 «Мука ржано-пшеничная и пшенично-ржаная обойная хлебопекарная. Технические условия».

С 1 июля 2018 года введен в действие межгосударственный стандарт ГОСТ 9353-2016 «Пшеница. Технические условия», который был разработан на основе национального стандарта ГОСТ Р 52554-2006 «Пшеница. Технические условия» [12]. В новом стандарте сохранены требования к культуре по основным показателям: массовая доля белка на сухое вещество, количество и качество клейковины, число падения, стекловидность, натура, влажность, сорная и зерновая примеси. В нем сохранена классификация зерна по 5-и классам, которая уже апробирована и действует в нашей стране на протяжении нескольких десятилетий. Новый стандарт не предусматривает целевого назначения отдельных классов зерна пшеницы. В области применения указано, что настоящий стандарт распространяется на зерно мягкой и твердой пшеницы, не конкретизируя цели его применения. Межгосударственный стандарт на пшеницу является эквивалентным национальному ГОСТ Р [75].

В июле 2018 года принят новый межгосударственный стандарт ГОСТ 16990-2017 «Рожь. Технические условия», который вступил в силу с 1 января 2019 года. В новом стандарте установлены требования к качеству и безопасности зерна ржи, в основу которых положены показатели качества зерна ржи по числу падения, натуре, сорной и зерновой примесям. В соответствии с техническими требованиями ГОСТ 16990-2017 зерно ржи подразделяется на 4 класса по органолептическим и физико-химическим показателям. Уточнены нормативы по содержанию влажности зерна, испорченных зерен, уровень которых существенно влияет на сохранность зерна, на выход и качество готовой продукции [75]. Для надежной сохранности влажность зерна ржи не должна превышать 14,0 %. Содержание сорной примеси не должно превышать 2 %, при этом количество испорченных зерен для зерна ржи 1-3 класса не должно превышать 1,0 % [7].

С 1 сентября 2020 года вступил в силу межгосударственный стандарт ГОСТ 28673-2019 «Овес. Технические условия» (взамен ГОСТ 28673-90), содержащий требования по разделению овса в зависимости от формы зерна и окраски цветковых пленок на типы и подтипы, на классы – в зависимости от качества зерна. Также установлены требования к составу основного зерна, сорной и зерновой примеси, требования к условиям транспортирования и хранения [9].

С 1 сентября 2019 года вступил в силу межгосударственный стандарт ГОСТ 26791-2018 «Продукты переработки зерна. Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение», в котором установлены требования к потребительской и транспортной упаковке продуктов переработки зерна, требования к маркировке потребительской и транспортной упаковки, требования к транспортированию продуктов переработки зерна и их хранению [8].

Разработаны новые стандарты на методы испытаний:

• ГОСТ 10840-2017 «Зерно. Метод определения натуры»,
• ГОСТ 34165- 2017 «Зерновые, зернобобовые и продукты их переработки. Методы определения загрязненности насекомыми-вредителями»,
• ГОСТ ISO 3093-2016 «Зерно и продукты его переработки. Определение числа падения методом Хагберга – Пертена»;
• ГОСТ ISO 2171-2016 «Культуры зерновые, бобовые и продукты их переработки. Определение золы при сжигании»;
• ГОСТ 26791-2018 «Продукты переработки зерна. Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение;
• ГОСТ 10847-2019 «Зерно. Методы определения зольности» (взамен ГОСТ 10847-74);
• ГОСТ 10967-2019 «Зерно. Методы определения запаха и цвета» (взамен ГОСТ 10967-90).

С 1 января 2019 года введен в действие межгосударственный стандарт ГОСТ 10840-2017 «Зерно. Метод определения натуры», который устанавливает метод определения натуры с применением литровой пурки с падающим грузом.

С 1 сентября 2020 года вступили в действие ГОСТ 10847-2019 «Зерно. Методы определения зольности» и ГОСТ 10967-2019 «Зерно. Методы определения запаха и цвета». В новых стандартах представлены ключевые термины и определения, сущность методов, средства измерения; описаны требования к вспомогательному оборудованию и реактивам. В новом документе особое внимание уделяется условиям проведения исследований и обработке результатов испытаний.

Требует внесения изменений в Технический регламент ТР ТС 015/2011 «О безопасности зерна» по составу вредных примесей в силу изменившейся санитарного состояния зерна, поставляемого на пищевые и кормовые цели.

Актуальной остается задача разработки межгосударственных стандартов на зерно, продукты его переработки и методы определения их качества, решение ее способствует достижению согласия по обеспечению качества взаимопоставляемой продукции и формированию Единого экономического пространства.

Российская Федерация один из крупнейших производителей зерна в мире, которая фактически отказалась от государственного контроля за качеством зерна. Это создает серьезные риски для развития отечественного агропромышленного комплекса и экономики страны в целом, обеспечения продовольственной безопасности Российской Федерации и сохранения статуса одного из основных поставщиков зерна на мировой рынок. Система подтверждения соответствия, которая действует в России, уже сегодня демонстрирует свою несостоятельность. Следует отметить, что при подтверждении соответствия в форме декларирования, пробы для подтверждения соответствия зерна и продуктов его переработки самостоятельно отбираются заявителем и представляются им в испытательную лабораторию (центр). Таким образом, отсутствует объективность при отборе пробы и достоверность полученных результатов, чего не было при сертификации. Отмечается увеличения числа отмены деклараций о соответствии Управлениями Россельхознадзора по различным регионам. Основными причинами отмены деклараций является то, что продукция не соответствует указанным требованиям или заявители при декларировании заявляют недостоверную информацию, что ведет к вводу в заблуждение потребителей данной продукции.

Система подтверждения соответствия, без государственного контроля и подтверждения качества, устраняет государство от ответственности за качество зерна и продуктов его переработки и создает крайне неблагоприятные условия для производителей и переработчиков зерна, что ведет, к снижению потенциала российского зерна на международном рынке зерна. Учитывая большую социальную значимость обеспечения продовольственной безопасности страны, Президент и Правительство Российской Федерации дали ряд поручений Минсельхозу России, направленных на возрождение системы государственного контроля качества и безопасности зерна и подготовку законодательных актов, в том числе новой редакции закона «О зерне».

На сегодняшний момент проект данного закона с 2017 года находится в Правительстве РФ. Эксперты уверены, что его принятие обеспечит производство в Российской Федерации зерна высокого качества и соответствующего требованиям безопасности, что в свою очередь скажется на продовольственной безопасности государства и повышении конкурентоспособности Российского зерна на мировом рынке.

2 Параметры и факторы сохранности зерна и муки, их влияние на изменение естественной убыли зерна

2.1 Требования, предъявляемые к хранению зерна различных культур

При хранении должны сохраняться показатели целевого назначения, обеспечивающие продовольственные, семенные, кормовые и технические цели зерна, семян. В их числе:

— определенный уровень ферментативной активности альфа-амилазы, определяющий хлебопекарные свойства;

— оригинальная природа различных белковых структур, определяющая реологические свойства теста;

— процент прорастания и энергия прорастания зерна, определяющие его посевные свойства и пригодность для применения в пивобезалкогольной и спиртовой промышленности [25].

Каждая партия зерна представляет собой комплекс живых организмов и характеризуется следующими параметрами:

• качеством и исходным состоянием зерна основной культуры;

• количеством и видовым состоянием микроорганизмов, присутствующих на поверхности и внутри зерна и примесей;

• содержанием и составом зерновой и сорной примесей;

• наличием и видовым составом вредителей хлебных запасов (насекомых и клещей, в том числе в скрытой форме).

К важнейшим факторам, влияющим на состояние и сохранность зерна, относятся: влажность зерновой массы и окружающей ее среды, температура зерновой массы и окружающей ее среды, доступ воздуха к зерновой массе [83].

Жизненные функции любого организма характеризуются происходящими в них обменными процессами, интенсивность которых зависит от содержания воды. Во время созревания влажность зерна снижается, замедляются обменные процессы, снижается интенсивность дыхания. По завершении послеуборочного дозревания зерно находится в состоянии вынужденного покоя, который обеспечивается низкими влажностью, температурой и содержанием кислорода. При хранении зерна наблюдаются аэробное и анаэробное дыхание, в результате чего происходит следующие изменения:

– потеря в массе сухих веществ зерна;

– увеличение количества гигроскопической влаги в зерне и повышение относительной влажности воздуха межзерновых пространств;

– изменение состава воздуха межзерновых пространств;

– выделение тепла.

Дыхание при хранении ведет к потере органических веществ, т.е. убывает масса сухих веществ. Вода, выделяемая в процессе дыхания, удерживается зерном и увеличивает его влажность, что приводит к интенсивному газообмену и создает предпосылки для развития микроорганизмов. Влагонасыщенность воздуха межзерновых пространств может возрастать до предела и приводить к образованию кондиционной влаги на поверхности зерен (отпотевание). В покоящихся зернах почти все тепло выделяется в окружающую среду, а образующееся в зерновой массе тепло вследствие плохой теплопроводности остается в зерновой массе и способствует самосогреванию.

Влажность зерновой массы. Чем зерно влажнее, тем интенсивнее оно дышит. Интенсивность дыхания очень сухого зерна с влажностью 11-12% практически равна нулю.

Температура. Снижение температуры значительно ослабляет интенсивность дыхания всех живых компонентов зерновой массы и способствует увеличению сроков ее сохранности. Основным источником холода является суточный перепад температуры воздуха и обработка массы активным вентилированием. При температуре зерна 5ºС и ниже жизнедеятельность всех компонентов зерновой массы резко снижается, а в зерне с влажностью до 16% полностью прекращается. Однако у сырого зерна в таких случаях происходит замерзание свободной воды и образующиеся кристаллы льда вызывают разрыв клеток [93].

Газовый состав воздуха межзерновых пространств. Аэробное дыхание зерновой массы возможно только при наличии доступа кислорода. На жизнеспособность сухого зерна даже большие концентрации СО₂ и полное отсутствие кислорода не оказывают существенного влияния длительное время. При длительном хранении насыпи без перемещения и искусственного продувания в межзерновых пространствах иногда создаются условия для накопления СО₂ и потери О_2, это зависит от степени герметичности хранилища [93].

Данные факторы положены в основу режимов хранения. Применяют три режима хранения зерновых масс – в сухом состоянии, в охлажденном состоянии, без доступа воздуха.

Состояние зерна по влажности делится на сухое, средней сухости, влажное и сырое (см. табл. 2.1).

Таблица 2.1 – Категории влажности зерна

При превышении показателя влажности выше предельного значения для влажного зерна по различным культурам зерно относят к группе сырого.

Наиболее устойчивым для хранения являются очищенное от сорной и зерновой примесей сухое зерно и зерно средней сухости. Такое зерно можно размещать в зернохранилищах на высоту в соответствии с его техническим состоянием при условии регулярной проверки условий хранения и зараженности. Партии свежеубранного зерна средней сухости, которые не будут к моменту направления в склад очищены от недозрелых зерен и зеленых сорняков, не обладают такой стойкостью, и их не рекомендуется размещать насыпью высотой более 3 м.

Влажное свежеубранное зерно, дыхание которого в летне-осенний период протекает интенсивно, требует особого ухода, и размещать его насыпью более 2 м опасно. Наименее стойкое — сырое зерно — до его просушивания требует хранения насыпью наименьшей высоты — до 1,5 м.

Для сортовых семян даже с влажностью до 14% создаются наиболее благоприятные условия хранения, и обеспечивается наилучший контроль их состояния. Так, при размещении семенного зерна ржи, пшеницы, овса, ячменя, гречихи, проса и бобовых культур высота насыпи не должна превышать 2 м. При закладке семян с влажностью выше 14% высоту насыпи снижают еще больше, в зависимости от таких факторов, как температура и влажность зерна и воздуха, продолжительность хранения и т. д. Ограничение высоты насыпи позволяет лучше регулировать процессы, протекающие в ней. Параллельно со снижением высоты насыпи требуется систематическое наблюдение за зерном и, главное, скорейшее приведение его в состояние, обеспечивающее длительное хранение (Всякое удлинение продолжительности естественного проветривания свежеубранного зерна способствует усилению его стойкости при дальнейшем хранении).

Поступления сырого и влажного зерна следует принимать на асфальтированные площадки у тех складов, в непосредственной близости которых размещены сушилки. Если погодные условия не позволяют пользоваться площадками, то зерно до просушивания можно по мере его поступления временно размещать в ближайшем складе, немедленно сушить и направлять на место постоянного хранения.

Основными факторами возможного ухудшения показателей качества зерна при его хранении в неблагоприятных условиях являются: микробиологическое поражение зерна (плесенями, грибами, бактериями), поражение зерна насекомыми вредителями, окисление компонентов зерновки. При таких поражениях может происходить частичное разрушение зерновок с образованием побочных продуктов жизнедеятельности вредоносных объектов, которые сами по себе представляют опасность для здоровья человека при попадании в пищу [117].

Также в них повышается и интенсивность окисления, процессы окисления протекают под действием ферментов – как непосредственно входящих в структуру самой зерновки, так и образующихся в результате жизнедеятельности микробиологических объектов, насекомых вредителей [93]. Из вышесказанного следует, что повышение степени поражения зерна вредоносными объектами приводит к увеличению совокупного окисления органических компонентов зерновой массы. В результате указанных окислительных процессов происходит распад целого ряда органических компонентов зерновок с образованием соответствующих конечных и промежуточных продуктов распада, которые формируют, в первую очередь, органолептические признаки, свидетельствующие об ухудшении совокупной интегральной оценки качества зерна при не благоприятных условиях хранения.

Для решения задачи обеспечения повышения уровня качественной сохранности зерна важно обеспечить условия, при которых активность имеющихся в зерне нативных ферментов не повышалась бы, а дополнительные ферменты не продуцировались бы. Инструкцией по хранению зерна, маслосемян, муки и крупы [15] регламентированы технологические приемы, обеспечивающие качественную сохранность зерна, в т.ч. заданы предельные уровни влажности зерна, закладываемого на хранение, представленные ниже в таблице 2.2.

Таблица 2.2 – Предельные уровни влажности зерна при хранении

В таблице 2.3 показаны сроки контроля температуры зерна в зависимости от состояния влажности зерновых масс и его температуры.

Таблица 2.3 – Контроль температуры зерна

Температуру проса, кукурузы в зерне, подсолнечника, рапса и прочих мелкосемянных масличных культур проверяют в сроки, указанные в табл. 2.4 и 2.5.

Таблица 2.4 – Контроль температуры кукурузы в зерне и проса

Таблица 2.5 – Контроль температуры семян подсолнечника, рапса и прочих мелкосемянных масличных культур

В металлических силосах контроль температуры зерна пшеницы, ячменя, кукурузы в сухом состоянии при температуре выше + 10°С проводят 1 раз в 3 дня, при температуре зерна + 10°С и ниже — 1 раз в 7 дней.

В таблице 2.6 представлены параметры для определения состояния зерна различных культур по влажности, сорной и зерновой примеси.

Сроки проверки устанавливают в зависимости от наивысшей температуры, обнаруженной в отдельных слоях насыпи зерна. Замер температуры проводит мастер участка и лаборант производственно- технологической лаборатории товарного склада.

Таблица 2.6 – Состояние зерновых, зернобобовых и масличных культур по влажности, засоренности сорной и зерновой (масличной) примесями, %

При хранении зерна полный технический анализ производят один раз в месяц по средней пробе, отобранной от однородной партии.

Нарушение условий хранения зерна способствует загрязнению и заражению зерна, что в свою очередь может повлиять на сохранность его потребительских свойств, а также привести к возникновению угрозы причинения вреда человеку, животным и окружающей среде.

2.2 Параметры и факторы, влияющие на сохранность и показатели качества зерна

Общепринятая международная классификация зерна систематизирует зерновые культуры по различным признакам и в зависимости от показателей подразделяется на 2 группы. Зерно хорошего качества относится в группе «А» и включает пшеницу с первого по третий класс включительно. Эти классы относят к ценным сортам и используют на мукомольных и хлебопекарных производствах. Группа «Б» – продовольственная пшеница IV и V класса, но имеющая низкие показатели по содержанию белка и клейковины и требующего обогащения сильными сортами.

Допустимые показатели качества пшеницы

Для примера приводим список допустимых показателей для пшеницы класса «А» согласно международной классификации.

Таблица 2.7 – Допустимые показатели для пшеницы класса «А»

В таблице 2.8 представлены количественные показатели качества зерна пшеницы для разбивки на классы согласно ГОСТ 9353-2016 «Пшеница. Технические условия».

Таблица 2.8 – Показатели качества зерна пшеницы

При несоответствии качества зерна хотя бы одному из выше перечисленных показателей, оно переводится в более низкий класс.

На самом деле любое зерно (вне зависимости от класса) должно быть здоровым, чистым, без повреждений и иметь свежий приятный хлебный дух. Не допускается затхлый, гнилостный или солодовый запах зерен. Семена не должны отдавать ядохимикатами, нефтепродуктами и средствами их переработки.

Зерно также не должно быть обесцвеченным (для шестого класса допускается любая степень обесцвеченности зерен) или зараженным вредителями, а количество пестицидов, радионуклидов и прочих вредных веществ не должно превышать допустимые нормы.

Рассмотрим определение качества зерна. Совокупность биологических признаков и физико-химических, технологических и потребительских свойств зерна, которые определяют пригодность его к использованию на те или иные цели, называют качеством. Зерно может использоваться на семенные, продовольственные, фуражные и технические цели. Каковы параметры оценки качества зерна. Качество зерна определяется по таким характеристикам, как цвет, вкус, запах, засоренность, влажность, зараженность вредителями хлебных запасов, натура, клейковина, стекловидность, наличие примесей и проросших зерен. Под понятием «качества» понимают совокупность не только потребительских свойств, но и ветеринарных, санитарно-эпидемиологических, технологических и других норм. Для зерна показатели зараженности, влажности и наличия вредных и сорных примесей прописаны и в санитарных нормах и правилах и в стандартах на продукцию.

Существует много факторов, влияющих на ценность и качество семян. Все эти показатели можно разделить на две группы.

В первую группу входят факторы, воздействовать на которые человеку не представляется возможным (они включают погодно-климатические условия и период вегетации растений).

Во вторую группу входят факторы, которыми человек способен управлять, а именно: обеспечение растений удобрениями, своевременная защита от вредителей и болезней, борьба с сорняками, качественная сушка и хранение зерна.

Факторы, влияющие на колебания качественных характеристик зерна.

Определённое значение для качества зерна имеют способы основной обработки почвы. Известно, что обработка почвы формирует её водный и пищевой режим, способствует успеху борьбы с сорняками и вредителями. В условиях Красноярской лесостепи в посевах пшеницы по пару отвальная вспашка с сидератами с запахиванием соломы в сравнении с сидератами без соломы имеет небольшое преимущество по показателям содержания белка и клейковины. Плоскорезное рыхление с запахиванием соломы и сидератов имеет преимущество в сравнении с плоскорезным рыхлением с сидератами без соломы по содержанию белка и количеству клейковины.

Агроклиматические приемы, влияющих на качество получаемого урожая зерновых культур: различные способы обработки почвы, использование системы севооборотов, использование различных средств химизации (гербициды, удобрения и т.д.), использование различных биологических средств защиты растений и удобрений.

Среди них и наличие примесей, и определенное число испорченных зерен, которые могут оказаться щуплыми, проросшими или раздавленными. Кроме того зерно может содержать некоторую часть мусора (комочки земли, гальку, шлаки), а также частички стеблей, листьев и семена сорной травы. Если при этом зерновая культура к тому же обрабатывалась ядохимикатами – это, безусловно, вносит в качество семян определенные коррективы.

На формирование качества зерна большое влияние оказывают природно-климатические условия, агротехника возделывания пшеницы и сорт [122]. Содержание белка в зерне варьирует в очень широких пределах — от 12,9 до 26,5%. Высокое содержание белка находится в тесной зависимости от континентальности климата европейской части России со свойственными ему жарким летом, холодной зимой и дефицитом осадков. Эти выводы в дальнейшем подтвердили и другие ученые [91,118]. Они объясняли увеличение содержания белка в зерне с запада на восток влиянием не только географической поясности, но и климатических факторов, а также плодородия почвы.

За счет того или иного фактора можно повысить качество зерна с изменением его класса. В связи с этим, важно учитывать значение элементов агротехники, средств химизации в процессе зернопроизводства, что положительно скажется на эффективности деятельности хозяйства.

Территория Красноярского края находится в зоне рискованного земледелия, ее природно-климатические условия и почвенный покров очень разнообразны.

В таблицах 2.9 и 2.10 представлены данные по природно-климатическим условиям для ведения сельскохозяйственного производства в 5 зонах Красноярского края.

Таблица 2.9 – Природно-климатические условия для ведения зернового производства в макрорайонах Красноярского края

* ССТ (0°): Средняя сумма температур за период с температурой выше 0°;

* ССТ (5°): Средняя сумма температур за период с температурой выше 5°;

** ДП (0°; 5°; 10°): Длительность периода с температурой выше 0°; 5°; 10°

Таблица 2.10 – Природно-климатические условия, способствующие выращиванию зерновых, по макрорайонам и муниципальным районам Красноярского края

Продолжение табл. 2.10

Продолжение табл. 2.10

В зернохранилище поступает множество партий зерна и семян зерновых, бобовых, масличных и кормовых культур, различных по внешним признакам и показателям качества. Несмотря на большое разнообразие партий зерна, свойства их как объектов хранения во многом сходны.

Качество зерна характеризуется многими показателями, оценивающими какое-либо свойство зерна. Одни из показателей являются наиболее важными, другие имеют второстепенное значение. Часть показателей необходимо определять только в отдельных партиях зерна у одной или нескольких культур, а другие должны определять в каждой партии.

Все показатели качества можно разделить на три группы: общие, обязательные, дополнительные.

К общим показателям относятся засоренность, влажность, зараженность вредителями и признаки свежести (цвет, запах), которые определяются при оценке качества всех партий зерна любой культуры.

Обязательные показатели определяют при оценке качества партий зерна отдельных культур или партий, используемых по целевому назначению. В эту группу показателей входят пленчатость и содержание ядра у крупяных пленчатых культур (кроме ячменя); стекловидность пшеницы и риса; количество и качество клейковины у пшеницы; натура у пшеницы, ржи, ячменя и овса и ряд других показателей.

Дополнительные показатели определяются в партиях какого-либо конкретного целевого назначения. К этой группе относят показатели химического состава (белок, крахмал и т. д.), содержание микроорганизмов и др. Оценку таких показателей качества зерна в лабораториях хлебоприемных предприятий не проводят, а в лабораториях зерноперерабатывающих предприятий проводят только частично. Это связано с их большой трудоемкостью, наличием сложной аппаратуры и реактивов.

При оценке качества зерна все показатели можно подразделить на пять групп по способам их определения: ботанико-физиологические, органолептические, физические, химические и технологические.

К ботанико-физиологическим относят: название культуры и ее вида; форму возделывания (озимая, яровая); сорт; морфологические особенности (тип, подтип); всхожесть и энергию прорастания. Ряд этих показателей определяют при осмотре партии, а такие, как сорт и форма возделывания, можно определить по документам.

Органолептические показатели качества зерна (цвет, запах) определяют при помощи органов чувств или специальных анализаторов и характеризуют свежесть зерна, полноценность потребительских свойств. Под воздействием неблагоприятных условий созревания, уборки, перевозки, сушки или хранения эти показатели могут значительно измениться.

Физические показатели, такие как форма и линейные размеры, крупность, выполненность и щуплость, масса 1000 зерен, натура, стекловидность и другие, предназначены для определения физических свойств зерна, которые лежат в основе различных приемов перемещения, очистки и переработки зерна.

Химические показатели характеризуют количество, качество и неравномерность распределения разнообразных химических веществ. Они предназначены для оценки питательной ценности, правильной организации хранения партий зерна; порядка и режима переработки зерновой массы (влажность, зольность, клейковину, кислотность и т.п.).

Технологические показатели учитывают совокупность природных особенностей зерна для более точной характеристики качества зерна как сырья для определенной отрасли промышленности и целевого назначения. К этим показателям относят выход и качество готовой продукции, затраты на производство единицы массы готовой продукции.

Зерновая масса формируется в процессе уборки урожая, поэтому она в своем составе кроме зерен (семян) данной культуры содержит и примеси органического и минерального происхождения, количество и состав которых зависит от агротехники возделывания, условий и способов уборки и транспортирования урожая.

Органические примеси могут быть представлены частями растений (части стеблей и колоса, полова и др.), зерном (семенами) других культур, семенами дикорастущих растений, битым зерном, органической пылью. Эти примеси по многим признакам резко отличаются от основного зерна, они более активны в физиологическом отношении и отрицательно влияют на качество всей партии и ее сохранность. Содержание примесей в зерне при хранении может изменяться в результате увеличения количества поврежденных и испорченных зерен (потемневших, проросших, изъеденных и др.). Содержание примесей в зерне определяют один раз в месяц.

Есть и сорняки-спутники, которые засоряют посевы определенной культуры и сходны по размеру с основным зерном, они трудно отделимы от зерновой массы.

Существует еще и вредные примеси, которые делятся на группы:

1) грибы-паразиты (микозы) — головня и спорынья;

2) примеси животного происхождения — нематоды, поражающие зерно;

3) семена дикорастущих растений — плевел опьяняющий, горчак ползучий, софора лисохвостная, термопсис ланцетный (мышатник), вязель разноцветный, гелиотроп опушенноплодный, триходесма седая.

Микозы — грибковые заболевания культурных растений. К возбудителям относят головню, спорынью, фузариум. Головня поражает злаковые культуры, снижает урожай, ухудшает качество зерна и зернопродуктов. Споры головни, попадая в организм человека, закупоривают мелкие кровеносные сосуды, вызывают функциональные расстройства работы кишечника. Хлеб, полученный из муки, содержащей споры головни, имеет сероватый или синеватый оттенок и иногда запах селедочного рассола (при заражении вонючей головней). При оценке качества зерна учитывается и нормируется содержание в нем мешочков головни и головневых зерен. Спорынья поражает чаще рожь, реже — пшеницу, ячмень, еще реже — овес и другие злаковые растения. Алкалоиды спорыньи носят общее название эргоалкалоиды (эрготамин и эргозин), содержат лизергиновую кислоту и ее производные, обладающие сильным сосудосуживающим действием. Алкалоиды спорыньи ядовиты для человека, животных и птиц. Употребление в пищу хлеба, полученного из муки, содержащей спорынью в значительных количествах, вызывает заболевание эрготизм, который может привести к смерти в результате паралича дыхательного центра.

Примеси животного происхождения – паразиты из группы нематод, в частности угрица — паразит из класса круглых червей. Особенностью нематод является их стойкость к действию высоких температур (выдерживают нагревание до 120°С), поэтому могут живыми попасть в организм человека.

Семена дикорастущих растений, попадающие в зерновую массу в процессе обмолота, в большинстве случаев созревают позднее семян зерновых культур и в период уборки урожая содержат значительно (на 10-20%) больше влаги, чем зерна основной культуры. В результате этого в зерновых массах создаются условия, благоприятствующие развитию микроорганизмов, самосогреванию и другим процессам, вызывающим порчу зерна. Некоторые сорные растения относятся к карантинным.

Краткая характеристика и выделение основных вредных, особо учитываемых и карантинных примесей, встречающихся в зерне, представлены в Приложении 5.

Часть вредных примесей обладают ядовитыми свойствами и горьким вкусом, в частности спорынья, головня, угрица, вязель разноцветный, горчак розовый, горчак-софора, мышатник, плевел опьяняющий, гелиотроп опущенноплодный и триходесма инканум (седая), содержащие ядовитые вещества для человека и животных или настолько горькие, что, попадая в незначительных количествах в муку, они придают горечь и печеному хлебу.

Требования к содержанию вредной примеси в зерне, поставляемом для пищевых и кормовых целей, устанавливает Технический Регламент Таможенного Союза ТР ТС 015/2011 «О безопасности зерна». Показатели нормируются для каждого вида зерна.

Минеральные примеси (галька, песок, комочки земли, минеральная пыль и др.), как и другие, не только снижают технологические и потребительские достоинства партии, но и являются балластом, требующим для своего размещения дополнительной вместимости зернохранилищ и снижающим степень использования грузоподъемности транспорта.

Постоянно в зерновой массе присутствуют микроорганизмы (бактерии, плесневые грибы, дрожжи, актиномицеты и др.). Количество их в 1 г ее исчисляется от десятков и сотен тысяч до миллионов экземпляров.

Микрофлора зерновой массы представлена сапрофитными (включая и эпифитные), фитопатогенными и патогенными для животных и человека микроорганизмами. Численность эпифитной микрофлоры всегда велика. Типичными представителями эпифитов являются бактерии рода Pseudomonas (Ps. herbicola, Ps. fluorescens и др.).

Многочисленными исследованиями доказано, что в свежеубранном зерне, при правильной его уборке, количество бактерий достигает 96…99%, остальное составляют дрожжи, плесневые грибы и актиномицеты.

Наблюдаемые колебания численности эпифитной микрофлоры зависят от культуры, погодных условий, стадии спелости.

Микроорганизмы в основном размещены на поверхности семян, но часть эпифитов при благоприятных условиях (повышенная влажность воздуха при созревании, хранение с высокой влажностью) может проникнуть в плодовую и семенную оболочки, алейроновый слой и зародыш, образуя так называемую субэпидермальную микрофлору, продукты жизнедеятельности которой пагубно действуют на зародыш.

Зерно относится к сыпучим материалам, то есть к двухфазным системам – «твердое тело + газ». Между твердыми частицами зерновой массы имеются пространства (скважины), заполненные воздухом. Воздух межзерновых пространств играет большую роль в процессе обработки и хранения зерна.

Он по своим характеристикам (температуре, относительной влажности, химическому составу, давлению) может сильно отличаться от атмосферного воздуха, что всегда следует учитывать при работе с зерном.

Итак, в состав любой зерновой массы входят:

1) зерна (семена) основной культуры, а также зерна (семена) других культур, которые по характеру использования и ценности сходны с зерном основной культуры;

2) примеси органического и минерального происхождения (в том числе и семена дикорастущих и культурных растений, не отнесенные к основному зерну);

3) микроорганизмы;

4) воздух межзерновых пространств.

Так как большую часть зерновой массы составляют живые организмы (зерно и семена культурных, дикорастущих растений, живые клетки органических примесей, микроорганизмы и в отдельных случаях насекомые) и зерновая масса относится к сыпучим материалам, ее поведение при хранении весьма специфично и зависит от многих обстоятельств, в том числе и от ее свойств.

Кроме этих постоянных компонентов в отдельных партиях зерна, зараженных вредителями, появляются насекомые и клещи. Поскольку зерновая масса для них является средой, в которой они существуют и влияют на ее состояние, их следует рассматривать как пятый, дополнительный и совсем не желательный компонент зерновой массы.

Зерновая масса является благодатной средой для жизнедеятельности многих насекомых и клещей. Вред от них и других зерновых вредителей огромен: потери зерна могут достигать 10% от общих потерь.

Видовой состав распространенных на территории России вредителей хлебных запасов, включает в себя ряд видов животных (как беспозвоночных, так и позвоночных), группы некоторых видов клещей, насекомых (некоторых видов жуков и бабочек), птиц (воробьев, голубей и др.) и млекопитающих – мышевидных грызунов [93]. Грызуны и птицы наносят количественные потери объёмам зерна, загрязняют зерно экскрементами, перьями и грязью, являются переносчиками насекомых, клещей и заболеваний.

Вредители широко распространены по всем климатическим зонам России, они обладают большой плодовитостью, сравнительно коротким циклом развития и хорошо приспосабливаются к условиям обитания. Хранящееся зерно и зерновые продукты являются превосходной средой обитания и одновременно пищей для насекомых и клещей. Большинство насекомых – вредителей хлебных запасов способны к круглогодичному размножению при наличии пищи, благоприятной окружающей температуры и влажности [93].

Вредители наносят прямой и косвенный ущерб. К прямым потерям относят уменьшение массы зерна, ухудшение его качества, снижение посевных достоинств, загрязнение экскрементами и т.д. К косвенным – самосогревание зерна, развитие микрофлоры, распространение возбудителей болезней, бактерий и грибов опасных для человека и животных.

Большинство вредителей зерна являются полифагами, которые могут питаться как пищей растительного, так и животного происхождения. Многие виды вредителей не впадают диапаузу и могут размножаться круглый год, особенно в постоянно отапливаемых помещениях. Часто они ведут скрытый образ жизни (внутри зерна, в межзерновом пространстве, в щелях стен и пола), что осложняет проведение защитных мер борьбы. Кроме того, естественные враги (энтомофаги и акарифаги), болезни (энтомопатогенные грибы) слабо регулируют плотность популяции вредителей. Все это приводит к быстрому увеличению численности, что влечет за собой рост вредоносности и способности причинять зерновым запасам значительный ущерб [38].

Возможность и интенсивность развития вредителей в зерне зависит от нескольких факторов: начальное заражение; температура; влажность зерна; относительная влажность воздуха; состояние и процессы, происходящие в зерне (самосогревание).

Известно около 40 основных видов насекомых и клещей, причиняющих вред зерну, хранящемуся в складах и элеваторах.Основными вредителями зерна и продуктов его переработки в Российской Федерации являются жуки (отряд Coleoptera), хлебные или мучные клещи (Tyroglyphoidea bkb Acaroidea) и бабочки (отряд Lepodoptera).

Учитывая большой вред, который причиняют зерну и зернопродуктам насекомые и другие вредители, необходимо применять меры по недопущению их развития или по их уничтожению. Меры, применяемые для защиты зерна от уничтожения или порчи вредителями, делятся на две группы: профилактические (далее — предупредительные) и истребительные.

Предупредительные и истребительные меры проводятся:

— в загруженных и незагруженных (пустых) помещениях зернохранилищ и прилегающей к ним территории;

— в зерноочистительных машинах, оборудовании, таре и транспортных средствах для перевозки зерна;

— в емкостях для хранения (включая мешки) до момента заполнения их зерном;

— в самом зерне (зерновой массе).

Потери массы сопровождаются и огромными потерями качества. Наибольшее воздействие микроорганизмов наблюдается в зонах с повышенной влажностью, когда убираемый урожай представляет благоприятную среду для развития микрофлоры. Потери в массе и ухудшение качества зерна и зерновых продуктов при хранении возможны в результате воздействия на них вредителей хлебных запасов. Развивающиеся в условиях зернохранилищ, хлебопекарных предприятий, мукомольных и крупяных заводов вредители хлебных запасов наносят большой ущерб: они уничтожают часть этих запасов, снижают их качество, загрязняя их. Кроме того, одни из них (клещи и насекомые) являются источником теплоты и влаги в зерновой массе (в результате дыхания), а другие (грызуны) портят отдельные части производственных сооружений, тару и т.д., способствуют распространению различных инфекционных заболеваний [67].

Таким образом, к важнейшим факторам, влияющим на состояние, сохранность и естественную убыль зерна, относятся: влажность зерновой массы и окружающей ее среды, температура зерновой массы и окружающей ее среды, доступ воздуха к зерновой массе. Данные факторы положены в основу режимов хранения.

Применяют три режима хранения зерновых масс – в сухом состоянии, в охлажденном состоянии, без доступа воздуха. Кроме того, обязательно используют вспомогательные приемы, направленные на повышение устойчивости зерновых масс при хранении: очистку от примесей перед закладкой на хранение, активное вентилирование, химическое консервирование, борьбу с вредителями хлебных запасов, соблюдение комплекса оперативных мероприятий и др.

Основные задачи при хранении зерна и продуктов его переработки:

• улучшение и последующая сохранность технологических показателей качества зерна, влияющих на выход и качество готовой продукции (хлеб, мука, крупа, комбикорма, масло, пиво и т.д.). Перечень этих показателей и их нормирование приводятся в стандартах на зерно разных культур и целевого назначения;

• обеспечение соблюдения гигиенических требований безопасности и пищевой ценности зерна и зернопродуктов, регламентируемых санитарно-эпидемиологическими правилами и нормативами;

• минимизация потерь зерна на уровне норм естественной убыли при хранении и расчетной убыли массы, связанной с улучшением качества зерна при очистке, сушке, активном вентилировании и транспортировке, регламентируемыми действующим порядком учета зерна и продуктов его переработки;

• соблюдение требований к состоянию территорий, хранилищ, охране труда и окружающей среды, а также промышленной безопасности, регулируемой нормативно-технической документацией Госгортехнадзора.

Для решения перечисленных задач разработана и принимается система технологических процессов, предусматривающих приемку и формирование партий по технологическим достоинствам и особо учитываемым признакам, их временное хранение, сушку, активное вентилирование до и после сушки, очистку, последующее формирование партий, профилактику и обеззараживание в случае необходимости от вредителей хлебных запасов, оценку качества при приемке, проведении технологических процессов и отгрузке.

Нарушение условий хранения зерна способствует загрязнению и заражению зерна, что в свою очередь может повлиять на сохранность его потребительских свойств, а также привести к возникновению угрозы причинения вреда человеку, животным и окружающей среде.

Руководители элеваторов и хлебоприемных пунктов при учете зерна должны были руководствоваться приказом Росгосхлебинспекции от 08.04.2002 №  29 «Об утверждении порядка учета зерна и продуктов его переработки» (зарегистрировано в Минюсте России 31.05.2002 № 3490) [24], который с 01 января 2021 года утрачивает силу в связи с изданием Постановления Правительства РФ от 27.07.2020 № 1122 [21].

Хранение зерна необходимо осуществлять при его влажности 14– 15%. Зерно должно быть хорошо очищенным и незараженным. Относительная влажность воздуха в хранилище должна быть не более 65–70%. Благоприятная для хранения зерна температура от 5 до 15°С. Важными условиями сохранности зерна являются вентиляция и поддержание чистоты в хранилищах. При соблюдении этих условий зерно различных культур сохраняет свои посевные качества 5–15 лет, технологические – 10–12 лет. Однако в практике хранения партии зерна обновляют каждые 3–5 лет. При хранении в зерновой массе проверяют температуру, влажность, засоренность, зараженность представителями животного мира, получившими название вредителей хлебных запасов, а также цвет и запах зерна. Сроки проверки зависят от состояния зерна и условий хранения.

Помещения и емкости, предназначенные для хранения зерна и других продуктов, тщательно освобождают от остатков продуктов и пыли, если возможно, проводят влажную уборку, дезинфекцию и побелку. Обязательно освобождают от сорняков, органических остатков и прочего мусора пространство вокруг хранилища. Предпринимают истребительные меры по уничтожению вредителей. Важно также поддерживать техническую исправность зернохранилищ и оборудования.

В зернохранилище в течение всего периода нахождения зерна в складе должна быть организована проверка условий его хранения (влажность, температура), а также показателей зараженности вредителями, цвета зерна и наличия постороннего запаха, для чего в хозяйствах должны быть приборы для измерения температуры и влажности зерна. При хранении зерна должны обеспечиваться условия, позволяющие исключить возможность самовозгорания зерна, а также условия, обеспечивающие взрыво- и пожаробезопасность.

3 Современное состояние технологий хранения зерна и зернопродуктов

3.1 Анализ применяемых режимов и способов хранения зерна и продуктов его переработки

Для успешной организации хранения необходимо понимать сущность и значение каждого свойства зерновой массы в отдельности, а также взаимосвязи этих свойств и взаимодействия между зерновой массой и окружающей средой (хранилищем и элементами его конструкции, паровоздушной средой в нем, атмосферой, окружающей хранилище, и т.д.)

Правильный выбор режимов и способов хранения зерновых масс, основанных на свойствах последних, обеспечивает наибольшую технологическую и экономическую эффективность при хранении.

В основу режимов хранения положены факторы, влияющие на состояние и сохранность зерна рассмотренные ранее. Применяют следующие режимы хранения зерновых масс:

• в сухом состоянии;
• в охлажденном состоянии (когда температура зерна понижена до пределов, значительно тормозящих жизненные функции компонентов зерновой массы;
• без доступа воздуха (в герметическом состоянии) [93].

Сухой метод хранения

Режим базируется на принципе ксероанабиоза. Обезвоживание любой партии зерна и семян до влажности ниже критической приводит все живые компоненты, за исключением насекомых-вредителей, в анабиотическое состояние. При этих условиях исключается повышенный газообмен в зерне и семенах, развитие микроорганизмов и клещей. Дальше остается лишь оберегать зерно от повреждения его различными насекомыми и поедания грызунами.

Режим хранения в сухом состоянии – основное средство поддержания высокой жизнеспособности семян в партиях посевного материала всех культур и качества зерна продовольственного назначения в течение всего срока хранения. Систематическое наблюдение за состоянием таких партий, их своевременное охлаждение и достаточная изоляция от внешних воздействий (резких колебаний температуры наружного воздуха и его повышенной влажности) позволяют хранить зерно с минимальными потерями несколько лет. Поэтому метод полного или частичного высушивания применяется при длительном нахождении зерновых на базисных или фондовых хранилищах.

Зерновые массы, хорошо подготовленные к хранению (очищенные от примесей, обеззараженные и охлажденные), в складах хранят без перемещения четыре-пять лет и в силосах элеваторов два-три года.

При данном способе хранения огромное значение имеет способы сушки зерновых масс и их эффективность.

Способы обезвоживания зерновых продуктов могут отличаться, однако все методы условно можно разделить на две основные группы:

• без специального использования тепла (без подвода тепла к высушиваемому объекту);
• при помощи тепловой энергии.

При первом способе сушки используют обработку зерновой массы достаточно сухим природным воздухом или ее смешивание с водоотнимающими средствами твердой консистенции (сухой древесиной, активированным углем, сульфатом натрия и др.). На современных предприятиях применяют химическую сушку, технический сульфат натрия (природный – высушенный озерно-морской минерал мирабилит) обладает хорошей водопоглотительной способностью. При влажности 20-24% семена за весь период перемешивают два раза, при большей влажности – три-четыре раза в течение суток в первый период сушки. Продолжительность сушки 5-10 суток, в зависимости от исходной влажности семян, культуры, состояния наружного воздуха и других факторов. Для доведения влажности семян до кондиционной расход безводного сульфата натрия при влажности химиката 1-5% составляет (кг/т): при влажности семян 20% – 60, 25 – 120, 30 – 180, 35 – 240. Необходимо знать, что присоединение воды к химикату в процессе сушки сопровождается выделением тепла, и как следствие повышается температура смеси. Этот способ обезвоживания зерновых масс менее распространен .

Наиболее распространенный способ сушки с использованием тепла – сушка в специальных устройствах – зерносушилках и сушка на солнце (воздушно-солнечная). Наиболее рентабельной считается сушка зерновых культур, при которой они засыпаются в ёмкости и обрабатываются солнечным теплом и воздухом.

Однако хранение зерновых масс в сухом состоянии не исключает необходимости систематического наблюдения и ухода за ними, так как возможна порча партий зерна и семян с влажностью и ниже критической. Основными причинами порчи при данном режиме хранения являются: развитие насекомых – вредителей хлебных запасов, способных существовать и даже размножаться в зерне с минимальной влажностью и образование капельно-жидкой влаги и повышение влажности в каком-то ее участке из-за перепадов температур и явления термовлагопроводности.

Хранение зерна в охлажденном состоянии

Данный режим основан на принципе термоанабиоза, принцип действия при охлаждении схож со сухим методом. Чувствительность живых компонентов зерновой массы, как к повышенным, так и к пониженным температурам позволяет резко снижать их жизнедеятельность или приостанавливать совсем. На основе свойства тепловой инерции зерновых масс — даже в средней зоне страны в большей части насыпи зерна в складах пониженную температуру сохраняют с осени до конца весны, в силосах элеваторов – в течение всего года.

Зерновые массы находятся в охлажденном состоянии первой степени, если температура всех слоев насыпи ниже 10⁰ С более глубоким (вторая степень), а следовательно, и более консервирующим считают охлаждение, если температура зерновой массы ниже 0^оС. Для охлаждения зерна используют не только атмосферный воздух, но и искусственно охлажденный при помощи холодильных установок. Применение искусственного холода позволяет быстро охладить партии зерна и семян, предупредить потери, возникающие вследствие активного развития микроорганизмов и насекомых.

В нашей стране режим хранения в охлажденном состоянии – главный (наряду с хранением в сухом состоянии). Этому способствует географическое положение многих основных районов, где производят зерно, и многих крупных населенных промышленных центров, где его потребляют и хранят в больших количествах. В районах Москвы, Санкт-Петербурга, Воронежа, Владивостока, Саратова среднее количество дней в году с температурой ниже 0^оС – 120-150; зоне Красноярска, Новосибирска, Омска, Оренбурга – 150-180; в Иркутске и Чите – 180-210. даже в Запорожье и Ставрополье число дней с температурой ниже 0^оС превышает 100-120.

При данном режиме хранения хорошо сохраняется зерно при любой влажности, поэтому для партий зерна и семян с повышенной влажностью, особенно посевного материала, охлаждение – важнейший прием, обеспечивающий их сохранность. В то же время при значительном охлаждении зерновых насыпей (до температуры –20^оС и более) создаются условия для большого перепада температур весной, что обычно приводит к самосогреванию в верхнем слое насыпи. Вредно избыточное охлаждение и для посевного материала, у которого снижается всхожесть. В регионах с суровыми зимами, как в Красноярском крае, необходимо защищать зерновые массы в хранилищах от переохлаждения своевременным повышением высоты слоя насыпи и правильной эксплуатацией зернохранилищ.

С наступлением потепления постепенно переходят на летние режимы хранения и принимают меры для сохранения низкой температуры в зерновой массе на длительный срок. Наступление тепла особенно опасно для охлажденных партий зерна с повышенной влажностью.

Способы охлаждения зерновых масс

Охлаждение атмосферным воздухом бывает пассивным и активным. При пассивном способе понижение температуры достигается проветриванием зернохранилищ и устройством в них приточно-вытяжной вентиляции. Однако, установка труб и каналов в хранилищах и непосредственно в зерновой массе сокращает полезную емкость хранилища, осложняет механизацию перемещения зерна и может способствовать активации физиологических процессов за счет доступа кислорода, а следовательно и развитию самосогревания зерна. Проветривание складов (без устройства каналов в насыпях) применяют широко, так как при хранении огромных масс зерна оно приносит значительную пользу, при этом не требуется расхода механической энергии и больших затрат труда.

К активным методам охлаждения относятся перелопачивание, пропуск через зерноочистительные машины, транспортеры и нории, активное вентилирование при помощи стационарных или передвижных установок. Такие способы охлаждения отличаются повышенным повреждением и травмированием зерна, большими трудовыми затратами и меньшей эффективностью охлаждения [107].

Активное вентилирование проводят, если фактическая влажность зерна больше его равновесной влажности (см. табл. 3.1).

Равновесная влажность отдельных зёрен или семян в зерновой массе неодинакова вследствие различия их размеров, выполненности и т.д. влажность сильно варьирует по часам суток, достигая максимума рано утром и снижаясь до минимума к полудню и началу второй половины дня.

Таблица 3.1 – Равновесная влажность зерна разных культур

При невозможности определить равновесную влажность зерна, вентилирование проводят при условии, если температура наружного воздуха ниже температуры зерна на 4 °С — 5 °С и более, а в дождливую и туманную погоду перепад температуры должен составлять не менее 8 °С.

Методика хранения зерновых при невысоких температурах пользуется популярностью на небольших фермерских или складских предприятиях. С экономической точки зрения этот метод уступает лишь сухому способу консервации зернового сырья, а также отмечается низким процентом потерь продукта.

Возможно применение комбинированного способа охлаждения зерна.

Хранение зерна без доступа воздуха

Такой способ хранения основан на принципе аноксианабиоза. Отсутствие кислорода в межзерновых пространствах и над зерновой массой способствует самоконсервации зерновой массы, прекращению жизнедеятельности микроорганизмов (большинство из которых аэробы), исключению возможности развития клещей и насекомых, нуждающихся в кислороде. Все это способствует резкому сокращению потери массы зерна. Однако важным критерием сохранности зерна при анаэробном способе является влажность зерновой массы. Хорошо сохраняются технологические качества зерновой массы с влажностью до критической, при повышенной влажности продовольственные и кормовые достоинства несколько снижаются (темнеют оболочки, появляются спиртовой и кислый запахи, увеличивается кислотное число жира). Бескислородную среду создают одним из трех путей: естественным накоплением диоксида углерода и потерей кислорода вследствие дыхания живых компонентов, отчего и происходит самоконсервация (автоконсервация) зерновой массы; введением в зерновую массу газов (диоксида углерода, азота и некоторых других), вытесняющих воздух из межзерновых пространств; созданием в зерновой массе вакуума [93,107, 37].

Наиболее распространенным является первый путь. Для создания режима хранения зерновых масс без доступа воздуха требуются полностью герметизированные хранилища промышленного типа. Массовое хранение зерна без доступа воздуха осуществляют в грунте и в новой технологии хранения зерновых масс в полимерных мешках-рукавах.

Вторым методом создания бескислородной среды является вытеснение воздуха межзерновых пространств введение газов, полученных в газогенераторах нейтральных газовых сред. В них используется газ метан, который после сгорания и очистки дает следующую газовую смесь: N₂ 85-87 %, CO₂ 12-13 %, O₂ 1-2 %.

Режим хранения в сухом состоянии наиболее приемлем для долгосрочного хранения (в течение нескольких лет) зерна и семян, поэтому он распространен при длительном нахождении зерновых на базисных или фондовых хранилищах. Однако, данный способ противопоказан для хранения семян, так как они потеряют расположенность к всхожести.

Выбор режима хранения определяется многими условиями, в числе которых учитывают: климатические условия местности, в которой находится хозяйство; типы зернохранилищ и их вместимость; технические возможности, которыми располагает хозяйство, для приведения партий зерна в устойчивое состояние; целевое назначение партий; качество зерна; экономическая целесообразность применения того или иного режима и приема.

Способы хранения

Хранение зерна насыпью

Подразделяется на напольное и силосное. При насыпном способе хранения используется сухой метод складирования.

Хранение насыпью применяется в складах с плоскими и наклонными полами. Высота насыпи зависит от типа склада и влажности зерновой массы. В складах с плоскими полами высота насыпи должна быть не более 5…6 м, с наклонными – может быть до 7…10 м. Чем выше влажность хранящегося зерна, тем меньше высота насыпи. В таблице 3.2 представлены оптимальные режимы температуры и высота насыпи при хранении зерновых в сухом состоянии.

