Commission canadienne des grains
Symbole du gouvernement du Canada

Liens de la barre de menu commune

La détérioration et l’échauffement des produits agricoles entreposés



Chapitre 2 – Échauffement spontané

Quand un matériau augmente sa température en générant de la chaleur sans en retirer de l’environnement, c’est ce qu’on appelle de l’échauffement spontané, ou auto-échauffement, ou plus simplement, échauffement. L’augmentation de température se produit en deux phases; la première, qui va jusqu’à environ 55°C, mais quelquefois jusqu’à 75°C, est de nature biologique, tandis que la deuxième commence à 75°C et peut monter jusqu’à au moins 150°C est de nature chimique. L’échauffement biologique est provoqué par l’activité des cellules hôtes, des moisissures, des bactéries, des insectes et des acariens. La chaleur chimique est causée par l’oxydation. Quant à la réaction chimique, elle peut porter la température jusqu’au point d’inflammation, selon la nature de la denrée et les conditions d’entreposage (fig. 2). Pour plus de renseignements sur l’évaluation des risques concernant les matériaux sujets à l’auto-échauffement voir les travaux de Beever et Thorne (1982). Sur la théorie de l’inflammation thermique, voir les travaux de Bowes (1984).

Schéma montrant la progression de l’auto-échauffement dans les produits entreposés

Figure 2. Schéma montrant la progression de l’auto-échauffement dans les produits entreposés.

Les matériaux entreposés varient extrêmement dans leur tendance à l’auto-échauffement (tableau 2). Cette tendance est forte pour les aliments à base de farine de maïs et pour la farine de poisson, tandis qu’elle est relativement faible pour un certain nombre de grains et les arachides écalées (National Fire Protection Association, 1949). D’une façon générale, les produits traités ont une plus forte tendance à s’échauffer que les grains entiers. Le risque de détérioration et l’auto-échauffement est décrit à la Partie 2 du manuel.

Tableau 2 - Matières entreposées et leurs tendances à l’auto-échauffement*
Tendance à l’échauffement
Élevée Modérée Faible Très faible Possible
* National Fire Protection Association, 1949. Voir la liste détaillée des denrées au tableau 14.
Farine de luzerne Grains de brasserie Graines de coton Grain (various) Sacs de toile
Farine de maïs pour bétail Coques de graines de cacao   Cuirs Sciures de bois
Farine de poisson Nourriture pour bétail (variée)   Jutes  
Déchets de poisson Foin   Graines de lin  
Farine d’abrasin Engrais   Arachides décortiquées  
  Déchets de laine   eufs en poudre  
      Lait en poudre  
      Sisal  

Échauffement chimique

Quand la chaleur biologique excède 75°C, un processus purement chimique peut se développer; la température des matériaux peut alors s’élever jusqu’au point d’inflammation. Ce processus est une oxydation chimique qui libère de la chaleur. L’oxygène qui est nécessaire à cette oxydation peut se trouver sous forme libre dans l’air ou peut être libéré dans des réactions chimiques. Après l’échauffement microbien, l’oxydation chimique continue à un rythme encore plus rapide en raison du pré-échauffement biologique.

Auto-inflammation

L’auto-échauffement d’une denrée entreposée, qui porte cette dernière à température d’inflammation, s’appelle inflammation spontanée ou auto-inflammation. On emploie quelquefois l’expression combustion spontanée, mais cette expression n’est pas recommandée. L’auto-inflammation dépend de divers facteurs chimiques et physiques (American Insurance Association, 1983; Bowen, 1982).

Trois conditions générales jouent un rôle dans l’auto-inflammation :

  • la quantité de chaleur générée par la matière combustible.
  • la quantité d’oxygène disponible.
  • la quantité de chaleur qui s’échappe vers l’extérieur.

Un certain nombre d’huiles et de graisses végétales subissent au contact de l’air à température normale une oxydation suffisante pour s’enflammer spontanément : par exemple, l’huile de lin, l’huile de soja et l’huile de poisson. Cette réaction est favorisée lorsqu’une surface relativement étendue du produit se trouve exposée à l’oxygène de l’air, lorsqu’un produit de nature fibreuse, comme un vêtement ou un sac, se trouve imprégné d’huile ou de graisse. Il faut que l’air soit en quantité suffisante pour permettre l’oxydation, mais pas pour dissiper la chaleur.

Certains produits végétaux sont susceptibles de s’enflammer spontanément, en raison de leur contenu en huile oxydable (par exemple la farine de maïs et le son de riz); par contre, d’autres produits comme le chanvre, le jute et le sisal ne semblent s’enflammer spontanément que lorsqu’ils sont imprégnés d’une huile oxydable, bien qu’ils risque également de s’enflammer lorsqu’ils sont imprégnés d’eau.

La teneur en eau est un facteur qui intervient dans l’auto-inflammation. Une faible teneur en eau peut augmenter les risques d’oxydation et de génération de chaleur dans de nombreux matériaux, tandis que cette teneur en eau peut également réduire le risque d’inflammation en contribuant à dissiper la chaleur générée. Toutefois, une forte teneur en eau peut également contribuer à l’échauffement biologique (American Insurance Association, 1983).

Détérioration et échauffement biologiques

Enzymes

Les enzymes sont des protéines spécialisées de la matière vivante qui catalysent ou accélèrent les réactions chimiques. Au cours des processus de la croissance et de la maturation dans les champs, les produits végétaux sont soumis à de nombreuses réactions chimiques qui sont catalysées par les enzymes. Si on ensile des graines fraîchement récoltées mais pas encore mûres, ces graines peuvent présenter une forte activité enzymatique entraînant une respiration importante et produisant de la chaleur. Des graines mêlées à des mauvaises herbes et des débris et ayant une forte teneur en eau peuvent également avoir une forte activité enzymatique. Au cours de cette première période d’entreposage, il est essentiel de surveiller attentivement les denrées.