Таблица 3.2 – Высота насыпи при хранении семян зерна в сухом состоянии в зависимости от культуры и температуры, м

Если зерно имеет повышенную влажность, то высоту насыпи необходимо уменьшить для высушивания зерна или подключать систему активного вентилирования. За таким зерном необходим постоянный мониторинг состояния зерновой массы (температура, зараженность вредителями).

Хранение насыпью в силосах наиболее эффективный способ, обеспечивающий полную механизацию всех технологических процессов работы с зерном и используемый для долгосрочного хранения зерна. Особенность силосного хранения зерна в силосах большого диаметра заключается в постепенном медленном выравнивании температуры зерновой массы, засыпанной осенью на хранение, с температурой атмосферного воздуха.

Преимущества хранения насыпью:

• рациональное использование площади и объемов зернохранилища;
• механизация технологических процессов погрузки, разгрузки и транспортировки продукции;
• облегчается борьба с вредителями хлебных запасов;
• удобство мониторинга состояния зерновых масс;
• отсутствие расходов на тару и упаковку.

Хранение зерна в мешках

Чаще всего этот способ используется для сохранности и транспортировки семян, имеющих повышенную ценность: элитных посадочных семян, зерно дорогих сортов зерновых культур с тонкостенной структурой. Хранят также в таре семена мелкосеменных культур, семена с хрупкой оболочкой или легко растрескивающиеся при пересыхании и содержащие эфирные масла. Чаще всего используют мешки из грубой ткани, капрона или полипропилена. Мешки для хранения семян и зернопродуктов могут быть изготовлены из льняной, полульняной, льноджутовой, льноджутокенафной и пенькоджутовой ткани. Реже применяют бумажные мешки (крафт-бумага) с тканевой подкладкой. Полипропиленовую тару используют в элеваторах, так как она устойчива к механически повреждениям и влагоустойчива. В настоящее время все большее распространение получают капроновые мешки.

Наиболее ценные семена, имеющие высокую стоимость и производимые в селекционно-опытных учреждениях и элитно-семеноводческих хозяйствах, относимые к элите и суперэлите, хранят затаренными в тканевые мешки. В бумажных мешках поставляют и хранят откалиброванные по крупности обработанные пестицидами семена кукурузы.

На складах мешки с семенами укладывают на деревянные поддоны или настилы, отстоящие от пола не менее чем на 15 см, и от наружных стен хранилища не менее чем на 50-70 см; «тройником» или «двойником.

Высота укладки штабелей мешков с семенами зависит от вида культуры, влажности и времени года (табл. 3.3).

Таблица 3.3 – Величина укладки мешков в зависимости от культуры и температуры

Протравленные семена в крафт-мешках (несколько слоев плотной бумаги) хранят в изолированных помещениях семенохранилища в штабелях высотой укладки до 20 рядов.

Проходы между штабелями для проведения технологических операций, наблюдения за состоянием семян, приема и отпуска должны быть не менее 1,5 м, а при использовании механизированных средств укладки и транспортирования мешков — не менее 2,5 м.

При хранении в штабелях семена должны храниться отдельно по культурам, по сортам и репродукциям, в пределах репродукции отдельно хранят по категориям, в пределах категории раздельно по назначению и по влажности.

Другие способы хранения зерна

В настоящее время существуют и другие способы хранения зерна, распространенные в других странах и получившие развитие в последние годы в России:

• хранение во временных хранилищах модульного типа;
• хранение зерна в мини-элеваторах с использованием мобильных транспортных установок;
• хранение в полимерных зерновых рукавах и кольцевые зернохранилища;
• бескаркасные арочные и тентовые каркасные ангары.

Модульное хранилище применяется в тех случаях, когда необходимы дополнительные емкости для хранения. В Российской Федерации они появились в 2008 году, применяются на Алтае и в Центральном Черноземье.

Модульные хранилища очень компактны, не требуют больших площадей, легко монтируются и просто обслуживаются, их можно разобрать и перенести на другое место.

Бескаркасные арочные и тентовые каркасные ангары тоже используются при хранении зерна в мобильных условиях, но они проще по монтажу и затратам.

Наиболее перспективным и экономичным альтернативным способом хранения зерна является хранение в полимерных зерновых рукавах. Это один из методов хранения зерна без доступа воздуха. После заполнения герметичного мешка-рукава за счет дыхания зерновой массы уменьшается концентрация кислорода и увеличивается – углекислого газа, внутри рукава образуется оптимальная среда для хранения, в которой у насекомых и грибков инактивируется способность к жизнедеятельности и развитию и уменьшается активность самого зерна. Для осуществления процесса загрузки/выгрузки зерна требуется комплект оборудования, состоящий из беггера – загрузочного устройства, которое работает от ВОМ трактора, экстрактора – оборудования для разгрузки, загрузочной машины для подачи зерновых в бункер беггера, и гибкие полиэтиленовые мешки, трактор (категория МТЗ-80(82)). Бункер-накопитель представляет собой тракторный прицеп с самовыгружным шнековым механизмом (рисунок . Шнек бункера-накопителя отвечает за разгрузку сырья внутрь приемной воронки бэггера. Бэггеры обеспечивает плотную и равномерную погрузку сырья непосредственно в рукав и работают от вала отбора мощности (ВОМ) тракторов. Шнековая машина используется для выгрузки рукавов, наполненных зерном. Раскрытие полиэтилена сопровождается боковой разгрузкой и складыванием использованного пластика в рулоны: мешок-рукав наматывается на ролик и содержимое высыпается.

Рисунок 3.1 – Процесс загрузки зерна для хранение в полимерных зерновых рукавах

Зерновые рукава представляют собой трехслойные полимерные мешки длиной 60–75 м и вместимостью 65–300 т, которые наполняет зерном специальная зерноупаковочная машина — бэггер. Рукава изготавливаются бесшовным методом из полимерной пленки с применением первичного полиэтилен и специальной добавки — металлоцина (mLL), предающей материалу рукавов наибольшую прочность и эластичность. При производстве применяют метод экструзии, получая на выходе трехслойное полотно: первый слой – внешний, белого цвета, остальные два – черные. Внешний слой содержит ультрафиолетовые добавки и отражает солнечные лучи, не позволяя зерновому рукаву перегреваться. Внутренние слои обеспечивает светонепроницаемость.

В рукавах можно хранить и сухое, и влажное зерно пшеницы, ячменя, кукурузы, гороха, сои, подсолнечника, рапса. Наиболее подходящая влажность зерновой массы – 10-14%. В зависимости от влажности, заложенные зерновые в пластиковых рукавах могут храниться до полутора лет. Площадка для хранения рукавов должна быть твердой, ровной и изолированной от животных, чтобы свести к минимуму риски его повреждений. Необходимо периодически контролировать целость рукавов и сразу заклеивать место разрыва.

Исследованиями Ткаченко М.И. показано, что изменения качественных показателей зерна при хранении его в рукавах были незначительными [90]. Изменение качественных характеристик зерна в процессе 6 месяцев хранения по технологии анаэробного хранения в полиэтиленовых рукавах показаны в таблице3.4.

Таблица 3.4 – Изменение качественных характеристик зерна в процессе хранение по технологии анаэробного хранения в полиэтиленовых рукавах.

Из таблицы 3.4 видно, что в процессе хранения влажность изменялась незначительно, что положительно сказалось на динамике изменения клейковины и натуры зерна. Отсутствие перепада температур по слоям насыпи зерна в контейнерах тормозило образование конденсационной влаги. Внутренняя микрофлора зерна пшеницы через шесть месяцев хранения уменьшилась до 36 колоний грибов на 100 зерен с 58 исходных данных.

Нормы естественной убыли, утвержденные МСХ РФ от 23.01.04 г. №55, предусматривают предельно допустимые потери при хранении зерна пшеницы в течение шести месяцев в элеваторах, в складах насыпью и в таре соответственно: 0,055; 0,09 и 0,06%. На приспособленных для хранения площадках потери не должны превышать 0,16%.

Ощутимые потери зерна пшеницы, хранившегося в течение шести месяцев в полиэтиленовых контейнерах, не обнаружены. Отсутствие ощутимых потерь, предусмотренных нормами естественной убыли, подтверждается сохранностью и повышением качественных показателей зерна и семян [90].

Преимущества метода хранения в полимерных зерновых рукавах:

– использование данной технологии не предусматривает крупных затрат на строительство и содержание хранилищ;

– небольшие инвестиционные вложения и быстрая окупаемость затрат;

– экономия средств на перевозке сырья и исключение расходов по хранению на элеваторе;

– анаэробное хранение сохраняет качественные характеристики зерна на протяжении 1 – 1,5 лет:

– возможность хранения и сухого и влажного зерна;

– универсальность технологии позволяет хранить все зерновых, масличные и бобовые культуры;

– обеспечение защиты вредителей и болезнетворной микрофлоры;

— исключение применения консервантов и биохимической обработки;

– минимизация потерь сырья за счет за счет быстрой закладки без доступа кислорода и высокого уплотнения содержимого;

– получение на выходе зерна более высокого качества за счет послеуборочного дозревания в рукавах;

– Хранение отсортированного зерна товарными партиями по однородным качественным показателям.

Недостатки этого метода хранения:

– короткий срок службы рукава;

– инвестиционные затраты на специализированное оборудование.

Таким образом, технология хранения зерна в герметичных полиэтиленовых рукавах предназначена для краткосрочного размещения сухого и влажного сырья. Использование ее предприятиями АПК позволяет сократить транспортные расходы и затраты на услуги по хранению.

Мука как сырье, подлежащее хранению, имеет свои особенности. В отличие от зерна, покрытого плотными оболочками, медленно пропускающими воду и задерживающими микроорганизмы, она является более «доступным для воздействия» сырьем. Важным является и то обстоятельство, что при помоле значительная часть микроорганизмов зерна переходит в муку, что не может не сказываться на различных процессах, происходящих при ее хранении. Также в отличие от зерна, являющегося живым организмом, мука не обладает процессами, происходящими в зерне в целом. Иногда в муке идут процессы автолиза под воздействием ферментов, содержащихся собственно в мучном сырье. Кроме того, частицы муки имеют высокую способность сорбировать пары воды и газа, а также кислород из среды по причине большой относительной поверхности ее частиц, обуславливающий данную способность, а также возможность возникновения гидролитических и окислительных процессов. Все это приводит к воздействию на белки, липиды и другие вещества сырья. Учитывая все вышеизложенное, можно сделать вывод, что мука как объект хранения труден и требует создание специализированных и определённых поддерживаемых условий, иначе ее качество будет не соответствовать установленным нормативам и требованиям 70.

Процессы, протекающие в данном виде сырья, могут иметь как положительный, так и отрицательный характер, что определяет ее потребительские свойства. Положительным процессом, способствующим улучшению качества муки и ее хлебопекарных свойств, является созревание муки. К отрицательным процессам относятся перезревание, прогоркание, заплесневение, развитие насекомых и клещей, самосогревание и слеживание. Данные процессы приводят к потерям массы сухих веществ и снижению ее качества 70, 36.

Важным моментом для процесса созревания муки является продолжительность ее отлежки, которая определяется условиями хранения и исходными хлебопекарными свойствами зерна, из которого она получена. При удлинении данного периода происходят необратимые ухудшения хлебопекарных свойств муки – перезревание. При созревании происходит ее побеление, обусловленное окислительными процессами. Отмечается, что в безвоздушном пространстве мука не белеет 70, 36.

При хранении муки при положительных температурах свыше 10…15С увеличивается ее титруемая кислотность и кислотное число жира, что тесно связано с изменением ее свежести. Кислотное число жира может достигать 50…60 единиц и выше, такая мука непригодна для хлебопечения. Понижение же температуры хранения до 0С и ниже тормозит гидролиз жира. Стоит отметить, что при длительном хранении муки с крепкой клейковиной или при повышенных температурах также происходит ухудшение ее качества. В процессе хранения изменения клейковины происходят с одной стороны благодаря воздействию непредельных жирных кислот, образующихся при гидролизе жира, а с другой стороны из-за кислорода воздуха, окисляющего автиваторы протеолиза. Поэтому кислотное число жира и титруемая кислотность являются надежными показателями степени ее свежести и определения времени хранения. При температуре 25…45С созревание муки заканчивается быстрее, пониженная температура оказывает замедляющее воздействие, а температура 0С – останавливает данный процесс. То есть, регулируя температуру, можно оказывать воздействие на продолжительность процесса хранения и интенсивность процесса созревания, с целью прогнозирования подготовительных операций с мучным сырьём. Также имеет значение сырье, из которого получена мука. В частности, для муки, полученной из зерна с незаконченным периодом послеуборочного дозревания и зерна свежеубранного, требуется более продолжительный период отлежки. Немаловажным является способ размещения, размер штабелей мешков, плотность их укладки, влияющих на аэрацию муки, а, следовательно, и на ее созревание. О продолжительности созревания пшеничной муки пока нет точных данных 70, 36.

В последние годы происходит внедрение бестарного хранения и перевозки муки, в результате которого ее созревание ускоряется. Применении принудительной аэрации может значительно ускорить созревание свежесмолотой пшеничной муки при хранении в силосах. Оптимальными условиями ускоренного созревание пшеничной муки при бестарном хранении в силосах считается аэрирование ее воздухом при температуре 25С в течении 6 ч и удельном расходе воздуха 2…3 м³/ч на 1 т. Но всегда следует помнить об ограниченности периода созревания, превышение которого приводит к ухудшению показателей ее качества 70 .

Хранение муки в инертных средах (азот), вакууме, в темноте замедляет процесс прогоркания. От данного процесса также предохраняют муку и нормальных исходные качества и пониженная температура на складе в процессе хранения. Прогоркание достигает максимальной скорости при 30-35С, а также протекает более интенсивно в более сухой муке, тогда как в муке с большей влажностью (15-16%) данный процесс замедляется в связи с тем, что влага защищает муку от проникновения кислорода воздуха. Но это имеет обратную сторону – происходит развитие микроорганизмов, активная жизнедеятельность которых проявляется при увеличении влажности до 17% в результате миграции влаги. Также при повышении данного параметра от 15,5% до 16% возможны случаи самосогревания муки, кроме того влажность муки также оказывает влияние на слеживание данного сырья 70, 36.

Сорт муки также имеет влияние на период ее созревания и срок хранения. Мука высоких сортов прогоркает быстрее, что объясняется тем, что в обойной муке присутствуют антиокислители, находящиеся в зародышевых частицах, замедляющих процессы окисления. Немаловажным является сама культура, из которой выработана мука. Кукурузная, овсяная мука, а также сука из сои прогоркает быстрее и для нее длительное хранение возможно только при пониженных температурах или без доступа воздуха 70.

С целью бесперебойного обеспечения потребителей мукой требуется создание некоторых запасов, срок хранения которых может достигать продолжительного периода времени, порой более года. Процесс хранения может быть организован с использование тары или без нее в специализированных хранилищах определенной конструкции (бестарное хранение). Мешки укладывают также определенным образом в зависимости от свойств продукции. В зависимости от типа предприятия процесс укладки также имеет свои особенности (на складах перерабатывающих предприятий штабель укладывают постепенно, тогда как на реализационных базах при получении сырья с железной дороги – повагонно). От вида продукции, влажности и температуры воздуха в складе зависит высота укладки, также важным моментом является укладка мешков на деревянные подпоры определенной высоты. Тарное хранение хоть и обеспечивает хорошую сохранность качественных характеристик, имеет недостатки, которые существенно ограничивают его широкое применение: большое количество требуемой тары, вследствие чего возникают значительные затраты ручного труда на упаковку, укладку и перевозку. Кроме того, после извлечения муки из тары в ней остается до 150 г муки, к извлечению которых возникают дополнительные затраты. Вследствие этого при хранении муки основным направлением является бестарное хранение в специальных силосах имеющее определенную конструкцию и оборудование в виде вибраторов или аэраторов 70, 37.

В промышленных масштабах одну из решающих ролей играет правильное хранение муки, поскольку именно этот параметр определяет итоговое качество продукта, который потом идет на производство тех или иных товаров.

В промышленных масштабах существует два основных способа складирования:

Хранение муки в мешках. Этот вариант используют в тех случаях, когда объем ее незначителен. При этом сами мешки складируют рядами, по несколько штук друг на друга. Такое часто можно наблюдать на хлебопекарных предприятиях, где продукция хранится достаточно короткий промежуток времени. При соблюдении надлежащей температуры и влажности этот метод вполне соответствует необходимым требованиям и позволяет изготавливать из него различную продукцию с минимальными рисками потери качества.

Мешки с мукой составляют в штабеля на деревянные подтоварники или деревянные решетки. Штабеля размещают отдельно по видам муки, сортам, номерам (для круп) и датам поступления. Высота штабеля с крупами и мукой зависит от времени года, условий хранения, вида, сорта и влажности продукции. Муку с влажностью до 14% вкладывают в штабеле такой высоты (число рядов мешков): при температуре воздуха в составе выше чем +10 С — 10 рядов, от +10 до 0 С — 12 рядов, ниже 0 С — 14 рядов. Муку с влажностью 14–15,5% вкладывают в штабеля соответственно на два ряда мешков меньше.

Бестарное хранение. Такая методика применяется в крупной промышленности и во многом напоминает принцип зернохранилища. Для обеспечения надлежащего хранения используется колоссальное количество инструментов, начиная с силосов для складирования и заканчивая системами кондиционирования, температурными датчиками и линиями автоматической загрузки и выгрузки. В этом случае обеспечиваются безупречные условия, поэтому срок сохранности продукции достигает своего возможного максимума.

При бестарном хранении при соблюдении температурного режима и контроля уровня влажности срок хранения муки может достигать двух лет, что практически в два раза больше, чем при традиционном складировании в мешках или более мелкой таре.

Оптимальная влажность воздуха для хранения муки — 60–70%. Благоприятная температура — от +5 до +15 С. При длительном хранении температура должна быть от +5 до -15° С [93].

Резкое колебание температуры воздуха и влажности отрицательно влияет на хранение муки. Мука с повышенным содержанием жира хранится менее продолжительный период времени, например мука пшеничная второго сорта, соевая мука, кукурузная, овсяная. Ржаная мука также имеет относительно небольшой срок хранения, по сравнению с пшеничной мукой Сортовая пшеничная мука хранится 6– 8 месяцев, ржаная сортовая 4–6 месяцев, кукурузная и соевая недезодорированная 3–6 месяцев, соевая дезодорированная мука — 12 месяцев. При низких температурах (около 0 °С и ниже) срок хранения муки продлевается до двух лет и более. В мешках мука хранится намного лучше, чем в потребительской таре.

Хранение муки достаточно сложный процесс, который делится на два этапа. На первом этапе происходит улучшение хлебопекарных свойств муки, на втором этапе происходит ухудшение качества муки.

Первый этап называется созреванием. Свежепомолотую муку не используют, т.к. из нее получается некачественный хлеб (малого объема, пониженного выхода и т.д.), поэтому перед использованием, мука должна пройти отлежку в благоприятных условиях, в результате которых улучшаются хлебопекарные свойства муки. Созреванию, как правило, подвергается только хлебопекарная мука, ржаная мука в отлежке свои хлебопекарные свойства не меняет, поэтому в созревании не нуждается. Созревание муки связано с окислительными и гидролитическими процессами в липидах и снижением активности ферментов до определенного уровня. После созревания мука становится светлее. В результате ферментативного окисления фитина высвобождаются фосфорная и другие органические кислоты, т.е. повышается усвояемость минеральных элементов. Но самое главное — улучшаются хлебопекарные свойства за счет укрепления клейковины. Такое действие оказывают перекиси, окисляющие части сульфгидрильных групп (-S-Н-) с образованием дисульфидных связей (-S-S-)  между молекулами белка, образующими клейковину. При взаимодействии белков с продуктами гидролиза и окисления жира получаются липо-протеины, уменьшающие растяжимость клейковины. Таким образом, если мука после помола имела слабую клейковину, то после созревания слабая клейковина приобретает свойства средней, а средняя — сильной, сильная — очень сильной, возможно даже ухудшение качества, например, очень крепкая клейковина, крошащаяся [93].

Пшеничная сортовая мука созревает при комнатной температуре 1,5–2 месяца, обойная 3 — 4 недели. Муку, предназначенную для длительного хранения, необходимо сразу охладить до О С, тогда созревание будет продолжаться год. Если же муку со слабой клейковиной необходимо сразу использовать, то процесс созревания можно ускорить до 6 часов за счет ее аэрации теплым воздухом.

Для ускорения созревания используют химические улучшители, а также пневматическое перемещение муки с помощью сжатого, особенно нагретого, воздуха.

Ржаная мука созревает в течение 2— 4 недель, при комнатной температуре. В ней протекают такие же процессы, как и в пшеничной сортовой муке.

3.2. Типы и технологические процессы зернохранилищ

Под биологической устойчивостью той или иной культуры понимают способность растений не изменяться под влиянием времени и внешних воздействий. По способности семян сохранять жизнеспособность А. Иварт предложил разделить различные растения на 3 класса биоустойчивости – всхожесть и, всхожесть кукурузы хорошо сохраняется до 10 лет ,и и микробиотики. К микробиотикам – недолговечным с точки зрения хранения культурам – относятся рожь, подсолнечник, соя, рапс, семена которых сохраняют всхожесть от 3 до 5 лет.

Средняя продолжительность хранения характерна для мезобиотиков, семена сохраняют всхожесть от 5 до15 лет. Макробиотики являются самыми долговечным видам растений и сохраняют всхожесть (10-15 лет).

Таблица 3.5 – Всхожесть семян полевых культур в зависимости от сроков хранения в условиях сухого климата, %

Из таблицы 2.4 видно, что основные злаковые культуры – пшеница, овес и ячмень – сохраняют всхожесть семян на высоком уровне в течение 15 лет, и относятся к группе макробиотиков, к этой группе относятся также горох и сорго. Всхожесть кукурузы хорошо сохраняется до 10 лет, культура относится к группе мезобиотиков. Быстрее других теряют всхожесть семена ржи (9-10 годам) и сои (на 7-й год).

Биоустойчивость культур при хранении во многом зависит от условий содержания массы, уровня влажности. Сушка увеличивает стойкость хранения зерновой партии и замедлятся процессы старения зерна, но с другой стороны помимо дополнительных энерго- и финансовых затрат может привести к повреждениям и хрупкости зерна. Для долгосрочного хранения оптимальная влажность у большинства культур не должна превышать 13 %, поровым показателем для активации процессов жизнедеятельности является влажность от 14 % и выше.

Зерно сохраняет свои потребительские свойства в течение определенного периода, называемого долговечностью сырья.

Она бывает разных типов:

• биологическая долговечность – период, в который сохраняется способность прорастать хотя бы у единичных экземпляров;
• хозяйственная долговечность – срок хранения зерна с сохранением кондиционной всхожести семян, соответствующей ГОСТу;
• технологическая долговечность – период хранения с сохранением полноценных свойств зерна для пищевых, кормовых или технических нужд.

Биологическая долговечность пшеницы – более 30 лет, а хозяйственная – 5-10 лет. Наиболее устойчива мягкая стекловидная пшеница. Если зерно хорошо дозрело, было высушено и охлаждено в мягком режиме, то храниться может более 10 лет, причем хлебопекарные качества существенно не изменятся.

К зернохранилищам предъявляют много требований, которые направлены на обеспечение сохранности зерна с минимальными потерями без снижения качества и с наименьшими издержками. Требования, предъявляемые к зернохранилищам и складам для хранения зерна, указаны в статье 4 Технического регламента «О безопасности зерна».

Все требования, предъявляемые к зернохранилищам, можно подразделить на технологические, конструктивные, эксплуатационные и экономические.

В первую очередь зернохранилище должно удовлетворять технологическим требованиям – обеспечивать количественную и качественную сохранность зерна. Биохимические особенности зерновой массы должны учитываться при приемке, обработке, хранении и отпуске. Влажность, температура зерна и развитие микроорганизмов – эти факторы действуют одновременно. Чем больше температура, тем активнее процесс дыхания и развитие микрофлоры. При достижении определенных пределов эти факторы вызывают самосогревание зерновой массы.

Вместимость должна быть достаточной, чтобы в нормальных условиях в них можно было разместить все закупаемое зерно, а так же переходящие остатки от урожаев предшествующих лет.

Для осуществления количественной и качественной сохранности зерна зернохранилища должны быть надежными в строительном отношении. Зернохранилища должны выдерживать неблагоприятные воздействия внешних погодных условий, а также выдерживать давление зерновой массы на стены и днища.

Для обеспечения сохранности качества зерна к стенам и полам предъявляют такие требования, как малая теплопроводность и хорошая гигроскопичность. Низкая теплопроводность защищает зерно от резких изменений температуры. При резком понижении температуры на внутренней поверхности стен происходит конденсация водяных паров [80].

Зернохранилища должны исключать проникновение влаги внутрь помещения. Во избежание проникновения грунтовых вод и увлажнения зерна между фундаментом и стеной прокладывают изоляционный слой.

В зернохранилищах должны исключаться условия, способствующие развитию вредителей. Необходимо предусматривать возможность проведения активного вентилирования и газацию зернохранилища. Стены должны быть газонепроницаемыми. Положительной стороной зерновой массы как сыпучего материала является то, что процессы с зерном можно легко механизировать. Технологический процесс в зернохранилищах сопровождается выделением пыли и образованием отходов. Поэтому надо предусматривать аспирационные установки и специальные бункера для отходов. Для проведения технологических операций по очистке и сушке зернохранилища должны быть оборудованы зерноочистительным и зерносушильным оборудованием, состав и производительность которого должны соответствовать качеству поступающего зерна. Для весового контроля устанавливают весы.

На рисунке 3.2 представлена общая схема хранения зерна в зернохранилищах.

Рисунок 3.2 – Схема хранения зерна

Хранят зерно насыпью и в таре в складах вместимостью от 500 до 5 000 т. Склады сооружают из сборного железобетона, кирпича, дерева, металла и т.п. Кроме того, для хранения используют элеваторы мощных промышленных предприятий для приема, обработки, хранения и отпуска зерна. Это по существу фабрика по доведению зерна до кондиции потребления, на которой формируют крупные, однородные по качеству партии зерна. Размещение отдельных партий зерна с учетом количественно-качественной характеристики требует того, чтобы в зернохранилищах были соответствующие силосы, бункера.

Зернохранилища должны иметь хорошую связь с подъездными путями и располагать необходимой мощностью силовой станции. В целом зернохранилища должны быть оптимально экономичны и отвечать требованиям охраны труда, техники безопасности, производственной санитарии и гражданской обороны. Таким образом, они представляют собой сложное технологическое производство.

Зернохранилища предназначены для хранения зерна и семян насыпью, имеют устройства для принудительной аэрации (аэроднища, аэроканалы, аэрожелоба), зернохранилища не отапливаются. Для загрузки и выгрузки зерна используют нории, транспортеры (ленточные, вибрационные, шнековые, скребковые), зернопогрузчики, зернопульты, электропогрузчики, автопогрузчики и т. п.; пневмотранспортеры; самотечные зернопроводы.

По назначению различают зернохранилища продовольственные, фуражного и семенного зерна; по способу хранения – напольные (зерносклады), закромные (бункерные) и силосные зернохранилища. Зернохранилища бывают двух типов: элеваторы и склады.

Зерносклады

Это одноэтажные помещения с горизонтальными или наклонными полами, кирпичными, каменными или железобетонными стенами. Зерно в таких складах хранят насыпью на полу или в закромах. Различные способы хранения зерна, размеры хозяйств и набор культур определили появление большого числа типов и размеров зернохранилищ.[80] Типовые склады имеют длину 60 м, ширину 20 м, их емкость при полной загрузке достигает 3200 т зерна. Склады по степени механизации классифицируются на немеханизированные (без стационарной механизации), с частичной механизацией и механизированные.

Немеханизированные склады строят только с горизонтальными полами, в них используют передвижную механизацию. Прием, перемещение и отпуск зерна в этих складах осуществляют с применением передвижных и самоходных механизмов.

Частично механизированные оборудованы верхним и/ или нижним стационарным конвейером для загрузки зерна в склад и его выгрузки.

Механизированные склады строят как с горизонтальными, так и с наклонными полами. Эти склады оборудуют верхними (загрузочными) и нижними (разгрузочными) стационарными ленточными транспортерами и нориями, установленными в торцах складов. Верхний ленточный транспортер устанавливают по оси склада на строительных фермах, а нижний – под перекрытием склада в проходной или непроходной галерее. Склады с непроходными галереями строят главным образом в районах с высоким уровнем грунтовых вод. При применении непроходных галерей ленточный транспортер, как правило, является опоясывающим.

Механизированные склады с наклонными полами строят как с горизонтальными, так и с наклонными полами в районах с низким уровнем грунтовых вод. Заглубляют такие полы на 6–7 м. В этом случае проходная галерея с нижним транспортером размещается на глубине более 8 м, а высота насыпи зерна по гребню достигает 10–11 м. Такие склады вмещают значительно больше зерна, и, что самое важное, позволяют полностью механизировать их разгрузку через нижние люки. Для этого угол наклона пола должен быть не менее 36–40° (выше угла трения зерна). Учитывая особую опасность затягивания людей в зерновую воронку при выпуске зерна, нахождение людей в складах с наклонными полами во время их разгрузки категорически запрещается [80].

В современных зерновых складах делают сплошные полы из тугоплавкого асфальта, которые достаточно прочны, долговечны, надежно изолируют зерно от грунтовой влаги. Бетонный пол в складах применяют редко, он легко растрескивается и не обеспечивает полной гидроизоляции. На бетонном полу вследствие его повышенной теплопроводности также создаются условия для образования конденсата влаги и развития неблагоприятных физиологических процессов: прорастания и низового пластового самосогревания зерна. Для устройства стен зернового склада используют кирпич, камень и сборный железобетон. Стены должны выдерживать давление зерновой насыпи при максимальной загрузке склада. С внутренней стороны стены делают гладкими, без щелей. Толщина стен склада по высоте неодинакова. Так, кирпичная стена имеет толщину в верхней части 250 мм, в средней – 380 и в нижней – 523 мм. Лучшую сохранность зерна обеспечивают стены с малой теплопроводностью и хорошей гигроскопичностью внутренней поверхности. Такие стены хорошо защищают зерно от внешних колебаний температуры, а при конденсации водяных паров в большей степени сами, а не зерно, поглощают эту влагу.

Для рациональной эксплуатации одноэтажных зерноскладов и удешевления стоимости хранения зерна вместимость их должна быть использована максимально. Это достигается размещением зерновой массы предельно допустимым по высоте насыпи слоем. При напольном хранении зерно размещают насыпью или в таре на полу склада при небольшой высоте слоя (не более 4-5м) и только в складах с наклонными полами (высота слоя достигает 8-9м). Высота насыпи зерна в складах с горизонтальными полами допускается: у стен 2–2,5 м, в середине склада 4–5 м. Одноэтажные зерносклады пригодны для хранения зерновых масс любого состояния по влажности и засоренности, но в этом случае высоту насыпи зерна уменьшают в 2–3 раза. Кроме зерна в напольных складах можно хранить в мешках муку, крупу и другие продукты [110].

Недостатки складов:

– малый коэффициент использования кубатуры здания, в связи с этим повышенная стоимость;

– трудно механизировать процессы хранения.

В зависимости от высоты стен по отношению к размерам в плане различают несколько видов хранилищ:

– закром – часть пространства в зернохранилище напольного хранения, огражденная стенами небольшой высоты по отношению к размерам в плане и имеющая плоский, слегка наклонный пол;

– бункер – это закром с днищем в виде опрокинутой пирамиды.

– силос – это закром, вместимость которого и высота стен в 1,5 раза больше, чем размеры в плане, а дно конусное.

Силоса

Хранение зерна осуществляется бетонных и в металлических силосах.

Бетонный силос – это мощное надёжное хранилище с высоким уровнем теплоизоляционных свойств, которому не страшны перегрузки, а сохранность содержимого не будет зависеть от перепадов температуры. Оно подойдёт для временного и длительного хранения зерна. Зерно в силосах мало соприкасается с воздухом, поэтому оно слабо аэрируется. Зерно размещают только сухое, если с повышенной влажностью, то его хранят кратковременно при условии наличия установки активного вентилирования, чтобы зерно прошло послеуборочное дозревание. Лучше используется кубатура и дешевле механизировать трудоемкие работы, сооружение дорогостоящее, однако затраты быстро окупаются [107].

Недостатки:

– обслуживание бетонные силосов достаточно сложный и затратный процесс;

– при хранении от трения о стены бетонного силоса увеличивается количество раздробленных зёрен.

Отличительными особенностями силосных зернохранилищ можно назвать:

• внутреннее пространство хранилищ этого типа используется полностью (на 99,9%);

• разные виды культур, зерно с разной влажностью, урожаи разных лет хранятся раздельно;

• достигается высокая степень автоматизации процесса и сохранность зерновых культур;

• высокая цена силосных зернохранилищ окупается в течение 2-4 лет за счёт отличной сохранности зерна и его высокого качества.

За последние годы в практике хранения зерна получили распространение цилиндрические силосы различной вместимости: от 25 т (бункера) до 10 000 т (бины) зерна, изготавливаемые из стали, алюминия и различных сплавов. В качестве преимуществ таких хранилищ следует отметить удобство их загрузки (самотеком, конвейерами), а также и выгрузки (самотеком, скребковыми конвейерами, аэрожелобами и другими средствами механизации). Такие силосы можно быстро построить, они дешевле и быстрее окупаются, чем капитальные зерносклады. Таким типам хранилищ следует отнести малую потребность нужна меньшая площадь. Так, на территории, нужной для строительства склада на 5 500 т, можно разместить три металлических хранилища общей вместимостью 15 000 т. Силосы надежно защищают зерновые массы от грызунов, безопасны в пожарном отношении, они удобны и для проведения газовой дезинсекции многими фумигантами, активного вентилирования.

Однако при всех этих достоинствах металлические силосы имеют и свои недостатки. Так, при резких перепадах температур под действием окружающего воздуха и солнечной радиации создаются температурные градиенты, приводящие к явлению термо-, влагопроводности в зерновой массе и образованию в ней конденсационной влаги в периферийных слоях толщиной до 10–15 см. Все это способствует активизации микробиологических процессов и, прежде всего, развитию грибной флоры. Это обстоятельство побуждает загружать в металлические силосы только зерновую массу, находящуюся в сухом состоянии. Обязательным условием надежного хранения зерна является оборудование силосов системой активного вентилирования.

Металлические зернохранилища рекомендуется использовать для хранения в сухом, очищенном и охлажденном состоянии зерна пшеницы, ячменя, кукурузы. При хранении зерна в металлических зернохранилищах засоренность не должна быть выше средней чистоты, а влажность – не более 14%, содержание сорной примеси — пределов, установленных ГОСТами для зерна средней чистоты.

Предельно допустимые сроки хранения зерна в металлических зернохранилищах приведены в таблице 3.6.

Таблица 3.6 – Предельно допустимые сроки хранения зерна в металлических зернохранилищах, месяцы

* Южная зона — Краснодарский и Ставропольский края, Нижнее Поволжье, Молдавская ССР, юг Казахской ССР, юг УССР, республики Средней Азии и Закавказья

Металлические силосы бывают двух видов: с горизонтальным и конусным днищем. Силосы с горизонтальным дном проще и быстрее монтировать, однако они должны быть оборудованы разгрузочным транспортером и разгрузочными люками для зерна. Преимущество в практике хранения имеют силосы с конусным днищем, угол наклона которых должен быть не менее 45°. В них обеспечивается полная выгрузка зерна самотеком. Такой силос в сборе устанавливается на опорное металлическое основание, что позволяет резко упростить и удешевить фундамент, достаточно соорудить простую бетонную площадку под опорное основание.

Преимущества силоса являются:

– быстрый монтаж;

– экономия площади под размещение (на одной площади зернового склада вместимостью в 5,5 тысяч тонн можно разместить силоса вместимостью до 15 тысяч тонн зерна);

– механизация погрузочно-разгрузочных работ;

– надежная защита от грызунов;

– пожаробезопасность;

– дополнительное вентилирование и дезинфекция зерна.

Недостатками такого способа хранения являются:

– высокая теплопроводимость, вследствие чего слабая защита зерновой массы при резких перепадах температуры, из-за этого может образовываться конденсационная влага в периферийных слоях, что способствует активизации микробиологических процессов;

– внезапные выходы из строя крупных конструкций (разрыв металла в различных участках конструкции) в связи с резким понижением температуры окружающего воздуха;

– ограничение диаметра силосов с конусным дном (максимальный диаметр составляет 9 метров и вместимость – 1000 тонн).

– диаметр силосов с плоским дном может достигать 15 метров и более со вместимостью до 6000 тонн.

Кроме того большое значение имеет прочность фундаментов, на которых смонтированы силосы, прочность швов при сварке металла, качество сборки конструкций, неравномерная осадка зерновой массы внутри силоса в результате вибрации грунта в зоне железных и автомобильных дорог.

Вследствие высокой теплопроводности ограждающих стальных металлических конструкций силосов, превышающих теплопроводность зернового слоя в 350-450 раз, в отличие от железобетонных конструкций, теплопроводность которых превышает теплопроводность зернового слоя только в 8 – 10 раз, в периферийных участках насыпи, в верхнем слое и у стен силоса, температура зерна вследствие нагрева за счет солнечного излучения может достигать высоких значений — до 40-45⁰ и даже до 50-55⁰ С, что может приводить к снижению его качества. Кроме того, при последующем охлаждении зерна при суточных колебаниях температуры наружного воздуха на внутренних стенках силоса возможна конденсация водяных паров из воздуха межзернового пространства, что приведет к увлажнению и порче пристенного слоя зерна.

Это отражено во Временной Инструкции по хранению зерна в металлических зернохранилищах № 9-4-79 утвержденной еще Министерством заготовок СССР [1]. Уточненные требования к условиям хранения зерна в металлических силосах приведены также в Инструкции № 9-7-88 по хранению зерна, маслосемян, муки и крупы утвержденной Министерством хлебопродуктов СССР [15].

В соответствии с этими документами запрещается загрузка и хранение в металлических силосах свежеубранного зерна не прошедшего сушку и очистку. Разрешается хранение сухого и очищенного зерна максимальной влажностью до 14% для пшеницы до 6 месяцев, для ячменя и кукурузы – до 3 месяцев. При этом все металлические силоса, в которых хранится зерно, должны быть оборудованы установками для дистанционного контроля температуры зерна с периодическим контролем 1 раз в 3 дня, а также установками активного вентилирования зерна для его охлаждения с удельным расходом воздуха не менее 10 м³/ч.т. Вместе с тем, строящиеся в настоящее время металлические силоса, как иностранного производства Германии, Испании, США и других стран, так и отечественного производства имеют удельные подачи воздуха на уровне не превышающем 5 м³/ч.т., что в наших климатических условиях не позволяет обеспечить надежную длительную сохранность зерна [80].

Элеваторы

Элеваторы подразделяются на несколько видов:

• заготовительные зерновые базы;
• базисные хранилища;
• перевалочные склады;
• производственные элеваторы;
• фондовые комплексы;
• портовые зерносклады;
• реализационные (производственные) комплексы.

Каждый из этих комплексов имеет свои особенности и назначение.

В заготовительных базах зерно хранят временно, делают его первичную подработку. Располагаются базы рядом с крупными сельхозпредприятиями.

В базисных элеваторах зерно очищают более тщательно, делают его сортировку для дальнейшего хранения с целью получения однородных крупных партий. Располагаются базисные хранилища в крупных узловых станциях и транспортных путях.

Перевалочные склады тоже используются для временного хранения зерна, размещаются рядом с фермерскими хозяйствами и с крупной железнодорожной станцией или водным маршрутом перевозки зерна на дальние расстояния.

Фондовые комплексы – крупнейшие зернохранилища, предназначенные для длительного (в течение нескольких лет) хранения высококачественного сырья. Пшеницу из фондовых комплексов берут, чтобы обновить запасы либо восполнить дефицит. Размещены такие хранилища вблизи крупных железнодорожных веток.

В портовые хранилища поставляют зерно базисные и перевалочные склады для временного хранения с последующей подготовкой и отправкой зерна на экспорт. Представляют собой крупнейшие зернохранилища с высокотехнологичным оборудованием. Портовые зернохранилища принимают импортируемое зерно для реализации на внутреннем рынке.

Реализационные базы предназначены для обеспечения предприятий небольшими партиями зерна и зернопродуктов, расположены чаще всего при мельницах, крупяных, комбикормовых, крахмалопаточных заводах, принимают зерно от небольших хозяйств для кратковременного хранения и дальнейшей его реализации.

Любой элеватор состоит из рабочего здания, корпуса, силосов (емкостей), оборудования для приема и выдачи зерна, зерновых сушилок, очистительных машин и других элементов.

Различают два типа силосов – круглые и квадратные. Размеры квадратных силосов достигают высотой до 30 м и 3×3 м по осям, вместимость составляет от 11,2 до 48 тысяч тонн зерна, располагают их по ширине в 6, 8 или 12 рядов. Размеры силосов круглой формы могут быть высотой до 30 м и диаметром до 9 м, размещение в 3, 4 или 6 рядов.

Все операции с зерном в элеваторах полностью механизированы, что обеспечивает свободное его перемещение в нужном направлении и своевременное проветривание, сушку, очистку и сортирование больших партий с доведением до установленных кондиций, а при необходимости — и быструю отгрузку. Вместе с тем, для сооружения элеватора требуется гораздо меньшая площадь, чем для складов той же емкости.

Сравнивая виды хранения зерна, силосное зернохранилище более дорогое в строительстве, но полностью автоматизировано. Устанавливаются автоматические системы загрузки и разгрузки зерна, автоматизированного контроля уровня влажности и температуры. Автоматизация значительно снижает трудозатраты при эксплуатации.

3.3 Анализ применяемых в Красноярском крае способов хранения зерна и зернопродуктов

Анализ производства зерновых культур в Российской Федерации показывает положительную динамику их товарного производства, следовательно, снижение экспортной зависимости страны. Современное состояние валового сбора пшеницы показывает устойчивость в производстве яровой пшеницы и рост – озимой. На рисунке 3.3 представлена динамика валовых сборов яровой и озимой пшеницы с 2001 по 2019 гг в Российской Федерации.

^*Источник Экспертно-аналитический центр аргобизнеса [ab-centre.ru]

Рисунок 3.3 – Валовой сбор пшеницы в РФ за период 2001-2019 годы

В 2019 году валовые сборы пшеницы составили 74 335,0 тыс. тонн, что на 3,0% (на 2 198,8 тыс. тонн) больше, чем в 2018 году. В том числе, озимой пшеницы собрали 53 379,9 тыс. тонн, яровой — 20 955,1 тыс. тонн.

Красноярский край один из крупнейших производителей зерновых культур в Сибири, крае сложились специализированные зоны производства зерновой продукции, имеющие развитую транспортную систему и систему хранения. На рисунках 3.4 показана динамика валового сбора пшеницы, основной зерновой культуры производимой в Российской Федерации и Красноярском крае за 2008-2019 годы.

Выполненные исследования качества урожая 2018 года показали, что 78% сбора урожая пшеницы соответствует 3 и 4 классам [sreda24.ru]. Аналогичные исследований 2019 года показали значительный рост товарности зерна яровой пшеницы до 80 %, что является рекордом для края.

Рисунок 3.4 – Динамика валового сбора зерна пшеницы в Красноярском крае, тыс. тонн

Анализ данных на рисунке 3.4 показывает, что, не смотря на сложные климатические условия возделывания пшеницы, имеется тенденция к стабильному производству зерна пшеницы в Красноярском крае за последние 10 лет.

Для сохранения высоких урожаев необходима развитая и эффективно функционирующая система хранения зерновых культур.

Большинство имеющихся элеваторов и складов напольного хранения в РФ и Красноярском крае, в том числе, было возведено еще в 1950-1970-е годы. По его словам Д. Корнева, руководителя отдела зерновой логистики московского представительства Bühler AG, физический износ их основных фондов АПК РФ составляет в среднем 70%, не говоря уже о том, что данные объекты являются морально устаревшими и уступают современным элеваторам по удельной энергоемкости в 1,2-1,5 раза, по удельной материалоемкости — в 1,3-1,5 раза, а по уровню автоматизации — в 2-3 раза. Отсюда более высокие затраты на технологию и фонд оплаты труда.

В крае применяются все способы хранения зерна: в сухом, охлажденном и безвоздушном состоянии.

В Красноярском крае действуют 20 элеваторов различного типа и мощности, в том числе 7 линейных с железнодорожными подъездными путями и 1 производственный элеватор. Емкость единовременного хранения составляет 1,02 млн тонн зерна, мощность ежедневного приема составляет 17,2 тысяч тонн в сутки. У сельскохозяйственных производителей края имеются собственные хранилища для хранения зерна, емкость которых составляет 1,85 млн тонн.

Территория Красноярского края разделена на 5 природно-климатических и экономических зонах: Южная, Западная, Восточная, Центральная, Северная, одна из которых (Северная), мало пригодна для сельскохозяйственного производства.

На рисунке 3.5 показана схема распределения районов края по зонам и места расположения элеваторов на территории Красноярского края.

Крупнейшими элеваторами являются: в Западной зоне – ОАО «Ачинская хлебная база №17», ООО «Элеватор», АО «Агрохолдинг Сибиряк», ООО «Гляденское хлебоприемное», ОАО «Шарыповское хлебоприемное предприятие»; в Восточной зоне – ООО «Заозерновский элеватор», ООО «Уярское хлебоприемное предприятие», ООО «Канское хлебоприемное», ОАО «Дзержинское хлебоприемное предприятие»; в Южной зоне – ООО «ОХП ИлА.Н. Курагинский»; в Центральной зоне – ООО «Атамановское хлебоприемное предприятие».

Центральная зона

Южная зона

Восточная зона

Западная зона

Рисунок 3.5 – Схема расположения элеваторов по зонам на территории Красноярского края

На рисунках 3.6 и 3.7 представлены мощностей элеваторов по типам и их распределение по выделенным зонам.

Рисунок 3.6– Распределение мощностей элеваторов Красноярского края по типам, %

Рисунок 3.7 – Распределение мощностей элеваторов Красноярского края по зонам, %

На территории Северной зоны элеваторов нет.

Зернохранилища, применяемые в крае по способу хранения делятся на напольные и силосные. На рисунке 3.8 представлен анализ распределения элеваторов по видам хранения и по зонам размещения в % соотношении.

Рисунок 3.8 – Распределение элеваторов Красноярского края по видам хранения, в %

Таким образом, 36 % элеваторов в крае применяют силосный вид хранения 64 – напольный.

Однако анализ емкостей в абсолютных единицах (рисунок 3.9) показывает наличие больших мощностей по элеваторному хранению на территории Западной зоны, являющейся основным производителей зерновых культур.

Самую большую долю наличия силосных элеваторных мощностей имеет Восточная зона.

Элеваторы края оснащены оборудованием для подработки зерна и зерносушения, чаще всего используются сушилки СОБ и ДСП различных модификаций и мощности.

Рисунок 3.9 – Распределение элеваторов Красноярского края по видам хранения, тыс.т

Сельскохозяйственные товаропроизводители края имеют собственные мощности для хранения зерна (см.рис. 3.10).

Рисунок 3.10 – Распределение мощностей хранения зерна по зонам Красноярского края, %

На рисунке 3.11 и 3.12 представлена общая мощность хранений зерновых культур по зонам в абсолютных единицах.

Анализ распределения мощностей по зонам в абсолютных величинах показывает, что мощности хранения в Западной и Восточной зоне являются основными и составляют 39,8 и 36,9 % соответственно. Доля Центральной и Южной зоны составляют 10,9 и 11,4 соответственно.

Рисунок 3.11 – Распределение общей мощностей хранения зерна по зонам Красноярского края

Рисунок 3.12 – Распределение общей мощностей хранения зерна по зонам Красноярского края

На рисунках 3.13-3.17 показано распределение мощностей хранения по районам каждой из 5 зон без учета емкостей элеваторов.

Рисунок 3.13 – Наличие мощностей хранения сельскохозяйственных предприятий, КФХ и ИП в Западной зоне

Рисунок 3.14 – Наличие мощностей хранения сельскохозяйственных предприятий, КФХ и ИП в Восточной зоне

Рисунок 3.15 – Наличие мощностей хранения сельскохозяйственных предприятий, КФХ и ИП в Центральной зоне

Рисунок 3.16 – Наличие мощностей хранения сельскохозяйственных предприятий, КФХ и ИП в Южной зоне

Рисунок 3.17 – Наличие мощностей хранения сельскохозяйственных предприятий, КФХ и ИП в Западной зоне

В Красноярском крае есть опыт применения и новых методов хранения зерновых культур – хранение в полимерных зерновых рукавах. ООО КФХ «Родник» Балахтинского района начал применять современную технологию хранения зерна в гибких полиэтиленовых рукавах (рисунок 3.18).

Рисунок 3.18 – Применение технологии хранение в полимерных зерновых рукавах на территории ООО КФХ «Родник»

В Красноярском крае имеются необходимые условия для послеуборочной подработки и хранения зерна, но, несмотря на то, что общая емкость мощностей по хранению зерна в Красноярском крае составляет 2,8 млн тонн, а объем элеваторных мощностей 1,02 млн тонн, и превосходит объем производства зерна , тем не менее мощностей по хранению не хватает.

В крае с конца 80-х годов прошлого века не строились современные высокотехнологические комплексы по хранению и переработке зерна. В целом материально- техническую базу хранения зерна необходимо модернизировать и обновлять, так как износ основных средств и оборудования на многих элеваторах и хлебоприемных предприятиях достигает 65-70 %. Стоимость подработки и хранения в старых элеваторах, по сравнению с современными, выше на 25-30% за счет высокой энергоемкости и капиталоемкости. Многие, особенно крупные, производители зерновых культур заботятся о наличии собственных мощностей для хранения собранного урожая. Красноярский край имеет такую же тенденцию к уменьшению доли элеваторной мощности в общей мощности хранения, мощности хранения сельскохозяйственных предприятий, КФХ и индивидуальных предприятий почти в 2 раза больше элеваторной мощности. Основными типами зернохранилищ в сельскохозяйственных предприятиях являются одноэтажные склады с горизонтальными или наклонными полами и хранилища силосного типа.

4 Разработка технических решений по усовершенствованию оборудования для отбора проб семян зерновых культур

4.1 Анализ существующего серийно выпускаемого технологического оборудования для отбора проб зерновых культур

Сельскохозяйственная промышленность России по переработке зерна быстро развивается, и каждое предприятие, связанное с обработкой сельскохозяйственной продукции, старается повысить уровень механизации производственных процессов до максимального показателя. Одной из основных проблем при приемке и первичной переработке зерновых культур является быстрая обработка данных о структуре и качестве зерна [35]. Решение данной проблемы во многом зависит от уровня механизации и автоматизации процессов взятия проб зерна для комплексной проверки. По данным [36, 74] при внедрении инновационных технологий хранения и переработки зерна его качественная оценка производится путем взятия точечных проб специальным технологическим оборудованием, при чем, отбирать пробы необходимо равномерно из всей массы зерна в разных точках и в разных слоях насыпи, так как зерновая масса при заполнении емкостей и при транспортировке самоперемещается и становится неоднородной по вертикальным и горизонтальным слоям. Например, по данным [64, 111], в автомобиле пробы отбирают пробоотборником в виде щупа в четырех-восьми точках. Места отбора точечных проб должны быть удалены от бортов на 0,5 м и при отборе точечных проб их сравнивают между собой по органолептическим показателям, устанавливают однородность партии, а совокупность всех точечных проб, отобранных от одной партии, называется объединенной пробой. В настоящее время, для ускорения процессов взятия проб при массовом поступлении зерна на перерабатывающие предприятия нашли автоматические пробоотборники зерна, которые имеют специальные механизмы, предназначенные для опускания и подъема щупов (пробоотборники) погружающихся в зерно. Таких щупов в некоторых моделях может быть установлено до пяти штук при этом они могут взять пробы зерна со дна кузова. Привод, обеспечивающий работу подъемного механизма, может работать при помощи электродвигателей или посредством работы пневматической системы. Наиболее распространенной моделью автоматических пробоотборников является механический пробоотборник УПЗ-1 [112], который имеет зонд длинной 210 см, стрела может разворачиваться на 180° и длина стрелы достигает 403 см, габариты установки – 400х60 см. Пробоотборник работает при помощи дистанционного управления и способен взять пробу материала в любом месте кузова грузовика, независимо от того на какую глубину следует погрузить щуп. Он оснащен механизмом пневматической подачи зерна. Телескопическая стрела работает благодаря гидроцилиндрам. В стандартную комплектацию входят: аспирационная система, оснащенная вентилятором, автоматика управления, циклонный грузоподъемный центр и основная станция. Недостатком пробоотборника УПЗ – 1 является высокая стоимость и конструктивная сложность.

В практике работы малых сельскохозяйственных предприятий широкое применение нашли небольшие с ручным приводом обеспечения работы пробоотборники, к которым относится многоуровневый амбарный пробоотборник ПЗМ-3-5-200, который способен пронзить 1,5-ра метровую толщу зерна и поднять образец для анализов с самого дна. Щуп оснащен прочным заостренным наконечником, заборным отверстием и рукояткой, а внутренний и наружный корпуса выполнены из дюралюминиевого сплава, отличающегося высокой прочностью, легкостью и долговечностью. Диаметр внешнего корпуса достигает 35 мм, а диаметр внутреннего корпуса равен 30 мм, ресурс производительности этого пробоотборника составляет 7 лет, вес устройства не превышает 1,6 кг, а длина аппарата – 205 см. Основным недостатком данного пробоотборника является малая масса пробы до 0,8кг.

На рисунке 4.1 приведен ручной пробоотборник для зерна серии РП, применяемые на хлебопекарных и зерноперерабатывающих предприятиях, предприятиях комбикормовой промышленности, сельскохозяйственных организациях. Предназначены для отбора проб зерна из зернохранилищ, кормовых складов, автотранспорта, ж/д вагонов.

Рисунок 4.1 – Общий вид ручного пробоотборника для зерна серии РП

Ручным щупом для зерна отбираются точечные пробы со всей глубины насыпи. При этом следует следить, чтобы не повредить пробоотборник зерна от удара о дно.

На рисунке 4.2 приведен общий вид автоматического пробоотборника «ECOTEC LEGO», предназначенный для отбора проб с автотранспорта с длинным кузовом или прицепом.

Рисунок 4.2 – Общий вид автоматического пробоотборника «ECOTEC LEGO»

На рисунке 4.3 приведен общий вид автоматического пневматического пробоотборника зерна и комбикормов СТОРК 440 Компакт (Италия), позволяющий легко и быстро отобрать пробу из кузова автотранспорта. Он оснащен пультом дистанционного управления, видеокамерой с выводом изображения на монитор. Этот пробоотборник может быть использован для отбора проб различных сыпучих и порошковых продуктов, в том числе муки. Пробоотборник идеален для отбора проб гранул комбикорма, гранул и ракушек составляющих комбикорма, различных сыпучих и порошковых продуктов, многих других сыпучих материалов.

Рисунок 4.3 — Общий вид автоматического пневматического пробоотборника зерна и комбикормов СТОРК 440 Компакт (Италия)

На рисунке 4.4 приведен многоуровневый пробоотборник типа ПП ПЗМ-1 предназначенный для взятия проб зерна в амбарах, складах, из кузова автомобилей, вагонов, трюмов, судов, автоцистерн, резервуаров и других емкостей. Пробоотборник для зерна используется в лабораториях хлебоприемных и зерноперерабатывающих предприятий, комбикормовой промышленности, сельскохозяйственных предприятий и организаций.

Рисунок 4.4 – Многоуровневый пробоотборник типа ПП ПЗМ-1

Выполненный анализ используемых в практике работы зерноперерабатывающих предприятий показал, к выпускаемым серийно пробоотборникам предъявляются большое число претензий по стоимости, большой металлоемкости и качеству отбора проб в труднодоступных местах хранения зерна, а также к разрушению зерна во время взятия проб. [32, 89]. Установлено, что основные работы по модернизации пробоотборников должны идти в направлении уменьшения массы пробоотборника и затрат ручного труда при взятии проб, обеспечение возможности взятия пробы на дне емкости хранения зерна и взятие проб на разных глубинах зернового бурта без механического повреждения зерна, сохранение герметичности приемных камер зерна при их изъятия из бурта, быстрой по времени выгрузки взятых проб зерна на лабораторные исследования.

4.2 Патентные исследования разработанных конструкций устройств для отбора проб зерна

В рамках патентного поиска по разработанным конструкциям устройств для отбора проб зерна производился анализ патентов, принадлежащих следующим категориям международной патентной классификации: G01N 1/20, G01N 1/16, G01N 1/02, E02D 1/04,A01F 25/00.

Также производился поиск без ограничения разделов классификаций по следующим ключевым словам и фразам:

Пробоотборник

Устройство для отбора проб

Зерновой пробоотборник

Щуп для отбора проб зерна

Пробоотборник для сыпучих материалов

Устройство для отбора проб сыпучего материала

Щуп для отбора проб зерна с пола зерноскладов

В дополнение поиск выборочно проводился и по базам данных, базам знаний и экспертным системам.

В качестве результата поиска рассмотрены наиболее близкие к теме исследования патенты.

АС СССР №144321 «Пробоотборник для зерна»

АС СССР №144321 класс42 «Пробоотборник для зерна» автор Зайцев Я.Г. Заявка 692112/28 от 4.01.1961, опубл. 1962 [32].

Известны пробоотборники для зерна, выполненные в виде трубы с овальными отверстиями. Однако указанные пробоотборники не обеспечивают непрерывного отбора проб зерна из бункера, например весового, в процессе его наполнения и опорожнения.

В предлагаемом пробоотборнике этот недостаток устранен благодаря тому, что к нижней кромке каждого из отверстий в трубе прикреплен выпуклый козырек, перекрывающий отверстие примерно на 2/3 его сечения и образующий карман. Над козырьком наклонно установлен щиток, жестко соединенный одним своим концом с трубой, а другим с верхней кромкой козырька, образующий боковые щели, служащие для прохода проб зерна внутрь трубы, через которую они поступают в установленный под ней сборный ковш.

На рисунке 4.5 схематически изображен весовой бункер с пробоотборником и сборным ковшом; на рисунке 4.6 — отрезок пробоотборника с козырьком и щитком.

В весовом бункере 1 установлен по диагонали пробоотборник 2 для зерна, представляющий собой цельнотянутую стальную трубу 3, в которой вырезаны двенадцать овальных отверстий 4 (окна). К нижней кромке каждого отверстия приварен овальный козырек 5, перекрывающий отверстие на 2/3 его сечения. Этот козырек задерживает поступающее в трубу пробоотборника зерно, не давая ему высыпаться в момент выпуска зерна из бункера. Свободная часть отверстия перекрывается наклонным щитком 6, один конец которого приварен к трубе, а другой — к козырьку. Нижний конец трубы пропущен через отверстие в днище бункера и приварен к нему. Для выпуска зерна в сборный ковш 7 служит устроенная на нижнем конце пробоотборника задвижка 8.

Рисунок 4.5 – Весовой бункер с пробоотборником и сборным ковшом

Рисунок 4.6 — Отрезок пробоотборника с козырьком и щитком.

Труба пробоотборника крепится к стенкам бункера двумя балками 9, не допускающими ее прогиба под напором поступающего в бункер зерна.

Во время заполнения бункера зерном задвижка 8 пробоотборника закрыта и поступающее в трубу зерно задерживается в ней. Основное количество отбираемой пробы поступает в трубу при опорожнении

бункера. После опорожнения, весового бункера задвижка 8 открывается и проба зерна из трубы ссыпается в сборный ковш 7, в котором оно передается в лабораторию для анализа.

Патент №2142123 «Пробоотборник зерна вентилируемого бункера»

Пат. №2142123 «Пробоотборник зерна вентилируемого бункера» Кобяков И.Д., Чудин И.А. опубл. 27.11.1999 [89].

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения и может быть использовано для отбора проб зерна при его сушке в вентилируемых бункерах.

Задачей предлагаемого технического решения является упрощение отбора проб зерна и повышение их репрезентативности.

Упрощение процесса отбора проб зерна и повышения их репрезентативности обеспечивается тем, что в пробоотборнике, содержащем цилиндрический корпус с окнами, в которых установлены пробоприемники, связанные с механизмом привода, пробоприемники выполнены в виде клапанов, каждый из которых представляет часть цилиндрической поверхности корпуса /примерно 80-90^o от окружности корпуса/, шарнирно соединенную с последним и снабженную жестко прикрепленным к ее внутренней поверхности и подпружиненным относительно корпуса рычагом, причем механизм привода каждого пробоотборника выполнен в виде установленного в нижней части корпуса и соединенного через пружину и трос с рычагом клапана дополнительным рычагом, причем корпус снабжен рукояткой для поворота корпуса.

Сопоставительный анализ предлагаемого решения и прототипа показывает, что заявляемое решение отличается от прототипа тем, что пробоприемники выполнены в виде клапанов, которые представляют собой часть цилиндрической поверхности корпуса и шарнирно соединены с ним и герметично перекрывают окна за счет того, что к внутренней стороне клапана жестко прикреплен рычаг, который связан с пружиной, жестко прикрепленной к внутренней поверхности корпуса, механизм привода выполнен в виде трособлочной системы, снабженной дополнительными рычагами, размещенными в нижней части корпуса и дополнительными пружинами, расположенными на тросах, а тросы прикреплены к рычагам клапанов. Выполнение пробоотборника в виде части цилиндрической поверхности корпуса и возможность герметизации окна, представляющего собой вырез на корпусе пробоотборника обусловлено необходимостью отбирать пробу только в определенном месте и в определенное время; в противном случае окно плотно закрыто, клапан не выступает за пределы окна и не является помехой перемещению пробоотборника в зерновой массе. Величина клапана /примерно 60-90^o от окружности корпуса/ обоснована обеспечением лучших условий отбора пробы. При параметре более 90^o вылет выпуклой части клапана опережает открытие окна, при этом создается большое давление со стороны зерна на наружную поверхность клапана. При вырезе менее 60^o резко снижается забор зерна, а также затруднено техническое обслуживание клапана, например ремонт. Рычаг, жестко прикрепленный к внутренней части клапана, связанный с пружиной, обеспечивает постоянное закрытие клапана, а дополнительные рычаги и пружины через трособлочный механизм привода служат для открытия клапана во время забора зерна.

Изобретение поясняется графическими материалами, где на рисунке 4.7 изображен общий вид предлагаемого пробоотборника зерна вентилируемого бункера, на рисунке 4.8 — пробоприемник в виде клапана, на рисунке 4.9 — рычажно-тросо-блочная система управления клапанами, на рисунке 4.10 — механизм управления клапанами — перевод из запертого его положения и наоборот.

Пробоотборник зерна вентилируемого бункера включает корпус 1, выполненный в виде трубы. На корпусе 1 выполнены прямоугольные окна 2, в которых установлены пробоприемники 3 /клапаны/. Пробоприемники 3 представляют собой три, шарнирно установленных по длине корпуса 1, с возможностью герметизации клапана, в нижней части корпуса 1 шарнирно установлены рычаги, соответственно связанные с клапанами, с верхним клапаном связан рычаг 4, со средним — рычаг 5, с нижним — рычаг 6. Клапан 3 представляет часть цилиндрической поверхности корпуса 1 по величине примерно 60-90^o от его окружности. Для обеспечения герметического перекрытия окон 2 к внутренней поверхности клапана 3 жестко прикреплен рычаг 7, который свободным концом связан с пружиной 8. Пружина 8 прикреплена к внутренней стенке корпуса 1. Клапаны 3 связаны с рычагами 4, 5, 6 через тросо-блочный механизм привода, включающий блоки 9 и тросы 10. Тросы 10 прикреплены к концу рычага 7 и пропущены через блоки 9. Для ограничения открытия клапана 3 предусмотрен упорно-регулировочный болт 11. На тросах 10 размещены дополнительные пружины 12, жесткость которых больше жесткости пружины 8. Это обстоятельство необходимо для того, чтобы клапан 3 при повороте корпуса 1 постепенно открывался, что обеспечивает отбор представительной пробы. Для поворота корпуса 1 предусмотрены рукоятки 13, а для фиксации положения устройства внутри зерновой массы к нижней части корпуса 1 жестко прикреплен опорный фланец 14. Для фиксации положения дополнительных рычагов 4, 5, 6 на корпусе 1 установлена замковая скоба 15. Для сбора отобранной пробы к нижнему торцу корпуса 1 привязывают мешочек 16. Сопрягаемые поверхности клапана и окна выполнены со скосом для обеспечения их плотного прилегания. Устройство располагают внутри вентилируемого бункера между стальным перфорированным корпусом бункера 17 и воздухораспределительной трубой 18, ближе к корпусу 17. К опоре бункера прикреплен опорный кронштейн 19, на который опирается фланец 14.

Пробоотборник зерна вентилируемого бункера работает следующим образом. Пробоотборник помещают внутрь бункера ближе к корпусу бункера и закрепляют на кронштейнах /не показано/, а снаружи фланец 14 помещают на кронштейн 19. Для взятия пробы зерна, например через средний клапан 3 необходимо рычаг 5 среднего клапана перевести в крайнее нижнее положение /показано пунктиром/ и зафиксировать в замковой скобе 15. При этом трос 10 и пружина 12 натягиваются и стремятся повернуть рычаг 7, т.к. жесткость пружины 12 значительно выше жесткости пружин 8, то в первую очередь должна бы растянуться пружина 8. Однако этого не произойдет из-за сильного подпора /давления/ зерновой массы на наружную поверхность клапана 3. Чтобы открыть клапан 3, следует корпус 1 повернуть за рукоятку 13. Клапан 3 под действием растянутой пружины 12 /при дальнейшем повороте корпуса 1/, открывается. Открытие клапана 3 сначала происходит медленно, а потом быстрее, т.к. клапан 3 /по мере поворота корпуса/ как резец врезается в зерновой слой. При полном открытии клапана 3 за один оборот корпуса объем зерна /по форме полого цилиндра/, взятого для пробы, можно определить по формуле V = π (r² — r₁ ²)h, где V — объем полого цилиндра, в пределах которого происходит отбор пробы открытым клапаном; r — радиус корпуса пробоотборника; r₁ — радиус цилиндра объемом V; h — высота клапана.

В нашем конкретном случае можно определить количество зерновой массы, взятой за один оборот корпуса /размеры приняты в см/.

V = 3,14 (6² — 4²)•10 = 628 см³ = 0,628 дм³
При плотности зерна 800 кг/м³, за один оборот корпуса количество пробы будет = 0,8 кг/дм³ • 0,628 = 0,5 кг.

Чтобы закрыть клапан 3 при окончании взятия пробы рычаг 7 переводят в исходное положение /верхнее/. Пружина 12 и трос 10 ослабляются. Клапан 3 под действием пружины 8 может не плотно закрыть окно 2, а поэтому корпус 1 надо повернуть против часовой стрелки /вид снизу/. В этом случае со стороны зерновой массы будет оказано дополнительное давление на наружную поверхность клапана 3, а также прекратится подача зерновой массы в окно 2.

Использование предлагаемого пробоотборника упрощает процесс отбора зерна из вентилируемого бункера и повышает репрезентативность.

Рисунок — 4.7 Общий вид предлагаемого пробоотборника зерна вентилируемого бункера

Рисунок 4.8 — Пробоприемник в виде клапана

Рисунок 4.9 — Рычажно-тросо-блочная система управления клапанами

Рисунок 4.10 — Механизм управления клапанами — перевод из запертого его положения и наоборот.

Патент №2018106 «Пробоотборник сыпучих материалов»

Пат. № 2018106 « Пробоотборник сыпучих материалов» / Мареев Александр Сергеевич, опубл. 15.08.1994 [87].

Использование: отбор проб сыпучего материала (зерна) устройством с упрощенной конструкцией, технологичностью изготовления и повышенной надежностью в работе.

Целью изобретения является простота конструкции, технологичность изготовления и повышение надежности в работе.

Указанная цель достигается тем, что пробоотборник сыпучих материалов, содержащий жесткий стержень, на одном конце которого установлен наконечник, а на другом — рукоятка, упругую камеру для взятия образца установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль стержня корпус, согласно изобретению, снабжен установленной концентрично стержню и жестко связанной с наконечником втулкой, а упругая камера выполнена в виде цилиндрической пружины, концы которой соединены соответственно с корпусом и втулкой.

На рисунке 4.11 изображена конструкция пробоотборника сыпучих материалов и схемы его загрузки, где А — общий вид конструкции пробоотборника в продольном разрезе; В — схема пробоотборника в закрытом состоянии перед его загрузкой зерном; С — схема загрузки пробоотборника сыпучим материалом в растянутом состоянии пружины.

Пробоотборник содержит жесткий стержень 1, на одном конце которого установлена рукоятка 2, а на другом — наконечник 3. Корпус 4 выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль стержня 1. На корпусе 4 установлена ручка 5. Втулка 6 жестко соединена с наконечником 3, а между втулкой 6 и корпусом 4 установлена упругая камера 7 в виде цилиндрической пружины, концы которой соответственно соединены с корпусом 4 и втулкой 6.

Пробоотборник сыпучих материалов работает следующим образом.

Пробоотборник погружают на нужную глубину в исследуемый сыпучий материал (зерно) и с помощью ручки 5 растягивают упругую камеру, зерно между витками засыпается вовнутрь, а через заданный промежуток времени ручка 5 отпускается и упругая камера 7 самопроизвольно стягивается, закрывая отверстия между витками пружины, засыпка прекращается. Затем пробоотборник, заполненный сыпучим материалом, извлекается из сыпучего материала. Повернув пробоотборник верхним концом вниз, взятую пробу высыпают из пробоотборника в емкость и отправляют на анализ.

Рисунок 4.11 – Общий вид конструкции пробоотборника сыпучих материалов и схемы его загрузки: А — общий вид конструкции пробоотборника в продольном разрезе; Б — схема пробоотборника в закрытом состоянии перед его загрузкой зерном; С — схема загрузки пробоотборника сыпучим материалом в растянутом состоянии пружины.

Патент №2018107 «Пробоотборник проб сыпучих материалов» / Родченок Ю.В., Мельников К.И., Майоренков А.А., Дружинин Г.Ф., Ган Е.А, опубл. 15.08.1994 [88].

Изобретение относится к области контроля качества сыпучих материалов, в частности к устройствам для отбора проб зерна из кузова автомобиля на хлебоприемных и хлебоперерабатывающих предприятиях.

Цель изобретения — упрощение конструкции, обеспечение надежного, равномерного погружения пробоотборников в насыпь зерна и повышение качества и достоверности отбираемой пробы.

На рисунке 4.12 изображен пробоотборник, вид со стороны установки автомобиля; на рисунке 4.13 — пробоотборник в разрезе по вертикальной оси; на рисунке 4.14 — вид А пробоотборника; на рисунке 4.15 — вид Б пробоотборника.

Пробоотборник сыпучих материалов состоит из четырех пробоотборников 1, выполненных в виде концентрично расположенных наружной 2 и внутренней 3 труб, установленных попарно на опорах 4, размещенных на каретке 5, перемещающейся по вертикали в неподвижных направляющих 6, укрепленных на опорных колонках 7. Каретка перемещается с помощью лебедки 8, связанной цепью с редуктором 9 электропривода.

Электропривод 10 посредством бесконечной цепи 11 взаимодействует с двумя звездочками 12 наружных труб 2, установленных с возможностью вращения на подшипниках 13, на внутренних трубах пробоотборников.

На верхнем конце наружной трубы пробоотборника выполнен ряд отверстий 14, а на нижнем установлена насадка 15 в виде усеченного конуса и над ней жестко — винтовая спираль 16 погружения пробоотборников в зерновую насыпь.

Шаг спирали 16, ее скорость вращения и погружения в зерновую насыпь, скорость опускания каретки выбраны с возможностью одновременного, синхронного опускания и равномерного погружения всех пробоотборников в насыпь и послойного отбора пробы, включая и придонный слой независимо от влажности и плотности насыпи.

Верхний конец внутренней трубы 3 жестко установлен на опоре 4 и соединен с пневморукавом 17 пневмотранспортера, включающего электропривод 18, вентилятор 19 и циклон 20 со сборником пробы.

В полости внутренней трубы, ниже верхнего ряда отверстий 21, ограниченно подвижно установлена подпружиненная втулка 22 с рядом отверстий 23 на выступающем из трубы конце и хвостовиком 24, на внутреннем ее конце снабженным магнитом 25, взаимодействующим с герконом-выключателем 26, установленным на наружной поверхности внутренней трубы.

Геркон 26 электрически связан с реле времени и электроприводом 9 редуктора, лебедки 8 и каретки 5, а также с электроприводами 10 звездочек 12 наружных труб пробоотборников.

Внутренняя труба 3 выполнена из немагнитного материала.

Опоры 4 пробоотборников 1 выполнены в виде рамок с цапфами 27, которыми они установлены на каретке 5 и застопорены предохранительными стопорами 28. На каждой рамке-опоре 4 установлено по два пробоотборника, и их звездочки 12 попарно охвачены бесконечной цепью 11, взаимодействующей с электроприводом (мотор-редуктором) 10, установленным также на этой рамке.

На неподвижной направляющей 6 установлены верхний 29 и нижний 30 страховочный концевые выключатели, а на рамке 4 — концевой выключатель 31, на рычаге которого установлен груз 32, свисающий на гибкой тяге до уровня торца насадки 15.

Патрубок циклона 20 снабжен клапаном 33 и его приводом 34. Каретка 5 снабжена противовесом 35. Втулка 22, ее отверстия 23 взаимодействуют с отверстиями 36 нижнего ряда внутренней трубы, а пневмосистема пробоотборников снабжена клапаном 37 с электроприводом.

Пробоотборник работает следующим образом.

Автомобиль с размещенным в кузове сыпучим материалом заезжает на площадку под пробоотборники. Оператор включает электроприводы 9, 10 и 18 соответственно лебедки 8 и каретки 5, цепи 11 и звездочек 12 пробоотборников и вентилятора 19, но в это время электрическая цепь привода 10 под действием груза 32, взаимодействующего с концевым выключателем 31, разомкнута и наружная труба с винтовой спиралью 16 не вращается.

Пока вентилятор 19 набирает обороты, привод 9 посредством лебедки 8 опускает каретку 5 с пробоотборниками 1 вниз, Как только насадки 15 своей массой войдут в зерновую насыпь, груз 32 ляжет на зерновую насыпь, его гибкая тяга не будет воздействовать на рычаг выключателя 31, и он включит в работу электропривод 10, связанный цепью 11 со звездочками 12 наружных труб пробоотборников 1, и они посредством винтовых спиралей 16 будут погружаться в зерновую насыпь равномерно со скоростью опускания каретки 5. Это обеспечивает надежное равномерное погружение пробоотборников в насыпь, исключает ослабление и провисание троса лебедки, повышает надежность работы при любой влажности и плотности насыпи.

При этом зерновая насыпь через открытый нижний конец втулки 22 и ее отверстия 23 попадает в полость втулки и доходит до верхнего ряда отверстий 21 внутренней трубы. Под действием разрежения в полости внутренней трубы воздух, проходя через отверстие 14 наружной трубы, кольцевой зазор между трубами, через отверстия 21 верхнего ряда внутренней трубы захватывает материал и транспортирует его в циклон и накопитель пробы.

По мере погружения пробоотборников в насыпь происходит равномерный послойный отбор материала, включая и придонный слой, и транспортировка его в сборник пробы.

Наличие материала на участке между верхним и нижним рядами отверстий 21 и 23 и открытым концом втулки 22 предотвращает подсос материала и способствует послойному, по мере погружения пробоотборников в насыпь, пропорциональному, равномерному отбору пробы по всей высоте насыпи.

По достижении втулкой 22 дна насыпи пробоотборник продолжает опускаться, и его внутренняя труба 3, сжимая пружину втулки, перемещается по ней, и втулка перекрывает отверстия 21 верхнего ряда трубы, а отверстия 23 втулки и отверстия 36 нижнего ряда внутренней трубы совмещаются. Это вызывает перераспределение воздуха, который, проходя через отверстие 14 наружной трубы, кольцевой зазор между трубами, отверстия 36 нижнего ряда трубы 3 и отверстия 23 втулки захватывает остаток материала во втулке, включая и придонный слой, транспортирует его в циклон 20 и накопитель пробы. При этом геркон 26 выходит на уровень магнита 25 на хвостовике 24 втулки и срабатывает, т.е. его электрическая цепь замыкается и включается реле времени и выключаются электроприводы 9 и 10 каретки и пробоотборников. После незначительного интервала реле времени включает приводы 9 и 10, но в обратном направлении и привод клапана 37, который отключает пневмосистему пробоотборников 1.

Когда каретка с пробоотборниками займет верхнее исходное положение, груз 32, подвешенный тягой на рычаге концевого выключателя 31 выключит электропривод 10 звездочек пробоотборников, а втулка 22 под действием пружины вместе с магнитом 25 опустится вниз и контакты геркона 26 разомкнутся, выключится реле времени, а верхний концевой выключатель 29 выключит электроприводы 9 и 18 каретки и вентиляторы.

Наличие винтовой спирали на наружной вращающейся трубе, подпружиненной втулки в полости внутренней трубы, неподвижная установка относительно одна другой труб пробоотборника по оси, наличие геркона и взаимодействующего с ним магнита, установленного на хвостовике подпружиненной втулки, обеспечивают синхронное опускание каретки и погружение пробоотборников в насыпь, надежный послойный равномерный отбор пробы, включая и придонный слой, и мягкое плавное взаимодействие пробоотборников с днищем кузова автомобиля, исключающее нагрузки на автомобиль, обеспечивается полная механизация и автоматизация отбора пробы, облегчается труд оператора.

Установка пробоотборников попарно на опорах в виде рамок с цапфами, застопоренными предохранительными стопорами исключает поломки не только пробоотборников, но и всего устройства при непредвиденных перемещениях автомобиля на площадке отбора пробы, так как рамки имеют возможность срываться со стопоров и поворачиваться на цапфах.

Рисунок 4.12 – Пробоотборник, вид со стороны установки автомобиля

Рисунок 4.13 – Пробоотборник в разрезе по вертикальной оси	Рисунок 4.14– Вид А пробоотборника

Рисунок 4.15 – Вид Б пробоотборника.

Конструкция пробоотборников и устройства в целом технологичней, проще и надежней по сравнению с аналогами и прототипом, менее энергоемка.

4.3 Технические решения по усовершенствованию оборудования

Выполненный анализ практического использования серийно выпускаемых пробоотборников зерна при его хранении в разнообразных емкостях и условиях показал, что пробоотборники имеют большое количество недостатков, которые не обеспечивают быстрое по времени и качественное взятие проб зерна при различных экстремальных ситуациях, связанных с условиями транспортирования, перегрузки и отгрузки для дальнейшего использования. Результаты патентных исследований, выполненные по базе данных с 1950 года по настоящее время показали, что разработка новых конструкций пробоотборников зерна развивались поэтапно с модернизацией механизмов захвата проб и механизмов конструкции заслонок для закрытия и открытия во время взятия проб.

4.3.1 Заявка на ПМ «Пробоотборник для зерна»

Заявка №2020128297 на ПМ РФ «Пробоотборник для зерна», авторы Невзоров В.Н., Холопов В.Н., Мацкевич И.В., Янова М.А. от 24.08.2020 [56].

Полезная модель относится к устройствам для отбора проб, например, зерна и может быть использован в пищевой промышленности, элеваторах, на мукомольных и крупяных предприятиях, при взятии проб зерновых культур при закупке товарных партий зерна, а также закладке зерна на длительное хранение и в процессе его хранения в зернохранилищах.

Задачей настоящего изобретения является повышение производительности пробоотборника и удобства его использования.

Техническим результатом, достигаемым в результате использования изобретения является повышение производительности пробоотборника за счет исключения применения дополнительных механических приводов.

Поставленная задача достигается тем, что пробоотборник работает без применения дополнительных механических приводов, а труба с внутренней полостью и шарнирно установленной дверцей открывается и закрываются за счет воздействия с зерновой массой.

Настоящее изобретение поясняется рисунком 4.16, на котором показан пробоотборник с закрытой дверцей, на рисунке 4.17 приведен вид А-А пробоотборника с открытой дверцей на рисунке 4.18 приведен вид с боку на пробоотборник с открытой дверцей.

Пробник имеет стержень 1 в виде трубы с внутренней полостью 2 и с отверстием 3, которое закрывает дверца 4. Дверца 4 шарнирно 5 связана с трубой (стержнем) 1. Дополнительно дверца 4 связана с трубой (стержнем) 1 выше и ниже дверцы гибким звеном 6, в качестве которого может быть использована крепкая ткань. При открытой дверце 4 гибкое звено 6 ограничивает открытие дверцы 4 и образует при этом вместе с дверцей 4 карман 7 для засыпки зерна внутрь стержня 1. Дверца 4 имеет магнит для удерживания её в закрытом положении. На дверце 4 закреплён флажок 8.

Рисунок 4.16– Вид пробника с закрытой дверцей

Рисунок 4.17 – Вид А-А пробника с открытой дверцей

Рисунок 4.18 – Вид сбоку на пробник с открытой дверцей

Пробоотборник зерна работает следующим образом. При опускании пробоотборника в зерно пробоотборник вращают против часовой стрелки (по чертежу), при этом дверца 4 прижимается к стержню 1 за счёт взаимодействия флажка 8 с зерном. На нужной глубине стержень 1 вращают по часовой стрелке, при этом за счёт взаимодействия флажка 8 с зерном дверца 4 шарнирно 5 связанная с стрежнем 1открывается, образуя вместе с гибким звеном 6 карман 7 и через образующееся отверстие 3 зерно засыпается в о внутреннюю полость 2 стержня 1. При вращении стержня 1 против часовой стрелки под воздействием зерна на дверцу 4 и на флажок 8 дверца закрывается. Проба зерна доставляется наверх, при этом дверца 4 удерживается в закрытом положении с помощью магнита.

4.3.2 Заявка на ПМ «Пробоотборник»

Заявка № 2020127657 на ПМ РФ «Пробоотборник», Невзоров В.Н., Янова М.А., Безъязыков Д.С., Федорович И.В. от 18.08.2020 [54].

Полезная модель относится к сельскохозяйственному производству, а именно к средствам для отбора проб зерна в вентилируемых бункерах и в зернохранилищах.

Технической задачей, на которое направлена полезная модель, является уменьшение сложности конструкции и металлоемкости, повышение надежности при отборе проб зерна.

Техническая задача решается тем, что выполненные в корпусе окна закрываются и открываются задвижками, установленными на внутренней поверхности корпуса и их механизм привода выполнен в виде гайки жестко соединенной с ними, которая по внутренней винтовой резьбе перемещается по валу с наружной винтовой резьбой, путем вращения вала установленного внутри корпуса на подшипниках штурвальным колесом.

Полезная модель поясняется рисунком 4.19 на котором представлен общий вид пробоотборника для зерна, на рисунке 4.20 — разрез АА пробоотборника представленного на рисунке 4.19.

Пробоотборник для зерна состоящий из корпуса 1 в котором прорезаны окна 2 открывающиеся и закрывающиеся задвижками 3, которые установлены внутри корпуса 1. В П-образных пазах 4 закрепленных по окнам 2 на внутренней поверхности корпуса 1. Внутри корпуса 1 по всей его длине размещен вал 5 который установлен в подшипниках 6 установленных на опоре 7 наконечника 8. В Верхней части корпуса 1 вал 5 установлен в подшипнике 9 закрепленном в перегородке 10 имеющей наружные рукоятки 11. Вал 5 установлен в наружной крышке корпуса 1 и на нем снаружи установлено штурвальное колесо 12. В нижней части вал 5 имеет наружную резьбу 13 до ограничителя 14, на которую устанавливается гайка 15 с внутренней резьбой 16 и жестко соединенная тягами 17 с задвижками 3.

Пробоотборник для зерна работает следующим образом.

В исходном положении окна 2 закрыты задвижками 3. Пробоотборник рукоятками 11 и с помощью наконечника 8 раздвигающего зерновую массу устанавливается на требуемую глубину для взятия проб зерна. После установки пробоотборника начинают вращать штурвальное колесо 12 которое передает крутящий момент на вал 5, который начинает вращаться опираясь на подшипник 6 установленный на опоре 7 и в подшипнике 9 установленном в перегородке 10. При вращении вала 5 гайка 15 взаимодействует своей внутренней резьбой 16 с наружной резьбой вала 13 и начинает подниматься вверх по валу 5 вместе с гайкой 15 с помощью тяг 17 начинают подниматься задвижки 3 движущиеся в П-образных пазах 4 и при этом открывается окно 2 и зерно начинает просыпаться во внутрь корпуса 1. Движение гайки 15 прекращается при достижении ограничителя 14, при этом окна 2 полностью открыты для поступления зерна. По завершению отбора проб, при вращении штурвального колеса 12 в обратную сторону, гайка 15 с помощью тяг 17 перемещается задвижка 3 по П-образным пазам 4 вниз и закрывает окна 2.

Рисунок 4.19 – Общий вид пробоотборника для зерна

Рисунок 4.20-Разрез АА

4.3.3 Заявка на ПМ «Пробоотборник»

Заявка №2020136691 на ПМ РФ «Пробоотборник», Невзоров В.Н., Тепляшин В.Н., Янова М.А. от 06.11.2020 [57].

Полезная модель относится к устройствам для отбора проб сыпучего материала (зерна) и может быть использована в сельскохозяйственной, пищевой, химической и других отраслях промышленности.

Технической задачей, на которую направлена полезная модель, является повышение производительности при одновременном взятия проб в разных слоях сыпучего материала.

Указанная техническая задача решается тем, что жесткий цилиндрический корпус разделен на верхнюю и нижнюю камеры, соединенные между собой направляющей трубой, внутри которой установлен подвижный шток, соединенный тросами с заслонками прижатыми пружинами, которые установлены в направляющих рамках, закрепленных на внутренней поверхности жесткого цилиндрического корпуса загрузочных окон.

Полезная модель поясняется рисунком 4.21 на котором схематично изображен общий вид пробоотборника.

Пробоотборник содержит наконечник 1 закрепленный с низу жесткого цилиндрического корпуса 2 имеющего нижнюю перегородку 3. Жесткий цилиндрический корпус 2 разделен средней перегородкой 4 на верхнюю камеру 5 и нижнюю камеру 6. В центре верхней камеры 5 установлена направляющая труба 7 которая закреплена в средней перегородке 4 и верхней четырех лучевой перегородке 8. В направляющей трубе 7 установлен подвижный шток 9, у которого в верхней части с наружной стороны жесткого цилиндрического корпуса 2 установлена рукоятка 10. В жестком цилиндрической корпусе 2 в верхней камере 5 и нижней камеры 6 выполнены загрузочные окна 11, 12, 13, 14. С внутренней стороны жесткого цилиндрического корпуса 2 загрузочные окна 11, 12, 13, 14 снабжены направляющими рамками 15, 16, 17, 18 в которые установлены заслонки 19, 20, 21, 22 прижатые пружинами 23, 24, 25, 26. С внутренней стороны верхней камеры 5 заслонки 19, 20 соединены тросом 27, 28 с подвижным штоком 9, а с внутренней стороны нижней камеры 6 заслонки 21, 22 соединены тросом 29, 30 со штоком 9. С верху жесткого цилиндрического корпуса 2 установлена ручка 31.

Рисунок 4.21 – Общий вид пробоотборника

Пробоотборник работает следующим образом.

Пробоотборник, удерживая за ручку 31 наконечником 1, закрепленным с низу жесткого цилиндрического корпуса 2 имеющего нижнюю перегородку 3, опускают в сыпучий материал на необходимую глубину, после чего рукоятку 10, установленную с наружной стороны жесткого цилиндрического корпуса 2 на подвижном штоке 9, который установлен в направляющей трубе 7 закрепленной в средней перегородке 4 и верхней четырех лучевой перегородке 8, перемещают в сторону ручки 31 на 2…3 секунды, за счет троса 27, 28 соединяющего заслонки 19, 20 прижатые пружинами 23, 24 установленные в направляющих рамках 15, 16 с подвижным штоком 9 в верхней камере 5 и троса 29, 30 соединяющего заслонки 21, 22 прижатые пружинами 25, 26 установленные в направляющих рамках 17, 18 с подвижным штоком 9 в нижней камере 6 происходит открывание загрузочных окон 11, 12 в верхней камере 5 и загрузочных окон 13, 14 в нижней камере 6 выполненных в жестком цилиндрическом корпусе 2. В результате открывания загрузочных окон 11, 12, 13, 14 происходит заполнение верхней камере 5 и нижней камеры 6 сыпучим материалом. После заполнения верхней камеры 5 и нижней камеры 6 жесткого цилиндрического корпуса 2 сыпучим материалом опускают рукоятку 10, а за счет пружин 23, 24 установленных в направляющих рамках 15, 16 верхней камеры 5 и пружин 25, 26 установленных в направляющих рамках 17, 18 нижней камеры 6 происходит закрывание загрузочных окон 11, 12, 13, 14 жесткого цилиндрического корпуса 2 заслонками 19, 20, 21, 22.

По завершению процесса отбора проб с помощью ручки 31 пробоотборник изымается из сыпучего материала.

Процесс извлечения отобранного сыпучего материала из верхней камеры 5 и нижней камеры 6 жесткого цилиндрического корпуса 2 происходит в той же последовательности что и в процессе начала отбора проб сыпучего материала.

4.3.4 Заявка на ПМ «Статический смеситель лабораторный»

Заявка №2020127661 на ПМ РФ «Статический смеситель лабораторный», Невзоров В.Н., Янова М.А., Мацкевич И.В. от 18.08.2020 [55].

Статический смеситель лабораторный относится к пищевой промышленности, в частности к устройствам для смешивания семян зерновых культур при лабораторных исследованиях.

Задачей настоящей полезной модели является повышение качества смешения за счет перераспределения и увеличения количества, непрерывно двигающихся потоков по диаметру окружности и централизованного соединения потоков при переходах от одного смесителя к другому.

Поставленная задача полезной модели решается тем, что, статический смеситель лабораторный, содержащий цилиндрический корпус, по оси которого последовательно установлены смесительные элементы смешения, при чем каждый смесительный элемент выполнен в виде замкнутых полусфер установленных на стойках, закрепленных на конусных приливах, в которых выполнены проходы, соединяющие смесительные элементы между собой для обеспечения непрерывного движения семян зерновых культур при смешении.

Полезная модель поясняется рисунком 4.22, на котором схематично изображен общий вид статического смесителя лабораторного.

Статический смеситель лабораторный содержит цилиндрический корпус 1, емкость 2 установленную в верхней части цилиндрического корпуса 1. В емкость 2 устанавливается съемныймногосекционныйразделитель3 с запорным клапаном 4, кроме того емкость 2 в нижней части имеет выходное отверстие 5. Внутри цилиндрического корпуса 1 под выходным отверстием5 емкости 2 размещена замкнутая полусфера 6 установленная на отдельно стоящих стойках 7,которые в свою очередь закреплены на круговых конусных приливах 8, жестко соединенных с внутренней поверхностью цилиндрического корпуса 1 и имеющих в центре своей оси проходное отверстие 9. Под проходным отверстием 9 по линии центральной оси установлена замкнутая полусфера 10 на отдельно стоящих стойках 11, которые в свою очередь закреплены на круговых конусных приливах 12 жестко соединенных с внутренней поверхностью цилиндрического корпуса 1 и имеющих в центре своей оси проходное отверстие 13. Под проходным отверстием 13 по линии центральной оси установлена замкнутая полусфера 14 на отдельно стоящих стойках 15, которые в свою очередь закреплены на конусном дне 16 цилиндрического корпуса 1. При этом в конусном дне 16 имеется выходное отверстие 17 соединенное с выходным патрубком 18, по которому готовая смесь загружается в приемную емкость 19 установленную под конусным дном 16 цилиндрического корпуса 1 имеющего опоры 20.

Рисунок 4.22 – Общий вид статического смесителя лабораторного

Статический смеситель лабораторный работает следующим образом.

Многосекционный разделитель 3, опускается в емкость 2, при этом запорный клапан 4 закрывает выходное отверстие 5.В отдельные секции многосекционного разделителя 3, засыпаются семена зерновых культур подлежащее смешению, и затем многосекционный разделитель 3 вместе с запорным клапаном 4 извлекается из емкости 2. При открытии запорного клапана 4, зерно из разных секций самотеком поступает в выходное отверстие 5 и при этом начинается процесс смешения различных зерен. После прохождения выходного отверстия 5,частично смешенное зерно, попадает на замкнутую полусферу 6, по которой зерно рассыпается по поверхности на 360 градусов и образует отдельные небольшие потоки, и попадает на круговые конусные приливы 8 по которым зерно ссыпается к центру, беспрепятственно проходя отдельно стоящие стойки 7 закрепленные на круговых конусных приливах 8 и через отверстие 9 высыпается на замкнутую полусферу 10, при этом происходит активное перемешивание зерна за счет перераспределения непрерывно двигающихся с разными скоростями потоков по замкнутой полусфере 6 и наклонных конусных приливах 8. Смесь зерна попавшего на замкнутую полусферу 10 рассыпается по поверхности на 360 градусов и попадает на круговые конусные приливы 12 по которым зерно ссыпается к центру, проходит отдельно стоящие стойки 11 и через отверстие 13 высыпается на замкнутую полусферу 14 рассыпается по поверхности на 360 градусов и попадает на конусное дно 16 цилиндрического корпуса 1 по которому зерно ссыпается к центру, проходит отдельно стоящие стойки 15 через выходное отверстие 17 и выходной патрубок 18 высыпается в приемную емкость 19 расположенную под конусным дном 19 корпуса 1, установленного на опорах 20.

Таким образом, применение предложенного статического смесителя в исследовательских лабораториях даст возможность повысить качество смешения семян зерновых культур за счет многократного разделения общей массы семян на отдельные потоки и обеспечения пересекаемого движения смещаемых потоков, а также расширить количества одновременно смешиваемых видов семян зерновых культур за счет применения многосекционной перегородки.

На заявку «Статический смеситель лабораторный» 20.01.2021 года получено решение о выдаче патента (Приложение 1).

5 Разработка механизма оценки естественной убыли зерна при различных способах хранения

5.1 Методика и программа проведения исследований

Для проведения научных исследований был заложен многофакторный опыт по хранению зерна основных злаковых культур (пшеницы, ячменя и овса) и зернопродуктов (муки высшего, первого и второго сортов и муки ржаной) при разных сроках и способах хранения.

Программа исследований естественной убыли зерна злаковых культур

Исследуемые показатели: Органолептические показатели, Влажность, Сорная примесь, Зерновая примесь, Массовая доля белка, Клейковина: Количество- Качество, Содержание жира, Содержание углеводов, Число падения, Стекловидность, Натура, Зольность, Микробиологический состав, Аминокислотный состав

Таблица 5.1 – Программа исследований естественной убыли зерна злаковых культур

Программа исследований естественной убыли муки

Исследуемые показатели: Органолептические показатели, Влажность, Металломагнитная примесь, Массовая доля белка, Белизна, Клейковина: Количество- Качество, Содержание жира, Кислотность Содержание углеводов, Число падения, Стекловидность, Натура, Зольность, Микробиологический состав, Аминокислотный состав

Способы хранения: в мешках, насыпью, бумажный пакет

Таблица 5.2 – Программа исследований естественной убыли муки

Аминокислотный состав муки.

Была проанализирована мука различных культур (пшеница, рожь), отобранная на предприятии ООО «Зернопродукт» Минусинского района и ООО «Агросфера» Ачинского района Красноярского края. Указанное предприятие выпускает полную линейку пшеничной муки (высшего, первого и второго сортов) и муку ржаную. Отбор образцов на предприятии ООО «Зернопродукт» проводили от 6 партий различных сортов муки, произведенных в разные календарные периоды, и после 3-12 месяцев хранения исследуемых образцов. Образцы мучного сырья предприятия ООО «Агросфера» отбирались после выработки муки и после 6-месячного срока тарного и безтарного способов хранения. Биохимические анализы проводились в Научно-исследовательском испытательном центре ФГБОУ ВО Красноярский ГАУ. Определение аминокислотного состава производилось хроматографическим методом.

Аминокислотный состав зерна.

В качестве объекта исследования выступило зерно различных культур (пшеница, ячмень, овес) и сортов, отобранные на предприятиях ООО «Учхоз «Миндерлинское» Сухобузимского р-на при разных сроках (6, 9, 12 мес.) и способов хранения (насыпью, в мешках). Биохимические анализы проводились в Научно-исследовательском испытательном центре ФГБОУ ВО Красноярский ГАУ. Определение аминокислотного состава производилось хроматографическим методом.

Качественные показатели зерна и муки.

Определение содержания белка, жира, углеводов (крахмал, сахар), минеральных веществ проводились согласно ГОСТ 10846-91, ГОСТ 29033-91, ГОСТ 10845-98, ГОСТ 27494-2016 соответственно. Биохимические анализы проводились в Научно-исследовательском испытательном центре ФГБОУ ВО Красноярский ГАУ.

В качестве объекта исследования выступило зерно различных культур (пшеница, ячмень, овес) и сортов, отобранные на предприятиях ООО «Учхоз «Миндерлинское» Сухобузимского района, ООО «Элеватор» Ужурского района, АО «Искра» Ужурского района при разных сроках и способах хранения. Образцы ООО «Учхоз «Миндерлинское» анализировались при следующих сроках хранения – 6, 9, 12 мес. при хранении в мешках и насыпью. Образцы зерна Ужурского района хранились в железобетонных силосах и в складах. На анализ были отобраны образцы пшеницы 2018 и 2019 годов сбора, а также образцы ячменя и овса 2019 года сбора. Сроки хранения образцов составляли от 3 до 15 мес.

В качестве объекта исследования была выбрана мука различных культур (пшеница, рожь), отобранная на предприятии ООО «Зернопродукт» Минусинского района и ООО «Агросфера» Ачинского района Красноярского края. Выбор предприятия обусловлен тем обстоятельством, что зерноперерабатывающая промышленность края наиболее развита в Минусинском районе, также указанное предприятие выпускает полную линейку пшеничной муки: высшего сорта, первого сорта, второго сорта и муку ржаную, образцы которых были взяты для исследований. Отбор образцов на предприятии ООО «Зернопродукт» проводили от 6 партий различных сортов муки, произведенных в разные календарные периоды, и после 3-12 месяцев хранения исследуемых образцов. Образцы мучного сырья предприятия ООО «Агросфера» отбирались после выработки муки и после 6-месячного срока тарного и безтарного способов хранения.

5.2 Изменение качественных показателей зерна в процессе хранения

Результаты исследования по определению химического состава зерна различных предприятий представлены в Приложениях 1, 2.

В качестве объекта исследования выступило зерно различных культур (пшеница, ячмень, овес), отобранные на предприятиях ООО «Учхоз «Миндерлинское» Сухобузимского р-на и ООО «Элеватор», АО «Искра» Ужурского района при разных сроках и способов хранения. Биохимические анализы проводились в Научно-исследовательском испытательном центре ФГБОУ ВО Красноярский ГАУ.

Анализ содержание белка у отобранных образцов ООО «Учхоз «Миндерлинское» указывает на неравноценность белков зерна различных видов и сортов. Их полученных данных видно, что ячмень и овес имеют более низкое содержание белка по сравнению с пшеницей в отношении данного показателя. В зерне пшеницы содержится больше белка в среднем на 4. В отношении жиров нет выраженных различий в отношении его содержания. Можно только отметить, что его содержание выше только у овса в периодах 6 и 9 месяцев хранения, это же характерно и для кислотного числа жира. Содержание минеральных веществ, наоборот, у пшеницы ниже, чем у культур ячменя и овса, что вероятно обусловлено разной степенью развитости эндосперма зерна различных культур. В отношении сахара ярко выраженное отличие в сторону большего содержания наблюдалось у сорта Новосибирская 15 при сроке хранения 6 мес. по сравнению с другими культурами, у овса же содержание сахара в принципе ниже по сравнению с остальными на всех сроках хранения. Содержание крахмала в зерне пшеницы также превосходит его в отношении зерна ячменя и овса, но только лишь для 6 месяцев хранения, в остальных периодах хранения однозначных отличий не наблюдается. Все указанные различия объясняются видовой и сортовой специфичностью рассматриваемых культур.

При анализе содержания различных веществ между сортами внутри культуры можно отметить следующее:

• колебание содержание белка, жира, золы и сахара между сортами не имеет ярко выраженных отличий, максимальные зафиксированные отличия отмечены для пшеницы и составляют 1,01 в содержании белка (между сортами Новосибирская 15 и Новосибирская 31 при сроке хранения 9 мес.), 1,17 в содержании золы (между сортами Новосибирская 15 и Новосибирская 31 при сроке хранения 12 мес.), 1,9 в содержании сахара (между сортами Новосибирская 15 и Новосибирская 31 при сроке хранения 6 мес.);
• отличия в содержании крахмала и кислотного числа жира у различных сортов носят более ярко выраженный характер, в среднем разница между показателями составляет 7,3 и 25,7 соответственно.

Указанные рассмотренные различия по химическому составу зерна различных сортов пшеницы и ячменя говорят о том, что содержание анализируемых веществ является генетическими особенностями сортов рассматриваемых культур, но различная степень изменения и изменение содержания различных веществ при разных рассматриваемых сроках хранения указывают на протекание различных процессов, оказывающих влияние на состав, вне зависимости от особенностей сорта.

В процессе хранения зерна на протяжении разных сроков содержание различных веществ зерна имело различные направления изменений.

Наблюдалась общая тенденция снижения содержания белка, жира и крахмала (рис. 5.1, рис. 5.2, рис. 5.4), имеющая в большинстве своем достаточно плавный переход; стоит отметить, что для ячменя сорта Ача содержание крахмала в процессе хранения при 9 мес. повысилось относительно первой анализируемой пробы при сроке хранения 6 мес., но при достижении 12-месячного периода его содержание неизменно было ниже относительно первой пробы зернового сырья.

В процессе хранения 6-9 месяцев изменение содержание жира в отобранных образцах либо не наблюдалось, либо (у сорта пшеницы Новосибирская 31 при хранении насыпью), либо увеличивалось или уменьшалось в пределе 01-02, т.е. незначительно. При рассмотрении сроков хранения до 12 месяцев можно отметить, что ни у одной культуры не наблюдалось его увеличения относительно первой пробы, отобранной при сроке хранения 6 месяцев, при этом в среднем изменения в содержании жира между 9 и 12 месяцами хранения находились в достаточно узком пределе (0,1-1,7). При анализе содержания белка наблюдается схожие тенденции с достаточно узким пределом разницы содержания данных веществ: при рассмотрении сроков хранения 6-9 месяцев разница между содержанием белка составляет от 1,1 до 1,75, при рассмотрении сроков хранения 9 и 12 месяцев — от 0,8 до 2,9. В отношении изменения содержания крахмала наблюдаются более выраженные переходы. Уменьшение его содержания в среднем происходит на 23,3 от 6 до 12 месяцев хранения зерна и на 11,5 при рассмотрении имения его содержания от 9 до 12 месячного хранения.

Плавные переходы в изменении содержания данных веществ говорят об отсутствии высоких температур, которые бы приводили к их сильному изменению, а хранение зерна одним способом на протяжении рассматриваемого периода позволяет предположить о влиянии срока хранения во взаимосвязи с естественными процессами, происходящими в зерне, таких как дыхание, при котором уменьшается доля углеводов, расходуемых в данном процессе. Увеличение содержание крахмала в процессе хранения, а затем его понижение может быть связано с ослаблением данного процесса, что влечет за собой их рост. За счет протекания ферментативных процессов в липидном комплексе происходит их расщепление, при этом происходит накопление свободных жирных кислот, что служит объяснением увеличения кислотного числа жира (рис. 5.6). Процесс накопления жирных кислот будет происходить даже в условиях пониженных температур и стандартной влажности. Изменения содержания белка могут быть связаны также с проявляющей себя ими ферментативной активностью.

Анализ данных по изменению содержания сахара показывает следующее: у культуры пшеницы и овса наблюдается тенденция снижения его содержания в процессе хранения до 12 месяцев. В противоположность этому на протяжении анализируемого периода хранения у ячменя наоборот – наблюдается увеличение его содержания. Разница между его содержанием в отобранных образцах различных культур и сортов в процессе хранения также находится в узких пределах – от 0,1 до 3.

В противоположность этому в процессе хранения зольность (рис. 5.5) повышается, что обусловлено протеканием естественных биохимических процессов внутри зерна.

Рисунок 5.1 – Содержание белка (%) в зерне различных культур ООО «Учхоз «Миндерлинское» в зависимости от срока хранения

Рисунок 5.2 – Содержание крахмала (%) в зерне различных культур ООО «Учхоз «Миндерлинское»в зависимости от срока хранения

Рисунок 5.3 – Содержание сахара (%) в зерне различных ООО «Учхоз «Миндерлинское»в зависимости от срока хранения

Рисунок 5.4 – Содержание жира (%)в зерне различных культур ООО «Учхоз «Миндерлинское» в зависимости от срока хранения

Рисунок 5.5 – Содержание золы (%)в зерне различных культур ООО «Учхоз «Миндерлинское»в зависимости от срока хранения

Рисунок 5.6 – Кислотное число жира (мг КОН/1 г жира) в зерне различных культур ООО «Учхоз «Миндерлинское» в зависимости от срока хранения

Анализ данных относительно изменения содержания веществ в зависимости от способов хранения показывает следующее:

• содержание белка, сахара, золы и жира имели довольно слабую степень разницы относительно рассматриваемых способов хранения зерна;
• показатель кислотного числа жира пшеницы выше при всех рассматриваемых сроках хранении зернового сырья в мешка, кроме сорта Новосибирская 31 при сроке хранения 12 мес.; у ячменя данный показатель, наоборот, выше при хранении зерна насыпью за исключением сорта Биом при сроке хранения 12 месяцев; у овса же данный показатель в зависимости от рассматриваемого периода нахождения зерна различен: при 9 месяцах выше в насыпи, при 12 – при хранении в мешках;
• содержание крахмала носит более ярко выраженный характер по сравнению с белком, сахаром и зольностью (внутри культы у разных сортов его содержание различно, так, например, у пшеницы сорта Новосибирская его содержание выше при хранении в мешках, у сорта Новосибирская 31 – при хранении насыпью; у сорта ячменя Ача при 9 месяцах хранения содержание крахмала выше в насыпи, при 12 – в мешках, тогда как у сорта ячменя Биом наблюдается противоположная картина; овес характеризуется более высоким содержанием данного вещества при хранении насыпью).

Анализ данных образцов предприятий Ужурского района (Приложение 2) также указывает на неравноценность белков, содержащихся в зерне различных видов культур. Их представленных данных видно, что ячмень и овес также имеют более низкое содержание белка по сравнению с пшеницей в отношении данного показателя. Можно отметить, что содержание жира в целом выше у овса по сравнению с другими зерновыми культурами, что характерно и для кислотного числа жира. Содержание минеральных веществ также у пшеницы ниже, чем у культур ячменя и овса, что вероятно обусловлено разной степенью развитости эндосперма зерна различных культур. Содержание крахмала в зерне пшеницы также превосходит его в отношении зерна ячменя и овса. Все указанные различия объясняются видовой и сортовой специфичностью рассматриваемых культур.

В отношении изменения химического состава в процессе хранения можно выделить следующие направления:

• показатель кислотное число жира возрастал в процессе хранения только лишь за исключение ячменя при хранении, у которого при хранении в складе, но и в данном случае рассматриваемый показатель неизменно выше относительно первой пробы зерна, взятой на анализ;
• в отношении содержания белка отсутствовала ярко выделенная тенденция изменения данного показателя, также пределы изменений носят достаточно узкий характер, при котором значимость является низкой;
• в отношении жира прослеживается тенденция изменения его содержания, хотя также в достаточно узком интервале (на 0,1 – 1,4), что говорит о низкой скорости гидролитических процессов, происходящих в липидной фракции, связанных с ферменном липазой;
• в отношении содержания золы в процессе хранения наблюдается тенденция увеличения данного показателя, но также в узком интервале (разница составляет до 1,2);
• содержание сахара в процессе хранения в целом уменьшается кроме овса и пшеницы при способе хранения в складе;
• содержание крахмала носит более ярко выраженный характер, его изменения идут в сторону уменьшения за исключением ячменя всех сроков и способов хранения, что может говорить о различной степени интенсивности процессов, происходящих в зерне, в т.ч. биохимических.

Анализируя способы хранения образцов зерна (рис. 5.7, рис. 5.8, рис. 5.9, рис. 5.10, рис. 5.11) можно выделить следующее:

• в отношении содержания белка в целом при хранении на складе образцы 2019 года сбора имели более высокое его содержание, но пределы разницы имели очень узкий характер – максимальное значение на 1,6;
• разница в содержании золы, сахара и жира также находилась в достаточно узком интервале либо не подвергалось изменению;
• показатель кислотного числа жира был выше при хранении в складе;
• содержание крахмала было выше при хранении в железобетонном силосе для всех культур, за исключением пшеницы 2019 года сбора.

Рисунок 5.7 – Химический состав зерна пшеницы (2018 год сбора) ООО «Элеватор», Ужурский район в зависимости способа хранения при сроке хранения 12 мес.

Рисунок 5.8 – Химический состав зерна пшеницы (2018 год сбора) ООО «Элеватор»», Ужурский район в зависимости способа хранения при сроке хранения 15 мес.

Рисунок 5.9 – Химический состав зерна пшеницы (2019 год сбора), Ужурский район в зависимости способа хранения при сроке хранения 9 мес.

Рисунок 5.10 – Химический состав зерна ячменя (2019 год сбора), Ужурский район в зависимости способа хранения при сроке хранения 9 мес.

Рисунок 5.11– Химический состав зерна овса (2019 год сбора), Ужурский район в зависимости способа хранения при сроке хранения 9 мес.

В результате проведенных исследований в процессе хранения зерна наблюдались следующие тенденции для образцов предприятия ООО «Учхоз «Миндерлинское»:

• наблюдалась общая тенденция снижения содержания белка, жира и крахмала, имеющая в большинстве своем достаточно плавный переход;
• у культуры пшеницы и овса наблюдается тенденция снижения его содержания в процессе хранения до 12 месяцев, в противоположность этому на протяжении анализируемого периода хранения у ячменя наоборот – наблюдается увеличение его содержания;
• в процессе хранения показатель кислотного числа жира и зольность повышается;
• показатель кислотного числа жира пшеницы выше почти при всех рассматриваемых сроках хранении зернового сырья в мешках; у ячменя данный показатель, выше при хранении зерна насыпью; у овса же данный показатель в зависимости от рассматриваемого периода нахождения зерна различен;

Образцы же предприятий Ужурского района характеризуются увеличением показателя кислотное число жира, который возрастал в процессе хранения, в отношении содержания золы в процессе хранения наблюдалась также тенденция увеличения данного показателя. Содержание крахмала менялось в сторону его уменьшения за исключением ячменя всех сроков и способов хранения. Показатель кислотного числа жира был выше при хранении в складе, а содержание крахмала было выше при хранении в железобетонном силосе практически для всех культур.

Данные различия в образцах зерна могут говорить о влиянии генотипических особенностей и внешних условий выращивания зерна (почвенно-климатических и агротехнических). Составляющие зерно вещества находятся во взаимной связи, состоянии динамического обмена, изменения каждого вещества которого влечет за собой ответные изменения группы других, обуславливая тем самым и содержание различных веществ в зерне. Сложный химический состав зерна, различные виды непрерывных протекающих физико-химических и биохимических процессов различной интенсивности составляют неустойчивую основу его технологического качества, меняющегося в процессе хранения. Изменения показателей качества зерна связаны с ферментами в ее составе, обуславливающими естественные биохимические процессы. В процессе хранения изменения содержания различных веществ происходили достаточно плавными переходами, что говорит о соблюдении требуемых условий с целью предотвращения развития патогенной микрофлоры и сохранению на требуемом уровне качественных показателей.

5.3 Изменение аминокислотного состава зерна в процессе хранения

Для плодов и семян определяющей характеристикой ценности и технологических достоинств является химический состав, вследствие чего он контролируется на всех этапах работы с данными видами сырья, начиная от селекционной работы и заканчивая его переработкой и хранением. Для определения кормовой, пищевой и технологической ценности зерна одним из основных биохимических показателей является белок, диапазон колебания которого может иметь широкие пределы, подчиняясь различной степени влияния определённых факторов: сорт (генетические особенности), дозы внесения минеральных удобрений, уровень плодородия почвы, погодные условия (температура и осадки) в период вегетации 40, 39, 66, 92, 76, 108, 117, 118. Также состав белка и его количество зависит и от факторов предпосевной обработки, примером которого является электрофизические методы воздействия такие как электромагнитное поле сверхвысокой частоты, влияющего на урожайность и качество получаемого зерна в том числе 48, 104. Например, условия возделывания может изменять белковость зерна до 1,5 раз и более, а различные условия минерального питания оказывают существенно изменяют содержание аминокислот и их соотношения 76. Однако, некоторые исследователи отмечают недостаточную изученность особенность качественного состава белка зерна, изменение его аминокислотного состава в зависимости от различных причин, а также выявления сортов злаковых культур с максимальным содержанием биологически важных веществ 40, 66.

По химическому составу зерна и семена могут быть богаты крахмалом, белками или жирами, что, безусловно, определяет возможности и целесообразность его использования на те или иные потребности. Выявлено, что при снижении определенного минимального уровня белка у разных сортов ухудшаются хлебопекарные свойства. При уровне более 19 % у яровых и 17 % у озимых сортов происходит ухудшение указанных свойств муки из зерна 45. Аминокислоты, являясь структурными единицами белков, имеют прямое влияние на использование сырья в связи с незаменимостью определенных ее видов, т е. аминокислотным составом зерна. Его сбалансированность влияет на кормовое достоинство, что определяет его использование в производстве комбинированных кормов, а также использование в различных направлениях пищевых производств, выступая биохимическим критерием биологической ценности. Все это стимулирует поиск новых сортов и гибридов для целей различных селекционных исследований, направленных на создание сортов с оптимальным уровнем протеина и сбалансированным аминокислотным составом 34, 66, 117, 116.

Важно подчеркнуть, что человек нуждается не в абстрактном пищевом белке, а в белке, имеющем определенный аминокислотный состав, в чем заключается его биологическая ценность. То есть степень соответствия потребностям организма аминокислотного состава пищевого белка 35.

В связи с тем обстоятельством, что незаменимые аминокислоты не синтезируются в организме и должны поступать извне с пищей они особенно важны для питания человека. Незаменимыми для взрослого человека являются лизин, триптофан, треонин, лейцин, валин, изолейцин, фенилаланин, метионин, недостаток которых может привести с тяжелым заболеваниям. С точки зрения состава эталонного белка для питания человека аминокислотный состав суммарных белков различных зерновых культур свидетельствует, что белки злаковых, кроме овса, бедны лизином. Также для белков злаковых (кроме сорго и риса) характерен и некоторый дефицит изолейцина в противоположность его содержанию в бобовых культурах (гороха и сои) 35, 45, 81. В питании значительной части населения планеты имеет место дефицит таких аминокислот как триптофан, лизин и метионин, что объясняется преобладанием среди населения слаборазвитых стран потребления продуктов растительного происхождения, особенно злаковых, в белках которых и так их содержания невелико 34. Также следует отметить, что в питании современного человека преобладают липидные и углеводные компоненты, что говорит о несбалансированном питании 31. В связи с этим важно определять не только суммарное количество белков, но и оценивать их качественный состав, т.е. содержание в нем отдельных незаменимых аминокислот. При определенной степени изученности вопросов формирования белка и его аминокислотного состава в зависимости от ряда факторов изучение изменения его в процессе хранения представляется открытой для исследований. Представлены данные о влиянии влажности зерна гречихи на аминокислотный состав, при котором анализировалось исходное сырье (партии зерна) с различной влажностью при напольном складировании в течение 3-6 мес., результаты определения фракционного состава белков, аминокислотного состава при хранении гречневой крупы в различных видах упаковки 42, 71. Учитывая разнообразие используемых зерновых культур, сроков и способов хранения, а также видов применяемых хранилищ изучение аминокислотного состава в процессе хранения представляет собой актуальную проблему, как с биохимической, так и с технологической точки зрения.

В качестве объекта исследования выступило зерно различных культур (пшеница, ячмень, овес), отобранные на предприятии ООО «Учхоз «Миндерлинское» Сухобузимского р-на при разных сроках и способов хранения (в таре (мешках) и насыпью). Биохимические анализы проводились в Научно-исследовательском испытательном центре ФГБОУ ВО Красноярский ГАУ.

При сравнении полученных данных по незаменимым аминокислотам (, ) с содержанием незаменимых аминокислот в суммарных зерновых белках 60 выявлено, что по содержанию аминокислот выше находятся аминокислоты:

— лизин (образцы пшеницы и ячменя обоих сортов при сроках хранения 6 и 9 месяцев и насыпью и в мешках, у овса данный показатель превышает значение только при 6-месячном сроке хранения насыпью);

— метионин (образец пшеницы (Новосибирская 31) при сроках хранения 9 и 12 месяцев всех рассматриваемых способах хранения (в мешках и насыпью), у овса – только при 12-месяном сроке хранения насыпью);

— валин (у обоих сортов пшеницы при сроке хранения 9 месяцев в мешках, у сорта Новосибирская 15 также и при хранении насыпью, у ячменя (сорта Ача) и овса содержание данной аминокислоты выше при 6 месяцах хранения насыпью);

— треонин (у всех рассматриваемых сортов пшеницы при всех сроках и способах хранения за исключением содержания аминокислоты при 12 месяцах хранения в мешках у сорта пшеницы Новосибирская 31, у ячменя обоих сортов за исключением 12-месячного срока хранения насыпью у сорта Биом, у овса содержание данной аминокислоты выше только при сроках хранения 6 и 9 месяцев при способе хранения насыпью);

— фенилаланин (у обоих сортов пшеницы при 6 и 9 месяцах хранения в мешках и насыпью, у ячменя сорта Ача при 9 месяцах хранения в мешках, у ячменя сорта Биом при 6 и 9 месяцах хранения насыпью, у овса при сроке хранения 6 месяцев насыпью и 9 месяцев при хранении насыпью и в мешках). Это подтверждает, что для всех альбуминов характерно высокое содержание важнейших аминокислот лизина и треонина, причем наиболее высоким содержанием лизина выделяется овес по сравнению с пшеницей и ячменем. Но в соответствии с полученными данными данное утверждение справедливо только при сроке хранения 6 месяцев насыпью. Относительно треонина у овса его содержание выше относительно других рассматриваемых культур только при хранении насыпью при сроках 6 и 9 месяцев.

По триптофану ни один из образцов пшеницы, ячменя и овса всех типов хранения не превысил среднего значения, имея максимальное значение 1,7% (пшеница), 0,83% (ячмень) и 6,3% (овес) от величины в суммарном белке.

При 6-месячном сроке хранения насыпью у сорта пшеницы Новосибирская 31 по содержанию незаменимых аминокислот значения выше, чем у сорта Новосибирская 15 за исключением метионина и триптофана (рис. 5.12). По содержанию заменимых аминокислот данных сортов нет единого большинства преобладания (рис. 5.13). Данные различия указывают, что аминокислотный состав является генетическими особенностями сортов рассматриваемой культуры.

Рисунок 5.12 – Содержание незаменимых аминокислот (%) пшеницы при сроке хранения 6 мес. разных сортов при хранении насыпью

Рисунок 5.13 – Содержание заменимых аминокислот (%) пшеницы при сроке хранения 6 мес. разных сортов при хранении насыпью

При сроке хранения 9 месяцев насыпью у сорта пшеницы Новосибирская 31 содержание незаменимых аминокислот выше, чем у сорта Новосибирская 15 только по триптофану, треонину и фенилаланину (рис. 5.14.). Относительно заменимых аминокислот преобладает содержание почти всех за исключением аргинина, глицина и глутаминовой кислоты+глутамин (рис.5.15). При анализе срока хранения 12 месяцев у сорта пшеницы Новосибирская 31 наблюдаются большие значения в целом по содержанию аминокислот. Исключения составляют лизин, глутаминовая кислота+глутамин, аспаргиновая кислота+аспаргин и цистин (рис. 5.16, рис.5.17).

Рисунок 5.14 – Содержание незаменимых аминокислот (%) пшеницы при сроке хранения 9 мес. разных сортов при хранении насыпью

Рисунок 5.15 – Содержание заменимых аминокислот (%) пшеницы при сроке хранения 9 мес. разных сортов при хранении насыпью

Рисунок 5.16– Содержание незаменимых аминокислот (%) пшеницы при сроке хранения 12 мес. разных сортов при хранении насыпью

Рисунок 5.17– Содержание заменимых аминокислот (%) пшеницы при сроке хранения 12 мес. разных сортов при хранении насыпью

Сравнение аминокислотного состава по сортам при хранении зерна в таре (мешках) при сроке хранения 9 месяцев показывает превышение значений по большинству содержания аминокислот у сорта Новосибирская 31 кроме лизина и треонина (рис. 5.18), по заменимым аминокислотам, наоборот, указанный сорт уступает сорту Новосибирская 15 по большинству аминокислот за исключением тирозина, пролина и аспарагиновой кислоты+аспиарагин (рис. 5.19).

При рассмотрении содержания аминокислот при сроке хранения 12 месяцев в мешках в целом сорт пшеницы Новосибирская 31 имеет более высокие значения содержания аминокислот за исключением некоторых незаменимых (лейцин+изолейцин, треонин) и заменимых (пролин, серин, аспарагиновая кислота+аспиарагин) аминокислот (рис. 5.20, рис. 5.21).

Рисунок .5.18 – Содержание заменимых аминокислот (%) пшеницы при сроке хранения 9 мес. разных сортов при хранении в мешках

Рисунок 5.19 – Содержание незаменимых аминокислот (%) пшеницы при сроке хранения 9 мес. разных сортов при хранении в мешках

Рисунок 5.20 – Содержание незаменимых аминокислот (%) пшеницы при сроке хранения 12 мес. разных сортов при хранении в мешках

Рисунок 15.21 – Содержание заменимых аминокислот (%) пшеницы при сроке хранения 12 мес. разных сортов при хранении в мешках

Указанные рассмотренные различия по аминокислотному составу зерна различных сортов пшеницы говорят о том, что аминокислотный состав является генетическими особенностями сортов рассматриваемой культуры, но различная степень изменения и изменение содержания различных аминокислот при разных рассматриваемых сроках хранения указывает на протекание различных процессов, оказывающих влияние на его состав, вне зависимости от особенностей сорта.

Рассмотрение изменений аминокислотного состава ячменя различных сортов также говорит о генетических особенностях сорта культуры, что подтверждается разнообразным содержанием незаменимых и заменимых аминокислот рассматриваемого одного сорта относительно другого. При этом содержание аминокислот также изменяется в процессе хранения на протяжении разных сроков. Так в рассматриваемых сортах ярового ячменя при сроке хранения 6 месяцев насыпью у сорта Биом содержание незаменимых аминокислот выше только по лизину и фенилаланину (рис. 5.22), тогда как по заменимым также отсутствует преобладание содержания аминокислотного состава по количеству анализируемых соединений (рис. 5.23).

Рисунок 5.22 – Содержание незаменимых аминокислот (%) ячменя при сроке хранения 6 мес. разных сортов при хранении насыпью

Рисунок 5.23– Содержание заменимых аминокислот (%) ячменя при сроке хранения 6 мес. разных сортов при хранении насыпью

При анализе изменения аминокислотного состава при сроке хранения 9 месяцев в мешках выявлено большее содержание следующих незаменимых аминокислот у сорта ячменя Биом: метионин, триптофан, валин, лейцин+изолейцин, треонин (рис. 5.24). Заменимые аминокислоты при данном сроке и способе хранения выше только по аригинину, пролину, аланину и аспарагиновой кислоте+аспарагин (рис. 5.25).

Рисунок 5.24 – Содержание незаменимых аминокислот (%) ячменя при сроке хранения 9 мес. разных сортов при хранении в мешках

Рисунок 5.25 – Содержание незаменимых аминокислот (%) ячменя при сроке хранения 6 мес. разных сортов при хранении в мешках

Анализ содержания аминокислот при таком же сроке хранения (9 месяцев) насыпью также показывает разнообразие в содержании аминокислот одного сорта относительно другого. У сорта ячменя Биом относительно сорта Ача содержание незаменимых кислот больше по лизину, метионину, лейцину+изолейцин и фенилаланину (рис. 5.26), тогда как содержание заменимых превышает только аргинин, гистидин, пролин и цистин (рис. 5.27).

Рисунок 5.26 – Содержание незаменимых аминокислот (%) ячменя при сроке хранения 9 мес. разных сортов при хранении насыпью

Рисунок 5.27 – Содержание незаменимых аминокислот (%) ячменя при сроке хранения 9 мес. разных сортов при хранении насыпью

При анализе изменения аминокислотного состава в процессе хранения насыпью наблюдается общее снижение содержания незаменимых аминокислот при сравнении 6 и 12-месяных сроков хранения. Данное утверждение справедливо для всех незаменимых аминокислот пшеницы, ячменя и овса за исключением метионина, его содержание при сроке хранения 12 месяцев выше по сравнению с 6 месяцами, что может свидетельствовать о течении различных физиологических процессов внутри зерна, ведущих к изменению его содержания (рис. 5.28, рис. 5.29, рис. 5.30, рис. 5.31, рис. 5.32).

Рисунок 5.28 – Изменение содержание незаменимых аминокислот (%) пшеницы (Новосибирская 15) в процессе хранения насыпью

Рисунок 5.29 – Изменение содержание незаменимых аминокислот (%) пшеницы (Новосибирская 31) в процессе хранения насыпью

При этом следует отметить, что при учете содержания незаменимых аминокислот при сроке хранения 9 месяцев насыпью можно наблюдать повышение их содержания и затем их снижение к 12 месяцу, что также косвенно говорит о течении внутренних процессов в зерновом сырье. Данную картину можно наблюдать не у всех рассматриваемых образцов, что подтверждает особенности рассматриваемых сортов и культур. Данная картина отчетливо наблюдалась только у сорта пшеницы Новосибирская 15 (рис. 5.28). При этом отдельно можно было отметить данную тенденцию по незаменимым аминокислотам лизин, треонин и фенилаланин у пшеницы сорта Новосибирская 31 (рис. 5.29), по лизину у сорта ячменя Ача (рис. 5.30), по лейцину+изолейцин, финилаланину сорта ячменя Биом (рис. 5.31). В остальных рассматриваемых незаменимых аминокислотах их содержание уменьшалось от 6 до 12 месяцев при хранении.

Рисунок 5.30 – Изменение содержание незаменимых аминокислот (%) ячменя (Ача) в процессе хранения насыпью

Рисунок 5.31 – Изменение содержание незаменимых аминокислот (%) ячменя (Биом) в процессе хранения насыпью

Рисунок 5.32 – Изменение содержание незаменимых аминокислот (%) овса в процессе хранения насыпью

При рассмотрении изменения содержания изменения заменимых аминокислот в процессе хранения нельзя четко выделить однонаправленность этих изменений относительно всех аминокислот. По части аминокислот наблюдается тенденция повышения их содержания относительно начальных значений в процессе хранения, причем этим характеризуются все рассматриваемые культуры. Например, это касается повышения содержания глутаминовой кислоты+глутамин, аспарагиновой кислоты+аспарагин. Увеличение цистина наблюдается у пшеницы (Новосибирская 31), обоих сортов ячменя, увеличение аргинина характерно для пшеницы (Новосибирская 31), обоих сортов ячменя, а также овса, содержание гистидина – для обоих рассматриваемых сортов пшеницы. Общими аминокислотами всех культур, изменяющими свое содержание в процессе хранения в сторону их уменьшении, являются тирозин, пролин, серин, аланин и глиицин (рис. 5.33, рис.5.34, рис.5.35, рис.5.36, рис.5.37).

Рисунок 5.33 – Изменение содержание заменимых аминокислот (%) пшеницы (Новосибирская 15) в процессе хранения насыпью

Рисунок 5.34 – Изменение содержание заменимых аминокислот (%) пшеницы (Новосибирская 31) в процессе хранения насыпью

Рисунок 5.35 – Изменение содержание заменимых аминокислот (%) ячменя (Ача) в процессе хранения насыпью

Рисунок 5.36 – Изменение содержание заменимых аминокислот (%) ячменя (Биом) в процессе хранения насыпью

Рисунок 5.37 – Изменение содержание заменимых аминокислот (%) овса в процессе хранения насыпью

Анализ данных аминокислотного состава незаменимых аминокислот при хранении в мешках также показывает изменение аминокислотного состава в сторону его уменьшения по всем аминокислотам у всех сортов и рассматриваемых культур, кроме метионина, повышение содержание которого было характерно и для зернового сырья (рис. 5.38, рис.5.39, рис.5.40, рис. 5.41, рис. 5.42). При этом для овса помимо метионина характерно повышение содержания треонина в процессе хранения (рис. 5.42).

Рисунок 5.38– Изменение содержание незаменимых аминокислот (%) пшеницы (Новосибирская 15) в процессе хранения в мешках

Рисунок 5.39 – Изменение содержание незаменимых аминокислот (%) пшеницы (Новосибирская 31) в процессе хранения в мешках

Рисунок 5.40 – Изменение содержание незаменимых аминокислот (%) ячменя (Ача) в процессе хранения в мешках

Рисунок 5.41 – Изменение содержание незаменимых аминокислот (%) ячменя (Биом) в процессе хранения в мешках

Рисунок 5.42 – Изменение содержание незаменимых аминокислот (%) овса в процессе хранения в мешках

В процессе хранения в изменении содержания заменимых аминокислот можно обозначить следующие общие закономерности: повышение содержания цистина, аспарагиновой кислоты+аспарагин, глутаминовой кислты+глутамин, аргинина в большинстве анализируемых образцов; уменьшение содержания глицина, аланина, серина, пролина у всех культур сырья (рис. 5.43, рис. 5.44, рис. 5.45, рис. 5.46, рис. 5.47).

Рисунок 5.43 – Изменение содержание заменимых аминокислот (%) пшеницы (Новосибирская 15) в процессе хранения в мешках

Рисунок 5.44 – Изменение содержание заменимых аминокислот (%) пшеницы (Новосибирская 31) в процессе хранения в мешках

Рисунок 5.45 – Изменение содержание заменимых аминокислот (%) ячменя (Ача) в процессе хранения в мешках

Рисунок 5.46 – Изменение содержание заменимых аминокислот (%) ячменя (Биом) в процессе хранения в мешках

Рисунок 5.47 – Изменение содержание заменимых аминокислот (%) овса в процессе хранения в мешках

Общая тенденция изменения аминокислот в сторону их уменьшения косвенно говорит о процессах, приводящих к естественной убыли зерна в процессе его нахождения на месте хранения при соблюдении требований к условиям хранения.

При сравнении содержания аминокислот при различных сроках хранения в зависимости от способов хранения можно сделать вывод о проявлении влияния сорта в связи с тем обстоятельством, что в целом изменения содержания проявляется у разных сортов культур в неодинаковой степени и изменения происходят относительно различных аминокислот. При анализе данных в связи с низким содержанием незаменимой аминокислоты триптофан ее значения при сравнении данных не учитывались.

При сроке хранения 9 месяцев пшеницы сорта Новосибирская 15 в мешках содержание треонина, валина и лизина выше относительно хранения этого же зерна другим способом (насыпью) (рис. 5.48), тогда как содержание заменимых аминокислот в основном меняется в сторону более низких значений при хранении насыпью (рис. 5.49).

Рисунок 5.48 – Содержание незаменимых аминокислот (%) пшеницы (Новосибирская 15) в зависимости от способа хранения при сроке хранения 9 месяцев

Рисунок 5.49 – Содержание заменимых аминокислот (%) пшеницы (Новосибирская 15) в зависимости от способа хранения при сроке хранения 9 месяцев

При рассмотрении способов хранения и изменения содержания аминокислот при 9-месяном сроке хранения пшеницы сорта Новосибирская 31 можно отметить более высокие показатели содержания незаменимых аминокислот при хранении в мешках (рис. 5.50), тогда как по заменимым аминокислотам более высокие значения присутствуют у образца, хранимого насыпью (рис. 5.51).

Рисунок 5.50 – Содержание незаменимых аминокислот (%) пшеницы (Новосибирская 31) в зависимости от способа хранения при сроке хранения 9 месяцев

Рисунок 5.51 – Содержание заменимых аминокислот (%) пшеницы (Новосибирская 31) в зависимости от способа хранения при сроке хранения 9 месяцев

При рассмотрении содержания незаменимых аминокислот в образцах пшеницы обоих сортов при сроке хранения 12 месяцем можно отметить, что при хранении в мешках данный показатель выше относительно хранения насыпью, особенно ярко это проявляется у сорта пшеницы Новосибирская 15 (рис. 5.52, рис. 5.53).

Рисунок 5.52 – Содержание незаменимых аминокислот (%) пшеницы (Новосибирская 15) в зависимости от способа хранения при сроке хранения 12 месяцев

Рисунок 5.53 –. Содержание незаменимых аминокислот (%) пшеницы (Новосибирская 31) в зависимости от способа хранения при сроке хранения 12 месяцев

В противоположность этому в целом содержание заменимых аминокислот при данном сроке хранения выше при способе хранения насыпью, но значения изменений не представляют собой достаточно резкую разницу (рис. 5.54, рис. 5.55).

Рисунок 5.54 – Содержание заменимых аминокислот (%) пшеницы (Новосибирская 15) в зависимости от способа хранения при сроке хранения 12 месяцев

Рисунок 5.55 – Содержание заменимых аминокислот (%) пшеницы (Новосибирская 31) в зависимости от способа хранения при сроке хранения 12 месяцев

У сорта ячменя Ача в целом при хранении в мешках при сроке хранения 9 и 12 месяцев содержание незаменимых аминокислот выше относительно образцов, отобранных при хранении насыпью (рис. 5.56, рис. 5.57). Особенно ярко это наблюдается на сроке хранения 12 месяцев (рис. 5.57). При рассмотрении содержания заменимых аминокислот у образца ячменя данного сорта нельзя выделить четкую однонаправленную тенденция в изменении их содержания в зависимости от способа хранения. Изменения содержания аминокислот происходит в относительно равной степени в количественном отношении.

Рисунок 5.56 – Содержание незаменимых аминокислот (%) ячменя (Ача) в зависимости от способа хранения при сроке хранения 9 месяцев

Рисунок 5.57 – Содержание незаменимых аминокислот (%) ячменя (Ача) в зависимости от способа хранения при сроке хранения 12 месяцев

При анализе данных сорта ячменя Биом можно отметить, что к 9-мясячному сроку хранения показатели превышения содержания отдельных аминокислот относительно рассматриваемых способов хранения распределяются равномерно (при хранении в мешках содержание треонина, валина и метионана выше по сравнению с хранением насыпью, содержание фенилаланина, лейцина+изолейцин и лизина наоборот – ниже) (рис. 5.58, рис. 5.59).

Рисунок 5.58 – Содержание незаменимых аминокислот (%) ячменя (Биом) в зависимости от способа хранения при сроке хранения 9 месяцев

Рисунок 5.59 –. Содержание незаменимых аминокислот (%) ячменя (Биом) в зависимости от способа хранения при сроке хранения 12 месяцев

При сроке хранения 12 месяцев наблюдается схожая картина данных. Также при рассмотрении содержания заменимых аминокислот у образца ячменя данного сорта как и у сорта Ача нельзя выделить четкую однонаправленную тенденция в изменении их содержания в зависимости от способа хранения. Изменения содержания аминокислот происходит также в относительно равной степени.

При анализе данных содержания незаменимых аминокислот овса также отмечается относительно равномерное распределение показателей по отдельном аминокислотам (при сроке хранения 9 месяцев ярко выраженное увеличение содержания фенилаланина и лизина при хранении в мешках, но уменьшение треонина и валина по сравнению с хранением насыпью (рис. 5.60), при сроке хранения 12 месяцев при хранении в мешках наблюдается четкое превышение содержания фенилаланина и лецина+изолейцин по отношению к хранению насыпью, но более низкие значения валина и метионина (рис. 5.61). По заменимым же аминокислотам также нет четкой однонаправленной тенденции в изменении содержания рассматриваемых веществ.

Рисунок 5.60 – Содержание незаменимых аминокислот (%) овса в зависимости от способа хранения при сроке хранения 9 месяцев

Рисунок 5.61 – Содержание незаменимых аминокислот (%) овса в зависимости от способа хранения при сроке хранения 12 месяцев

В целом в процессе хранение зерна при хранении зерна в мешках аминокислотный состав зерна остается более ценным, по сравнению с хранением насыпью в отношении незаменимых аминокислот. На процесс изменения аминокислотного содержания могли повлиять генетические особенности (различные сорта), а также условия возделывания в хозяйстве. У отдельных сортов наблюдается достаточно четкие изменения в содержании аминокислот при различных сроках хранения в сторону уменьшении, что позволяет рассматривать данный показатель как косвенный, связанный с физиологическими процессами в зерне, оказывающий влияние на естественную убыль.

5.4 Применение математических методов в оценке качества и естественной убыли зерна

Влияние зоны на основные показатели зерна пшеницы

Дисперсионный анализ показал, что между зонами возделывания существуют статистически значимые различия по следующим показателям: содержание белка, содержание сахара, содержание зерновой и сорной примеси, влажности, стекловидности (рис. 5.62-5.68, табл. 5.3-5.8).

Рисунок 5.62 – Значимость различий между зонами возделывания по содержанию белка: значимость различий указана в заголовке, планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Таблица 5.3 – Содержание белка в зависимости от зоны

Рисунок 5.63 – Значимость различий между зонами возделывания по содержанию сахара: значимость различий указана в заголовке, планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Таблица 5.4 – Содержание сахара в зависимости от зоны

Рисунок 5.64 – Значимость различий между зонами возделывания по содержанию сорной примеси: значимость различий указана в заголовке, планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Таблица 5.5 – Содержание сорной примеси в зависимости от зоны

Рисунок 5.65 – Значимость различий между зонами возделывания по содержанию зерновой примеси: значимость различий указана в заголовке, планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Таблица 5.6 – Содержание зерновой примеси в зависимости от зоны

Рисунок 5.66 – Значимость различий между зонами возделывания по влажности: значимость различий указана в заголовке, планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Таблица 5.7 – Влажность в зависимости от зоны

Рисунок 5.67 – Значимость различий между зонами возделывания по стекловидности: значимость различий указана в заголовке, планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Таблица 5.8 – Стекловидность в зависимости от зоны

Влияние способа и типа хранения на основные показатели зерна пшеницы

Способ хранения статистически значимо повлиял лишь на содержание сорной примеси (рис. 5.68, табл. 5.9). Тип хранения статистически значимо повлиял на кислотное число жира и на содержание сахара (рис 5.69, 5.70, таб. 5.10, 5.11).

Рисунок 5.68 – Значимость различий между способами хранения по сорной примеси: значимость различий указана в заголовке, планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Таблица 5.9 – Сорная примесь в зависимости от способа хранения

Рисунок 5.69 – Значимость различий между типами хранения по кислотному числу жира: значимость различий указана в заголовке, планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Таблица 5.10– Кислотное число жира в зависимости от типа хранения

Рисунок 5.70– Значимость различий между типами хранения по содержанию сахара: значимость различий указана в заголовке, планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Таблица 5.11 – Содержание сахара в зависимости от типа хранения

Влияние срока хранения на основные показатели зерна пшеницы

Срок хранения оказал статистически значимое влияние на содержание белка, крахмала, сахара, натуру и стекловидность зерна (табл. 5.12-5.16, рис. 5.71-5.75).

Рисунок 5.71 – Влияние срока хранения на содержание белка: значимость различий указана в заголовке, планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Таблица 5.12 – Содержание белка в зависимости от срока хранения

Рисунок 5.72 – Влияние срока хранения на содержание крахмала: значимость различий указана в заголовке, планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Таблица 5.13 – Содержание крахмала в зависимости от срока хранения

Рисунок 5.73 – Влияние срока хранения на содержание сахара: значимость различий указана в заголовке, планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Таблица 5.14 – Содержание сахара в зависимости от срока хранения

Рисунок 5.74 – Влияние срока хранения на натуру зерна: значимость различий указана в заголовке, планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Таблица 5.15 – Натура зерна в зависимости от срока хранения

Рисунок 5.75 – Влияние срока хранения на стекловидность: значимость различий указана в заголовке, планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Таблица 5.16 – Стекловидность в зависимости от срока хранения

Анализ влияния способа и типа хранения отдельно по зонам: Центральная зона (по разным типам хранения)

Значимые различия между типами хранения выявлены для кислотного числа жира.

Рисунок 5.76 – Значимость различий между типами хранения по кислотному числу жира для Центральной зоны: значимость различий указана в заголовке, планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Таблица 5.17 – Кислотное число жира в зависимости от типа хранения для Центральной зоны

Анализ отдельно по зонам: Западная зона (есть разные способы хранения, тип хранения одинаков)

Рисунок 5.77 – Значимость различий между способами хранения по сорной примеси для Западной зоны: значимость различий указана в заголовке, планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Таблица 5.18 – Сорная примесь в зависимости от способа хранения для Западной зоны

Рисунок 5.78 – Значимость различий между способами хранения по Влажности для Западной зоны: значимость различий указана в заголовке, планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Таблица 5.19 – Влажность в зависимости от способа хранения для Западной зоны

Динамика изменения показателей в Ужуре (железобетонный силос)

Рисунок 5.79 – Динамика изменения содержания сорной примеси на примере Ужура

Рисунок 5.80 – Динамика изменения содержания зерновой примеси на примере Ужура

Рисунок 5.81 – Динамика изменения натуры на примере Ужура

Рисунок 5.82 – Динамика изменения влажности на примере Ужура

Рисунок 5.83 – Динамика изменения стекловидности на примере Ужура

Рисунок 5.84 – Динамика изменения клейковины на примере Ужура

Рисунок 5.85 – Динамика изменения ИДК на примере Ужура

Наблюдается статистически значимая (p<0,05) положительная (r= 0,896) корреляция между зерновой примесью и ИДК (рис.5.86 ).

Рисунок 5.86 – Связь между зерновой примесью и ИДК на примере Ужура

Анализ влияния сроков хранения на показатели зерна пшеницы для типа хранения «насыпью»

Ни по одному показателю в отдельности статистически значимого влияния сроков хранения не обнаружено. Тем не менее, множественный регрессионный анализ по всему набору показателей выявил статистически значимую (коэффициент множественной регрессии R=0,875, его значимость p<0,01) связь срока хранения со следующим набором показателей:

Дискриминантный анализ, в свою очередь, статистически значимо (p<0,05) разделил сроки хранения по набору показателей Белок,%; Жир,%; Кислотное число жира, мг КОН/1 г жира; Крахмал, %; Зерновая примесь, %; Стекловидность, %; ИДК (рис. ).

Рисунок 5.87 – Распределение образцов пшеницы с разным сроком хранения в канонических переменных по набору показателей Белок,%; Жир,%; Кислотное число жира, мг КОН/1 г жира; Крахмал, %; Зерновая примесь, %; Стекловидность, %; ИДК

Влияние типа и срока хранения на показатели зерна пшеницы в ООО «Учхоз «Миндерлинское» (дисперсионный анализ, данные по двум сортам)

Рисунок 5.88 – Влияние срока хранения на зерновую примесь при хранении в мешках и насыпью: значимость эффектов указана в заголовке, планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Рисунок 5.89 – Влияние срока хранения на натуру при хранении в мешках и насыпью: значимость эффектов указана в заголовке, планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Рисунок 5.90 – Влияние срока хранения на влажность при хранении в мешках и насыпью: значимость эффектов указана в заголовке, планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Рисунок 5.91 – Влияние срока хранения на влажность при хранении в мешках и насыпью: значимость эффектов указана в заголовке, планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Динамика показателей при хранении в мешках и насыпью однотипное, за исключением натуры, где выявился статистически значимый (p<0,05) эффект взаимодействия факторов «срок хранения » и «тип хранения».

Ниже представлена динамика по отдельным вариантам.

Динамика изменения показателей в ООО «Учхоз «Миндерлинское», сорт Новосибирская-31, тип хранения – насыпью

Рисунок 5.92 – Динамика изменения содержания сорной примеси на примере ООО «Учхоз «Миндерлинское», сорт Новосибирская-31, тип хранения – насыпью

Рисунок 5.93 – Динамика изменения содержания зерновой примеси на примере ООО «Учхоз «Миндерлинское», сорт Новосибирская-31, тип хранения – насыпью

Рисунок 5.94 – Динамика изменения натуры на примере ООО «Учхоз «Миндерлинское», сорт Новосибирская-31, тип хранения – насыпью

Рисунок 5.95 – Динамика изменения влажности на примере ООО «Учхоз «Миндерлинское», сорт Новосибирская-31, тип хранения – насыпью

Рисунок 5.96– Динамика изменения стекловидности на примере ООО «Учхоз «Миндерлинское», сорт Новосибирская-31, тип хранения – насыпью

Рисунок 5.97 – Динамика изменения клейковины на примере ООО «Учхоз «Миндерлинское», сорт Новосибирская-31, тип хранения – насыпью

Рисунок 5.98 – Динамика изменения ИДК на примере на примере ООО «Учхоз «Миндерлинское», сорт Новосибирская-31, тип хранения – насыпью

Динамика изменения показателей в ООО «Учхоз «Миндерлинское», сорт Новосибирская-31, тип хранения – в мешках

Рисунок 5.99 – Динамика изменения содержания сорной примеси на примере ООО «Учхоз «Миндерлинское», сорт Новосибирская-31, тип хранения – в мешках

Рисунок 5.100 – Динамика изменения содержания зерновой примеси на примере ООО «Учхоз «Миндерлинское», сорт Новосибирская-31, тип хранения – в мешках

Рисунок 5.101 – Динамика изменения натуры на примере ООО «Учхоз «Миндерлинское», сорт Новосибирская-31, тип хранения – в мешках

Рисунок 5.102 – Динамика изменения влажности на примере ООО «Учхоз «Миндерлинское», сорт Новосибирская-31, тип хранения – в мешках

Рисунок 5.103 – Динамика изменения стекловидности на примере ООО «Учхоз «Миндерлинское», сорт Новосибирская-31, тип хранения – в мешках

Рисунок 5.104 – Динамика изменения клейковины на примере ООО «Учхоз «Миндерлинское», сорт Новосибирская-31, тип хранения – в мешках

Рисунок 5.105 – Динамика изменения ИДК на примере на примере ООО «Учхоз «Миндерлинское», сорт Новосибирская-31, тип хранения – в мешках

Динамика изменения показателей в ООО «Учхоз «Миндерлинское», сорт Новосибирская-15, тип хранения – насыпью

Рисунок 5.106 – Динамика изменения содержания сорной примеси на примере ООО «Учхоз «Миндерлинское», сорт Новосибирская-15, тип хранения – насыпью

Рисунок 5.107 – Динамика изменения содержания зерновой примеси на примере ООО «Учхоз «Миндерлинское», сорт Новосибирская-15, тип хранения – насыпью

Рисунок 5.108 – Динамика изменения натуры на примере ООО «Учхоз «Миндерлинское», сорт Новосибирская-15, тип хранения – насыпью

Рисунок 5.109 – Динамика изменения влажности на примере ООО «Учхоз «Миндерлинское», сорт Новосибирская-15, тип хранения – насыпью

Рисунок 110 – Динамика изменения стекловидности на примере ООО «Учхоз «Миндерлинское», сорт Новосибирская-15, тип хранения – насыпью

Рисунок 5.111 – Динамика изменения клейковины на примере ООО «Учхоз «Миндерлинское», сорт Новосибирская-15, тип хранения – насыпью

Рисунок 5.112 – Динамика изменения ИДК на примере на примере ООО «Учхоз «Миндерлинское», сорт Новосибирская-15, тип хранения – насыпью

Динамика изменения показателей в ООО «Учхоз «Миндерлинское», сорт Новосибирская-15, тип хранения – в мешках

Рисунок 5.113 – Динамика изменения содержания сорной примеси на примере ООО «Учхоз «Миндерлинское», сорт Новосибирская-15, тип хранения – в мешках

Рисунок 5.114 – Динамика изменения содержания зерновой примеси на примере ООО «Учхоз «Миндерлинское», сорт Новосибирская-15, тип хранения – в мешках

Рисунок 5.115 – Динамика изменения натуры на примере ООО «Учхоз «Миндерлинское», сорт Новосибирская-15, тип хранения – в мешках

Рисунок 5.116 – Динамика изменения влажности на примере ООО «Учхоз «Миндерлинское», сорт Новосибирская-15, тип хранения – в мешках

Рисунок 5.117 – Динамика изменения стекловидности на примере ООО «Учхоз «Миндерлинское», сорт Новосибирская-15, тип хранения – в мешках

Рисунок 5.118 – Динамика изменения клейковины на примере ООО «Учхоз «Миндерлинское», сорт Новосибирская-15, тип хранения – в мешках

Рисунок 5.119 – Динамика изменения ИДК на примере на примере ООО «Учхоз «Миндерлинское», сорт Новосибирская-15, тип хранения – в мешках

Таблица 5.18 – Связь между сроком хранения и показателями зерна пшеницы на примере ООО «Учхоз «Миндерлинское», сорта Новосибирская-15и Новосибирская-31, тип хранения – в мешках и насыпью, статистически значимые (p<0,05) коэффициенты корреляции выделены жирным шрифтом

Следует отметить, что даже при высоких статистически значимых корреляциях зависимость между показателями качества зерна и сроком хранения обычно носит сложный нелинейный характер (рис. ХХ).

Рисунок 5.120 – Связь между сроком хранения зерна пшеницы и стекловидностью на примере ООО «Учхоз «Миндерлинское»

Рисунок 5.121 – Связь между сроком хранения зерна пшеницы и натурой на примере ООО «Учхоз «Миндерлинское»

В то же время связь показателей качества зерна между собой, напротив, носит линейный характер (рис ХХ, рис ХХ).

Рисунок 5.122 – Связь между зерновой примесью и натурой на примере ООО «Учхоз «Миндерлинское»

Рисунок 5.123 – Связь между сорной примесью и массой 1000 зе рен пшеницы на примере ООО «Учхоз «Миндерлинское»

Факторный анализ на основе метода Главных компонент показал, что варьирование изучаемых показателей на 83,5 % обеспечено действием трёх главных факторов (рис. 5.124).

Рисунок 5.124 – Собственные значения корреляционной матрицы

Первый главный фактор отражает отрицательную связь со сроком хранения таких показателей, как Белок,%, Жир,%, Крахмал, %, Сахар,%, Влажность, %, Стекловидность, %, и, отчасти, натура, г/л. Второй фактор отражает связь показателей Клейковина, % и ИДК между собой. С третьим фактором связано варьирование содержания золы (табл. 5.19).

При проекции на факторные координаты варианты группируются не по типу хранения, а по сроку хранения (рис. 5.125, 5.126).

Таблица 5.19 – Факторные нагрузки на признаки на примере

ООО «Учхоз «Миндерлинское»

Рисунок 5.125 – Проекция вариантов на первые два главных фактора: на подписях показан тип хранения

Рисунок 5.126 – Проекция вариантов на первые два главных фактора: на подписях показан срок хранения

Анализ динамики изменения показателей ячменя в зависимости от способов, типа и сроков хранения

Дискриминантный анализ показал, что способ хранения статистически значимо (p<0,0001) влияет на комплекс следующих показателей (табл. 5.20, Рис.5.127-5.133).

Рисунок 5.127 – Динамика изменения белка в зависимости от типа хранения

Таблица 5.20 — Результаты дискриминантного анализа различий между образцами зерна ячменя с разным способом хранения (железобетонный силос и насыпью). Использован метод » Пошаговый анализ с включением» (Forward stepwise).

Рисунок 5.128 – Динамика изменения сахара в зависимости от типа хранения

Рисунок 5.129 – Динамика изменения крахмала в зависимости от типа хранения

Рисунок 5.130 – Динамика изменения золы в зависимости от типа хранения

Рисунок 5.131 – Динамика изменения белка в зависимости от типа хранения

Рисунок 5.132 – Динамика изменения натуры в зависимости от типа хранения

Рисунок 5.133 – Динамика изменения белка в зависимости от типа хранения

Тип хранения не оказал статистически значимого влияния ни на один из показателей, а также на их комплекс.

Срок хранения оказал статистически значимое (p<0,0001) влияние на следующий комплекс показателей (табл. 5.21)

Таблица 5.21 – Результаты дискриминантного анализа различий между образцами зерна ячменя с разным сроком хранения. Использован метод «Пошаговый анализ с включением» (Forward stepwise).

Рисунок 5.134 – Влияние типа хранения на показатели белка, сахара и крахмала муки в зависимости от сроков хранения: значимость эффектов указана в заголовке, планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Рисунок 5.135 – Влияние типа хранения на показатели жира и влажности муки в зависимости от сроков хранения: значимость эффектов указана в заголовке, планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Для овса не выявлено влияние способа и типа хранения на изучаемые показатели. Срок хранения оказал статистически значимое негативное влияние на содержание жира.

Влияние сроков и типа хранения на аминокислотный состав зерна.

Дискриминантный анализ показал, что вид культуры статистически значимо (p<0,0001) влияет на набор следующих аминокислот (табл. 5.22, рис. 5.136).

Таблица 5.22 – Результаты дискриминантного анализа различий между зерновыми культурами по аминокислотному составу зерна. Использован метод » Пошаговый анализ с включением» (Forward stepwise).

Наиболее сильно по аминокислотному составу различаются пшеница и овёс, различия между пшеницей и ячменём, а также между ячменём и овсом несколько менее выражены (табл. 5.23). Все различия статистически значимы на уровне p<0,01..p<0,001 (табл. 5.24). Проекция образцов на канонически переменные представлена на рис. 5.136.

Таблица 5.23 – Квадраты расстояний Махаланобиса между культурами по набору аминокислот, приведённому в табл. 5.22.

Таблица 5.24 – Значимость различий (p) между культурами по набору аминокислот, приведённому в табл. 5.22.

Рисунок 5.136 – Проекции образцов зерна на канонические переменные по аминокислотному набору, представленному в табл. 1 (каждая точка соответствует одному образцу).

Исключение наименее значимых аминокислот с помощью метода «Пошаговый анализ с исключением» (Backward stepwise) показало, что статистически значимое разделение культур (p < 0,0001) сохраняется при использовании всего двух показателей аминокислотного состава: Аланин и Аспаргиновая кислота + аспаргин, хотя качество разделения несколько падает (табл. 5.25, 5.26, рис. 5.137, .5.138).

Таблица 5.25 – Квадраты расстояний Махаланобиса между культурами по показателям аминокислотного состава Аланин и Аспаргиновая кислота + аспаргин.

Таблица 5.26– Значимость различий (p) между культурами Аланин и Аспаргиновая кислота + аспаргин.

Рисунок 5.137 – Образцы зерна разных культур в координатах Аланин и Аспаргиновая кислота + аспаргин (каждая точка соответствует одному образцу).

Рисунок 5.138 – Проекции образцов зерна разных культур на канонические переменные (каждая точка соответствует одному образцу, для разделения образцов использованы Аланин и Аспаргиновая кислота + аспаргин).

Несмотря на ярко выраженные различия культур по аминокислотному составу, дискриминантный анализ успешно (p<0 ,00001) разделил образцы по сроку хранения, что говорит об однотипной реакции зерна пшеницы, ячменя и овса на срок хранения (табл. 5.27).

Таблица 5.27 – Результаты дискриминантного анализа различий между образцами зерна с разным сроком хранения по аминокислотному составу. Использован метод » Пошаговый анализ с включением» (Forward stepwise).

Наиболее сильно по аминокислотному составу отличаются образцы со сроком хранения 12 месяцев, в то время как различия между образцами со сроком хранения 6 и 9 месяцев статистически незначимы (табл. 5.28, .5.29).). Проекция образцов на канонически переменные представлена на рис. 5.139.

Таблица 5.28– Квадраты расстояний Махаланобиса между образцами зерна с разным сроком хранения по набору аминокислот, приведённому в табл. 5.27.

Таблица 5.29 – Значимость различий (p) между образцами зерна с разным сроком хранения по набору аминокислот, приведённому в табл. 5.27.

Рисунок 5.139 – Проекции образцов зерна разного срока хранения на канонические переменные по аминокислотному набору, представленному в табл. 5.27 (каждая точка соответствует одному образцу).

Исключение наименее значимых аминокислот с помощью метода «Пошаговый анализ с исключением» (Backward stepwise) показало, что статистически значимое разделение образцов зерна по сроку хранения (p < 0,0001) сохраняется при использовании всего двух показателей аминокислотного состава: Аргинин и Лейцин + изолейцин, при этом качество разделения несколько возрастает (табл. 5.30, 5.31, рис. 5.140, 5.141).

Таблица 5.30 – Квадраты расстояний Махаланобиса между культурами по показателям аминокислотного состава Аргинин и Лейцин + изолейцин.

Таблица 5.31– Значимость различий (p) между культурами по культурами по показателям аминокислотного состава Аргинин и Лейцин + изолейцин.

Рисунок 5.140 – Проекции образцов зерна разного срока хранения на канонические переменные (каждая точка соответствует одному образцу, для разделения образцов использованы Аргинин и Лейцин + изолейцин).

Рисунок 5.141 – Образцы разного срока хранения в координатах Аргинин и Лейцин + изолейцин (каждая точка соответствует одному образцу).

При более детальном анализе поведения наиболее значимых для разделения аминокислот Аргинин и Лейцин + изолейцин при хранении зерна пшеницы насыпью обращает на себя внимание снижение содержания Лейцин + изолейцин в интервале между 9 и 12 месяцев хранения (рис. 5.142).

Рисунок 5.142 – Динамика содержания аминокислот лейцин + изолейцин у пшеницы при хранении в интервале 9-12 мес.

Содержание аргинина меняется разнонаправлено, но, в основном, прослеживается тенденция к росту (рис. 5.143).

Рисунок 5.143 – Динамика содержания аминокислоты аргинин у пшеницы при хранении в интервале 9-12 мес.

Снижение содержания Лейцин + изолейцин в интервале между 9 и 12 месяцев хранения наблюдается и у ячменя (рис. 5.144).

Рисунок 5.144 – Динамика содержания аминокислот лейцин + изолейцин у ячменя при хранении в интервале 9-12 мес.

Для содержания аргинина в интервале 9-12 месяцев отмечается тенденция к росту вне зависимости от сорта и типа хранения (рис. 5.145).

У овса также наблюдается падение содержания аминокислот лейцин+изолейцин и рост содержания аминокислоты аргинин в интервале 9-12 мес. (рис. 5.146, 5.147).

Рисунок 5.145 – Динамика содержания аминокислоты аргинин у ячменя при хранении в интервале 9-12 мес.

Рисунок 5.146 – Динамика содержания аминокислот лейцин + изолейцин у овса при хранении в интервале 9-12 мес.

Рисунок 5.147 – Динамика содержания аминокислоты аргинин у овса при хранении в интервале 9-12 мес.

Тип хранения также влияет на аминокислотный состав зерна. Дискриминантный анализ показал, что типы хранения «в мешках» и «насыпью» статистически значимо (p<0,05) различаются по набору аминокислот, представленному в таблице 5.32.

Таблица 5.32 – Результаты дискриминантного анализа различий между образцами зерна с разным типом хранения по аминокислотному составу. Использован метод » Пошаговый анализ с включением» (Forward stepwise).

Содержание этих аминокислот для разных культур, усреднённое по сроку хранения, представлено на рисунках ниже (рис. 5.148).

Рисунок 5.148 – Усреднённое по сроку хранения содержание аминокислоты метионин у изучаемых культур при разном типе хранения.

Рисунок 5.149 – Усреднённое по сроку хранения содержание аминокислоты триптофан у изучаемых культур при разном типе хранения.

Рисунок 5.150 – Усреднённое по сроку хранения содержание аминокислоты аргинин у изучаемых культур при разном типе хранения.

Рисунок 5.151 – Усреднённое по сроку хранения содержание аминокислот аспаргиновая кислота + аспаргин у изучаемых культур при разном типе хранения.

Рисунок 5.152 – Усреднённое по сроку хранения содержание аминокислот лейцин + изолейцин у изучаемых культур при разном типе хранения.

Рисунок 5.153 – Усреднённое по сроку хранения содержание аминокислоты валин у изучаемых культур при разном типе хранения.

Несмотря на статистически значимое различие аминокислотного состава зерна у исследуемых культур (пшеницы, ячменя и овса), для всех культур отмечается в целом однотипная реакция аминокислотного состава на продолжительность хранения значимость эффекта p<0,0001). Наиболее радикальные изменения аминокислотного состава происходят между 9 и 12 месяцами хранения; изменения затрагивают следующий перечень аминокислот: Лейцин + изолейцин; Аргинин; Аланин; Триптофан; Цистин; Треонин; Метионин; Глутаминовая кислота + глутамин; Фенилаланин; Валин; Глицин; Серин; Лизин. Наиболее значимым эффектом является падение содержания аминокислот лейцин+ изолейцин в 1,4-2,3 раза в зависимости от культуры и типа хранения. При хранении в мешках падение содержания аминокислот лейцин+ изолейцин у всех аминокислот более глубокое, чем при хранении насыпью.

5.5 Изменение качественных показателей муки в процессе хранения

Качество муки, являющейся продуктом переработки зерна злаков и других культур, всех выходов и сортов нормируется стандартами и включает в оценку достаточно большое число показателей. Оно обусловлено совокупностью не только технологических приемов, но и биохимических параметров, которые как прямым, так и косвенным образом взаимосвязаны между собой, а также оказывают влияние друг на друга. В дальнейшем немаловажным фактором, влияющим на качество продукта зернопереработки, является обеспечение требуемых условий хранения во времени с целью сохранение требуемого уровня качества к пищевому сырью.

Производство муки является многоступенчатым процессом, качество конечного продукта которого может отличаться от партии к партии, что определяется не только технологическими процессами, влияющими на качество помола, а также используемым сырьем, агротехническими факторами и факторами послеуборочной обработки и хранения 33, 91, 102. В процессе хранения уже готового сырья важную роль играет срок отлежки муки, значения температуры и влажности воздуха при хранении, которые могут инициировать процессы различной направленности в муке 109. Все вышеизложенное и вытекающие отсюда риски формируют на предприятиях требования к обеспечению и соблюдению необходимых норм и условий для хранения мучного сырья. Вследствие этого проведение комплексных исследований биохимических и технологических свойств муки в процессе хранения и их сравнительный анализ поможет определить правильную интерпретацию изучаемых показателей и установить оптимальные условия для предотвращения ее потерь.

Как отмечалось ранее, определение качества муки носит комплексный характер. В него входят показатели как нормируемые в зависимости от муки разных выходов и сортов, так и предъявляемые единым требованием к мучному сырью. Исследователи отмечают разнообразное влияние различных факторов на тот или иной показатель, влияющий на качество, в зависимости от его значения в разные периоды хранения. К ним относятся доступ воздуха к мучному сырью, тара, в которой осуществляется хранение, температурный режим, срок хранения, относительная влажность воздуха и др. Изменения данных факторов прямым или косвенным образом оказывают влияние на протекание различных химических процессов, в которых задействованы органические вещества, а, следовательно, и на его качество и безопасность.

Исследованиями 49 выявлено, что при хранении муки высшего сорта в бумажной таре при температуре 20-22°C имеется тенденция снижения качества клейковины на 2,7% от ее значения в исходном образце, при этом отмечается существенное изменение и ее качества, тогда как хранение при 5-8°C не приводит к ухудшению качества и уменьшению ее количества. В зависимости от тары и температуры наблюдалось изменение водопоглотительной способности, а также разный темп изменения кислотности муки в процессе хранения. В исследованиях 95, 96, 97 показано влияние упаковочной пленки с разными барьерным свойствам в процессе хранения на динамику значения кислотного числа жира, массовую долю влаги. Результаты испытаний образцов муки других авторов 42, 43 показали общую тенденцию снижения при хранении массовой доли белка, зависящую от сорта муки, упаковки и условий хранения в среднем на 0,7 %, а также различную интенсивность снижения данного показателя. Выявлено, что клейковина муки в процессе длительного хранения в различных температурно-влажностных условиях укреплялась при увеличении кислотного числа жира (при температуре хранения 30 и 20°С с высокой степенью корреляции), также было установлено, что с повышением температуры хранения интенсивнее укреплялась клейковина и увеличивалось значение кислотного числа жира 99, 98. Использование различных видов хранения и типов хранилищ, различные сроки нахождения сырья на предприятиях, а также многофакторность процесса хранения – все это обуславливает важность изучения динамики различных показателей, определяющих качество муки, во времени в зависимости от условий и продолжительности.

Результаты исследования по определению химического состава образов муки различных предприятий представлены в Приложениях 1, 2. Анализ содержание белка у отобранных образцов ООО «Зернопродукт», указывает на неравноценность белков, содержащихся в муке различных видов и сортов (рис. 5.154). Их представленных данных видно, что ржаная мука имеет более низкое содержание белка по всем взятым пробам для анализа в разные периоды отбора, то есть уступает пшеничной по пищевой ценности в отношении данного показателя. В муке первого сорта содержится больше количество белков (14,3 %), по сравнению с мукой высшего сорта (12,7-13,2%). Это подтверждает сортовую специфичность муки: в муку высшего сорта входит центральная часть эндосперма, тогда как в муку более низкого сорта входят периферийные части эндосперма, алейроновой слой и зародыш. Уровень белка в анализируемых партиях находится на уровне требований для хлебопекарной промышленности, что говорит о качестве используемого сырья и соблюдении технологических условий на производстве. Колебания в содержании белка разных партий пшеничной муки высшего сорта объясняются зависимостью от сорта возделываемой пшеницы и совокупностью агроклиматических условий ее культивирования. При этом различия между партиями сохраняются и в процессе хранения мучного сырья.

Рисунок 5.154 – Содержание белка (%) в различных партиях пшеничной и ржаной муки ООО «Зернопродукт» в зависимости от срока хранения

Общий анализ данного показателя позволяет сделать вывод о тенденции снижения содержание белка в процессе хранения, которая выражается в довольно плавном переходе, что говорит об отсутствии патогенной микрофлоры, для которой наличие свободных форм в белковом комплексе является компонентом питательной среды, а также об отсутствии высоких температур, которые бы приводили к его сильному изменению. В процессе хранения 0-6 мес. изменение содержания белка в отобранных образцах либо не наблюдалось (2 партия пшеничной муки высшего сорта, 4 партия пшеничной муки первого сорта), либо происходило уменьшение в среднем на 2,36%. При рассмотрении сроков хранения от 9 до 15 мес. можно отметить, что только у пшеничной муки высшего сорта наблюдалось увеличение белка в среднем на 0,76% (первая партия при сроке хранения 9 мес. и третья партия при сроке хранения 3 мес.). В дальнейшем у всех сортов пшеничной муки и муки ржаной наблюдалось уменьшение содержания белка, причем разница между содержанием белка в первом образце муки и последнем по всем видам пшеничной муки и муки ржаной составляет от 11,26% до 15,90%, тогда как между первым и предпоследним от 2,11% до 7,69%. Нахождение муки в процессе хранения в одной и той же таре позволяет предположить о влиянии срока хранения во взаимосвязи с естественными процессами, происходящими в муке, таким как адсорбция белками большей части влаги, приводящей к набуханию на качество муки. Таким образом, в процессе хранения до 15 месяцев эти изменения выражаются снижением содержания белка.

Содержание жира, крахмала, сахара и зольность также представляют собой неравнозначные значения по различным видам и сортам, что также говорит об обусловленности химического состава муки составом зерна, из которого она получена и используемым видом сырья.

Полученные данные в отношении ржаной муки по сравнению с пшеничной показывают, что содержание сахара в ней выше по всем определенным пробам мучного сырья, крахмала же выше относительно всех других в муке только со сроком хранения 3 месяца, содержание жира выше относительно пшеничной для всех сортов, кроме муки второго сорта.

С изменением сорта муки наблюдается и изменение содержание различных веществ муки. При этом наблюдается общая тенденция снижения содержания сахара (рис. 5.155) в процессе хранения, но при этом у первой и второй партиях пшеничной муки высшего сорта наблюдалось повышение содержания сахара в последнем анализируемом образце относительно предпоследнего, но содержание сахара неизменно ниже относительно первого образца муки, взятой на анализ. По содержанию крахмала (рис. 5.155) и жира (рис.5.157) в целом наблюдается обратный процесс – рост значений данных показателей.

Рисунок 5.155 – Содержание крахмала (%) в различных партиях пшеничной и ржаной муки ООО «Зернопродукт» в зависимости от срока хранения

Содержание жира в образцах изменятся с определенной периодичностью – на втором и третьем сроке хранения в анализируемых образцах происходит увеличение содержание данного вещества, но в 4 пробе происходит снижение показателя, причем его содержание не ниже относительно первой анализируемой пробы. Разница изменения содержания крахмала была больше по сравнению с изменением содержания жира в рассматриваемых образцах, а также более интенсивной. Данные изменения относительно содержания жира при хранении (рис. 5.157) могут быть обусловлены гидролитическими процессами, происходящими в липидной фракции, которые обусловлены ферментом, содержащимся в муке – липазой, активность которого приводит к накоплению свободных жирных кислот 101. Процесс накопления жирных кислот будет происходить даже в условиях пониженных температур и стандартной влажности.

Рисунок 5.156 – Содержание сахара (%) в различных партиях пшеничной и ржаной муки ООО «Зернопродукт» в зависимости от срока хранения

Рисунок 5.157 – Содержание жира (%) в различных партиях пшеничной и ржаной муки ООО «Зернопродукт» в зависимости от срока хранения

В противоположность этому в зависимости от сорта количество же жиров, как и белков, и зольность (рис. 5.158) снижается, что объясняется тем, что мука высшего сорта вырабатывается из богатого крахмалом эндосперма, в отличии от муки более низкого сорта, которая содержит определенное количество частиц, богатых клетчаткой, минеральными веществами, жирами.

Рисунок 5.158 – Содержание золы (%) в различных партиях пшеничной и ржаной муки ООО «Зернопродукт» в зависимости от срока хранения

В связи с тем, что оболочка, зародыш и алейроновый слой богаты минеральными веществами мука высшего сорта содержит золы меньшее количество, в отличие от муки первого сорта. Анализ полученных данных говорит о высоком уровне подготовительных и основных технологических операций на мукомольном предприятии.

Анализ данных образцов муки ООО «Агросфера» также указывает на неравноценность белков, содержащихся в муке различных видов и сортов. Их представленных данных (Приложение 2) видно, что ржаная мука имеет более низкое содержание белка по всем взятым пробам для анализа в разные периоды отбора и при разных способах хранения, то есть также уступает пшеничной по пищевой ценности в отношении данного показателя. Содержание жира, крахмала, сахара и золы также представляют собой неравные значения по различным видам и сортам, что также говорит об обусловленности химического состава муки составом зерна, из которого она получена и используемым видом сырья.

В отношении изменения химического состава можно выделить следующие направления:

– во всех сортах муки пшеничной и ржаной муки наблюдалось снижение содержание белка и жира и крахмала (для крахмала исключение составила мука высшего сорта);

– в пшеничной муке высшего сорта, и муке ржаной наблюдалось повышение содержание сахара, тогда как в муке пшеничной второго сорта – наоборот – происходило его снижение;

В содержании золы изменений почти не наблюдалось. Изменение содержания белка происходило достаточно плавно, что говорит об отсутствии патогенной микрофлоры в исследуемых образцах, а также отсутствии высоких температур. Изменение содержание жира между образцами происходило в очень узком интервале – на 0,1-0,3, что обуславливает низкую скорость гидролитических процессов, происходящих в липидной фракции, связанных с ферменном липазой.

Анализируя способы хранения образцов муки (рис. 5.159, рис. 5.160, рис. 5.161, рис. 5.162) можно выделить следующее:

– в отношении содержания белка не наблюдается резких изменений и отличий при хранении бестарным способом и хранением в мешках;

– разница в содержании золы, сахара и жира находилась в достаточно узком интервале либо не подвергалось изменению;

– показатель кислотного числа жира выше при хранении в мешках для образцов муки пшеничной высшего и первого сортов, для муки второго сорта и ржаной наблюдается обратная ситуация, что может быть связано с сортом муки, т.е. из какой части зерна она выработана;

– содержание крахмала было выше при хранении в мешках, за исключением пшеничной муки первого сорта.

Рисунок 5.159 – Химический состав пшеничной муки высшего сорта ООО «Агросфера» в зависимости от срока и способа хранения

Рисунок 5.160– Химический состав пшеничной муки первого сорта ООО «Агросфера» в зависимости от срока и способа хранения

Рисунок 5.161 – Химический состав пшеничной муки второго сорта ООО «Агросфера» в зависимости от срока и способа хранения

Рисунок 5.162 – Химический состав ржаной муки ООО «Агросфера» в зависимости от срока и способа хранения

В результате проведенных исследований в процессе хранения муки наблюдались следующие тенденции для образцов предприятия ООО «Зернопродукт»:

– изменения содержание белка и сахара в сторону уменьшения;

– увеличение содержания жира и крахмала.

Образцы же предприятия ООО «Агросфера» характеризуются также изменением содержания в сторону его уменьшения не только белка, но и жира и крахмала. Данные различия в образцах муки одного вида и сорта могут говорить о разных уровнях подготовительных и основных технологических операций, а также технологических условий производств.

При этом изменение содержание жира в образцах ООО «Зернопродукт» происходит с периодичностью (на втором и третьем сроке хранения в анализируемых образцах происходит увеличение содержание данного вещества, но в 4 пробе происходит снижение показателя, причем его содержание не ниже относительно первой анализируемой пробы). Также следует отметить, что разница изменения содержания крахмала была гораздо большей по сравнению с изменением содержания других веществ в рассматриваемых образцах (белка, жира, сахара и т.д.) – изменения в количестве составляли по образцам последних анализируемых проб относительно первых от 48% до 67%. Изменения показателей качества муки связаны с ферментами в ее составе, обуславливающими естественные биохимические процессы.

Норму годности муки пшеничной определяет диапазон значений КЧЖ до границы, когда конечный продукт не отвечает стандартным требованиям – 100 мг КОН на 1 г жира. В рассматриваемых образцах муки ООО «Зернопродукт» только один образец имел значение выше установленного порога данного показателя – 3 партия пшеничной муки высшего сорта при сроке хранения 9 мес. – 101,1 мг КОН/1 г жира. Для образцов ООО «Агросфера» установленный порог превысил образец пшеничной муки (второго сорта).

В соответствии с ГОСТ Р 52809–2007 значение КЧЖ, ограничивающее сроки хранения и реализации ржаной муки, составляет не более 80 мг КОН на 1 г жира. В рассматриваемых пробах мучного сырья ООО «Зернопродукт» его превышения зафиксировано не было, тогда как для ржаной муки при хранении в мешках и бестарным способом данная нормы была превышена порогового значения. При этом общим является тот факт, что данный показатель растет в процессе хранения рассматриваемых образцов, взятых на данном предприятии.

В процессе хранения уменьшение содержания белка происходило плавным переходом, что говорит о соблюдении требуемых условий с целью предотвращения развития патогенной микрофлоры и сохранению на требуемом уровне качественных показателей мучного сырья. Химический состав анализируемых проб обуславливается сортовой принадлежностью, природой используемого зерна, технологическими режимами помола

5.6 Изменение аминокислотного состава муки в процессе хранения

Зерно как непосредственное сырья для муки, а, следовательно, и для производства мучных изделий, имея свой определенный аминокислотный состав, напрямую определяет его биологическую ценность, которая должна быть сбалансирована также по составу. Питание – важнейший фактор, оказывающий влияние на здоровье населения, т.е. является одной из приоритетных задач для различных сфер деятельности (здравоохранения, пищевой промышленности и др.), а значит общегосударственной проблемой.

В структуре потребления и пищевой промышленности Российской Федерации мучные изделия занимают значительное место. Данный вид изделий как продукт питания богат углеводами, являющимися, как известно, основным источником энергии для человека. За последние десятилетия, а также в настоящее время проводятся много исследований, направленных на создание новых технологий и рецептур мучных изделий с применений различных нетрадиционных видов сырья, прежде всего растительного. Их целью является не только повышение пищевой ценности, но и улучшения качества продукции и ее безопасности [41, 46, 47, , , 61, 65, 94, 113, 114, 118, 119,121].

В производстве мучных кондитерских изделий одним из самых основных видов сырья является мука, причем из различных видов (овес, пшеница, соя, рожь, лен и др.). На качество изделий оказывают влияние различные факторы: цвет муки, количество и качество клейковины, крупность помола и сортность. Например, по сравнению с пшеничной льняная мука сортов имеет значительно более высокое содержание белка, жира, а также минеральных веществ. Общее количество незаменимых аминокислот достигало, по некоторым данным, значений в 3,5…3,2 раза больше, чем в пшеничной. Также исследователи отмечали, что в данном виде муки преобладающей аминокислотой является лейцин, а содержание лизина, который является дефицитной для всех сортов пшеничной, было высоким [106].

Хранение муки становится в дальнейшем важнейшим условием для последующего производства конечного продукта для потребителя, которое определит его качество и безопасность. Но следует отметить, что не менее важным является его аминокислотный состав, что определяет его биологическую ценность, соответствие состава белка потребностям биологического организма [35]. В связи с этим значимым является оценка его качественного состава, а именно содержание незаменимых аминокислот.

Проведенные научные исследования ученых указывают на общую тенденцию изменения в процессе хранения массовой доли белка в сторону его снижения, которая завит от сорта муки, упаковки и условий хранения. Массовая доля белка в среднем снижалась с 13,1 до 12,4%, было отмечено значительное молекулярное перераспределение белков, сделано заключение о гидролитических процессах белков в период хранения, что отражалось на количестве клейковины и ее качестве, определено снижение степени аминокислот в зависимости от используемых вариантов упаковки [42,43]. На основании важности определения аминокислотного состава мучного сырья, учитывая различную продолжительность хранения его на предприятиях, а также используемые виды зерновых культур, изучение данного вопроса в различных временных срезах представляет собой актуальную для настоящего времени проблему как для предприятий (непосредственных производителей), так и для конечных потребителей данных продуктов.

В качестве объекта исследования рассматривалась мука различных культур (пшеница, рожь), отобранная на предприятии ООО «Зернопродукт» Минусинского района и ООО «Агросфера» Ачинского района Красноярского края. Указанное предприятие выпускает полную линейку пшеничной муки (высшего, первого и второго сортов) и муку ржаную. Отбор образцов на предприятии ООО «Зернопродукт» проводили от 6 партий различных сортов муки, произведенных в разные календарные периоды, и после 3-12 месяцев хранения исследуемых образцов. Образцы мучного сырья предприятия ООО «Агросфера» отбирались после выработки муки и после 6-месячного срока тарного и безтарного способов хранения. Биохимические анализы проводились в Научно-исследовательском испытательном центре ФГБОУ ВО Красноярский ГАУ.

Результаты исследования по определению аминокислотного состава образов муки представлены в Приложениях , , . Из полученных данных видно, что у отобранных образцов ООО «Зернопродукт» по аминокислотному составу ржаная мука по сравнению с пшеничной (для периода хранения 3 мес.) обладает более высокими содержанием отдельных незаменимых аминокислот, таких как лизин, валин, лейцин + изолейцин, треонин, а также по ряду заменимых: аргинин, тирозин, пролин, серин, аланин, глицин, цистин). Это подтверждает данные, что лучшими по аминокислотному составу являются белки ржи в сравнении с белками пшеницы [36]. При анализе данных образцов с периодом хранения 6 мес. можно сделать противоположный вывод. При рассмотрении срока хранения 9 мес. можно отметить следующе: содержание незаменимых аминокислот ржаной муки почти всегда выше по сравнению с пшеничной мукой второго и первого сорта.

Также из данных Приложения 1 видно, что по содержанию незаменимых аминокислот при сроке хранения 3 мес. пшеничная мука первого сорта в целом превосходит пшеничную муку высшего сорта, что подтверждает влияние технологии получения на аминокислотный состав [36]. В процессе получения муки происходит перераспределение основных частей зерновки по разным фракциям помола, от чего будет зависеть ее химический состав. С повышением сорта муки наблюдается уменьшение клетчатки, водо- и солерастворимых белков, жира, т.е. веществ, которыми богаты оболочки, зародыш и алейроновый слой зерна, что удаляется при получении высших сортов муки, т. е. пшеничная мука высших сортов (экстра и высший) содержит меньше белков, так как состоит из бедных белками центральных частей эндосперма, что отражается на ее пищевой ценности.

В связи с довольно низкими значениями показателями триптофана рассмотрение изменения его содержания в процессе хранения не представляет собой четко выраженной тенденции, позволяющей однозначно определить направление его изменения. Экспериментальные данные определения аминокислотного состава (остальных незаменимых аминокислот) различных партий муки пшеницы высшего и первого сортов при 3 и 9 мес. срока хранения показали, что с увеличение срока хранения идет в целом уменьшение содержания всех аминокислот за исключением метионина, его содержание увеличивается в процессе хранения (рис.5.163, рис. 5.164, рис 5.165). При этом наблюдается повышение содержания ряда аминокислот от 3 до 6 мес. хранения с последующим снижением данного показателя ниже его изначально определенного значения при 3-месячном хранении. Это характерно для таких аминокислот как метионин (для образцов второй, третьей и четвертой партий), фенилаланин и треонин (для второй и третьей партии пшеничной муки высшего сорта), лизин и валин.

Рисунок 5.163 – Изменение содержание незаменимых аминокислот (%) второй партии пшеничной муки высшего сорта ООО «Зернопродукт» в зависимости от срока хранения

Рисунок 5.164 – Изменение содержание незаменимых аминокислот (%) третьей партии пшеничной муки высшего сорта ООО «Зернопродукт»в зависимости от срока хранения

Рисунок 5.165 – Изменение содержание незаменимых аминокислот (%) четвертой партии пшеничной муки первого сорта ООО «Зернопродукт»в зависимости от срока хранения

Среди заменимых аминокислот по всем трем партиям муки высшего и первого сортов (2, 3 и 4 партии) при рассмотрении образцов сроком хранения 3 и 9 месяцев наблюдается повышение содержание цистина, глутаминовой кислоты+глутамин, аспарагиновой кислоты+аспарагин с уменьшением их содержания при 6 месяцах хранении по сравнению с 3 мес. (рис. 5.166 5.167, 5.168). Для остальных аминокислот анализ показал снижения их содержания в процессе хранения до 9-месяного срока (глицин, аланин, серин, пролин, гистидин, тирозин, аргинин). При этом стоит отметить, что от 3 до 9 месяцев при хранении могло произойти как увеличение ее содержания по достижении 6 месяцев, так и уменьшение.

Рисунок 5.166 – Изменение содержание заменимых аминокислот (%) второй партии пшеничной муки высшего сорта ООО «Зернопродукт»в зависимости от срока хранения

Рисунок 5.167 – Изменение содержание заменимых аминокислот (%) третьей партии пшеничной муки высшего сорта ООО «Зернопродукт» в зависимости от срока хранения

Рисунок 5.168– Изменение содержание заменимых аминокислот (%) четвертой партии пшеничной муки ООО «Зернопродукт» первого сорта в зависимости от срока хранения

При анализе аминокислотного состава первой партии муки пшеницы высшего сорта наблюдалось уменьшение почти всех незаменимых аминокислот (рис. 5.169) опять же за исключением метионина. Уменьшение их содержания происходило последовательно по всем анализируемым пробам (3, 6 и 9 мес.). Для ржаной муки наблюдается такая же тенденция на снижение содержания незаменимых аминокислот в составе белка (рис. 5.171). По заменимым аминокислотам ситуация представляет собой тенденции изменения данных веществ для 2, 3 и 4 партий.

Рисунок 5.169 – Изменение содержание незаменимых аминокислот (%) первой партии пшеничной муки высшего сорта ООО «Зернопродукт»в зависимости от срока хранения

При рассмотрении образцов пшеничной муки второго сорта можно также выделить основное направление уменьшения изменения содержания аминокислот, но помимо метиона, повышение содержание которого мы наблюдаем в процессе хранения от 3 до 6 мес., также происходит увеличение содержания валина на данных сроках. При этом к 9-месяному сроку их содержание неуклонно понижается относительно изначально рассматриваемых значений при 3 месячном сроке хранения (рис. 5.170). По данным содержания заменимых аминокислот можно также отметить последовательное повышение содержания от 3 до 9 мес. хранения цистина, глутаминовой кислоты+глутамин, аспарагиновой кислоты+аспарагин, содержание остальных же аминокислот падает в образцах сроком хранения 9 мес.

Рисунок рис. 5.170 – Изменение содержание незаменимых аминокислот (%) пятой партии пшеничной 2 сорта муки ООО «Зернопродукт» в зависимости от срока хранения

Рисунок. 5.171 – Изменение содержание незаменимых аминокислот (%) ржаной муки ООО «Зернопродукт» в зависимости от срока хранения

В исследуемых образцах более высоким содержанием аминокислот в составе белка обладает ржаная мука для периода хранения 3 мес. По содержанию незаменимых аминокислот при небольшом сроке хранения (3 мес.) пшеничная мука первого сорта в целом превосходит пшеничную муку высшего сорта, что подтверждает влияние технологии получения мучного сырья. С увеличением срока хранения с 3 до 9 месяцев в целом наблюдалось уменьшение почти всех незаменимых аминокислот пшеничной муки высшего и первого сортов за исключением метионина, данное снижение также было характерно и для ржаной муки при увеличении срока хранения также до 9 месяцев. По заменимым аминокислотам в процессе хранения общим являлось увеличение содержание цистина, глутаминовой кислоты+глутамин, аспарагиновой кислоты+аспарагин для всех анализируемых партий пшеничной муки, включая цельнозерновую, и ржаной муки, тогда как содержание остальных аминокислот в целом снизалось в процессе хранения от 3 до 9 месяцев. В связи с общей тенденцией изменения аминокислотного состава в сторону его уменьшения можно отнести данные процессы как косвенный показатель естественной убыли мучного сырья, при увеличении периода хранения которого в муке происходят процессы, влияющие на ее аминокислотный состав и иные качественные показатели. Отсутствие резких изменений в содержании аминокислот говорит об отсутствии процесса необратимой денатурации белка, который мог быть инициирован действием реагентов или высоким нагреванием.

Анализ данных образцов муки ООО «Агросфера» показывает, что у отобранных образцов по аминокислотному составу ржаная мука по сравнению с пшеничной при сроке хранения 0 мес. обладает более высокими содержанием только отдельных заменимых аминокислот (гистидин, серин, аланин, глутаминовая кислота+глутамин, аспарагиновая кислота+аспарагин, цистин). Сопоставляя указные данные с анализом образцов другого предприятия можно сделать предположение о биохимических процессах, оказывающих влияние на аминокислотный состав белков ржи или о влиянии технологии производства на данном конкретном предприятии на ее состав.

Данные изменения аминокислотного состава в отношении незаменимых аминокислот показывают уменьшение их содержания в рассматриваемом периоде хранения (0-6 месяцев), при этом способ хранения не имеет значение на данное направление (рис. 5.172, рис. 5.173, рис. 5.174, рис. 5.175).

Рисунок рис. 5.172 – Изменение содержание незаменимых аминокислот (%) пшеничной муки высшего сорта ООО «Агросфера» в зависимости от срока и способа хранения

Рисунок 5.173 – Изменение содержание незаменимых аминокислот (%) пшеничной муки первого сорта ООО «Агросфера» в зависимости от срока и способа хранения

Рисунок 5.174 –. Изменение содержание незаменимых аминокислот (%) пшеничной муки второго сорта ООО «Агросфера» в зависимости от срока и способа хранения

Рисунок 5.175 – Изменение содержание незаменимых аминокислот (%) ржаной муки ООО «Агросфера» в зависимости от срока и способа хранения

Такое четкое направление изменений может говорить о неизменных и постоянных условиях хранения и строгом его соблюдении, оказывающих влияние постоянством своих установленных значений в определенных пределах. Также здесь может играть роль тот факт, что мука – это сырье с «доступными» веществами для различных процессов по сравнению с зерном, защищённым оболочкой, в котором также протекают и различные физиологические процессы, что невозможно в переработанном зерновом сырье.

Анализируя способ хранения мучного сырья можно отметить, что в соответствии с полученными данными для муки пшеничной высшего сорта (рис. 5.172) и второго сорта (рис. 5.174) хранение в мешках способствовало сохранению более ценного аминокислотного состава белков муки. В противоположность данному для пшеничной муки первого сорта и ржаной муки хранение насыпью оказывало такое же влияние, причем для ржаной муки это проявилось наиболее ярко (рис. 5.175).

По заменимым аминокислотам выделяется направление изменения содержания глутаминовой кислоты + глутамин, аспарагиновой кислоты + аспаагин и цистина в сторону его увеличения по всем сортам пшеничной муки и муки ржаной, как и для образцов предприятия ООО «Зернопродукт». При исключении данных аминокислот из анализа данных в целом для пшеничной муки всех сортов хранение в мешках является более оптимальным способом хранения, способствующим сохранению ценности аминокислотного состава, для ржаной муки этим способом является бестарное хранение.

На основании тенденции изменения содержания аминокислот в составе в направлении уменьшения можно сказать, что данный процесс опосредованным образом говорит о естественной убыли мучного сырья в связи с различными процессами, имеющими биохимических характер.

5.7 Применение математических методов в оценке качества и естественной убыли муки

Влияние природно-климатической зоны на показатели качества муки

Фактор природно-климатической зоны не оказал статистически значимого влияния на показатели качества муки, за исключением белизны (рис. 5.176-5.179)

Рисунок 5.176 – Влияние фактора «Природно-климатическая зона» на содержание клейковины в муке: значимость различий указана в заголовке, планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Рисунок 5.177 – Влияние фактора «Природно-климатическая зона» на ИДК: значимость различий указана в заголовке, планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего.

Рисунок 5.178– Влияние фактора «Природно-климатическая зона» на влажность муки: значимость различий указана в заголовке, планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего.

Рисунок 5.179 – Влияние фактора «Природно-климатическая зона» на белизну муки: значимость различий указана в заголовке, планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего.

Срок хранения также не оказал статистически значимого влияния на показатели качества муки (рис. 5.180-5.182). Несмотря на то, что для муки высшего и 1-го-2-го сорта отмечается нисходящий тренд ИДК в зависимости от срока хранения (рис. 5.183, 5.184), регрессионный анализ не доказал наличие этого тренда из-за высокой дисперсии данных.

Рисунок 5.180 – Влияние срока хранения на содержание клейковины в муке: значимость различий указана в заголовке, планки погрешностей показывают

95%-е доверительные интервалы для среднего

Рисунок 5.181– Влияние срока хранения на влажность: значимость различий указана в заголовке, планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Рисунок 5.182 – Влияние срока хранения на ИДК: значимость различий указана в заголовке, планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Рисунок 5.183 – Влияние срока хранения на ИДК муки высшего сорта: значимость различий указана в заголовке, планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Рисунок 5.184 – Влияние срока хранения на ИДК муки 1-го и 2-го сорта: значимость различий указана в заголовке, планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Дискриминантный анализ по всему комплексу показателей также не выявил статистически значимых различий между образцами муки с разным сроком хранения (рис. 5.185).

Рисунок 5.185 – Проекция образцов муки с разным сроком хранения на канонические переменные.

Влияние сроков и типа хранения на аминокислотный состав зерна.

Дискриминантный анализ показал, что срок хранения статистически значимо (p<0,0001) влияет на набор следующих аминокислот (табл. 5.33).

Таблица 5.33 – Результаты дискриминантного анализа различий между образцами муки с разным сроком хранения по аминокислотному составу. Использован метод » Пошаговый анализ с включением» (Forward stepwise).

По мере увеличения срока хранения расстояние отличие от исходного образца растёт практически линейно (табл. 5.34, 5.35, рис. 5.186).

Таблица 5.34 – Квадраты расстояний Махаланобиса между образцами муки с разным сроком хранения по набору аминокислот, приведённому в табл. 5.22.

Таблица 5.35 – Значимость различий (p) между образцами муки с разным сроком хранения по набору аминокислот, приведённому в табл. 5.22.

Рисунок 5.186 – Расстояние Махаланобиса образцов зерна от исходного образца по набору представленных в табл. 5.33 аминокислот в зависимости от срока хранения.

Проекция образцов на канонически переменные представлена на рис. 5.169.

Рисунок 5.187 – Проекции образцов муки разного срока хранения на канонические переменные по аминокислотному набору, представленному в табл. 5.33 (каждая точка соответствует одному образцу).

Динамика аминокислот, представленных в табл. 5.33, показана на рис. 5.188-5.191.

Рисунок 5.188 – Динамика аминокислоты метионин в среднем по образцам муки: значимость различий указана в заголовке, планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Рисунок 5.189 – Динамика аминокислоты лейцин + изолейцин в среднем по образцам муки: значимость различий указана в заголовке, планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Рисунок 5.190 – Динамика аминокислот пролин в среднем по образцам муки: значимость различий указана в заголовке, планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Рисунок 5.191 – Динамика аминокислоты тирозин в среднем по образцам муки: значимость различий указана в заголовке, планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Тип хранения также статистически значимо (p<0,01) повлиял на аминокислотный состав (табл. 5.36).

Таблица 5.36 – Результаты дискриминантного анализа различий между образцами муки с разным типом хранения по аминокислотному составу. Использован метод » Пошаговый анализ с включением» (Forward stepwise).

Различия между содержанием аминокислот, представленных в табл. 5.36 через шесть месяцев хранения в мешках и без тары, представлены на рис. 5.192 — 5.203.

Рисунок 5.192 – Содержание метионина через 6 месяцев хранения в мешках и без тары: планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Рисунок 5.193 – Содержание пролина через 6 месяцев хранения в мешках и без тары: планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Рисунок 5.194 – Содержание гистидина через 6 месяцев хранения в мешках и без тары: планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Рисунок 5.195 – Содержание валина через 6 месяцев хранения в мешках и без тары: планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Рисунок 5.196 – Содержание серина через 6 месяцев хранения в мешках и без тары: планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Рисунок 5.197 – Содержание аланина через 6 месяцев хранения в мешках и без тары: планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Рисунок 5.198 – Содержание тирозина через 6 месяцев хранения в мешках и без тары: планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Рисунок 5.199 – Содержание треонина через 6 месяцев хранения в мешках и без тары: планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Рисунок 5.200 – Содержание триптофана через 6 месяцев хранения в мешках и без тары: планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Рисунок 5.201 – Содержание глицина через 6 месяцев хранения в мешках и без тары: планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Рисунок 5.202 – Содержание фенилаланина через 6 месяцев хранения в мешках и без тары: планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Рисунок 5.203 – Содержание лейцина и изолейцина через 6 месяцев хранения в мешках и без тары: планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Рисунок 5.204 – Динамика белка в среднем по образцам муки: значимость различий указана в заголовке, планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Рисунок 5.205 – Динамика крахмала в среднем по образцам муки: значимость различий указана в заголовке, планки погрешностей показывают 95%-е доверительные интервалы для среднего

Дискриминантный анализ показал, что тип хранения не повлиял статистически значимо на такие показатели, как содержание белка, жира, крахмала, сахара, кислотное число жира. В то же время срок хранения статистически значимо p<0,001) повлиял на комплекс таких показателей, как содержание белка и крахмала (рис. 5.204), хотя при анализе этих показателей по отдельности дисперсионный анализ показывает значимый эффект срока хранения только для крахмала (рис. 5.204, 5.205).

Срок хранения муки статистически значимо (p<0,0001) влияет на набор следующих аминокислот: Лейцин + изолейцин, Пролин, Метионин, Тирозин. Начиная с 3-го месяца хранения, степень изменения аминокислотного состава в терминах расстояния Махаланобиса увеличивается практически линейно. Для аминокислот Лейцин + изолейцин, Пролин, Тирозин характерно закономерное падение содержания в процессе хранения, динамика метионина имеет сложный характер.

Кроме этого, в процессе хранения муки статистически значимо (p<0,001) влияет на комплекс таких показателей, как содержание белка и крахмала: начиная с 3-го месяца хранения содержание крахмала закономерно растёт, содержание белка – падает.

Тип хранения также статистически значимо (p<0,01) влияет на аминокислотный состав муки: при безтарном хранении содержание пролина, валина, серина, аланина, треонина, тирозина, триптофана, глицина, фенилаланина, лейцина и изолейцина ниже, чем при хранении в мешках, а содержание метионина и гистидина – выше. На такие показатели, как содержание белка, жира, крахмала, сахара, кислотное число жира, тип хранения не влияет.

5.8 Исследование микрофлоры муки в процессе хранения

Мука, являясь продуктом переработки зерновой массы, в значительной степени менее долговечна с точки зрения длительности ее хранения по сравнению с зерном 100. Сроки хранения муки, как правило, составляют от нескольких месяцев до двух лет, причем чаще всего срок не превышает нескольких месяцев. Однако даже при таком периоде организованное хранение без учета физических и биохимических свойств муки может приводить еще к более значительным сокращениям как продолжительности срока годности и хранения, так и значений других показателях (потеря в весе и снижение качества сырья).

Процессы, протекающие в муке многообразны по своей природе, они могу быть представлены физическими явлениями, а также химическими, биохимическими и биологическими 110. Одним из важных факторов, влияющих на них, является ее микрофлора, которая определяется во многом зерном, используемым в процессе помола. То есть микрофлора муки является отражением микрофлоры перерабатываемого зерна и представлена в основной массе бактериями, преобладающим представителем которых является Erwinia herbicola. Дальнейшие составляющие микрофлору муки – это спорообразующие бактерии (картофельная и сенная палочки). Также в ней присутствуют, но уже в небольшом количестве Bacillus pumilus, B.cereus, var. mycoides, различные микрококки, молочнокислые и уксуснокислые бактерии, а также дрожжи и споры. Микроорганизмы, попавшие при данном процессе в готовое сырье (муку) при возникновении определенных условий в процессе хранения и ввиду доступности питательных веществ могут стать причиной различных видов процессов, приводящих к ее порче 68. Поэтому перед помолом зерна необходимо в обязательном порядке провести операции по его очистки всеми способами, которые могут максимально снизить переход микроорганизмов в муку, создавая более качественное сырье для производства. Но не только от степени и характера очистки зерна перед размолом зависит попадание микроорганизмов в муку, также на это влияет и сорт муки. Чем выше сорт, тем меньше в нее попадает периферийных частиц зерна и, соответственно, ниже содержание микроорганизмов 68.

После очистки и помола зерновых масс готовое сырье (мука) поступает на хранение, представляющего собой многофакторный процесс, по-разному откликающийся развитием микробиологических процессов. При правильном обеспечении условий хранений, при относительно равномерном распределении влаги, жизнедеятельность микроорганизмов весьма ограничена и численность их может даже снижаться. Например, при 45 С происходит гибель Erwinia herbicola, вследствие чего количество микробов уменьшается, а при 60 С отмирают вегетативные бактериальные клетки 103.

Но если произойдет увеличение влажности, выходящий за установленный предел, или резкий перепад температур, это откроет возможность для активного развития микроорганизмов и осуществления процессов их жизнедеятельности. В связи с большой доступностью частиц муки для микроорганизмов установить закономерность в развитии ее микрофлоры и определить смену одних форм другими представляется трудновыполнимой задачей, микробиологические процессы могут брать свое начало как с плесневых грибов, так и бактерий 103, 109. В зависимости от этого возникает тот или иной вид порчи готового сырья. Именно данный факт и предотвращение процессов потери качества выходит на первый план при организации хранения продуктов переработки зерна.

Естественная убыль мучного сырья может иметь следующие причины: расход веществ на дыхание, раструска и распыл, частичное испарение влаги, сопровождающееся усушкой. Причем наблюдаемый газообмен в сырье является следствием не только дыханием частиц муки, но и дыханием микроорганизмов, а также окислительных процессов, что подтверждает влияние микробного сообщества на показатель естественной убыли, особенно когда это касается первого периода хранения муки, выработанной из свежеубранного сырья 110. Установленные нормы естественной убыли являются предельными и зависят напрямую от климатической группы, к которой отнесен тот или иной субъект РФ, конкретной культуры, сроков и способов хранения, в т.ч. видов хранилищ. 100. Изученность вопроса о состоянии микрофлоры муки при различных условиях хранения данного вида сырья на данный момент недостаточна. Все это, а также требование обеспечения безопасности продуктов переработки зерна в процессе хранения независимо от масштаба предприятия (организации) сектора АПК определяет актуальность и необходимость его изучения в данном направлении.

В соответствии с данными территориального органа государственной статистики в Красноярском крае в регионе производится мука из различных видов культур (пшеница, рожь, гречиха, овес). Важным является то обстоятельство, что от общего объема производства доля произведенной пшеничной муки составляет 97%, на долю ржаной приходится 2,6 %, оставшиеся 0,4 % приходится на муку из других видов, возделываемых на территории края культур 122.

Для исследований была отобрана мука произведенная на предприятиях ООО «Зернопродукт» (южная зона) и ООО «Агросфера» (западная зона). Выбор предприятий обусловлен тем, что зерноперерабатывающая промышленность наиболее развита в Минусинском районе (южная зона) в котором действуют предприятия, способные произвести в год более 33,2% от общего объема производства муки в крае, и в Ачинском районе (западная зона), предприятия которого производят более 22,1% общего объема муки. Кроме того, указанные предприятия выпускают полную линейку пшеничной муки: высшего сорта, первого сорта, второго сорта и муку ржаную обойную, образцы которых были отобраны для исследований.

Подготовку проб к анализу осуществляли в соответствии с п. 3.3 ГОСТ 26972-86 «Зерно, крупа, мука, толокно для продуктов детского питания. Методы микробиологического анализа». Идентификация грибов проводилась по морфолого-культуральным признакам с использованием определителей [123-128]. Подсчёт грибов проводили методом рассева на питательную среда № 2 ГРМ (Сабуро) производства ФБУН «Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии» (Оболенск, Россия), дополненную ципрофлоксацином (5 мг/л) для предотвращения бактериального роста. Учёт колоний проводили через 7 суток инкубирования при 24±1ºС. Микроскопию и микрофотосъёмку проводили с помощью микроскопа Микмед-6 вариант 3, оснащённого фазово-контрастным устройством и цифровой камерой DCM-130E. Иллюстративные микрофотографии выполнены при прямой микроскопии колоний.

В результате проведенных исследований мицелиальные грибы были выявлены в 8 из 10 образцов. В образцах муки пшеничной высшего сорта общая численность мицелиальных грибов после 3 и 6 месяцев хранения составила 0,5х10³ КОЕ. Общая численность мицелиальных грибов у муки пшеничной певого и второго сорта и муки ржаной обойной была невысокой и варьировала в пределах 0,5х10³ до 1,5х10³ колониеобразующих единиц (КОЕ) на 1 г муки, средняя численность по 8 пробам составила 0,88х10³ КОЕ на 1 г. У муки пшеничной «Золотая меленка» производства ООО «Зернопродукт» высшего и первого сорта после 3 месяцев хранения мицелиальных грибов не выявлено.

На рисунках 5.206 А-З представлены микрофотографии мицелиальных грибов, выявленных в образцах муки: р.р. Mucor, Penicillium, Aspergillus, Cladosporium, Alternaria, Aureobasidium и одноклеточные грибы (дрожжи).

В наших исследованиях в образцах муки мицелиальные грибы представлены р.р. Mucor (21%), Penicillium (29%), Aspergillus (22%), Cladosporium (17%), Alternaria (5%), Aureobasidium (6%). Таким образом, средняя обсеменённость образцов мицелиальными грибами была в 1,4 раза ниже, а максимальная – в 5,4 раза ниже, чем отмечено в работах других авторов [82]. Из числа грибов виды родов Fusarium, Aspergillus, Penicillium имеют наибольшее значение как продуценты микотоксинов, являющихся ядовитыми для человека, а также выступающих как источники аллергенов. Дрожжи выявлены в 2 из 10 проб, их численность составила 0,5х103 и 4,0х103 КОЕ на 1 г, средняя численность по 2 пробам составила 2,25х103 КОЕ на 1 г.

а – Mucor sp. (мицелий)	д – Aspergillus sp.
б – Mucor sp. (молодой спорангий)	е – Cladosporium sp
в – Penicillium sp.	ж – Alternaria sp
г – Aureobasidium sp	з – Дрожжи

Рисунок 5.206 – Микрофотографии мицелиальных грибов, выявленных в образцах муки

Проведенное исследование указывает на небольшое разнообразие и количественное содержание жизнеспособных грибов в анализируемых образцах муки при разных сроках хранения (3 и 6 месяцев) на предприятиях ООО «Зернопродукт» и ООО «Агросфера» Красноярского края. Идентифицированные виды грибов являются типичным для зерновых продуктов.

В связи с тем, что число микроорганизмов является сравнительно невысоким, а в ряде образцов мицелиальных грибов и дрожжей не выявлено, их наличие не повлияет на естественную убыль муки. При таком количестве мицелиальных грибов и дрожжей в муке интенсивность газообмена будет низкой, т.к. он является следствием дыхания микроорганизмов и окислительных процессов, а, следовательно, не повлияет на изменение массы муки.

В результате проведенных исследований можно сделать вывод: суммарная численность мицелиальных грибов и дрожжей варьировала от 0,5х10³ до 5,0х10³ КОЕ на 1 г, среднее по всем образцам составило 1,4х10³ КОЕ на 1 г.; выявленное количество грибов в исследуемых имеет очень низкие показатели и не представляют опасности для человека и не повлияют на убыль муки при хранении.

Низкое численность мицелиальных грибов и дрожжей в исследуемой муке и отсутствие других видов микроорганизмов свидетельствует о высоком качестве зерна используемого для помола и высоком уровне технологии производства муки на предприятиях ООО «Зернопродукт» и ООО «Агросфера», где были отобраны исследуемые образцы муки.

6 Рекомендации по хранению зерна и установлению норм естественной убыли зерна различных культур

В соответствии с требованиями ТР ТС 015/2011 «О безопасности зерна», инструкции № 9-7-88 по хранению зерна, маслосемян, муки и крупы необходимо вести систематические наблюдения за хранящимся зерном и вести журнал наблюдений за хранящимся зерном (форма № ЗПП-66) [25].

Необходимо также учитывать нормы естественной убыли, которые зависят от сроков хранения и других факторов. При хранении зерна и семян зерновых, зернобобовых и масличных культур до трехмесячной нормы естественной убыли применяются из расчета фактического количества дней хранения, а при хранении до 6 месяцев и до 1 года – из расчета фактического числа месяцев хранения.

При хранении зерна, продуктов его переработки и семян зерновых, зернобобовых и масличных культур более 1 года за каждый последующий год хранения норма естественной убыли считается в размере 0,04 % с пересчетом исходя из фактического числа месяцев хранения.

Норма убыли для зерносмеси устанавливается по основной культуре, содержащейся в смеси. Указанные нормы естественной убыли при хранении продукции не распространяются на муку, крупу и семена зерновых, бобовых, масличных культур и кукурузу, принимаемые и отпускаемые по стандартной массе мешков. Комбикорма, хранящиеся в складе насыпью, норма естественной убыли до 1 месяца – 0,04 %, за каждый последующий – 0,01 %.

Нормы механических потерь:

• для зерна и семян масличных культур при погрузке и разгрузке механизированным способом в складах – 0,044 %;

• в силосах элеваторов – 0,03 %;

• для продукции в таре и кукурузы в початках – 0,014 %.

Естественная убыль при среднем сроке хранения партии зерна до трех месяцев рассчитывается по формуле [24]:

, (6.1)

где E – естественная убыль в процентах;

X – норма убыли при хранении до 3 месяцев, в %;

Y – среднее количество дней хранения.

Естественную убыль при среднем сроке хранения партии зерна свыше трех месяцев находят по другой формуле:

, (6.2)

где A – норма убыли за предыдущий срок хранения, %;

B – – разница наивысшей нормы для данного промежуточного срока хранения и предыдущей нормы убыли, %;

C – разница между средним сроком хранения данной партии и сроком хранения, установленным для предыдущей нормы;

D – число месяцев хранения, к которому относится разница между нормами убыли Б.

При полном израсходовании партий зерна и продуктов его переработки проводится зачистка зернохранилищ с целью установления правильности расходования, а также установления недостач или излишков массы партий зерна и продуктов его переработки и причин их образования. Зачистку проводит комиссия, состав которой и порядок проведения зачистки утверждается приказом или распоряжением руководителя юридического лица или индивидуального предпринимателя. Руководитель юридического лица или индивидуальный предприниматель в течение 20 дней извещают территориальное подразделение территориальное подразделение контролирующих органов о полном израсходовании партий зерна и продуктов его переработки и составлении акта зачистки. Начальник территориального подразделения контролирующих органов в течение 5 дней после получения извещения направляет госинспектора для рассмотрения акта зачистки. Госинспектор в течение 10 дней обязан осуществить проверку, дать письменное заключение в акте зачистки и направить его начальнику территориального подразделения контролирующего органа.

При полном израсходовании партии зерна и продуктов его переработки без изменения массы и качества акт зачистки не составляется.

Для установления обоснованности изменения массы зерна и продуктов его переработки, в зависимости от изменения их качества, комиссия по зачистке руководствуется следующим [18]:

а) размер убыли в массе зерна и продуктов его переработки от снижения влажности не должен превышать разницы, получающейся при сопоставлении показателей влажности по приходу и расходу с пересчетом по формуле:

(6.3)

где: X – убыль в массе от снижения влажности, %;

А – влажность по приходу, %;

Б – влажность по расходу, %;

б) убыль в массе зерна от снижения сорной примеси, сверх списанных по актам подработки кормовых зернопродуктов и отходов, не должна превышать разницы, получающейся при сопоставлении показателей сорной примеси по приходу и расходу зерна с пересчетом по формуле:

(6.4)

где: У – убыль в массе от снижения сорной примеси, %;

В – сорная примесь по приходу, %;

Г – сорная примесь по расходу, %;

X – убыль в массе от снижения влажности, %.

Списание убыли по этой формуле сверх 0,2 % производится в каждом отдельном случае только с разрешения начальника территориального подразделения контролирующего органа по запросу руководителя юридического лица или индивидуального предпринимателя после предварительной проверки на месте госинспектором обоснованности такого запроса.

Естественная убыль зерна и продуктов его переработки при хранении не должна превышать установленных норм естественной убыли зерна, продуктов его переработки и семян масличных культур при хранении (таблицы 6.1, 6.2) и вычисляется в зависимости от сроков их хранения и климатической группы.

Нормы естественной убыли зерна при хранении применительно к климатическим к условиям определяются на основании Приложения N 1 к приказу Минсельхоза России от 14 января 2009 года N 3 [22].

Таблица 6.1 – Нормы естественной убыли зерна различных культур при хранении применительно к условиям 1-й климатической группы^* , % [24]

* К 1-й климатической группе относятся: Республика Коми, Ямало-Ненецкий автономный округ, Ханты-Мансийский автономный округ, Таймырский (Долгано-Ненецкий) автономный округ, Эвенкийский автономный округ, Красноярский край, Республика Саха (Якутия), Чукотский автономный округ, Корякский автономный округ, Магаданская область, Хабаровский край, Амурская область, Томская область

Таблица 6.2 – Нормы естественной убыли семян различных культур при хранении применительно к условиям 1-й климатической группы, %

Анализ особенностей естественной убыли основных злаковых культур – пшеницы, овса, ячменя и ржи – показал, что для зерна пшеницы, ржи и ячменя определены одинаковые нормы естественной убыли при хранении в силосах элеваторов, в складах насыпью и в таре. У овса норма естественной убыли при всех видах хранения выше, чем у других культур: при сроке хранения три и шесть месяцев выше, чем у других культур на 0,007% (рис. 6.1).

Рисунок 6.1 – Норма естественной убыли зерна и семян основных злаковых культур

С увеличением срока хранения зерна до 12 месяцев при хранении в элеваторе норма естественной убыли повышается у пшеницы, ржи, ячменя на 0,035% у овса на 0,028%. При хранении в складах насыпью через 12 месяцев хранения у пшеницы, ржи, ячменя, овса норма убыли повысится на 0,033%, у овса на 0,045%, при хранении в таре на 0,043% и 0,034% соответственно (рис. 6.2, 6.3). Следует отметить, что при хранении зерна в силосе элеватора и в складах в таре норма естественной убыли через 12 месяцев хранения одинакова для зерна всех культур, а при хранении насыпью в складе у овса наблюдается норма естественной убыли выше на 0,027% по сравнению с другими культурами.

Рисунок 6.2 – Норма естественной убыли зерна и семян пшеницы, ржи, ячменя

в зависимости от срока хранения

Рисунок 6.3 – Норма естественной убыли зерна и семян овса в зависимости

от срока хранения

В соответствии с приказом Минсельхоза РФ № 3 от 14.01.2009 года для семян таких зерновых культур как пшеница, ячмень и рожь установлены одни показатели нормы естественной убыли для хранения в элеваторах и на складах, при этом для овса норма естественной убыли определена выше по сравнению с вышеупомянутыми культурами. Норма естественной убыли при хранении в силосах элеваторов при достижении срока хранения в 12 месяцев увеличивается у всех культур. У пшеницы, ржи и ячменя увеличение происходит на 0,041 %, у овса на 0,042 %. При хранении в складах насыпью семян величина нормы естественной убыли для пшеницы, ржи и ячменя через 12 месяцев повышается на такую же величину, как и при хранении в силосах элеваторов (на 0,041 %), у семян овса данный показатель повысится на 0,062%. При хранении на складах в таре увеличение нормы наблюдается на 0,043 % у пшеницы, ржи, ячменя и на 0,034 % у овса.

За исключением 6 месячного срока хранения рассматриваемый показатель нормы естественной убыли у семян всех рассматриваемых культур имеет наименьшее значение при хранении в складах в таре.

В соответствии приказом только при сроке хранения 3 месяца для пшеницы, ржи и овса нормируется величина нормы естественной убыли на приспособленных для хранения площадках, для зерна пшеницы и ржи величина составляет 0,098 %, для зерен овса – 0,120 %, для семян овса – 0,134 %.

Нормы естественной убыли зерна пшеницы, ржи, ячменя и овса имеют более низкие значение при всех способах хранении, чем семена этих культур. Наибольший показатель естественной убыли отмечается у семян овса при хранении в складах насыпью (0,147 %), самое меньшее значение определено для пшеницы, ржи, ячменя при хранении в складе в таре (0,033 %).

Если приём зерновой массы и его расход выполнялись в несколько подходов, в таком случае влажность и сорная примесь при поступлении зерна и по его расходу учитывают как средневзвешенные значения. Формула расчёта значения средневзвешенной влажности (A) зерна при его поступлении на элеватор в два приёма, в %:

(6.5)

где А₁ и А₂ – влажность первой и второй партии зерновой смеси, %;

М₁ и М₂ – количество зерновой культуры в первой и во второй партии соответственно, кг.

Эта же формула используется для расчёта средневзвешенной влажности по расходу, а также средневзвешенной сорной примеси при поступлении и расходе. Значение массы вследствие изменения содержания влаги в зерне и сорных примесей (относительно массы зерна по приходу) переводят из процентов в тонны.

Убыль массы зерна, определённую в процентах, переводят в тонны. Её рассчитывают, основываясь на количестве зерна по расходу. Фактическая убыль зерна при хранении считается оправданной, в случае, если она меньше или равна сумме расчётных значений потерь продукции от уменьшения влажности, сорной примеси и естественной убыли.

Для установления норм естественной убыли внутри предприятия присутствие контролирующих органов и госинспектора не требуется, мероприятия проводятся специалистами организации проводящей учет.

Естественная убыль хлебопродуктов, семян масличных культур и трав, кроме отрубей, комбикормов и отходов при железнодорожных и водных перевозках не должна превышать следующие предельно-контрольные нормы:

– для грузов, перевозимых на расстояние до 1000 км ….. 0.10 % (0.09);

– для грузов, перевозимых на расстояние от 1000 до 2000 км . 0,15 % (0.13);

– для грузов, перевозимых на расстояние свыше 2000 км… 0,20 % (0.18).

Естественная убыль отрубей и отходов не должна превышать при перевозках железнодорожным транспортом:

– насыпью ……………….0,27 %;

– в таре ……………………..0,18%.

При перевозках водным транспортом:

– насыпью …:……………..0,34%;

– в таре …………………… 0,25%.

При перевозках хлебных грузов в смешанном железнодорожно-водном сообщении указанные нормы естественной убыли исчисляются отдельно за протяжение перевозки по каждому виду транспорта (железнодорожному и водному).

При перевозках хлебных грузов в смешанном железнодорожно-водном сообщении и при перевозках по железнодорожным линиям разной колеи указанные нормы повышаются на 30% за каждую перевалку с железной дороги на воду и обратно, на 20% за каждую перегрузку из судна в судно и на 30% за каждую перегрузку из вагона в загон.

Повышение нормы при перевалке или перегрузке груза производится по отношению к норме убыли, примененной при перевозке, предшествовавшей перевалке или перегрузке.

В случаях, когда убыль при перевозках оказывается ниже приведенных выше норм, к списанию принимается убыль в фактических размерах.

Естественная убыль хлебных грузов (зерна, зернопродукции, отрубей, зерновой смеси от первичной обработки зерна и отходов I категории) при автогужевых перевозках не должна превышать следующие предельно-контрольные нормы:

– при автогужевых перевозках грузов насыпью ….. 0,09 %;

– при автогужевых перевозках грузов в таре ……… 0,07 %.

Естественная убыль комбикормов и жмыхов при автогужевых перевозках не должна превышать следующие предельно-контрольные нормы:

– при перевозках до 25 км ………0,05 %;

– от 29 до ,50 км …………………. 0,07 %;

– от 51 до 100 км …………………. 0,10 %;

– свыше 100 км за каждые последующие 100 км ………….0,03 %.

В налоговом учете списание потерь от естественной убыли в пределах законодательно установленных норм включаются в состав материальных расходов (подп. 2 п. 7 ст. 254 Налогового кодекса РФ). Технологические потери также приравниваются к материальным расходам (подп. 3 п. 7 ст. 254 Налогового кодекса РФ), о нормировании этого вида потерь в Налоговом кодексе РФ нет.

Заключение

Выбор режима хранения определяется многими условиями, в числе которых учитывают: климатические условия местности, в которой находится хозяйство; типы зернохранилищ и их вместимость; технические возможности, которыми располагает хозяйство, для приведения партий зерна в устойчивое состояние; целевое назначение партий; качество зерна; экономическая целесообразность применения того или иного режима и приема.

Анализ нормативно-технической документации и проведенные исследования показали, что норма естественной убыли напрямую зависит от культуры, сроков и способов хранения, а также видов хранилищ. Соблюдение правил хранения обеспечит сохранность качества зерна при всех способах хранения. Выбор способа хранения определяет норму естественной убыли зерна при хранении, это следует учитывать при размещении зерновых запасов. Партии зерна больших объемов рекомендуется размещать в силосах заготовительных, фондовых, перевалочных элеваторов. Не требующие перемещения в процессе хранения партии зерна небольших объемов при размещении в зернохранилищах напольного типа, как насыпью, так и в мешках сохраняют качественные показатели и норму естественной убыли в пределах заданных норм.

При рассмотрении норм естественной убыли при различных сроках и способах хранения зерна у всех культур показатель естественной убыли имеет наименьшее значение при хранении зерна в складах в таре. Нормы естественной убыли зерна пшеницы, ржи, ячменя и овса имеют более низкие значение при всех способах хранении, чем семена этих культур. Наибольший показатель естественной убыли отмечается у семян овса при хранении в складах насыпью (0,147 %), самое меньшее значение определено для пшеницы, ржи, ячменя при хранении в складе в таре (0,033 %).

Множественный регрессионный анализ по всему набору показателей выявил статистически значимую (коэффициент множественной регрессии R=0,875, его значимость p<0,01) связь срока хранения со следующим набором показателей: стекловидность, зерновая примесь, содержание жира. Дискриминантный анализ, в свою очередь, статистически значимо (p<0,05) разделил сроки хранения по набору показателей: белок,%; жир,%; кислотное число жира, мг КОН/1 г жира; крахмал, %; зерновая примесь, %; стекловидность, %. Следовательно, вышеприведенные показатели влияют на показатель естественной убыли зерна.

Данные различия в образцах зерна могут говорить о влиянии генотипических особенностей и внешних условий выращивания зерна (почвенно-климатических и агротехнических). При выборе способа хранения зерна следует учитывать условия природно-климатической группы. Составляющие зерно вещества находятся во взаимной связи, состоянии динамического обмена, изменения каждого вещества которого влечет за собой ответные изменения группы других, обуславливая тем самым и содержание различных веществ в зерне. Сложный химический состав зерна, различные виды непрерывных протекающих физико-химических и биохимических процессов различной интенсивности составляют неустойчивую основу его технологического качества, меняющегося в процессе хранения. Для центральной, западной, восточной, южной зон Красноярского края рекомендуется размещать на хранение зерно в складах напольного типа насыпью и железобетоннвых силосах элеваторов. При соблюдении правил размещения и хранения естественная убыль зерна остается в пределах норм.

В процессе хранения изменения содержания различных веществ происходили достаточно плавными переходами, что говорит о соблюдении требуемых условий с целью предотвращения развития патогенной микрофлоры и сохранению на требуемом уровне качественных показателей, следовательно, и снижении естественной убыли.

У отдельных сортов зерна наблюдается достаточно четкие изменения в содержании аминокислот при различных сроках хранения в сторону уменьшении, что позволяет рассматривать данный показатель как косвенный, связанный с физиологическими процессами в зерне, оказывающий влияние на естественную убыль.

Несмотря на статистически значимое различие аминокислотного состава зерна у исследуемых культур (пшеницы, ячменя и овса), для всех культур отмечается в целом однотипная реакция аминокислотного состава на продолжительность хранения значимость эффекта p<0,0001). Наиболее радикальные изменения аминокислотного состава происходят между 9 и 12 месяцами хранения; изменения затрагивают следующий перечень аминокислот: Лейцин + изолейцин; Аргинин; Аланин; Триптофан; Цистин; Треонин; Метионин; Глутаминовая кислота + глутамин; Фенилаланин; Валин; Глицин; Серин; Лизин. Наиболее значимым эффектом является падение содержания аминокислот лейцин+ изолейцин в 1,4-2,3 раза в зависимости от культуры и типа хранения. При хранении в мешках падение содержания аминокислот лейцин+ изолейцин у всех аминокислот более глубокое, чем при хранении насыпью.

Учитывая, что в последние годы преимущественно при строительстве элеваторов используют металлические силоса, а в нормативных документах отсутствует разделение по видам силосных корпусов, считаем актуальным при разработке норм учета естественной убыли зерна и семян основываться и на видах силосных корпусов хранилищ.

С увеличением срока хранения муки повышается норма естественной убыли при хранении в складах в таре: через 3 и 6 месяцев на 0,02%, через 12 месяцев – на 0,03%. В соответствии с нормативным документом нормирование предусмотрено только для хранения в складах в таре, тогда как в настоящее время на предприятиях Красноярского края используется бестарный тип хранения. При таком установленном нормировании для естественной убыли муки тип хранения не установлен и не регламентирован, что выступает противоречием в разрезе применяемых типов оборудования для хранения на мукомольных предприятиях АПК Красноярского края.

Дискриминантный анализ при изучении влияния сроков и типа хранения на аминокислотный состав муки показал, что срок хранения муки статистически значимо (p<0,0001) влияет на набор следующих аминокислот: Лейцин + изолейцин, Пролин, Метионин, Тирозин. Начиная с 3-го месяца хранения, степень изменения аминокислотного состава в терминах расстояния Махаланобиса увеличивается практически линейно. Для аминокислот Лейцин + изолейцин, Пролин, Тирозин характерно закономерное падение содержания в процессе хранения, динамика метионина имеет сложный характер.

Кроме этого, в процессе хранения муки статистически значимо (p<0,001) влияет на комплекс таких показателей, как содержание белка и крахмала: начиная с 3-го месяца хранения содержание крахмала закономерно растёт, содержание белка – падает.

Тип хранения также статистически значимо (p<0,01) влияет на аминокислотный состав муки: при безтарном хранении содержание пролина, валина, серина, аланина, треонина, тирозина, триптофана, глицина, фенилаланина, лейцина и изолейцина ниже, чем при хранении в мешках, а содержание метионина и гистидина – выше. На такие показатели, как содержание белка, жира, крахмала, сахара, кислотное число жира, тип хранения не влияет.

В результате проведенных исследований установлено, что суммарная численность мицелиальных грибов и дрожжей варьировала от 0,5х103 до 5,0х103 КОЕ на 1 г, среднее по всем образцам составило 1,4х103 КОЕ на 1 г.; выявленное количество грибов в исследуемых имеет очень низкие показатели и не представляют опасности для человека и не повлияют на убыль муки при хранении.

Нормативным документом, регламентирующим ведение количественно-качественного учета и установления норм естественной убыли зерна и зернопродуктов, является «Порядок учета зерна и продуктов его переработки», утвержденный приказом Росгосхлебинспекции от 08.04.2002 № 29 (зарегистрировано в Минюсте России 31.05.2002 № 3490). Однако в связи с изданием Постановления Правительства РФ от 27.07.2020 № 1122 с 01 января 2021 года он утрачивает силу. Информация относительно утверждения новых нормативно-правовых документов, касающихся ведения количественно-качественного учета зерна и зернопродуктов, отсутствует.

Основные результаты исследований опубликованы в статьях:

1. Янова, М.А. Особенности нормирования естественной убыли муки из зерна пшеницы и ржи / Янова М.А., Федорович И.В. // Вестник КрасГАУ. — 2020. — № 7 (160). — С. 195-201. DOI: 10.36718/1819-4036-2020-7-195-201

2. Янова, М.А. Микрофлора муки — фактор, влияющий на её естественную убыль / Янова М.А., Хижняк С.В., Федорович И.В. // Хлебопродукты. — 2020. — № 9. — С. 39-42. DOI: 10.32462/0235-2508-2020-29-9-39-42

3. Янова, М.А. Изменение аминокислотного состава зерна в процессе его хранения / Янова М.А., Федорович И.В. // Хлебопродукты. — 2020. — № 10. — С. 60- 65. DOI: 10.32462/0235-2508-2020-29-10-60-65

4. Янова, М.А. Изменение аминокислотного состава в процессе хранения муки / Янова М.А., Федорович И.В. // Вестник КрасГАУ. – 2020. — № 11 (164). – С. 213-224. DOI: 10.36718/1819-4036-2020-11-213-224

5. Федорович, И.В. Влияние срока хранения на показатели качества муки / Федорович И.В., Янова М.А., Олейникова Е.Н. // Хлебопродукты. – 2020. — № 12. – С. 40-43. DOI: 10.32462/0235-2508-2020-29-12-40-43

6. Янова, М.А. Особенности нормирования естественной убыли зерна злаковых культур в условиях Красноярского края / Янова М.А., Федорович И.В. // Наука и образование: опыт, проблемы, перспективы развития: материалы международной научно-практической конференции (Красноярск, 21-23 апреля 2020 г). Часть 2. – Красноярск: Изд-во Красноярский государственный аграрный университет, 2020. – С. 213-217.

7. Безъязыков, Д.С. Влияние способов хранения на качество зерна овса в условиях Красноярского края / Безъязыков Д.С., Невзоров В.Н., Янова М.А. // Проблемы современной аграрной науки: материалы международной научной конференции (Красноярск, 15 октября 2020 г). – Красноярск: Изд-во Красноярский государственный аграрный университет, 2020.– С. 356-358.

8. Янова М.А. Влияние факторов хранения зерна пшеницы на количественно-качественные показатели клейковины в разных природно-климатических зонах Красноярского края / Янова М.А., Иванова Т.С., Федорович И.В. // Научно-практические аспекты развития АПК: материалы научной конференции (12 ноября 2020 г.) Часть 2. – Красноярск: Изд-во Красноярский государственный аграрный университет, 2020. – С 41-44.

9. Янова, М.А. Оценка естественной убыли зерна основных злаковых культур при различных способах хранения: научно-практические рекомендации / М.А.Янова, Е.Н. Олейникова, И.В.Федорович // Изд—во Литера-принт. – Красноярск, 2020. –126 с.

Патенты

10. Статический смеситель лабораторный. Заявка на полезную модель № 2020127661 от 18.08.2020 / Невзоров В.Н., Янова М.А., Мацкевич И.В.

Поданы заявки на патенты

11. Пробоотборник. Заявка на полезную модель № 2020136691 от 06.11.2020 / Невзоров В.Н., Тепляшин В.Н., Янова М.А.

12. Пробоотборник для зерна. Заявка на полезную модель № 2020128297 от 24.08.2020 / Невзоров В.Н., Холопов В.Н., Мацкевич И.В., Янова М.А.

13. Пробоотборник для зерна. Заявка на полезную модель № 2020127657 от 18.08.2020 / Невзоров В.Н., Янова М.А., Безъязыков Д.С., Федорович И.В.

Библиографический список

1. Временная Инструкция по хранению зерна в металлических зернохранилищах № 9-4-79. – М.: ЦНИИТЭИ Минзага СССР, 1979. – 6 с.

2. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. СанПиН 2.3.2.1078-01. Дополнение 1, СанПиН 2.3.2.1153-02; Дополнения и изменения № 2, СанПиН 2.3.2.1280-03.

3. Гигиенические требования к безопасности процессов испытаний, хранения, перевозки, реализации, применения, обезвреживания и утилизации пестицидов и агрохимикатов. СанПиН 1.2.2584-10.

4. ГОСТ 10840-2017 «Зерно. Метод определения натуры».

5. ГОСТ 10847-2019 «Зерно. Методы определения зольности».

6. ГОСТ 10967-2019 «Зерно. Методы определения запаха и цвета».

7. ГОСТ 16990-2017 «Рожь. Технические условия».

8. ГОСТ 26791-2018 «Продукты переработки зерна. Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение».

9. ГОСТ 28673-2019 «Овес. Технические условия».

10. ГОСТ 34023-2016 «Тритикале. Технические условия».

11. ГОСТ 34165- 2017 «Зерновые, зернобобовые и продукты их переработки. Методы определения загрязненности насекомыми-вредителями».

12. ГОСТ 9353-2016 «Пшеница. Технические условия».

13. ГОСТ ISO 2171-2016 «Культуры зерновые, бобовые и продукты их переработки. Определение золы при сжигании».

14. ГОСТ ISO 3093-2016 «Зерно и продукты его переработки. Определение числа падения методом Хагберга – Пертена».

15. Инструкция № 9-7-88 по хранению зерна, маслосемян, муки и крупы. Утверждена приказом Минхлебопродукта СССР от 24 июня 1988 г. N 185. – М.: ЦНИИТЭИ Министерства хлебопродуктов СССР, 1988. – 41с.

16. Инструкция по борьбе с вредителями хлебных запасов. 2 ч. Утв. 27.08.1991 г. — М.: Роскомхлебопродукт, 1992. С. 120.

17. Кодекс РФ об административных правонарушениях, глава 7, статья 7.18. Административный регламент Федеральной службы по ветеринарному и фитосанитарному надзору по исполнению государственной функции по осуществлению государственного надзора в области обеспечения качества и безопасности пищевых продуктов, материалов и изделий, в том числе за соблюдением требований к качеству и безопасности зерна, крупы, комбикормов и компонентов для их производства, побочных продуктов переработки зерна при осуществлении их закупок для государственных нужд, ввозе (вывозе) на территорию Таможенного союза, а также при поставке (закладке) зерна и крупы в государственный резерв, их хранении в составе государственного резерва и транспортировке (утвержден приказом Министерства сельского хозяйства РФ № 185 от 17 мая 2016 года).

18. Постановление Госснаба СССР от 02.06.1986 № 63 «Об утверждении норм естественной убыли отдельных видов грузов при перевозках автомобильным транспортом» // СПС «Консультант-плюс».

19. Постановление Госснаба СССР от 25.03.1986 № 38 «Об утверждении норм естественной убыли отдельных видов грузов при перевозках речным транспортом» // СПС «Консультант-плюс».

20. Постановление Правительства Российской Федерации от 12 ноября 2002 года N 814 «О порядке утверждения норм естественной убыли при хранении и транспортировке материально-производственных запасов» (Собрание законодательства Российской Федерации, 2002, N 46, ст.4596; 2006, N 23, ст.2523).

21. Постановление Правительства РФ от 27.07.2020 № 1122 «О признании утратившими силу некоторых актов и отдельных положений некоторых актов Правительства Российской Федерации и об отмене некоторых актов федеральных органов исполнительной власти, содержащих обязательные требования, соблюдение которых оценивается при проведении мероприятий по контролю при осуществлении федерального государственного ветеринарного надзора, государственного карантинного фитосанитарного контроля (надзора), государственного надзора в области семеноводства, государственного надзора в области обеспечения качества и безопасности пищевых продуктов, материалов и изделий, государственного надзора за техническим состоянием самоходных машин и других видов техники в РФ, федерального государственного контроля (надзора) в области рыболовства и сохранения водных биологических ресурсов, государственного надзора за соблюдением международных договоров российской федерации, относящихся к торговому мореплаванию, и законодательства РФ о торговом мореплавании в части обеспечения безопасности плавания судов рыбопромыслового флота в районах промысла при осуществлении рыболовства».

22. Приказ Министерства сельского хозяйства Российской Федерации «Об утверждении норм естественной убыли зерна, продуктов его переработки и семян различных культур при хранении» от 14 января 2009 года N 3 (с изменениями на 2 июля 2009 года).

23. Приказ Минпромторга России от 01.03.2013 № 252 «Об утверждении норм естественной убыли продовольственных товаров в сфере торговли и общественного питания» (Зарегистрировано в Минюсте России 05.04.2013 N 27999) // СПС «Консультант-плюс».

24. Приказ Росгосхлебинспекции от 08.04.2002 № 29 «Об утверждении порядка учета зерна и продуктов его переработки» (зарегистрировано в Минюсте России 31.05.2002 № 3490).

25. Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 015/2011 «О безопасности зерна».

26. Федеральный закон от 02.01.2000 № 29-ФЗ «О качестве и безопасности пищевых продуктов».

27. Федеральный закон от 02.12.1994 № 53-ФЗ «О закупках и поставках сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия для государственных нужд».

28. Федеральный закон от 13.12.1994 № 60-ФЗ «О поставках продукции для федеральных государственных нужд» и от 21.07.2005.

29. Федеральный закон от 27.12.2002 № 184-ФЗ «О техническом регулировании».

30. Федеральный закон от 29.12.1994 № 79-ФЗ «О государственном материальном резерве».

31. Алексеева, О.П. Метаболический синдром: современное понятие, факторы риска и некоторые ассоциированные заболевания / О.П. Алексеева, А.А. Востокова, М.А. Кумышева. – Н. Нов-д: Изд-в НижГМА, 2009. – 112 с.

32. АС СССР №144321 класс42 «Пробоотборник для зерна» автор Зайцев Я.Г. Заявка 692112/28 от 4.01.1961, опубл. 1962.

33. Беркутова, Н.С. Технологические свойства зерна сортов яровой пшеницы / Н.С. Беркутова, Н.В. Давыдова, Е.И. Давыдова // Селекция и семеноводство. – 2006. – № 3-4. – С. 20-23.

34. Босиева, О.И. Содержание белка и аминокислотный состав зерна тритикале / О.И. Босиева, Е.А. Плиева, Г.Ф. Джиоева // Известия Горского государственного аграрного университета. – 2011. – Т. 48, № 2. – С. 102-104.

35. Бурова, Т.Е. Безопасность продовольственного сырья и продуктов питания: учебник / Т.Е. Бурова. – Санкт-Петербург: Лань, 2020. – 364 с.

36. Васюкова, А.Т. Товароведение и экспертиза качества потребительских товаров / А.Т. Васюкова, А.Д. Дмитриев. – Санкт-Петербург: Лань, 2020. – 236 с.

37. Вобликов, Е. М. Технология элеваторной промышленности : учебник / Е. М. Вобликов. — Санкт-Петербург: Лань, 2010. — 376 с.

38. Вредители запасов, синантропные насекомые и клещи (режим доступа https://www.pesticidy.ru/host/store, дата обращения 20.10.2020)

39. Глуховцев, В.В. Особенности формирования аминокислотного состава белка зерна ярового ячменя в зависимости от агроэкологических условий вегетации в Среднем Поволжье / В.В. Глуховцев, Н.В. Дровальцева // Доклады Российской академии с/х наук. – 2011. — № 5. – С. 3-4.

40. Глуховцев, В.В. Особенности формирования белка и его аминокислотного состава в зерне ярового ячменя в зависимости от погодных условий в Среднем Поволжье / В.В. Глуховцев, Н.В. Дровальцева // Вестник Красноярского ГАУ. – 2011. — № 2 (20). – С. 120-123.

41. Гончар В.В. Нетрадиционное сырьё для производства мучных кондитерских изделий / В.В. Гончар, О.Л. Вершинина, Ю.Ф. Росляков // Современные достижения в исследовании натуральных пищевых добавок: сборник материалов международной научно-технической Интернет-конференции (Краснодар, 17-18 октября 2014 г.). – Краснодар: Изд. КубГТУ, 2014. – С. 17-20.

42. Гурьева, К.Б. Изменение белково-протеиназного комплекса пшеничной муки при длительном хранении / К.Б. Гурьева, Е.Ф. Когтева, С.Л. Белецкий // Хлебопродукты. – 2018. – № 12. – С. 56-59.

43. Гурьева, К.Б. Изменение биологической ценности гречневой крупы при хранении по исследованию белковой фракции / К.Б. Гурьева, Ю.О. Сумелиди, С.Л. Белецкий // Инновационные технологии производства и хранения материальных ценностей для государственных нужд: науч. сб. Вып.VI. — М.: Галлея-Принт, 2016. – С. 77-92.

44. Гурьева, К.Б. Тенденции изменения белково-протеиназного комплекса пшеничной муки при длительном хранении / К.Б. Гурьева, Е.Ф. Когтева, С.Л. Белецкий // Международная научно-практическая конференция, посвященная памяти Василия Матвеевича Горбатова. – 2018. – № 1. – С. 67-71.

45. Долгодворова Л.И., Пыльнев В.В., Буко О.А., Рубец В.С., Котенко Ю.Н. Селекция полевых культур на качество: Учебное пособие. – СПб.: Издательство «Лань», 2018. – 256 с.

46. Домбровская, Я.П. Применение нетрадиционного растительного сырья в производстве мучных кулинарных изделий повышенной пищевой ценности / Я.П. Домбровская, Ю.А. Текутьева // Вестник ЮУрГУ. Серия «Пищевые биотехнологии». – 2016. – Т. 4, № 4. – С. 86-94.

47. Егорова, Е.Ю. Разработка новых кондитерских изделий с использованием нетрадиционного сырья / Е.Ю. Егорова, И.Ю. Резниченко, М.С. Бочкарев, Г.А. Дорн // Техника и технология пищевых производств. – 2014. – № 3 (34). – С. 31-38.

48. Жидченко, Т.В. Влияние электромагнитного поля на продуктивные свойства озимой пшеницы / Т.В. Жидченко, Л.П. Бельтюков, В.Н. Полунин и др.// Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Сер. Техн. науки. Спец. вып. «Технол. и механиз. агропром. сферы». – 2005. – С. 109-111.

49. Журавлев, А.П. Влияние условий и продолжительности хранения на качество пшеничной муки высшего сорта / А.П. Журавлев // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии – 2014. –№ 4. – С. 65-70.

50. Задириева, К.С. Применение нетрадиционного сырья в производстве мучных кондитерских изделий / К.С. Задириева, Т.Н. Тертычная, Е.Е. Курчаева // Молодежный вектор развития аграрной науки: материалы 65-й студенческой научной конференции (Воронеж, 01 марта-01 июня 2014 г.). Воронеж: Воронежский государственный аграрный университет им. Императора Петра I, 2014. – С. 180-183.

51. Закладной Г.А. Актуальные проблемы сохранения зерна для хлебороба / Г.А. Закладной // Хлебопродукты. – 2015. – № 5. – С.43-45.

52. Закладной Г.А. Вредители хлебных запасов. – Издание второе, дополненное // Защита и карантин растений. – 2006. – № 6. – С. 81-104.

53. Закладной, Г.А. Озон защитит зерно и мельницы / Г.А. Закладной, М. Осман // Хлебопродукты. – 2008. – № 2. – С.55.]

54. Заявка №2020127657 на ПМ РФ «Пробоотборник» МПК G01N 1/20, Невзоров В.Н., Янова М.А., Безъязыков Д.С., Федорович И.В. заявитель ФГБОУ ВО Красноярский государственный аграрный университет, заявка 2020127657 от 18.08.2020.

55. Заявка №2020127661 на ПМ РФ «Статический смеситель лабораторный», Невзоров В.Н., Янова М.А., Мацкевич И.В. заявитель ФГБОУ ВО Красноярский государственный аграрный университет, заявка 2020127661 от 18.08.2020.

56. Заявка №2020128297 на ПМ РФ «Пробоотборник для зерна» МПК G01N 1/14, авторы Невзоров В.Н., Холопов В.Н., Мацкевич И.В., Янова М.А. ФГБОУ ВО Красноярский государственный аграрный университет, заявка 2020128297 от 24.08.2020.

57. Заявка №2020136691 на ПМ РФ «Пробоотборник» МПК G01N 1/20, Невзоров В.Н., Тепляшин В.Н., Янова М.А. заявитель ФГБОУ ВО Красноярский государственный аграрный университет, заявка 2020136691 от 06.11.2020.

58. Золотарева, А.М. Перспективы использования нетрадиционного растительного сырья при производстве мучных кондитерских изделий / А.М. Золотарева, С.Б. Ринчинова // Пища. Экология. Качество: труды XIII международной научно-практической конференции (Красноярск, 18-19 марта 2016 г.). – Красноярск: Красноярский государственный аграрный университет, 2016. – С. 446-449.

59. Исмухамбетов Ж.Д., Сагитов А.О., Ыскак С., Кожахметова Ф.К., Сарсенбаева Г.Б., Изтаев А.И., Маемеров М.М. Рекомендации по дезинсекции зерна при приемке и хранении с применением озонной и ионоозонной технологии. Алматы, 2012. – 20 с.

60. Казаков, Е.Д. Биохимия зерна и хлебопродуктов (3-е переработанное и дополненное издание) / Е.Д. Казаков, Г.П. Карпиленко. – СПб.: ГИОРД, 2005. – 512с.

61. Калмыкова, Е.В. Переработка натурального растительного сырья и использование его в качестве добавок при производстве хлебобулочных изделий / Е.В. Калмыкова, Е.Н. Ефремова // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. – 2013. – № 4 (32). – С. 172-177.

62. Карпов Б.А. Технология послеуборочной обработки и хранения зерна. – М.: Агропромиздат, 1987. – 285 с.

63. Каталог амбарных вредителей (режим доступа http://www.fumigaciya.ru/katalog-ambarnykh-vreditelei , дата обращения 18.09.2020).

64. Кексель Х. Вызовы будущего для ученых в области зерна и продуктов его переработки //Материалы докладов ÍV Международной конференции «Качество зерна, муки и хлеба». – М., 2019. С. 24 – 25.

65. Коломникова, Я.П. Управление качеством мучных кулинарных изделий с помощью нетрадиционного растительного сырья / Коломникова Я.П., Ю.А. Текутьева, И.Н Островская. // Экономика. Инновации. Управление качеством. – 2015. – № 4 (13). – С. 21-23.

66. Кондратенко, Е.П. Содержание белка и аминокислот в зерне озимых культур, произрастающих на территории лесостепи юго-востока Западной Сибири / Е.П. Кондратенко, О.Б. Константинова, О.М. Соболева, Е.А. Ижмулкина, Н.В. Вербицкая, А.С. Сухих / Химия растительного сырья. – 2015. – № 3. – С. 143-150.

67. Кондрашова, Е. А. Товароведение продовольственных товаров: учебное пособие для студентов / Е. А. Кондрашова, Н. В. Коник, Т. А. Пешкова // М.: Альфа-М, 2007, –с.415.

68. Курьянова, Н.Х. Микробиология муки / Н.Х. Курьянова // Научный вестник Технологического института — филиала ФГБОУ ВПО Ульяновская ГСХА им. П.А. Столыпина. – 2014. – № 13. – С. 385-387.

69. Малин, Н.И.Технология хранения зерна: учебник для вузов / Н.И.Малин // М.: Изд-во “КолосС”, 2005. – 280 с.

70. Манжесов, В.И. Технология послеуборочной обработки, хранения и предреализационной подготовки продукции растениеводства: учебное пособие / В.И. Манжесов, И.А. Попв, И.В. Максимов и др.; под общ. ред. В.И. Манжесова. – 5-е изд., стер. – Санкт-Петербург: Лань, 2020. – 624 с.

71. Марьин, В. Влияние влажности зерна гречихи на аминокислотный состав при хранении / В. Марьин, А. Верещагин // Хлебопродукты. – 2011. — № 7. – С. 54-55.

72. Мачихина, Л.И. Научные основы продовольственной безопасности зерна (хранение и переработка) / Л.И. Мачихина, Л.В. Алексеева, Л.С. Львова. – Москва: ДеЛипринт, 2007. – 382 с.

73. Мачихина, Л.И. Хранение зерна и продуктов его переработки: Методические рекомендации / Л.И. Мачихина, Л.В. Алексеева, Г.А. Закладной, М.М. Тухватуллин, Н.П. Володин, К.А. Чурусов. – М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2006. – 100 с.

74. Мелешкина Е.П. Инновации ВНИИЗ в технологиях хранения и переработки зерна//Материалы докладов ÍV Международной конференции «Качество зерна, муки и хлеба». – М., 2019. С. 8 – 13.

75. Мелешкина, Е.П. Актуализация межгосударственных и национальных стандартов и методов определения качества зерна и продуктов его переработки / Современные методы, средства и нормативы в области оценки качества зерна и зернопродуктов: Сборник материалов 16-й Всероссийской научно-практической конференции (3-7 июня 2019 г., г. Анапа)/Кубанский филиал ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН. – Краснодар, 2019. с.4-8

76. Мельникова, О.В. Влияние минеральных удобрений на содержание аминокислот в зерне озимой пшеницы / О.В. Мельникова, И.И. Фокин // Агрохимический вестник – 2009 – № 5. – С. 40.

77. Мельникова, О.В. Теория и практика биологизации земледелия: монография / О.В. Мельникова, В.Е. Ториков. – Санкт-Петербург: Лань, 2019. – 384 с.

78. Меры борьбы с карантинными сорняками в Самарской области. / О.В. Терентьев, О.И. Подскочая, В.И. Раудин. «Самара – АРИС». – Самара: 2017. – С. 38–39.

79. Методические рекомендации по технологическому проектированию предприятий по производству комбикормов РД-АПК 1.10.17.01-15. – М: 2015 г.

80. Методические рекомендации Управления Россельхознадзора по Самарской области по хранению зерна и продуктов его переработки / ГБУ ДПО «Самара – АРИС. – 2017. 32 с.

81. Минеев, В.Г. Агрохимические основы повышения качества зерна пшеницы / В.Г. Минеев, А.Н. Павлов. – М.: Колос, 1981. – 288 с.

82. Мокеева, В.Л. Микромицеты – контаминанты муки из пшеницы в процессе длительного хранения / В.Л. Мокеева, Е.Н. Биланенко, А.Б. Антропова, С.А. Еремин, Ю.С. Лебедин // Успехи медицинской микологии. – 2018. – Т. 19. – С. 22–26.

83. Нувальцева, Е.П. Причины снижения качества зерна при хранении / Е.П.Нувальцева // Вестник современных исследований. – 2018, № 6.3(21) –с.322-324.

84. Общий технологический регламент для элеваторов и хлебоприемных предприятий / Л.И. Мачихина и др. – Москва: Изд-во Россельхозакадемии, 2006. – 78 с.

85. Опыт освоения современных технологий и оборудования для внутрихозяйственных комбикормовых предприятий / МСХ РФ, Росинформагротех: 2007. – С. 16, 20.

86. Основы комбикормового производства / Л.С. Кожарова. – Москва. Пищепромиздат, 2004. – С. 257–258.

87. Пат. № 2018106 Российская Федерация, МПК G01N 1/20 Пробоотборник сыпучих материалов / Мареев Александр Сергеевич, заявитель и патентообладатель Мареев Александр Сергеевич — №4946806/05; заявл. 17.06.1991; опубл. 15.08.1994.

88. Пат. № 20188107 Российская Федерация, МПК G01N 1/20 Пробоотборник сыпучих материалов / Родченок Ю.В., Мельников К.И., Майоренков А.А., Дружинин Г.Ф., Ган Е.А, заявитель и патентообладатель Малое государственное предприятие «Опыт» Всесоюзного научно-производственного объединения «Зернопродукт» – заявка №5003073/05; заявл. 01.07.1991; опубл. 15.08.1994.

89. Пат. №2142123 Российская Федерация, МПК G01N 1/20, G01N 1/16, G01N 1/02, E02D 1/04,A01F 25/00 Пробоотборник зерна вентилируемого бункера / Кобяков И.Д., Чудин И.А. заявитель и патентообладатель Омский государственный аграрный университет. — №98100275/13; заявл. 05.01.1998; опубл. 27.11.1999.

90. Патент на изобретение № 2296455 (13) C1 Российская Федерация, A01F 25/00 (2006.01). Способ длительного хранения зерна : заявка № 2006117451/12 от 23.05.2006 : опубликован 10.04.2007 Бюл. № 10 / М.И. Ткаченко; заявитель М.И. Ткаченко. – 10 с. : ил.

91. Петренко В.В. Влияние систем земледелия на технологические свойства зерна и муки пшеницы озимой в процессе хранения // Достижения науки и техники АПК. – 2012. – № 12. – С. 30-32.

92. Поддубная, О.В. Аминокислотный состав зерна яровой пшеницы в зависимости от применения удобрений / О.В. Поддубная, О.В. Симанков // Аграрная наука — сельскому хозяйству: XII международная научно-практическая конференция (Барнаул, 07-08 февраля 2017 г.). – Барнаул: Изд-во Алтайский государственный аграрный университет, 2017. – С. 245-247.

93. Позднякова, О.В. Качество зерна и условия его формирования: учеб. пособие / О.В. Позднякова, М.А. Янова, В.В. Матюшев, Т.И. Аникиенко; Краснояр. гос. аграр. ун-т. – Красноярск, 2009. – 140 с.

94. Позолотина, Е.Ю. Использование нетрадиционного местного сырья в производстве мучных кондитерских изделий // Студент и аграрная наука: материалы VI Всероссийской студенческой конференции (Уфа, 28-29 марта 2012 г.). – Уфа: ФГБОУ ВПО Башкирский ГАУ, 2012. – С. 185.

95. Полетаева, А.Н. Изучение влияния современных многослойных полимерных пленочных материалов на качество муки при длительном хранении / А.Н. Полетаева, Е.С. Бокова, Д.С. Кузнецова // Инновационное развитие легкой и текстильной промышленности (ИНТЕКС-2017): сб. материалов Всероссийской научной студенческой конференции (Москва, 04-06 апреля 2017 г.). – Москва: Изд-во Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет дизайна и технологии», 2017. – С. 4-6.

96. Полетаева, А.Н. Изучение влияния упаковки из полимерных пленочных материалов на основе полиолефинов на сохранность муки при длительном хранении / А.Н. Полетаева, Е.Ф. Когтева, Е.А. Полякова // Инновационные технологии производства и хранения материальных ценностей для государственных нужд. – 2017. – № 7 (7). – С. 240-248.

97. Полетаева, А.Н. Прогнозирование качества муки при хранении в полимерной упаковке / А.Н. Полетаева, Е.С. Бокова, Н.В. Евсюкова, Ю.К. Островский // 51-ая Международная научно-техническая конференции преподавателей и студентов (Витебск, 25 апреля 2018 г.). – Витебск: Изд-во Витебский государственный технологический университет, 2018. – С. 381-383.

98. Приезжева, Л.Г. Взаимосвязь биохимических, физико-химических и хлебопекарных свойств пшеничной муки высшего сорта при длительном хранении в разных температурно-влажностных условиях / Л.Г. Приезжева, В.Ф. Сорочинский, Е.П. Мелешкина, А.И. Коваль, И.А. Вережникова, С.Н. Коломиец // Хлебопродукты. – 2018. – № 7. – С. 44-46.

99. Приезжева, Л.Г. Влияние свободных жирных кислот на физические свойства клейковины при длительном хранении пшеничной муки в условиях повышенной температуры и низкой влажности / Л.Г. Приезжева, Е.П. Мелешкина, В.Ф. Сорочинский, А.И. Коваль, И.А. Вережникова, Л.Г. Игнатова // Хлебопродукты. – 2015. – № 11. – С. 56-58.

100. Приезжева, Л.Г. Длительное хранение пшеничной муки высшего сорта в лабораторных и производственных условиях/ Л. Г. Приезжева, Е.П. Мелешкина, В.Ф. Сорочинский, И.А. Вережникова,Л.Г. Игнатова, А.И. Коваль // Хлебопродукты. – 2017. — №10. – С.44-47.

101. Приезжева, Л.Г. Изменение биохимических, физико-химических и хлебопекарных показателей пшеничной муки при хранении в разных температурно-влажностных условиях / Л.Г. Приезжева, Е.П. Мелешкина, В.Ф. Сорочинский, А.И. Коваль, Л.Г. Игнатова, Л.И. Семикина // Хлебопродукты. – 2017. – № 8. – С. 38-40.

102. Сацюк И.В., Гордей С.И., Лученок А.Н., Кот В.В., Шанбанович А.Ю., Войтова В.Н. Результаты изучения показателей качества зерна, муки и их сопряженной изменчивости при разных условиях возделывания озимой пшеницы // Земледелие и селекция в Беларуси. – 2019. – № 55. – С. 126-132.

103. Смирнова, Т.А. Микробиология зерна и продуктов его переработки: Учеб. пособие для вузов / Т.А. Смирнова, Е.И. Кострова. – М.: Агропромиздат, 1989. – 159 с.

104. Соболева, О.М. Реакция зерновых злаков на воздействие сверхвысокочастотного электромагнитного поля: монография / О.М. Соболева, Е.П. Кондратенко, Н.В. Вербицкая, М.И. Баумгартэн, И.В. Егорова, Д. Ерымбеккызы – Кемерово: Кемеровский ГСХИ, 2015. – 128 с.

105. Сорочинский, В.Ф. Изменение температуры пристенного слоя зерна в металлических элеваторах / В.Ф. Сорочинский // Хранение и переработка сельхозсырья. –2016 , №4. – с. 13-16.

106. Супрунова, И.А. Мука льняная – перспективный источник пищевых волокон для разработки функциональных продуктов / И.А. Супрунова, О.Г. Чижикова, О.Н. Самченко // Техника и технология пищевых производств. – 2010. – № 4. – С. 50a-54.

107. Технология хранения зерна: Учебник для вузов / Под ред. Е.М. Вобликова. – СПб.: Изд-во “Лань”, 2003. – 448 с.

108. Ториков, В.Е Влияние системы удобрения на агроэкологические свойства почвы, урожайность, содержание сырой клейковины, аминокислотного и элементного состава в зерне мягкой озимой пшеницы / В.Е. Ториков, О.В. Мельникова, В.В. Мамеев, В.В. Ториков, А.А, Осипов // Вестник Ижевской государственной сельскохозяйственной академии. – 2016. — № 1 (4). – С. 8-20.

109. Трисвятский Л.А. и др. Хранение и технология сельскохозяйственных продуктов: учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений. – М.: Агропромиздат, 1991. – 415 с.

110. Трисвятский, Л.А. Хранение зерна / Л.А. Трисвятский. – М.: Изд-во «Колос», 1966. – 408 с.

111. Устименко Т.В. Организация контроля качества зерна. – Москва; ИЦ РИОР, НИЦ ИНФРА – М, 2014. — 224с.

112. Фейденголд В.Б. Лабораторное оборудование для контроля качества зерна и продуктов его переработки. – М., 2001. — 240с.

113. Хайретдинова, Э.Ш. Изучение влияния нетрадиционного сырья растительного происхождения при производстве мучных кондитерских изделий повышенной пищевой ценности / Э.Ш. Хайретдинова, Д.Т. Гайфуллина // Химия в сельском хозяйстве: материалы Всероссийской научно-практической конференции для студентов и аспирантов (Уфа, 2-6 июня 2014 г.). – Уфа: Башкирский ГАУ, 2014. – С. 284-287.

114. Халапханова Л.В. Использование нетрадиционного сырья в производстве мучных кондитерских изделий // Техника и технологии продуктов питания: наука. Образование. Достижения. Инновации: материалы международной научно-практической конференции (Улан-Удэ, 18-22 сентября 2014). –Улан-Удэ, 2014. – С. 258-262.

115. Хранение зерна и продуктов его переработки: методические рекомендации / Министерство сельского хозяйства Российской Федерации (разраб.: Л.И. Мачихина и др.) – Москва: Росинформагротех, 2006.

116. Цыгуткин, А.С. Аминокислотный состав зерна белого люпина сортов Гамма и Дега / А.С. Цыгуткин, А.Л. Штеле, Е.Н. Андрианова, Н.В. Медведева // Достижения науки и техники АПК. – 2011. — № 9. – С. 41-43.

117. Черная, Т.В. Аминокислотный состав зерна тритикале селекции КНИИСХ / Т.В. Черная, З.И. Асмаева, П.И. Кудинов, Н.С. Гармашова // Известия вузов. Пищевая технология. – 2006 – № 2-3. – С. 102-103.

118. Чикишев, Д.В. Влияние азотных удобрений на аминокислотный состав зерна яровой пшеницы / Д.В. Чикишев, Н.В. Абрамов, Н.С. Ларина, С.В. Шерстобитов // Вестник БГАУ. – 2019. — № 3. – С. 20-25.

119. Чугунова, О.В. Агрономические свойства полбы, как нетрадиционного сырья для производства мучных кондитерских изделий / О.В. Чугунова, Е.В. Крюкова // Научный вестник. – 2015. – № 3 (5). – С. 90-100.

120. Чугунова, О.В. Использование нетрадиционного сырья для производства мучных кондитерских изделий / О.В. Чугунова, Л.А. Кокорева, А.А. Малишевский // Товаровед продовольственных товаров. – 2014. – № 11. – С. 4-9.

121. Щербакова, Е.И. Обоснование использования нетрадиционного сырья в производстве мучных кондитерских изделий // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Пищевые и биотехнологии. – 2014. – Т. 2, № 3. – С. 94-99.

122. Янова, М.А. Значение качества зерна для мукомольных предприятий Красноярского края / М.А. Янова, Е.Н. Олейникова, Н.И. Пыжикова // Вестник КрасГАУ. – 2019. – № 1 (142). – С. 172-178.

123 Raper, K.B. The genus Aspergillus / K.B. Raper, D.I. Fennell. – Baltimore: The Williams and Wilkins Company, 1965. – 686 p.

124. Raper, K.B. A manual of the Penicillia / K.B. Raper, C. Thom, D.I. Fennell. – New York: Hafner Publishing Company, 1968. – 875 p.

125. Booth, C. Fusarium. Laboratory guide to the identification of the major Species / C. Booth. – Kew, UK: Commonwealth Mycological Institute, 1977. – 56 p.

126. Klich, M.A. Identification of common Aspergillus species / M.A. Klich. – Utrecht, The Netherlands: Centraalbureau voor Schimmelcultures, 2002. – 510 p.

127. Domsch, K.H. Compendium of soil fungi. Second edition revised by W. Gams / K.H. Domsch, W. Gams, T.-H. Anderson. – Eching: IHW-Verlag, 2007. – 672 p.

128. Samson, R.A. Phylogenetic and taxonomic studies on the genera Penicillium and Talaromyces. Centraalbureau voor Schimmelcultures. / R.A. Samson, J. (Ed.) Houbraken. – Utrecht, The Netherlands: Stud Mycol, 2011. – 183 p.

Приложения

Реферат

Отчёт состоит из пяти разделов, введения, заключения, реферата, содержит 232 страницы, 11 таблиц, 64 рисунка, 58 источников, 6 приложений.

ТЕХНОЛОГИЯ, ЗЕРНОВЫЕ КОРМА, МЕТОД, КАЧЕСТВО, БЕЗОПАСНОСТЬ, СВОЙСТВО СЫРЬЯ, ЭКСТРУДИРОВАНИЕ, ПРОРАЩИВАНИЕ, КОМПОНЕНТ, РАЦИОН, СКОТОВОДСТВО

Целью работы является решение комплекса научно-практических задач в скотоводстве по подготовке зерновых кормов, обработанных методом экструдирования.

Задачи работы: разработать технологию и оборудование для проращивания зерна местных адаптированных к условиям Сибири сортов на уровне патента, рецептуры экструдатов с использованием местных сырьевых ресурсов и с предварительным проращиванием одного из компонентов; провести исследования по получению экструдированных кормов на основе разработанных рецептур; определить биохимический состав, питательную ценность и безопасность готовой продукции; подготовить заявку на патент на разработанное оборудование для проращивания зерна, нормативно-техническую документацию на разработанную рецептуру корма (СТО), научные публикации, научно-технический отчет.

Научная новизна исследования заключается в получении новых знаний по использованию предварительно пророщенных компонентов зерновых смесей перед экструдированием с целью использования в скотоводстве.

Научно-техническая ценность ожидаемых результатов заключается в разработке модели оценки эффективности зерновых кормов, обработанных методом экструдирования с предварительным проращиванием одного из компонентов.

Практическая ценность ожидаемых результатов заключается: в использовании экспериментального оборудования для проращивания зерна в технологии подготовки зерновых кормов, обработанных методом экструдирования с предварительным проращиванием одного из компонентов; в расширении ассортимента и получение высокоэнергетических кормов с повышенной питательной ценностью; в издании рекомендаций по получению зерновых кормов, обработанных методом экструдирования с предварительным проращиванием одного из компонентов. Реализация разработок позволит повысить энергетическую ценность экструдированных кормов на 10-20% по сравнению с традиционными технологиями, увеличить срок его хранения.

Проведена оценка питательной ценности пророщенного зерна различных культур, выбран оптимальный режим проращивания выбранных культур для включения в состав кормовых смесей перед экструзией. Разработано и изготовлено экспериментальное оборудование для проращивания зерна. Получено два патента и три положительных решения на оборудование для проращивания зерна. Разработана рецептура кормов на основе зернового сырья, с предварительным проращиванием одного из компонентов. Проведены исследования и получены экструдированные корма с использованием пророщенного зерна на основе разработанных рецептур. Исследования проведены с использованием 2-х и 4-х компонентных смесей. Разработана технология подготовки зерновых кормов с учетом запатентованного и изготовленного оборудования, обработанных способом экструдирования с предварительным проращиванием одного из компонентов.

Получено свидетельство о государственной регистрации обязательного экземпляра электронных изданий программы для ЭВМ. Издано 3 статьи (2 рекомендуемые в изданиях ВАК, 1 в Скопус). Разработана нормативно-техническая документация на рецептуру корма (СТО). Изданы научно-практические рекомендации «Инновационные методы подготовки зерновых кормов, обработанных методом экструдирования с предварительным проращиванием одного из компонентов, с целью использования в скотоводстве».

Введение

В рыночных условиях сельскохозяйственные предприятия стремятся сократить издержки на производство. Развитие животноводческой отрасли напрямую связано с состоянием кормовой базы. Большая часть затрат на производство продукции приходится на получение кормов (65-75%). Состав и питательная ценность рационов не всегда отвечает физиологическим потребностям сельскохозяйственных животных.

Для повышения продуктивности в состав рационов животных вводят кормовые добавки, используют различные способы подготовки кормов к скармливанию (Лухт Х.В., 2008).

Одним из перспективных направлений повышения продуктивности скотоводства является использование сбалансированных рационов кормления животных по питательным и биологически активным веществам.

Обогащение кормов биологически активными веществами возможно за счет использования пророщенного зерна, имеющего в своем составе повышенное количество микронутриентов и легкоусвояемые формы питательных веществ (Сайфулин А.С., 2018; Бутенко Л.И., 2013).

Использование пророщенного зерна позволит восполнить рацион сельскохозяйственных животных витаминами, ферментами и минеральными веществами (Околелова Т.М., 1999; Походня Г. и др., 2009; Якунина Н. и др., 2004).

К тому же в состав пророщенного зерна входят природные антиоксиданты, которые способствуют понижению окислительных процессов в организме, обеспечивают высокую сохранность молодняка, повышение живой массы, общей резистентности и продуктивности сельскохозяйственных животных (Батанов С. Д. и др., 2013; Рогожина Т.В., Рогожин В.В., 2010).

Исследованию проращивания зерна посвятили свои работы ученые Батанов С.Д., Березкина Г.Ю., Сидоренко С.С., Батраков А.Я., Околелова Т.М., Швецов В.Н., Иевлев М.Ю. и др.

При этом остается проблема получения и сохранности пророщенного зерна без ущерба для его уникальных свойств.

Решение данной проблемы в скотоводстве возможно за счет подготовки зерновых кормов, обработанных методом экструдирования с предварительным проращиванием одного из компонентов (Матюшев В.В. и др,, 2020).

Использование пророщенного зерна в экструзионных технологиях является эффективным технологическим решением позволяющим повысить усвояемость кормов, их сохранность и органолептические свойства, сократить расход дорогостоящих премиксов.

Актуальными являются исследования, направленные на подбор культур, разработку технологии и оборудования для проращивания зерна, подбор количественного и качественного состава экструдатов с использованием местных сырьевых ресурсов.

В связи с этим целью работы является решение комплекса научно-практических задач в скотоводстве по подготовке зерновых кормов, обработанных методом экструдирования с предварительным проращиванием одного из компонентов для повышения питательной ценности корма, расширения ассортимента выпускаемой продукции и объемов производимых высокоэнергетических экструдированных кормов.

В задачи исследований входило:

1. На основе апробированных результатов исследований и предложений специалистов хозяйств разработать технологию и оборудование для проращивания зерна местных, адаптированных к условиям Сибири, сортов на уровне патента, рецептуры экструдатов с использованием местных сырьевых ресурсов и с предварительным проращиванием одного из компонентов.

2. Провести исследования по получению экструдированных кормов на основе разработанных рецептур. Определить биохимический состав, питательную ценность и безопасность готовой продукции. Провести сравнительный анализ результатов исследований.

3. Подготовить заявку на патент на разработанное оборудование для проращивания зерна, нормативно-техническую документацию на разработанную рецептуру корма (СТО), научные публикации, научно-технический отчет.

1 Обоснование получения зерновых кормов для скотоводства, обработанных методом экструдирования с предварительным проращиванием одного из компонентов (методы подготовки зерновых кормов).

1.1 Анализ способов и оборудования подготовки зерновых кормов к скармливанию скоту

Для повышения питательной ценности, поедаемости и усвоения питательных веществ зерновых кормов организмом скота применяют различные способы подготовки их к скармливанию. Механические — измельчение, плющение, экструдирование, ошелушивание. Немеханические — микронизация, восстановление, дрожжевание, проращивание (Щеглов В.В., Боярский Л.Г., 1990; Попов А.Н., 2017).

Измельчение широко используемый способ подготовки зерновых кормов к скармливанию. При измельчении разрушается твердая оболочка зерна и эндосперм, это облегчает его разжевывание животными, значительно увеличивается площадь контакта корма с пищеварительными соками, питательные вещества становятся более доступными, что способствует повышению их переваримости. Важным фактором, влияющим на продуктивность скота, является степень измельчения зерновых, которая зависит от вида и возраста животных, которым они предназначены для скармливания.

Крупному рогатому скоту измельчают зерно до размеров 1,5-4 мм. Измельчение зерновых осуществляют на дробилках ДБ-5, ДП-10, БДК-10М, Р1-БДК-М и др. Необходимо отметить, что этим животным не рекомендуется скармливать большое количество измельченной пшеницы, так как её клейковина образует липкую массу и может нарушить прохождение корма по желудочно-кишечному тракту (Сечкин В.С. и др., 1998).

Плющение. Способ подготовки зерна к скармливанию предусматривает предварительную влаготермическую обработку (3-5 минут) в результате которой происходит ферментативное расщепление и желатинизация крахмала. Дальнейшее плющение способствует перераспределению тепла и влаги в обрабатываемом материале. В результате влаготермической обработки с плющением повышается питательная ценность зерна за счет преобразования сырого протеина в более простые белковые вещества, лучше усвояемые организмом животных. Толщина хлопьев плющенного зерна для злаковых и бобовых культур считается оптимальной 1,1-1,8 мм. Переваримость желудком скота не измельченного зерна пшеницы составляет 62,9% плющенного 87,7%, овса соответственно 76,7 и 81,0% (Щеглов В.В., Боярский Л.Г., 1990; Юдахина М.А., Табаков Н.А., 2011).

Для плющения зерна используются плющилки ПЗ-5, ПЗ-10-М и др. Энергоемкость процесса плющения зерна по сравнению с измельчением снижается с 10,0 до 3,2 кВт*ч/т. Использование в рационе кормления плющенного зерна способствует приросту живой массы животных на 10-12 %, удоев на 8-10% (Полева Т.А., 2017).

Ошелушивание. Зерно телятам в период кормления их молоком рекомендуется скармливать без пленок. Поэтому перед измельчением зерна ячменя и овса проводят удаление плёнок с его поверхности. Полученные в результате ошелушивания пленки добавляют в комбикорм или используют в рационе кормления взрослых животных (Полева Т.А., 2017).

Ошелушивание осуществляют с помощью шелушильных машин ЦШ-2; ШО-3, ФС 400/2, ССМ и др.

Микронизация. Данный способ делает питательные вещества, содержащиеся в зерне, более доступными для усвоения организмом животных за счет расщепления сырого крахмала (до 98%) переходящего в стадию сахаров. Для этого на зерно воздействуют инфракрасными лучами, которые приводят в движение его молекулы и вызывают внутренний нагрев зерновки. Находящаяся внутри зерна вода начинает расширяться, повышается внутреннее давление, зерно набухает, растрескивается, крахмал желатинизируется. После микронизации зерна рекомендуется подвергать его плющению, так как оно может восстановить свое первоначальное состояние. Нормы скармливания зерна прошедшего микронизацию те же, что измельченного. Включение в состав рациона телят микронизированного зерна способствует увеличению среднесуточных привесов на 6-10% (Щеглов В.В., Боярский Л.Г., 1990).

Микронизация зерна осуществляется, как правило, на транспортере над которым установлены источники инфракрасного излучения в течении 10-60 с (Завражнов А.И., Николаев Д.И., 1990).

Восстановление. Очищенное зерно помещают в емкости, путем медленного добавления воды в течение 24-48 часов доводят до влажности 25-30%. В дальнейшем зерно при такой влажности выдерживают в течение 15-20 суток поддерживая температуру 15-18° С. Питательная ценность зерна возрастает за счет активации ферментов под воздействием гиббереллина переходящего из зародыша зерновки в эндосперм и алеройный слой. В результате такой обработки увеличивается уровень усвояемых углеводов. Восстановленное зерно скармливают скоту в тех же количествах, как и измельченное (Щеглов В.В., Боярский Л.Г., 1990).

Для восстановления зерна используют емкости из материалов не подверженных коррозии (оцинкованная сталь, пищевой алюминий, пластик и др.).

Дрожжевание. Технология дрожжевания зерна аналогична приготовлению дрожжевого теста. Легко поддаются дрожжеванию зерна культур богатых крахмалом (ячмень, кукуруза), труднее пшеница. Перед дрожжеванием зерно измельчают. Для дрожжевания зерна применяют хлебопекарные дрожжи в расчете 0,5-1 кг на 100 кг зерна. В процессе дрожжевания зерна происходит обогащение его полноценным белком в 1,5-2 раза, что позволяет снизить расход концентратов до 25%. Приготовленная по данной технологии кормовая добавка включается в рацион кормления телят в возрасте от 6 месяцев до 1 года в количестве 0,3-0,4 кг, молодняку крупного рогатого скота — 0,4-0,8 кг (Щеглов В.В., Боярский Л.Г., 1990; Полева Т.А., 2017). Дрожжевание производится в емкости, изготовленной из нейтральных материалов, оснащённой механизмом для периодического перемешивания в течение 6-9 часов при температуре 20-25 °С (Полева Т.А., 2017).

Проращивание. Данный способ подготовки зерна к скармливанию позволяет повысить его питательную ценность путем осахаривания крахмала, повышения содержания витаминов В и Е, аминокислот. При применении пророщенной пшеницы в рационе животных молочная продуктивность коров возрастает на 5,9% (Смоленцев С.Ю., Ахметзянова Ф.К, 2018). Замачивание проводят водой в количестве равном объёму зерна. Проращивают зерно при температуре 18-20°С, влажности окружающего воздуха от 60-95%. Сроки проращивания варьируют в зависимости от культуры, условий проращивания, предварительной обработки и целей от 2 до 8 суток. В зависимости от цели проращивания длина побегов составляет от 2 до 70 мм (Полева Т.А., 2017).

Результатом проращивания зерна может быть получение гидропонной зелени. В этом случае процесс проращивания длится 7-8 дней. Использование в рационах кормления животных гидропонной зелени способствует повышению иммунитета у молодняка, сокращению сроков выращивания скота, сокращению дорогостоящих витаминов и премиксов, что позволит снизить затраты на кормление, и, как следствие, себестоимость получаемой продукции (Проращивание …, 2020).

Решение проблемы сохранности пророщенного зерна без ущерба для его уникальных свойств возможно за счет подготовки зерновых кормов, обработанных методом экструдирования с предварительным проращиванием одного из компонентов.

Экструзия. Эффективный способ подготовки злаковых и бобовых культур к скармливанию за счет воздействия на них в процессе экструдирования высокого давления (30-40 атм.) и как следствие разогрева до температуры (110-150 °С). Экструзионная обработка способствует увеличению в составе зерна декстринов и сахара, вместе с тем количество крахмала уменьшается. Включение в рацион кормления скота экструдатов повышает их продуктивность на 20-30% при одновременном уменьшении расхода комбикорма на 17-22% в расчете на 1 литр молока (Щеглов В.В., Боярский Л.Г., 1990; Полева Т.А., 2017; Трубников Ю.Н. и др., 2013).

Хорошие результаты показывает экструдирование поликомпонентных зерновых смесей, так добавление в зерно пшеницы 10% белково-витаминного коагулята полученного из сока люцерны повысило энергосодержание экструдата на 11,3% по сравнению с экструдированной пшеницы (Матюшев В.В. и др., 2017; Матюшев В.В. и др., 2018; Матюшев В.В. и др., 2020; Семенов А.В. и др., 2019; Чаплыгина И.А. и др., 2016), 28% жома люцерны на 14,5 % (Матюшев В.В. и др., 2015), 8-10% измельченных корнеклубнеплодов (картофель) на 9,3%, 8-10%, моркови на 9,6% (Матюшев В.В. и др., 2017).

Проведенные исследования по добавлению в кормовую смесь экструдатов из предварительно пророщенных зерен кукурузы, пшеницы и ячменя показали, что введение в рацион кормления скота полученного кормового компонента позволило увеличить рентабельность производства продукции животноводства на 2,2% (Шевцов Н.Н. и др., 2014). Для экструдирования кормов применяют пресс-экструдеры КМЗ-2, Э1З1-2, РЗ-КЭД-88, типа ПЭК и Э3, ЭК-100 и др. Данный способ не требует сложного в техническом исполнении оборудования, может осуществляться в установках лоткового, транспортного и ёмкостного типа.

В работе (Софронов В.Г. и др., 2017) авторы указывают, что предварительное проращивание зерна рапса с последующим экструдированием сырья, по сравнению с использованием лишь одного экструдирования, способствовало улучшению отдельных биохимических показателей крови телят.

Авторы (Швецов Н.Н. и др., 2014) провели сравнительную оценку разработанных рецептов кормосмесей с использованием в них зерна пшеницы, ячменя и кукурузы, подготовленных к скармливанию плющением, проращиванием и экструдированием. Результаты исследований показали, что наиболее эффективным является способ проращивания и экструдирования смеси. По сравнению с плющением смеси предлагаемый способ позволил увеличить прибыль и уровень рентабельности соответственно на 2,4 — 9,0 % и 0,4 -2,2%.

Проведенные авторами (Швецов Н.Н. и др., 2014; Софронов В.Г. и др., 2017) исследования показали эффективность использования способа проращивания исходного растительного сырья с последующим его экструдированием.

На процесс проращивания зерна влияет способ его предварительной обработки.

Авторами (Булавин С.А., Саенко Ю.В., 2014) разработана технологическая линия для проращивания и подготовки к скармливанию зерна (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 – Технологическая линия для подготовки к скармливанию пророщенного зерна

В залитый 0,1% раствором перманганата калия загрузочный бункер 1 поступает зерно. После выдержки в растворе 4-5 ч. зерно загрузочным шнеком 2 подают в конвейер для проращивания зерна 3. Пророщенное зерно через 4-5 дней с выгрузного транспортера 4 подают в конвейерную сушилку 5. Во время сушки влажность пророщенного зерна снижают с 65% до 14%.

После сушки зерно охлаждается атмосферным воздухом, дробится и из циклона через шлюзовой затвор 12 поступает в дозатор 13 или в бункер 15, затем в спиральный транспортер 17, где смешивают с основным потоком комбикорма. Приготовленная смесь поступает в бункер-накопитель 19.

Авторы (Патент №2700620, 2019) в своих исследованиях экструдировали смесь (25% зерна ржи, 20% гороха и 25% кукурузы, 30% рапса или проса) при температуре 110-160°С и давлении 4-8 МПа, предварительно проращивая рапс или просо до получения ростков 1,5-2 мм. При этом зерно замачивали в 0,05% растворе никотиновой кислоты в течение 6 часов с последующим размещением и периодическим перемешиванием в поддонах высотой 1-3 см на 48-72 часа при температуре 18-20°С. Применение никотиновой кислоты обусловлено противотоксичными свойствами, устойчивостью к высокой температуре, свету, окислению. Установлено, что смесь с проращиванием одного из компонентов и последующим экструдированием экономически выгодна.

Для повышения питательной ценности готового продукта и сокращения потерь питательных веществ в процессе проращивания зерна авторы (Патент № 2230461, 2004) предлагают способ, который заключается в следующем: зерно замачивается в воде; смешивается с субстратом (сапропель и мох-сфагнум, доля которых составляет 0,7% сухого вещества каждого компонента от массы сухого зерна); размещается на лотках для проращивания. Сапропель насыщает прорастающее зерно питательными веществами, а мох-сфагнум позволяет замедлить процесс порчи невсхожих зерен.

Способ получения корма из пророщенного зерна для повышения его эффективности введения в комбикорм заключается в следующем (Патент №2477054, 2013). Зерно замачивается в 1% растворе перманганата калия в течение 12 часов, проращивается, высушивается, дробится, смешивается в количестве 10-15% по массе от сухого комбикорма. Данный способ позволяет повысить содержание естественных витаминов в комбикорме.

Кроме предварительной обработки зерна перед проращиванием на качественные показатели готового корма влияет используемое оборудование, в котором происходит непосредственно сам процесс проращивания.

Известно устройство (Патент №85063, 2009), состоящее из бункера для замачивания зерна, вибротранспортера с решеткой, вентилятора для подачи воздуха. Для обеспечения процесса проращивания зерна при транспортировании применяется вибрация с подбрасыванием для разрыхления и перемешивания слоя. В качестве недостатков следует отметить возможное обламывание ростков проращиваемых зерен.

Устройство (Патент № 109634, 2011) для проращивания зерна содержит емкости с перфорированными стенками и днищем, установленными одна на другую. Зерно орошается водой сверху вниз. После того как семена наклевываются они промываются теплой водой и выкладываются в специальные емкости для удаления излишков влаги. К недостаткам данного устройства следует отнести использование только одного фактора интенсификации процесса проращивания — орошение водой.

Известно изобретение, которое относится, в частности, к оборудованию для проращивания зерна (Патент №2500093, 2013). Проращивание зерна осуществляется в устройстве, которое включает в себя емкость для воды, в которой на опорах находится емкость для проращиваемого зерна, установленная с зазором к стенкам и днищу емкости для воды для обеспечения прохода паров воды к проращиваемому зерну снизу. В емкость для проращиваемого зерно поступает уже предварительно замоченное. Увлажнение зерна происходит за счет паров, образующихся при испарении воды на дне емкости для воды. В качестве недостатков для данного оборудования следует отметить увеличение трудоемкости за счет операций замачивания и дальнейшего проращивания зерна, зависимости времени проращивания зерна от процесса естественного испарения влаги.

Шикиным Е.В. (Патент № 125429, 2013) предлагается установка для проращивания семян содержащая емкость для жидкости с дном, кассету для семян, на дне емкости для жидкости размещены распылители воздуха, соединяемые со шлангами, подключенными к выходному отверстию электрического компрессора, при чем дно и стенки кассеты для семян размещены внутри емкости для жидкости, а дно и стенки в кассете выполнены перфорированными, размер отверстий которых не превышает размер проращиваемых семян, кассеты выполнены сменными, кроме того емкость для жидкости снабжена нагревателем с терморегулятором, крышка выполнена с возможностью регулирования уровня влажности. Недостатком известного устройства является сложность конструкции и высокая трудоемкость проращивания семян.

Известно устройство для проращивания зерна, содержащее емкость для зерна, закрепленную на стойке с возможностью поворота в горизонтальной плоскости, электродов для обработки зерна электрическим током (Патент №2389169, 2010). Недостатком данного устройства является применение в технологии проращивания химических веществ.

Известное оборудование для проращивания зерна имеет некоторые недостатки.

1.2 Актуальность разработки технологии и оборудования для проращивания зерна местных, адаптированных к условиям Сибири кормов

Под зерновые и зернобобовые культуры (включая кукурузу) в Красноярском крае в хозяйствах всех категорий в 2019 году было засеяно 920,4 тыс. га, в 2020 году- 933,7 тыс. га (рисунок 1.2). Наибольшая доля приходится на посевы пшеницы яровой, овса, ячменя ярового, рапса. По сравнению с 2019 годом увеличились посевы кукурузы на зерно. В хозяйствах Красноярского края выращивается рожь озимая, горох, соя.

В животноводстве рапс является важным источником пополнения ресурсов кормового белка и энергии, позволяет заменить в рационах частично или полностью дефицитные и дорогие корма (Григорьев Н.Г., Гаганов А.П., 2002).

Рисунок 1.2 — Посевные площади Красноярского края в 2019-2020 гг. (тыс. га) (Федеральная служба государственной статистики. Посевные площади Российской Федерации в 2020 году (весеннего учета), Москва 2020 https://rosstat.gov.ru/compendium/document/13277)

Соя и горох являются белковой добавкой к основному рациону животных и не используются в качестве основного корма (Лухт Х.В., 2004).

Зерно кукурузы превосходит все другие виды зерновых кормов по содержанию обменной энергии. Следует отметить, что несмотря на высокие вкусовые качества зерна кукурузы его используют в сочетании с другими концентратами вследствие низкого содержания протеина (до 11%), лизина и триптофана (Ширнина Н.М. и др., 2012).

Семена зерновых и зернобобовых культур, выращенных в условиях Красноярского края, используются при производстве одно — и многокомпонентных смесей. Например, в ряде сельскохозяйственных организаций Красноярского края получают экструдированные смеси: ЗАО «Тубинское» — зерно ячменя 30%, гороха 30%, рапса 40%; СПХ ЗАО «Владимировское» — зерно пшеницы 85%, рапса 15% (Трубников Ю.Н. и др., 2013).

Наиболее рационально экструдирование корма использовать в рационах кормления молодняка, так как в этот период жизни их пищеварительная система еще не способна в достаточной степени расщеплять питательные вещества, находящиеся в зерновой части рациона.

Актуальным и экономически выгодным является использование в скотоводстве методов подготовки зерновых кормов, обработанных методом экструдирования с предварительным проращиванием одного из компонентов.

В работе (Сайфулин А.С., 2018) указано, что зерносмесь, которую применяли в кормлении телят и коров и состоящую из 25% ржи, 20% гороха, 25% кукурузы и 30% предварительно пророщенного рапса, и последующей ее экструзией экономически выгодна.

Широкое внедрение технологии производства экструдатов с включением пророщенного компонента смеси затруднено из-за отсутствия эффективного способа и оборудования для проращивания зерна. Недостаточно изучен вопрос количественного и качественного состава зерна из местных сырьевых ресурсов, используемого для проращивания и дальнейшего использования в качестве компонента смеси в экструзионных технологиях.

Актуальными, на наш взгляд, являются исследования, направленные на разработку и внедрение эффективного оборудования для проращивания зерна, на подбор культур из местных сырьевых ресурсов, количественного и качественного состава материала, используемого для проращивания, применение пророщенных семян как компонента смеси в экструзионных технологиях.

2 Объекты и методы исследований.

Экспериментальные исследования проводились в Инжиниринговом центре ФГБОУ ВО «Красноярский государственный аграрный университет».

Структурная схема проведения исследований представлена на рисунке 2.1.

В качестве исходных компонентов при проведении исследований использовали семена рапса Траппер В4 2018, гороха Радамир Элита, пшеницы Новосибирская 15 Элита, кукурузы Россо140, ячменя Биом и Ага, сои Заряница РС1, овса Саян РС 3. Зерно пшеницы, сои и гороха выращены в условиях учебного хозяйства «Миндерлинское» ФГБОУ ВО «Красноярский государственный аграрный университет» Сухобузимского района.

На первом этапе для обеззараживания и интенсификации процесса проращивания зерна проводились лабораторные опыты по обработке нативного материала пероксидом водорода (замачивание в 1,5-3 % растворе пероксида водорода в течение 10 минут), перманганатом калия (замачивание в 1,5 % растворе перманганат калия в течение 10 минут), микроволновым излучением (обработка микроволновым излучением 1400 Вт/дм³ в течение 20 секунд).

Материалом для исследования служили образцы, отобранные из 3-х проб зерна. Из каждой пробы для проращивания отбирались навески по 30 г. Исследования проводили в троекратной повторности. Замачивание и проращивание производили в воде при 20±1°С, без доступа света.

После предварительной обработки зерна проводились исследования по проращиванию зерна на экспериментальной установке (Заявка на изобретение № 2020131218. Устройство для проращивания зерна. Авторы: Матюшев В.В., Невзоров В.Н., Семенов А.В., Чаплыгина И.А., Мацкевич И.В.) (рисунок 2.2). На конструкции устройств для проращивания зерна в настоящее время получено 2 решения на выдачу патентов на полезную модель и 3 положительных решения (Приложение А).

Анализ литературных источников и патентной информации

Разработка экспериментального оборудования для проращивания зерна. Подготовка и подача заявки на патент на оборудование для проращивания зерна.

Разработка технологии подготовки зерновых кормов, обработанных способом экструдирования с предварительным проращиванием одного из компонентов

Разработка рецептур кормов на основе зернового сырья с предварительным проращиванием одного из компонентов.

Объекты и методы исследований.

Оценка питательной ценности пророщенного зерна различных культур.

Выбор культуры, для включения в состав кормовых смесей перед экструзией.

Обработка экспериментальных данных.

Анализ состава, питательной ценности и безопасности полученных кормов

Результаты экспериментальных исследований.

Получение пророщенного зерна различных культур.

Получение экструдированных кормов с использованием пророщенного зерна на основе разработанных рецептур.

Оценка эффективности разработанных технологии и рецептур кормов по эколого- энергетическим и экономическим показателям.

Разработка нормативно-технической документации на рецептуру корма (СТО). Написание заявки на программу для ЭВМ на Государственную регистрацию обязательного экземпляра электронных изданий научно-практических рекомендаций, статей. Подготовка научно-технического отчета.

Выбор способа подготовки зерна к проращиванию

Рисунок 2.1 – Структурная схема проведения исследований

Рисунок 2.2 – Общий вид экспериментальной установки

для проращивания зерна

Техническим результатом изобретения является улучшение качества получаемой продукции за счет сокращения сроков проращивания зерна и подавления патогенной микрофлоры.

В емкости для зерна с перфорированными днищами размещаются одна над другой и замачивание зерна для проращивания производится обеззараженной ультрафиолетовым излучением водой, а интенсификация проращивания зерна обеспечивается обеззараженным ультрафиолетовым излучением воздухом, который после прохождения водяной ванны и перегородки из пористого материала превращается в туман, поступающий через перфорированные днища к зерновкам.

На втором этапе проводились исследования с использованием следующих вариантов получения экструдированных смесей: из нативного и пророщенного зерна пшеницы, нативного зерна пшеницы и пророщенного рапса, нативного зерна пшеницы и пророщенного гороха, нативного зерна пшеницы и пророщенного овса, нативного зерна пшеницы и пророщенной сои, нативного зерна пшеницы и пророщенной кукурузы.

Схема технологического процесса производства экструдированной смеси с предварительным проращиванием одного из компонентов представлена на рисунке 2.3.

Обеззараживание зерна (замачивание в 1,5–3 % растворе пероксида водорода в течение 10 минут)

Зерно для проращивания

Проращивание зерна (промывание зерна обеззараженной проточной водой (2 мин.); замачивание зерна (6 ч.); промывание зерна (1 мин.); проращивание зерна в затемнённых условиях при температуре 20 °С; через каждые 45 мин. на 15 мин. насыщение зерна влагой в виде тумана; через каждые 6 часов перемешивание и промывание зерна путём заполнения и слива из установки воды.

Смешивание

(пророщенное зерно в составе смеси 10 %,

15 %, 20 % и 25 %)

Зерно пшеницы

Экструдирование (экструдер ЭК-100)

Охлаждение

на корм животным

Измельчение

включение в

состав

комбикорма

Рисунок 2.3 – Схема технологического процесса производства

экструдированной смеси с предварительным проращиванием

одного из компонентов

Условия проращивания подбирали, учитывая физиологические особенности процесса. Для эффективного проращивания зерна требуется сочетание достаточной влажности, благоприятной температуры и доступа воздуха (Козьмина Н.П., 1976; Нарцисс Л., 2007). Согласно ГОСТ 12038-84 «Семена сельскохозяйственных культур. Метод определения всхожести» оптимальными для используемых культур условиями является температура 20°С и отсутствие света на начальных этапах проращивания. Активность процесса прорастания обеспечивается постоянным поступлением воды в течение всего периода проращивания, однако для начала прорастания необходима сравнительно, низкая влажность зерна — около 35 — 40 % (Казаков Е.Д., Кретович В.Л., 1989; Казаков Е.Д., 1996; Казаков Е.Д., Карпиленко Г.П., 2005; Синельникова О.В., 2010). Обычно процесс замачивания заканчивается тогда, когда содержание влаги в зерне достигает 42-44% — такой уровень влаги является равновесной величиной, при которой гидростатическое давление в клетках равно осмотическому давлению, создаваемому клеточным соком (Максимова Г.И., 2002; Казаков Е.Д., Карпиленко Г.П., 2005). В связи с этим для достижения указанной влажности зерно замачивали в течение 6 ч., затем для обеспечения доступа воздуха воду сливали, а необходимую влажность поддерживали за счет процесса туманообразования в камере проращивания. Для удаления микроорганизмов и ингибиторов роста зерно подвергали периодическому промыванию водой.

Пророщенное зерно вносили в состав смесей в количестве 10 %, 15 %, 20 % и 25 %.

Пророщенное зерно (с ростками и корешками до 2 мм) смешивали с не пророщенным зерном. Полученные смеси экструдировали на экструдере ЭК-100.

Проектируемая технологическая линия подготовки к скармливанию зерновых кормов, обрабатываемых методом экструдирования с предварительным проращиванием одного из компонентов (рисунок 2.4), включает устройство для проращивания зерна состоящее из корпуса 1, в верхней части которого рас положен патрубок 2 для подачи внутрь устройства обеззараживающего раствора, в нижней патрубок 3 с вентилем 4 для слива воды и обеззараживающего раствора. Для равномерного распределения воздушного потока в нижней части корпуса 1 расположен распределительный воздушный коллектор 5. Внутри корпуса друг на друга установлены ёмкости для зерна 6, 7, 8, 9 с перфорированными днищами 10, 11, 12, 13, размеры отверстий которых меньше размеров отдельных зерновок. Сверху корпус закрывается крышкой 14 с отверстиями 15 для выхода воздуха. На крышке установлено устройство для обеззараживания воды 16 с входным 17 и выходным 18 патрубками.

Проектируемая установка для проращивания зерна является универсальной, так как может использоваться для проращивания зерна до проростков длиной 2-5 мм, так и для получения гидропонной зелени. Для получения гидропонной зелени внутри крышки установлена фитолампа 19, которая работает до 7-10 суток в зависимости от проращиваемой культуры. Воздух в корпус 1 нагнетается компрессором 20 через устройство для обеззараживания воздуха 21 и гидрозатвор 22, на котором для слива воды имеется вентиль 23.

Проектируемая технологическая линия при проращивании зерна до проростков длиной 2-5 мм работает следующим образом.

Рисунок 2.4 – Схема технологической линии производства экструдированных кормов с предварительным

проращиванием одного из компонентов

Открывается крышка 14 установленная в верхней части корпуса 1. В корпус устанавливается ёмкость для зерна 6, имеющая перфорированное днище 10, в которую помещается зерно для проращивания. После заполнения ёмкости 6 на неё устанавливается ёмкость 7 с перфорированным днищем 11, происходит заполнение зерном. Далее устанавливается ёмкость 8 с перфорированным днищем 12 и также заполняется зерном.

После установки ёмкости 9 с перфорированным днищем 13 и заполнения её зерном закрывается крышка 14. Через патрубок 2 в корпус 1 подаётся раствор для обеззараживания зерна (перекись водорода 1,5 %) заполняя его по верхнюю кромку ёмкости 9, при этом вентиль 4 расположенный на патрубке 3 закрыт.

Обеззараживание зерна осуществляется в течение 10 минут. Открывается вентиль 4, обеззараживающий раствор сливается из корпуса. Далее осуществляется промывание зерна обеззараженной с помощью ультрафиолетового излучения в устройстве 16 проточной водой в течение 2 минут. Вода из водопроводной сети подаётся в обеззараживающее устройство 16 через патрубок 17, а в корпус через патрубок 18.

По окончании процесса промывания закрывается вентиль 4, корпус 1 заполняется обеззараженной водой по верхнюю кромку ёмкости 9, происходит процесс замачивания зерна в течение 6 часов. После чего вентиль 4 открывается, после слива воды из корпуса 1 осуществляется процесс промывания зерна проточной обеззараженной водой в течение 1 минуты, вентиль 4 закрывается. Нижняя часть корпуса 1 заполняется слоем обеззараженной воды выше распределительного воздушного коллектора 5 и ниже перфорированного днища 10 ёмкости 6 (см. рисунок 2.4). Начинается процесс проращивания зерна в затемнённых условиях при температуре 20 °С в течение 48 часов.

В процессе проращивания через каждые 45 минут на 15 минут включается в работу компрессор 20, который нагнетает поток воздуха через устройство для его обеззараживания 21 с помощью ультрафиолетового излучения, гидрозатвор 22 в распределительный воздушный коллектор 5. Обеззараженный воздух, проходя через слой воды в нижней части корпуса 1 насыщается влагой и в виде тумана проходит через ёмкости для зерна 6, 7, 8, 9, чем обеспечиваются оптимальные условия по влажности для проращивания зерна. Отработанный воздух удаляется из корпуса 1 через отверстия 15 крышки 14. Через каждые 6 часов происходит перемешивание зерна путём заполнения корпуса 1 и слива из него обеззараженной воды, а через каждые 12 часов в течение 1 минуты осуществляется промывание зерна проточной водой.

По окончании процесса проращивания вода из корпуса 1 и воздушного коллектора 5 сливается через вентили 4 и 23. Открывается крышка 14, ёмкости 6, 7, 8, 9 извлекаются из корпуса 1, пророщенное зерно подаётся в смеситель 24 где смешивается с зерном нативной пшеницы, поступающей по транспортёру 25. Смесь пророщенного зерна и нативной пшеницы транспортёром 26 подаётся в экструдер 27.

Полученный экструдат транспортёром 28 подаётся в охладитель 29, где охлаждается атмосферным воздухом нагнетаемым вентилятором 30. Охлаждённый до температуры не выше 5 °С окружающей среды экструдат поступает в переключатель потока 31 где с помощью заслонки 32 направляется в измельчитель 33 или на транспортёр 34 и далее на корм животным (на хранение). Измельчённый экструдат поступает на транспортёр 34 и далее направляется для включения в состав комбикормов.

Для определения влажности и температуры воздуха при проращивании зерна использовался гигрометр IT-8-RHT.

На третьем этапе экструдировали четырехкомпонентную смесь. Исследования проводились с включением в смесь перед экструдированием наибольшей доли (40%) пшеницы, овса, ячменя.

Исследования с включением в смесь наибольшей доли пшеницы проводились в четырех вариантах. Содержание компонентов смеси перед экструдированием представлено в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Содержание компонентов в смеси на основе пшеницы

Исследования с включением в смесь наибольшей доли овса проводились в четырех вариантах. Содержание компонентов смеси перед экструдированием представлено в таблице 2.2.

Таблица 2.2 – Содержание компонентов в смеси на основе овса

Исследования с включением в смесь наибольшей доли ячменя проводились в четырех вариантах. Содержание компонентов смеси перед экструдированием представлено в таблице 2.3.

Таблица 2.3 – Содержание компонентов в смеси на основе ячменя

Исходное сырье и готовая продукция согласно разработанной рецептуры исследовалась по аккредитованным методикам в научно-исследовательском испытательном центре Красноярского ГАУ, ФГБУ «Красноярский референтный центр Россельхознадзора» (определение нитратов, афлатоксина В1, сальмонеллы, энтеропатогенных типов кишечной палочки, общей бактериальной обсемененности) и ФГБУ ГЦАС «Красноярский» (массовой доли влаги и сухих веществ (летучих веществ), сырого протеина, сырого жира, сырой клетчатки, натрия, кальция, калия, нитрат-ионов, хлорид- ионов, витамина А (каротин), общего содержания фосфора, растворимых и легкогидролизуемых углеводов (сахар, крахмал), токсичных металлов (кадмий, свинец, цинк, медь), аминокислот (цистин, лизин, фенилаланин, гистидин, лейцин, метионин, валин, треонин, триптофан (ФТК-производные).

Оценка качества корма по экологическим и энергетическим показателям проводилась по эколого-энергетическому показателю качества продукции (Цугленок Н.В. и др., 2004):

(2.1)

где Екач — эколого-энергетический показатель качества продукции;

ОЭ — энергосодержание корма, МДж/кг СВ;

К_ТМО — коэффициент экологической безопасности корма.

Коэффициент экологической безопасности корма определяется по формуле:

(2.2)

где – взвешенные значения i-го элемента тяжелого металла;

т.е. – взвешенные (i = 1, n);

– максимально-допустимая масса i-го металла в исходном продукте;

– масса i-го металла в исходном продукте;

– минимально возможная масса (фон) i-го металла в исходном продукте.

Если тяжелых металлов в корме нет совсем, т.е. все то

– наилучший (и наибольший) показатель качества корма.

При m_{i х} < m_0iMAXТМ – К_ТМО < 1.

При m_{i х} > m_0iMAXТМ – К_ТМО стремится к 0.

3 Разработка технических решений по усовершенствованию оборудования для проращивания зерновых и зернобобовых культур

3.1 Анализ существующего серийно выпускаемого технологического оборудования для проращивания зерновых и зернобобовых культур

Аппарат «Живица» для получения проростков семян сельскохозяйственных культур АП-800 (рис. 3.1), техническая характеристика приведена в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Техническая характеристика аппарата «Живица» АП-800

Рисунок 3.1 –- Аппарат «Живица» для получения проростков семян сельскохозяйственных культур

УГЗК 500 (рис. 3.2) предназначена для производства гидропонного корма производительностью от 400 до 500 кг в день. Ежедневная производительность установки зависит от качества семян и соблюдения технологии. 1 кг зерна = 7 кг гидропонного зеленого корма.

Установка собирается на основе утепленного контейнера длиной 12 метров и состоит из двух залов: манипуляционного зала и зала ращения. В манипуляционном зале располагается проращиватель, емкость для воды, машина для мойки поддонов и блок управления установкой. В зале проращивания находятся 6 модульных стеллажей, на которых располагаются 192 поддона для ращения. Также в этом зале установлены модульные герметичные светильники, система кондиционирования и вентиляции.

Рисунок 3.2 – Общий вид установки для производства гидропонного корма УГЗК-500

Шкаф по производству микрозелени (рис. 3.3) – это эффективное универсальное стационарное габаритное автоматизированное устройство непрерывного цикла, предназначенное для выращивания экологически чистых гидропонных плантаций салатов, рассады, кормов, травы для спорткомплексов и т.п. в течение круглого года. При этом в одном шкафу можно одновременно выращивать несколько различных культур. Изделие может быть использовано как в условиях небольших фермерских хозяйств, так и на крупном специализированном предприятии.

Рисунок 3.3 – Общий вид шкафа для производства микрозелени

Шкаф для проращивания семян (гидропоника) представляет собой полость, которая с фронтальной стороны закрывается прозрачными панелями. Внутрь помещается стеллаж с лотками, выстроенными по принципу «этажерка». На лотках содержится специальный грунт, питательный раствор или минеральная вата. Слой делится на рядки для посадки культур. Система полива может быть выстроена в соответствии с требованиями клиента. Время включения и паузы системы освещения (флуоресцентные лампы) регулируется. Система вентиляции обеспечивает полноценный доступ воздуха к каждому лотку.

Шкаф-теплица управляется системой на основе цифровой элементной базы. Для обслуживания достаточно одного оператора.

Автоматическая установка по производству гидропонного зеленого корма ГУ — М 20 (рис. 3.4).

Рисунок 3.4 – Общий вид автоматической установки по производству гидропонного зеленого корма ГУ — М 20

Автоматическая установка по производству гидропонного зеленого корма ГУ — М 20 предназначена для мелких подворий. Позволяет вырастить до 20 кг., готового зеленого корма в сутки. (Этого объема зеленого корма достаточно для кормления: 1-й коровы либо 3 свиней, либо 8 овец, либо 20 кроликов, либо 100 кур).

Автоматическая установка состоит из стеллажа в сборе, комплекта для полива, комплект для слива, лотков для проращивания и торцевых заглушек.

Расходы на производство 20 кг/сут. корма зеленого на установке ГУ — М 20 составляют:

– Расход зерна, 3 кг. (в зависимости от типа зерна);

– Расход воды, 15 л (без учета промывки и замачивания);

– Расход электроэнергии, 0,1 кВт/ч (без учета освещения и терморегуляции);

– Трудозатраты, 0,5 человеко-часов.

Технические характеристики гидропонной установки ГУ — М 20 приведена в таблице 3.2.

Таблица 3.2 – Технические характеристики гидропонной установки ГУ — М 20

Гидропонная установка для зелёного корма

Установка для зелёного гидропонного корма (рис. 3.5) предназначена для производства гидропонного зеленого корма (проращивания зерна). Техническая характеристика вертикальной гидропонной установки приведена в таблице 3.3.

Рисунок 3.5 – Общий вид гидропонной установки для зелёного корма

Таблица 3.3 – Техническая характеристика вертикальной гидропонной установки

Каркас гидропонной установки нержавеющий и изготавливается из оцинкованной стали. В Каркас устанавливаются удобные, легкие, износостойкие поддоны изготовленные из нержавеющей (или из оцинкованной) стали. Вертикальная гидропонная установка комплектуется баком для слива воды и падающим насосом.

3.2 Патентные исследования разработанных конструкций устройств для проращивания зерна

В рамках патентного поиска по разработанным конструкциям устройств для проращивания семян производился анализ патентов, принадлежащих следующим категориям международной патентной классификации: А01С 1/00, А01С 1/02.

Также производился поиск без ограничения разделов классификаций по следующим ключевым словам и фразам:

• устройство для проращивания семян;
• проращиватель;
• машина для проращивания зерна.

В дополнение поиск выборочно проводился и по базам данных, базам знаний и экспертным системам.

В качестве результата поиска рассмотрены наиболее близкие к теме исследования патенты:

Патент РФ №2444881 «Конвейер для проращивания зерна»

Патент РФ №2444881 A01C 1/02 «Конвейер для проращивания зерна» авторы Булавин С.А., Саенко Ю.В., Головин А.В., заявитель и патентообладатель Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Белгородская государственная сельскохозяйственная академия» Заявка: 2020121962, от 07.10.2020, опубл. 20.03.2012. Бюл. № 8.

На рисунке 3.6 представлен общий вид конвейера для проращивания зерна, на рисунке 3.7 приведен поперечный разрез камеры.

На рисунке 3.6 представлен конвейер для проращивания зерна, который состоит из источника электромагнитной энергии 1 (рис. 3.6, 3.7), который соединен с излучателем 2. Излучатель 2 установлен внутри камеры 3 над диэлектрическим транспортером 4. Камера 3 в поперечном разрезе выполнена прямоугольного сечения. Диэлектрический транспортер 4 установлен внутри камеры 3. Диэлектрический транспортер 4 выполнен для обработки на нем слоя зерна. Толщина ветви диэлектрического транспортера 4 выбрана с учетом длины волны. Привод 5 диэлектрического транспортера 4 выполнен вне камеры 3. Под верхней ветвью диэлектрического транспортера 4 установлен металлический экран 6 с диэлектрическим слоем 7. Металлический экран 6 с диэлектрическим слоем 7 выполнен с возможностью изменения положения по высоте. Над диэлектрическим транспортером 4 выполнена регулировочная пластина 8. Вертикальный зазор между регулировочной пластиной 8 и диэлектрическим транспортером 4 предназначен для обеспечения необходимой высоты слоя зерна на диэлектрическом транспортере 4. С торцов камера 3 закрыта. В верхней части камеры 3 установлен загрузочный бункер 9, в нижней части которого выполнена дозирующая заслонка 10. Ниже дозирующей заслонки 10 установлена система запредельных волноводов 11. Система запредельных волноводов 11 установлена подвижно относительно камеры 3. Для предотвращения скапливания зерна система запредельных волноводов 11 выполнена с возможностью вибрации. Для обеспечения вибрации система запредельных волноводов 11 соединена с вибратором 12 (рис. 3.6). Загрузочный бункер 9 (рис. 3.6, 3.7) установлен над загрузочной частью диэлектрического транспортера 4. Выгрузной частью диэлектрический транспортер 4 выполнен над ванной 13 (рис. 3.6) для замачивания зерна. Под выгрузной частью диэлектрического транспортера 4 (рис. 3.6, 3.7) установлена система запредельных волноводов 14 (рис. 3.6). Система запредельных волноводов 14 установлена подвижно относительно камеры 3 (рис. 3.6, 3.7).

Для предотвращения скапливания зерна система запредельных волноводов 14 (рис. 3.6) выполнена с возможностью вибрации. Для обеспечения вибрации система запредельных волноводов 14 соединена с вибратором 15. Нория 16 нижней частью погружена в ванну 13, а верхняя ее часть установлена выше бункера 17. Для обеспечения ссыпания зерна на дно бункера 17, бункер 17 выполнен сужающимся книзу. В нижней части бункера 17 расположен шнек 18. Шнек 18 расположен над транспортером 19. Под транспортером 19 установлена емкость 20. Под емкостью 20 установлен транспортер 21. Транспортер 21 смещен относительно транспортера 19. Ниже установлен транспортер 22. Транспортер 22 смещен относительно транспортера 21. Ниже установлен транспортер 23, который смещен относительно транспортера 22. Ниже установлен транспортер 24, который смещен относительно транспортера 23. Над транспортерами установлен трубопровод 25. Для смачивания зерна в трубопроводе 25 установлены форсунки 26. Сбоку транспортеров установлены щитки 27. Мотор-редуктор 28 с цепной передачей 29 предназначен для приведения в работу транспортеров 19, 21, 22, 23, 24. Цепная передача 29 установлена для привода транспортеров 21 и 23 в противоположную сторону относительно транспортеров 19, 22, 24. Над транспортерами 23 и 24 установлены светильники 30. Для предотвращения попадания воды на светильники они установлены под емкостями 20. Все перечисленные выше узлы установлены на раме 31.

Конвейер для проращивания зерна работает следующим образом. В загрузочный бункер 9 (рис. 3.6, 3.7) подают зерно, с помощью дозирующей заслонки 10 зерно из загрузочного бункера подают в систему запредельных волноводов 11. Вибратор 12 передает вибрации системе запредельных волноводов 11, и зерно подают на загрузочную часть диэлектрического транспортера 4. С помощью привода 5 (рис. 3.7) перемещают диэлектрический транспортер 4 (рис. 3.6, 3.7) и зерно подают к регулировочной пластине 8. Зерно подают в зазор между диэлектрический транспортером 4 и регулировочной пластиной 8. Затем установленный слой зерна подают под излучатель 2. От источника электромагнитной энергии 1 электромагнитную энергию через излучатель 2 подают на слой зерна. В результате этого производят электромагнитную обработку слоя зерна, находящегося на диэлектрическом транспортере 4. В результате воздействия электромагнитного поля на слой зерна осуществляют его дезинфекцию и стимуляцию прорастания. Электромагнитное поле проникает сквозь слой зерна, верхнюю ветвь диэлектрического транспортера 4, диэлектрический слой 7 и отражается от металлического экрана 6. При прохождении через слой зерна часть электромагнитной энергии поглощается слоем зерна. Отраженная от металлического экрана 6 часть электромагнитных волн возвращается в слой зерна на диэлектрическом транспортере 4 и повторно воздействует на него.

Для согласования мощности источника электромагнитной энергии 1 с нагрузкой и защиты от аварийного режима, обусловленного отраженной волной, слой зерна, толщина ветви диэлектрического транспортера 4, расстояние между верхней ветвью диэлектрического транспортера 4 и диэлектрическим слоем 7, а также толщину диэлектрического слоя 7 выбирают с учетом электрофизических характеристик зерна и длины волны электромагнитного излучения.

В качестве источника электромагнитных излучений используем магнетрон непрерывного генерирования с частотой 2450±50 МГц. Длина волны λ=12 см.

Толщина обрабатываемого слоя зерна при относительной диэлектрической проницаемости зерна равна:

см.

где λ — длина волны электромагнитного излучения.

Толщина ветви диэлектрического транспортера при относительной диэлектрической проницаемости равна:

см.

Расстояние между диэлектрическим слоем и лентой диэлектрического транспортера выбираем из условия:

см.

Толщина диэлектрического слоя над металлическим экраном при относительной диэлектрической проницаемости равна:

см.

С диэлектрического транспортера 4 зерно подают в заранее заполненную водой ванну 13 (рис. 3.6). В ванне 13 зерно выдерживают в течение 12…16 часов. Затем при помощи нории 16 намокшее зерно подают в бункер 17. По всей ширине бункера 17 зерно растаскивают и подают на транспортер 19 при помощи шнека 18. Одновременно со шнеком 18 включают мотор-редуктор 28, который при помощи цепной передачи 29 приводит в работу транспортеры 19, 21, 22, 23, 24. Транспортером 19 протаскивают зерно по всей своей длине. Далее мотор-редуктор 28 выключают. Для достижения влажности зерна 42…47% по трубопроводу 25 подают воду, которая из форсунок 16 попадает на транспортеры 19, 21, 22, 23, 24. Вода с транспортеров стекает в емкости 20. Зерно на транспортере 19 выдерживают сутки. Затем включают мотор-редуктор 28 и зерно под действием сил гравитации перемещают с транспортера 19 на щиток 27 и отраженное от него подают на транспортер 21. Транспортеры 21 и 23 перемещают в противоположном направлении относительно транспортеров 19, 22, 24. Одновременно при помощи нории 16 производят загрузку транспортера 19. При помощи светильников 30 облучают зерно, находящееся на транспортерах. Зерно последовательно проводят через транспортеры 19, 21, 22, 23, 24. На каждом транспортере зерно выдерживают одни сутки. До длины ростков 1,5…2 см зерно проращивают пять суток, поэтому в конвейере установлено пять транспортеров.

После транспортера 24 пророщенное зерно перемещают на выдачу животным.

Такой конвейер для проращивания зерна обеспечивает поточность процесса проращивания зерна, а также за счет предварительной электромагнитной обработки дезинфекцию и стимуляцию зерна.

Рисунок 3.6 – Общий вид конвейера для проращивания зерна

Рисунок 3.7 – Поперечный разрез камеры

Патент 2092003 Устройство для проращивания семян

Пат. 2092003 Российская Федерация, МПК А01С 1/00 Устройство для проращивания семян / Савельев Виктор Андреевич. заявитель и патентообладатель Савельев Виктор Андреевич. — №94006195/13; заявл. 22.02.1994; опубл. 10.10.1997 [Пат. 2092003].

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству, в частности к способам и устройствам для оценки качества посевного материала.

Целью изобретения является упрощение разбора прорастающих семян на всхожие и невсхожие.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для проращивания семян включает емкость для воды, гофрированное ложе и водопоглощающий материал и отличается тем, что гофрированное ложе состоит из шарнирно соединенных сверху и снизу пластин с вырезами снизу и с прорезями над ними, в которые продевается водопоглощающий материал и закрепляется защелками, при этом в пластинах имеются соосные отверстия, через которые продевается шток.

На рисунке 3.8 изображено предлагаемое устройство; на рисунке 3.9 устройство для проращивания семян, вид А.

Устройство для проращивания семян, включающее емкость 1 для воды, гофрированное ложе 2 и водопоглощающий материал 3, отличается тем, что гофрированное ложе состоит из шарнирно соединенных сверху пластин 4 с вырезами 5 внизу и с прорезями 6 над ними, в которые продевается водопоглощающий материал и закрепляется защелками 7, при этом в пластинах имеются соосные отверстия 8, через которые продевается шток 9.

Работает устройство следующим образом.

Семена исследуемой культуры (пшеница, ячмень) загружаются счетчиком-раскладчиком между сдвинутыми и поставленными в емкость 1 для воды пластинами 4 на водопоглощающий материал 3. Устройство вместе с семенами ставится в термостат. Семена, соприкасаясь с водопоглощающим материалом, набухают, прорастают. При определении всхожести семян гофрированное ложе 2 вынимают их емкости 1, ставят на гладкую поверхность и раздвигают пластины 4 в стороны. Шток 9, двигаясь в отверстиях 8, увеличивается в длине, пластины уменьшают свою высоту, при этом увеличивается расстояние между рядами проросших семян на водопоглощающем материале 3. Это позволяет удобнее разобрать семена на всхожие и невсхожие. После разбора проросших семян пластины 4 сдвигают и ставят в емкость 1 для воды с целью дальнейшего проращивания. Водопоглощающий материал 3 периодически меняют, помещая его в прорези 6, и закрепляют защелками 7. Водопоглощающий материал помещается в вырезах 5 и контактирует с водой в емкости 1.

Применение предлагаемого изобретения позволит упростить работы по разбору проросших семян за счет увеличения расстояния между высеиваемыми на проращивание рядками семян.

Рисунок 3.8 – изображено предлагаемое устройство

Рисунок 3.9 – Устройство для проращивания семян, вид А

Патент ПМ 109634 Устройство для проращивания зерна

Пат. ПМ 109634 Российская Федерация, МПК А01С 1/00 Устройство для проращивания зерна / Кокшаров Владимир Викторович, заявитель и патентообладатель Кокшаров Владимир Викторович. — №2011122452/13; заявл. 02.06.2011; опубл. 27.10.2011. [Пат. ПМ 109634]

Полезная модель относится к пищевой промышленности, в частности к устройствам для проращивания зерна.

Задачей, решаемой настоящей полезной моделью, является устранение указанных недостатков и создание устройства, позволяющего использовать поддержание оптимального водного режима в течение всего периода прорастания при повышении качества проращенного зерна, при одновременном уменьшении времени проращивания и сокращении стоимости процесса.

Указанный технический результат достигается за счет создания устройства для проращивания зерна. Устройство для проращивания зерна, содержащее емкость для зерна, емкость выполнена с перфорированными стенками и днищем и с равными по размеру наружными отгибами по ее периметру в верхней части и на днище, а днище емкости снабжено выступом, расположенным под ее отгибом размеры которого по высоте и по периметру обеспечивают фиксированную установку емкостей одна на другую, при этом отгиб, выполненный на днище емкости соприкасается с отгибом, выполненным в верхней части емкости. Размеры отверстий в стенках и днище не превышают размеры отдельной зерновки. Высота выступа составляет не менее 1/5 высоты емкости, а длина выступа меньше длины передней стенки емкости на толщину стенки емкости. Емкость выполнена из материала не подверженного окислению.

На рисунке 3.10 показана конструкция емкости, вид спереди и вид сверху.

Рисунок 3.10 – Общий вид емкости, вид спереди и вид сверху.

Емкость для зерна 1 выполнена с перфорированными стенками 2 и днищем 3. В верхней части емкости 1 по ее периметру выполнен наружный отгиб 4, днище 3 также имеет по периметру наружный отгиб 5, равный отгибу 4. Днище 3 снабжено выступом 6, расположенным под отгибом 5. Размеры отверстий 7 в стенках 2 и днище 3 не превышают размеры отдельной зерновки. Высота выступа 6 составляет не менее 1/5 высоты емкости 1. Длина выступа 6 меньше длины передней перфорированной стенки 2 на толщину стенки 2 емкости 1. Выбранные соотношения размеров выступа от размеров стенок емкости позволяют обеспечивать фиксированную установку емкостей одну на другую, а также, чтобы между верхней и нижней емкостями было пространство для формирования ростков. Емкость 1 выполнена из материала, который не подвержен окислению, такого, как нержавеющая сталь, пищевой алюминий, пищевой пластик.

Работает устройство следующим образом. Семена зерновых культур для проращивания, например, пшеницы размещают в емкости 1 на днище 3 слоем от 1 см до 10 см. На заполненную семенами емкость 1 ставят следующую емкость 1 и ее также загружают семенами, при этом отгиб 5 на днище 3 соприкасается с отгибом 4, выполненным в верхней части емкости 1, а выступ 6 размещается внутри емкости 1.

На первом этапе проращивания в установленные емкости 1 автоматически или вручную подается вода при температуре от 5 до 25 в зависимости от температуры помещения, где установлены емкости 1. При проращивании семян желательно на всех этапах пользоваться только такой водой, которая не содержит вредных примесей, иначе загрязнители либо проникнут внутрь семени, либо адсорбируются на его поверхности и качество продукта резко снизится. Вода в емкость подается сверху в течение 55 минут с минимальной скоростью. Затем прекращают подачу воды и осуществляют выдержку в течение 5 минут, далее операцию подачи воды с выдержкой повторяют 5-10 раз, в зависимости от сорта семян. Для мелких семян, например семена люцерны — 5 раз. Для более крупных, например горох — 10 раз. На втором этапе производят подачу в емкости 1 воды в течение 5-15 минут, затем прекращают подачу воды и производят выдержку в течение 45-55 минут, далее количество циклов подачи воды с выдержкой повторяют в зависимости от получаемой величины проростков. После того, как семена наклевываются (через 36-72 часов от начала операции проращивания), далее проростки промывают теплой водой и выкладывают в специальные емкости, где сливаются излишки воды и семена готовы к употреблению. Емкости промываются теплой водой и вновь заполняются семенами для проращивания.

Таким образом, предложенное устройство и универсальный способ получения проростков ряда сельскохозяйственных культур достаточно прост и дает возможность за сравнительно короткий срок получать значительное количество разнообразных проростков самого высокого качества.

Патент ПМ 178333 Установка для проращивания зерна

Пат. ПМ 178333 Российская Федерация, МПК А01С 1/02 Установка для проращивания зерна / Конева Мария Сергеевна, Бугаец Наталья Алексеевна, Тихомирова Наталья Анатольевна, Ахмедова Лолита Магамедовна, заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кубанский государственный технологический университет» (ФГБОУ ВО «КубГТУ»). — №2017124264/13; заявл. 07.07.2017; опубл. 30.03.2018.

Полезная модель относится к пищевой промышленности, а именно к установкам для проращивания семян и предназначена для получения пищевых проростков из семян зерновых и бобовых культур для питания человека и домашних животных.

Задачей является усовершенствование установки для проращивания семян, позволяющее повысить эффективность процесса проращивания семян.

Техническим результатом является интенсификация процесса аэрации.

Технический результат достигается тем, что установка для проращивания семян, содержащая емкость для жидкости с дном, на котором размещен распылитель воздуха, соединенный со шлангом, подключенным к выходному отверстию компрессора, кассету для семян, с установленной на ней крышкой, состоящую из буртика и, размещенных внутри емкости для жидкости, дна и стенок, выполненных перфорированными или сетчатыми, отверстия которых имеют размер, не превышающий размера проращиваемых семян, при этом распылитель воздуха выполнен в виде плоского зигзагообразного змеевика с шагом 2-3 см, закрепленного посредством фиксирующих элементов по всей площади дна емкости для жидкости.

Аэрация семян является необходимым процессом при проращивании семян, поскольку повышает их всхожесть вдвое, предотвращает их плесневение и дальнейшее загнивание при избыточным количестве жидкости и высыхание оболочек семян при недостаточном количестве жидкости в емкости. Распылитель воздуха, выполненный в виде зигзагообразного змеевика с шагом 2-3 см, закрепленного на дне емкости для жидкости, формирует во всем объеме жидкости мелкие пузырьки воздуха, которые поднимаются на поверхность жидкости, лопаются и создают микробрызги, которые через перфорированные или сетчатые стенки и дно кассеты для семян проникают к семенам. Исключая при этом возможность появления зон застаивания, что позволяет повысить интенсификацию процесса аэрации. В дальнейшем аэрация обеспечивает потребность развивающейся корневой системы в кислороде, насыщая пузырьками воздуха жидкость по всему объему емкости, придает крепость росткам, предотвращая отмирание корней и снижение подачи питательных веществ, что обеспечивает повышение эффективности процесса проращивания.

Экспериментально подтверждено, что использование шага более 3 см ведет к снижению степени аэрации и появлению зон застаивания. Применение шага менее 2 см нецелесообразно, поскольку приводит к повышенным материало- и энергозатратам.

На рисунке 3.11 представлена установка для проращивания семян — вид сбоку в разрезе, на рисунке 3.12 — вид установки сверху без кассеты для семян и крышки.

Установка для проращивания семян содержит емкость для жидкости 1 с дном 2, по всей площади которого размещен распылитель воздуха 3, выполненный в виде плоского зигзагообразного змеевика с шагом 2-3 см, закрепленный посредством фиксирующих элементов 4, расположенных по дну 2 емкости для жидкости 1. Распылитель воздуха 3 соединен со шлангом 5, который через технологический выход 6, выполненный в верхней части емкости для жидкости 1, подключен к выходному отверстию 7 компрессора 8.

Кассета для семян 9, выполненная из дна 10, стенок 11 и буртика 12, размещена в верхней части емкости для жидкости 1. Дно 10 и стенки 11 кассеты для семян 9 выполнены перфорированными или сетчатыми, отверстия 13 которых не превышают размера проращиваемых семян. Сверху на кассете для семян 9 размещена крышка 14.

Установка для проращивания семян работает следующим образом. На дно 2 емкости для жидкости 1 помещают распылитель воздуха 3, укладывая и фиксируя его зигзагообразные витки с помощью фиксирующих элементов 4 с шагом 2-3 см. Затем распылитель воздуха 3 соединяют со шлангом 5, пропущенным через технологический выход 6, который в свою очередь подключают к выходному отверстию 7 компрессора 8.

Рисунок 3.11 – Установка для проращивания семян — вид сбоку в разрезе

Рисунок 3.12 – Вид установки сверху без кассеты для семян и крышки.

Емкость для жидкости 1 наполняют жидкостью до уровня дна кассеты для семян 9. В качестве жидкости рекомендуется использовать чистую воду или воду с добавками органических и/или неорганических веществ. Семена для проращивания засыпают на дно 10 кассеты для семян 9, помещают в емкость для жидкости 1 и накрывают крышкой 14, до полного соприкосновения с буртиком 12. При включении компрессора 8 распылитель воздуха 3 образует в объеме жидкости по всей площади емкости для жидкости 1 мелкие пузырьки воздуха, которые при достижении поверхности жидкости лопаются, создавая микробрызги, попадающие через отверстия 13 дна 10 и стенок 11 кассеты для семян 9 на проращиваемые семена. В результате для проращиваемых семян создается воздушно-жидкостная среда, обеспечивающая активное проращивание.

Таким образом, совокупность приведенных конструктивных признаков обеспечивает достижение заявляемого технического результата.

Патент 2198489 Ложе для проращивания семян

Пат. 2198489 Российская Федерация, МПК А01С 1/02 Ложе для проращивания семян/ Власов П.А., Стаценко А.П. заявитель и патентообладатель Пензенская государственная сельскохозяйственная академия, Стаценко Александр Петрович, — №2001106432/13; заявл. 07.03.2001; опубл. 20.02.2003.

Изобретение относится к области сельского хозяйства /аппараты для проращивания семян/ и может быть использовано в процессе определения лабораторной всхожести семян культурных растений с целью оценки их посевных качеств.

Заявленное изобретение направлено на устранение указанных недостатков, в частности, на эффективное извлечение из ячеек отработанных гелей, сохранность и продление срока службы ложа, исключение из процесса агрессивных химических реагентов, следы которых существенно ухудшают условия проращивания семян и искажают результаты оценки.

Использование предложенной конструкции позволило получить следующий технический результат: существенное (в 5-6 раз) ускорение очистки ячеек ложа от остатков геля, продление срока службы ложа, улучшение всхожести семян на 3-4% и уменьшение ошибки опыта.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в конструкции ложа предусмотрено использование сквозных отверстий, служащих ячейками для проращивания зерна, и плотно притертого к поверхности подвижного металлического днища с заплечиками, нижняя часть которого выполняет функцию дна ячеек, на которые опираются нижний концы гелей. После окончания проращивания семян и срезания проростков подвижное днище выдвигается и гели, теряя опору, под воздействием водной струи из водопроводного крана, легко удаляются из ячеек, не требуя для этого дополнительного химического вмешательства.

Испытания показали, что использование новой конструкции повышает всхожесть семян на 3-4%, а ошибка среднего из четырех повторений сокращается от ±3 до ±1.

На рисунке 3.13 схематически показана усовершенствованная конструкция ложа для проращивания семян /вид сверху/.

Рисунок 3.13 – Усовершенствованная конструкция ложа для проращивания семян, вид сверху

Сведения, подтверждающие возможность использования изобретения. Ложе для проращивания семян содержит пластиковый брусок 250*150*30 мм 1 с засверленными на нем 100 сквозными отверстиями (ячейками) диаметром 7 мм. На брусок надето подвижное металлическое плотно притертое к поверхности днище с заплечиками, нижняя часть которого выполняет функцию подвижного дна ячеек.

Предлагаемое ложе для проращивания семян освобождается от отработанных гелей следующим образом: после окончания проращивания подвижное днище с заплечиками выдвигается и гели, теряя опору, в качестве которой служила нижняя стенка днища, удаляются из ячеек водной струей из водопроводного крана, что существенно ускоряет и облегчает процесс оценки всхожести семян.

3.3 Технические решения по усовершенствованию оборудования для проращивания семян

3.3.1 Барабанное устройство для проращивания семян

Заявка №2020122562 на ПМ РФ «Барабанное устройство для проращивания зерна» МПК А01С 1/00, авторы Невзоров В.Н., Безъязыков Д.С., Мацкевич И.В., Матюшев В.В. ФГБОУ ВО Красноярский государственный аграрный университет, заявка 2020122562 от 02.07.2020.

Полезная модель относится к сельскохозяйственному производству, в частности к способам и устройствам для проращивания семян.

Технической задачей, на которое направлена полезная модель, является повышение производительности и обеспечение полного качественного проращивания семян.

Задача решается тем, что барабанное устройство для проращивания семян содержит емкости для семян выполненные перфорированными, они подвижны и установлены на вращающимся струнном барабане, который установлен на неподвижном пустотелом валу, имеющим отверстия в стенках, соединенные трубопроводами с датчиками подачи воды, воздуха и электроэнергии для источников освещения.

Полезная модель поясняется рисунком 3.14 на котором представлен общий вид барабанного устройства для проращивания семян, а на рисунке 3.15-разрез АА рис. 3.14.

Барабанное устройство для проращивания семян состоит из электродвигателя 1, который передает крутящий момент на приводной вал 2, муфту 3 и вал 4. Вал 4 жестко соединен с ведущей шестерней 5 которая передает вращение большому зубчатому венцу 6 жестко соединенная барабаном 7, который выполнен в виде дисков 8 , соединенных между собой струнами 9, на которых на крюках 10 установлены емкости 11 для проращивания зерна у которых по всей поверхности выполнены отверстия 12.

Рисунок 3.14 Общий вид барабанного устройства для проращивания семян

Рисунок 3.15- Разрез АА

Диски 8 жестко установлены на полом валу 13, который в свою очередь неподвижно установлен на корпусе 14. В полом валу 13 выполнены отверстия 15 которые соединены с водоводом 16 который через пульт управления 17 соединен с датчиком подачи воды 18. В полом валу 13 выполнены карманы 19 в которых установлены источники освещения 20 которые соединены электропроводом 21 через пульт управления 17 с датчиком подачи электричества 22. В полом валу 13 выполнены отверстия 23 которые соединены с воздуховодом 24 через пульт управления 17 с датчиком подачи воздуха 25.

Барабанное устройство для проращивания семян работает следующим образом:

Включают электродвигатель 1 который через вал 2, муфту 3 и вал 4 передает крутящий момент на ведущую шестерню 5 которая передает вращение зубчатому венцу 6 жестко соединенного барабаном 7,который при вращении перемещается с помощью дисков 8 и струн 9 емкости 11 установленных на крюках 10 до верхней точки барабана 7 и останавливается. Семена зерновых культур загружаются в емкость 11 опять вращают барабан 7 до подхода очередной емкости в верхнюю точку барабана 7, останавливают и так последовательно загружают все емкости 11. После загрузки емкостей семенами зерновых культур для проращивания, на пульте управления 17 задают технологический режим управления процессами подачи воды в отверстия 15 по водоводу 16 установленному в полом валу 13 с помощью датчика подачи воды 18, времени работы источников освещения 20 размещенных в кармане 19, которые соединены электропроводом 21 через пульт управления 17 с датчиком подачи электричества 22 и подачи воздуха через отверстия 23 подаваемому по воздуховоду 24 соединенному через пульт 17 сдатчиком подачи воздуха 25.После установления технологических режимов процесса проращивания семян, включают электродвигатель 1 и барабан 7 начинает медленно вращаться , при этом емкости 11 также будут делать круговой оборот вокруг полого вала попадать под освещение от источников 20 и в отверстия 12 будут поступать вода и воздух, что обеспечивает оптимальные условия для ускорения проращивания семян.

Применение предлагаемого изобретения позволит повысить производительность труда и обеспечить полное качественное проращивание семян за счет обеспечения технологического процесса периодической подачей воды, воздуха и освещения.

3.3.2 Устройство для проращивания зерна

Пат. ПМ 200826 «Устройство для проращивания зерна» МПК А01С 1/00, Невзоров В.Н, Матюшев В.В., Тепляшин В.Н., Кох Ж.А., Мацкевич И.В., заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО Красноярский государственный аграрный университет, заявка 2020116559 от 12.06.2020, опубл. 12.11.2020

Устройство для проращивания зерна относится к пищевой промышленности, в частности к устройствам для проращивания зерна сельскохозяйственных культур.

Технической задачей, на которую направлена полезная модель, является получение проростков в короткие сроки, за счет цикличного качественного увлажнения водой через распылительные форсунки, встряхивания вибрационным механизмом и уничтожения развития посторонней микрофлоры бактерицидными фонарями.

Указанная техническая задача решается тем, что перфорированные лотки для зерна выполнены с волнистым днищем и установлены один над другим на вибрационном многоступенчатом валу, имеющем привод от вибрационного механизма, под перфорированными лотками с зерном установлен конусный водоприемник, который соединен с насосом, фильтром и распылительными форсунками, а внутри корпуса цилиндрической емкости имеются отверстия с установленными бактерицидными фонарями, запуск вибрационного механизма, насоса и включение бактерицидных фонарей синхронизирован и осуществляется с панели управления.

Полезная модель поясняется рисунком 3.16, на котором показан общий вид устройства для проращивания зерна.

Рисунок 3.16 – Устройство для проращивания зерна

Устройство для проращивания зерна содержит корпус цилиндрической емкости 1 с опорами 2, прозрачную крышку 3 с ручкой 4. Внутри корпуса цилиндрической емкости 1 расположен вибрационный многоступенчатый вал 5 имеющий диаметры 6, 7, 8. Вибрационный многоступенчатый вал 5 установлен в вибрационном механизме 9 имеющем эксцентриковый вал 10 приводящийся во вращательное движение через муфту 11 от электродвигателя 12 управляемого с панели управления 13. На вибрационном многоступенчатом валу 5 с диаметром 7 установлен перфорированный лоток 14 с волнистым днищем 15, а на вибрационном многоступенчатом валу 5 с диаметром 6 установлен перфорированный лоток 16 с волнистым днищем 17. Внутри корпуса цилиндрической емкости 1 под перфорированным лотком 14 установлен конусный водоприемник для воды 18 имеющий патрубок 19 соединенный с насосом 20, синхронно подключенный к панели управления 13, фильтром 21 и распределительной системой воды 22 подаваемой воду в распылительные форсунки 23. Внутри корпуса цилиндрической емкости 1 имеются отверстия 24, в которые установлены бактерицидные фонари 25 синхронно подключенные к панели управления 13.

При помощи ручки 4 с корпуса цилиндрической емкости 1 установленной на опорах 2 снимается прозрачная крышка 3, далее с вибрационного многоступенчатого вала 5 диаметрами 6, 7 расположенного внутри корпуса цилиндрической емкости 1 извлекаются перфорированный лоток 16 с волнистым днищем 17 и перфорированный лоток 14 с волнистым днищем 15 с последующим размещением семян зерновых культур в перфорированных лотках 14 и 16 на волнистом днище 15, 17 ровным слоем от 1 до 5 см.

Конусный водоприемник для воды 18 установленный внутри корпуса цилиндрической емкости 1 под перфорированным лотком 14 заполняется водой, после чего на вибрационный многоступенчатый вал 5 с диаметрами 6, 7 расположенный внутри корпуса цилиндрической емкости 1 устанавливаются перфорированные лотки 14 и 16 с размещенными на них семенами зерновых культур, а корпус цилиндрической емкости 1 закрывается прозрачной крышкой 3.

На этапе процесса проращивания включается панель управления 13 с автоматической цикличной программой и запускается насос 20 подающий воду из конусного водоприемника для воды 18 через патрубок 19, фильтр 21 по распределительной системе воды 22 к распылительным форсункам 23 распыляющим воду по всей поверхности семян зерновых культур размещенных на перфорированных лотка 14 и 16. Продолжительность работы насоса 20 длится 5 минут после чего сменяется 2-х минутной паузой, а далее запускается электродвигатель 12 от панели управления 13 с автоматической цикличной программой, приводящей в движение эксцентриковый вал 10 вибрационного механизма 9 через муфту 11 и в возвратно поступательное движение вибрационный многоступенчатый вал 5 с перфорированными лотками 14 и 16 с размещенными на них семенами зерновых культур, продолжительность работы электродвигателя 12 длится 2 минуты с последующей 2-х минутной паузой и включением от панели управления 13 бактерицидных фонарей 25 установленных в отверстиях 24 корпуса цилиндрической емкости 1. Продолжительность работы бактерицидных фонарей 25 длится 5 минут и сменяется длительной паузой в 120 минут.

После длительной паузы весь цикл работы устройства для проращивания зерна повторяется.

Таким образом, предложенное устройство дает возможность получать проростки в короткие сроки, за счет качественного увлажнения распылением воды, встряхивания способом вибрации, а бактерицидные фонари не дают возможности развиваться вредоносным микроорганизмам.

3.3.3 Патент на ПМ «Устройство для проращивания зерна»

Пат. ПМ 201729 «Устройство для проращивания зерна» МПК А01С 1/00, Невзоров В.Н, Матюшев В.В., Тепляшин В.Н., Кох Ж.А., заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО Красноярский государственный аграрный университет, заявка 2020121962 от 26.06.2020, опубл. 19.12.2020.

Устройство для проращивания зерна относится к пищевой промышленности, в частности к устройствам для проращивания зерна сельскохозяйственных культур.

Технической задачей, на которую направлена полезная модель, является получение проростков в короткие сроки, за счет цикличного качественного увлажнения периодическим погружением в водный раствор с одновременным струйным разрыхлением семян зерновых культур и уничтожения развития посторонней микрофлоры бактерицидными фонарями.

Указанная техническая задача решается тем, что дно лотка для зерна выполнено утолщенным и в нем установлены водяные захваты, имеющие конусные проходы для водных растворов с меньшим диаметром в верхней части и большим диаметром в нижней части утолщенного дна, который имеет кронштейн, вставленный в пазы ползуна, установленного на валу с навитой винтовой резьбой, при этом на боковой части перфорированного лотка выполнены удерживающие отливы, вставленные в направляющие, закрепленные на внутренней поверхности корпуса цилиндрической емкости для водного раствора, а с наружной стороны корпуса цилиндрической емкости встроены проходные карманы, в которых установлены бактерицидные фонари, причем вращение вала и включение бактерицидных фонарей синхронизированы и осуществляется с пульта управления.

Полезная модель поясняется рисунком 3.17 на котором схематично изображен общий вид устройства для проращивания зерна в состоянии проращивания, на рисунке 3.18 представлен общий вид устройства для проращивания зерна в состоянии увлажнения и разрыхления, на рисунке 3.19 представлен общий вид ползуна и на рисунке 3.20 выносной разрез А-А перфорированного дна лотка.

Устройство для проращивания зерна содержит корпус цилиндрической емкости 1, крышку 2 с ручкой 3. Внутри корпуса цилиндрической емкости 1 расположен вал 4 с навитой винтовой резьбой 5. На вал 4 с навитой винтовой резьбой 5 установлен ползун 6 имеющий по центру отверстие 7 с винтовой резьбой 8. В верхней части ползуна 6 изготовлены пазы 9 в которые устанавливается кронштейн 10 перфорированного лотка 11. У боковой части перфорированного лотка 11 имеются удерживающие отливы 12 вставленные в направляющие 13 закрепленные на внутренней поверхности корпуса цилиндрической емкости 1.

В утолщенном дне перфорированного лотка 11 установлены водяные захваты 14 имеющие конусные проходы для водных растворов с меньшим диаметром в верхней части и большим диаметром в нижней части утолщенного дна. Вал 4 в нижней части установлен в подшипники 15 и 16 расположенные в стакане 17, который закрепленный по центру внутренней стороны днища корпуса цилиндрической емкости 1, и соединен с червячным редуктором 18, получающим крутящий момент от электродвигателя 19 управляемого через электрические провода 20 от пульта управления 21 к которому синхронно подключены через электрические провода 22 бактерицидные фонари 23, установленные в проходных карманах 24 которые встроены с наружной стороны корпуса цилиндрической емкости 1. В нижней части корпуса цилиндрической емкости 1 имеется сливной патрубок 25 на котором установлен регулирующий вентиль 26, а так же опоры 27. Корпус цилиндрической емкости 1 соединен трубопроводом 28, на котором расположен регулирующим вентилем 29, с емкостью для водных растворов 30 установленной на опорах 31 и закрытой крышкой 32 с ручкой 33.

Рисунок 3.17 – Общий вид устройства для проращивания зерна в состоянии проращивания

Рисунок 3.18 – Общий вид устройства для проращивания зерна в состоянии увлажнения и разрыхления

Рисунок 3.19 – Общий вид ползуна

Рисунок 3.20 – Выносной разрез А-А перфорированного дна лотка

Устройство для проращивания зерна работает следующим образом.

При помощи ручки 3 с корпуса цилиндрической емкости 1 установленной на опорах 27 снимается крышка 2, далее из пазов 9 ползуна 6 установленного на винтовой резьбе 5 вала 4 извлекается кронштейн 10 с перфорированным лотком 11, в утолщенном дне которого установлены водяные захваты 14 имеющие конусные проходы для водных растворов с меньшим диаметром в верхней части и большим диаметром в нижней части, с последующим размещением семян зерновых культур в перфорированный лоток 11.

Корпус цилиндрической емкости 1 по трубопроводу 28 за счет регулирующего вентиля 29 заполняется водным раствором из емкости 30 установленной на опорах 31 и закрытой крышкой 32 с ручкой 33, при этом регулирующий вентиль 26 установленный на сливном патрубке 25 расположенном в нижней части корпуса цилиндрической емкости 1 должен быть закрыт.

После заполнения корпуса цилиндрической емкости 1 водным раствором в пазы 9 ползуна 6 установленного на винтовой резьбе 5 вала 4 устанавливается кронштейн 10 с перфорированным лотком 11 на котором уже размещены семенами зерновых культур, в этот же момент удерживающие отливы 12 расположенные на боковой части перфорированного лотка 11 должны быть вставлены в направляющие 13 закрепленные на внутренней поверхности корпуса цилиндрической емкости 1, а корпус цилиндрической емкости 1 закрывается крышкой 2.

На этапе процесса проращивания включается пульт управления 21 с автоматической цикличной программой и через электрические провода 20 запускается электродвигатель 19 передающий крутящий момент червячному редуктору 18 от которого установленному в его валу 4 установленному в подшипниках 15 и 16 расположенных в стакане 17, который закрепленный по центру внутренней стороны днища корпуса цилиндрической емкости 1.

В результате вращения вала 4 происходит перемещение ползуна 6 за счет имеющейся в нем винтовой резьбы 8 выполненной по центру в отверстии 7 и навитой винтовой резьбы 5 на валу 4.

В результате перемещение ползуна 6 опускает кронштейн 10 и перфорированный лоток 11 с размещенными семенами зерновых культур в водный раствор.

В процессе погружения перфорированного лотка 11 с размещенными семенами зерновых культур в водный раствор происходит забор водного раствора водяными захватами 14, имеющие конусные проходы для водного раствора с меньшим диаметром в верхней части и большим диаметром в нижней части, которые установленными в утолщенном дне перфорированного лотка 11. В результате забор водного раствора водяными захватами 14 происходит нагнетание потока воды, что способствует разрыхлению и качественному увлажнению семян.

После увлажнения семян включается пульт управления 21 с автоматической цикличной программой и через электрические провода 20 запускается реверс электродвигателя 19 передающий крутящий момент червячному редуктору 18 от которого установленному в его валу 4, в следствии чего перфорированный лоток 11 возвращается в исходное положение, после чего от пульта управления 21 через электрические провода 22 включаются бактерицидные фонари 23 установленные в проходных карманах 24, которые встроены с наружной стороны корпуса цилиндрической емкости 1. Продолжительность работы бактерицидных фонарей 23 регулируется пультом управления 21.

После определенной паузы весь цикл работы устройства для проращивания зерна повторяется.

Таким образом, предложенное устройство дает возможность получать проростки в короткие сроки, за счет качественного увлажнения водным раствором и одновременным разрыхлением семян, а бактерицидные фонари не дают возможности развиваться вредоносным микроорганизмам.

3.3.4 Заявка №2020127660 на ПМ РФ «Устройство для проращивания зерна»

Заявка №2020127660 на ПМ РФ «Устройство для проращивания зерна» МПК А01С 1/00, авторы Невзоров В.Н., Матюшев В.В., Тепляшин В.Н., Мацкевич И.В., ФГБОУ ВО Красноярский государственный аграрный университет, заявка 2020127660 от 18.08.2020.

Устройство для проращивания зерна относится к пищевой промышленности, в частности к устройствам для проращивания зерна сельскохозяйственных культур.

Технической задачей, на которую направлена полезная модель, является получение качественно пророщенного зерна в короткие сроки, за счет обеспечения непрерывной подачи водяных паров к прорастающим семенам и ресурсосберегающего расслоения прорастающих семян, путем периодического изменения наклона цилиндрических перфорированных колб с прорастающими семенами.

Указанная техническая задача решается тем, что устройство для проращивания зерна содержит перфорированные закрытые цилиндрические емкости для семян зерна, установленные на вращающемся валу, который установлен на подшипниках, встроенных в бак для воды, цилиндрические перфорированные колбы с размещенным внутри водопоглощаемым материалом, соединенным с баком для воды, для подачи паров воды к семенам, причем цилиндрические перфорированные колбы установлены так же на валу, параллельно цилиндрическим перфорированным емкостям с семенами.

Полезная модель поясняется рисунком 3.21 на котором схематично изображен общий вид устройства для проращивания зерна и рисунком 3.22 на котором представлен вид с боку.

Устройство для проращивания зерна содержит перфорированные цилиндрические емкости для проращивания зерна 1 с крышкой 2, которые установлены в опорах 3 закрепленных на валу 4, который установлен на подшипниках 5, 6 встроенных в баке для воды 7. На валу 4 между перфорированными цилиндрическими емкостями для проращивания зерна 1 встроены цилиндрические перфорированные колбы 8 имеющие в качестве своего продолжения сквозные цилиндрические отверстия 9 в валу 4. В цилиндрические перфорированные колбы 8 вставлен водо-поглощаемый материал 10, которые в свою очередь также опущены в бак для воды 7. Вал 4 приводится во вращательное движение от электродвигателя 11 через муфту 12 и редуктор 13. В бак для воды 7 встроен патрубок подачи питательной смеси 14, на котором установлен регулирующий вентиль 15 и патрубок для слива питательной смеси 16 с регулирующий вентилем 17. Для устойчивости бак для воды 7 в низу с наружной стороны имеет опоры 18.

Устройство для проращивания зерна работает следующим образом.

Из опор 3 закрепленных на валу 4, который установлен на подшипниках 5, 6 встроенных в баке для воды 7 извлекаются перфорированные цилиндрические емкости для проращивания зерна 1 и снимаются крышки 2, с последующей загрузкой семян зерновых культур в перфорированные цилиндрические емкости для проращивания зерна 1, после чего крышки 2 и перфорированные цилиндрические емкости для проращивания зерна 1 устанавливаются на свое прежнее место.

В бак для воды 7 с опорами 18, по патрубку подачи питательной смеси 14 через регулирующий вентиль 15 подается питательная смесь, которая по водо-поглощаемому материалу 10, вставленному через сквозные цилиндрические отверстия 9 в валу 4 в цилиндрические перфорированные колбы 8, с нижней стороны опущенному в бак для воды 7, поднимается в верх и орошает семена зерновых культур находящиеся в перфорированных цилиндрических емкостях для проращивания зерна 1.

На этапе процесса проращивания включается электродвигатель 11 передающий крутящий момент через муфту 12 и редуктор 13 валу 4, на котором установлены опоры 3 с перфорированными цилиндрическими емкостями для проращивания зерна 1 наполненные семенами зерновых культур и цилиндрические перфорированные колбы 8 с водо-поглощаемым материалом 10. В результате вращения вала 4 происходит перемещение перфорированных цилиндрических емкостей для проращивания зерна 1 и цилиндрических перфорированных колб 8 с водо-поглощаемым материалом 10 из вертикального положения в горизонтальное в правую сторону, достигнув данное положения после паузы, включается реверс электродвигателя 11 и из правого горизонтального положения перфорированные цилиндрические емкостей для проращивания зерна 1 и цилиндрические перфорированные колбы 8 с водо-поглощаемым материалом 10 занимают левое горизонтальное положение. Данное вращательное движение вала 4 способствует благоприятному разрыхлению и качественному увлажнению семян.

После определенной паузы весь цикл работы устройства для проращивания зерна повторяется.

Рисунок 3.21 – Общий вид устройства для проращивания зерна

Рисунок 3.22 – Вид с боку

Таким образом, предложенное устройство дает возможность получать проростки в короткие сроки, за счет качественного увлажнения водным раствором и одновременным разрыхлением семян.

4 Результаты исследований

4.1 Результаты исследований по выбору способа подготовки зерна к проращиванию

Для подбора способа подготовки зерна к проращиванию, режимов и временного интервала получения проростков были проведены лабораторные исследования (The development…, 2020).

В процессе исследования было отмечено, что в контрольном варианте через 48 ч проращивания наблюдается начало развития плесневых грибов, что выражается в наличии характерного запаха, при визуальном отсутствии мицелия. Через 72 ч плесневые грибы отмечены на проросшем зерне визуально. При использовании для предварительной обработки зерна пероксида водорода, перманганата калия или микроволнового изучения развитие микрофлоры не наблюдается.

Выявлено, что предварительная обработка зерна пероксидом водорода или микроволновым изучением оказывает положительное воздействие на процессы прорастания (рисунок 4.1).

Рисунок 4.1 – Количество проросшего зерна в зависимости от способа предварительной обработки зерна: а – соя; б – горох; в — кукуруза.

Так отмечено, что после обработки пероксидом водорода и микроволновым излучением первые проростки у всех исследуемых культур появились уже через 12 ч от начала проращивания. При использовании для предварительной обработки пероксида водорода для сои отмечено наличие 4 % проросших зерен, гороха – 9 %, кукурузы – 2%. После обработки микроволновым излучением количество проросшей сои составляло 2 %, гороха – 8 %, кукурузы – 4 %. В контрольном варианте и после обработки перманганатом калия начало процесса прорастания отмечено через 24 ч экспозиции.

Наиболее положительная динамика прорастания для сои и гороха отмечена после предварительной обработки пероксидом водорода. Через 72 ч количество проросшей сои (рисунок 4.1а) составляло в контрольном варианте 63 %, в вариантах с предварительной обработкой пероксидом водорода 97 %, микроволновым излучением 89 %, перманганатом калия 73 %.

В процессе прорастания гороха наблюдалась аналогичная динамика (рисунок 4.1 б). Количество проросшего гороха через 72 ч. экспозиции составляло в контрольном варианте 82 %, в вариантах с предварительной обработкой пероксидом водорода 96 %, микроволновым излучением 90 %, перманганатом калия 83 %.

При проращивании кукурузы наибольшее положительное влияние на процессы прорастания отмечено в результате использования для предварительной обработки микроволнового излучения (рисунок 4.1 в). Количество проросшей кукурузы через 72 ч. экспозиции составляло в контрольном варианте 77 %, в вариантах с предварительной обработкой пероксидом водорода 93 %, микроволновым излучением 96 %, перманганатом калия 82 %.

Динамика прорастания всех культур после обработки перманганатом калия не показала достоверно значимых по сравнению с контрольным вариантом.

После использования предварительной обработки пероксидом водорода, либо микроволновым излучением наличие более 70 % проросших зерен отмечено через 60 ч от начала проращивания.

Анализ изменения длины проростков также показал положительное влияние предварительной обработки перекисью водорода и микроволновым излучением (рисунок 4.2).