Moisissures

Les produits entreposés fournissent à la fois une alimentation et un environnement favorables à de nombreux organismes et micro-organismes y compris les moisissures (champignons). Parmi celles-ci, certaines moisissures d’entreposage ou d’après-récolte (Christensen et Kaufmann, 1969) représentent la cause la plus importante de détérioration des grains et de leurs sous-produits.

Les moisissures d’entreposage existent sous forme de spores dans le sol et les débris en cours de décomposition, sur le matériel qui sert à la récolte et à l`intérieur des structures d’entreposage. Elles sont ramassées par les moissonneuses-batteuses et dispersées parmi les grains. Les diverses variétés de champignons nuisibles ont besoin, pour leur croissance et leur développement, d’un degré différent d’humidité relative et de température. Certaines espèces comme l’Aspergillus amstelodami (moisissure de couleur jaune vert que l’on trouve souvent sur les pots de confiture faites à la maison) poussent dans des conditions de faible humidité; elles peuvent influencer la germination des graines et produire de l’eau pendant leur croissance, ce qui favorise également la croissance d’autres moisissures nuisibles. Parmi celles-ci: l’Aspergillus candidus (dont les colonies sont blanches) et les espèces de Penicillium (vertes ou bleu-vert) qui gênent la germination des graines et sont fréquemment associées à des points chauds dans les silos de grains. Les points chauds sont des zones à l’intérieur d’une masse de grains en vrac, qui sont à une température plus élevée que celle des grains environnants.

Le développement de points chauds provoqués artificiellement a été étudié dans du blé en vrac par Sinha et Wallace (1965).

L’échauffement avait été provoqué par une espèce de Penicillium se développant dans une poche de grain entre -5 et +8°C, avec un taux d’humidité compris entre 18,5 et 21,8 %. Le point chaud avait atteint un maximum de 64°C et s’était refroidi en 2 semaines.

Les moisissures d’avant-récolte qui poussent sur des plantes en croissance peuvent se développer sur les grains entreposés. Certaines peuvent produire des toxines dangereuses sur des grains en croissance dans les champs. Pour plus de détails sur les moisissures nuisibles d’avant-récolte et d’après-récolte, voir les travaux de Christensen et Sauer (1982).

Bactéries

Bien que les bactéries soient plus nombreuses que les moisissures à la surface du grain et dans la farine, en général, elles ne jouent pas un rôle important pendant l’entreposage de ces denrées au Canada, parce que, le plus souvent, les récoltes sont sèches au moment où on les moissonne et/ou on les ensile, et que ces espèces bactériennes ont besoin pour leur croissance d’une humidité élevée (de 90 à 95 %). Lorsque la teneur en eau est trop faible pour leur développement, les bactéries diminuent en nombre pendant l’entreposage. Leur nombre diminue également en cours de séchage artificiel du grain. Mais quand la teneur en eau est suffisante, leur croissance contribue à l’échauffement et à leur production d’odeurs aigres et putrides (Semeniuk, 1954). On peut trouver une revue complète des bactéries associées à l’entreposage des grains dans Wallace (1973).

Insectes

Plus de 60 espèces d’insectes peuvent se trouver dans les grains et les produits dérivés entreposés au Canada (Sinha et Watters, 1985). Dans des chargements de grains secs à 15 % ou moins de teneur en eau, l’activité métabolique des insectes peut amener les points à une température de 42°C (Cotton et Wilbur, 1982). Les points chauds provoqués par les insectes se retrouvent le plus fréquemment dans le sud de l’Alberta (Canada), là où le grain est souvent ensilé à une température ambiante de 30°C. La température ambiante est la température de l’atmosphère environnante. Une autre conséquence de cette activité métabolique localisée des insectes est une augmentation de la teneur en eau du produit, qui dépasse 15 % à proximité du point chaud, ce qui permet aux moisissures nuisibles de se développer et d’entraîner des températures allant jusqu’à 62°C.

Plusieurs des insectes qui infestent le grain entreposé dans les fermes sont destructifs : cucujides roux, tribolium de la farine, microgramme silum, cucujide dentelé des grains, calandre des grains, ptine velue et pyrale de la farine (Loschiavo, 1984).

Dans les provinces des Pairies, un grand nombre des insectes qui infestent les produits entreposés sont capables de survive à des températures inférieures à 0°C (de -5 à -10°C pour le cucujide roux) mais ne peuvent se reproduire en dessous de 17°C. Cependant lorsque la température du grain demeure au-dessus de 17°C pendant des périodes prolongées, ainsi qu’il se produit au centre de chargement de grains non aérés, les insectes peuvent provoquer des dommages étendus qui peuvent encore s’aggraver dans des grains à haute teneur en eau.

Acariens

Les acariens sont des animalcules fragiles, difficiles à voir. Leur présence donne au grain une odeur fortement menthée qui peut même, en cas d’infestation prononcée, rendre le produit inacceptable pour les animaux. Environ huit sortes d’acariens se retrouvent couramment dans le grain entreposé au Canada et ils sont tous capables de résister à des températures hivernales rigoureuses. Les acariens se nourrissent de grains brisés, de graines de mauvaises herbes et des moisissures présentes dans le grain, et ils prospèrent dans le grain humide. Les acariens disséminent des spores de moisissures à la surface et à l’intérieur de leurs corps, et par l’intermédiaire de leur activité métabolique. Comme les insectes, ils favorisent le développement des moisissures nuisibles (Sinha et Wallace, 1973).

Échauffement biologique extrême

L’échauffement provoqué par les moisissures dans le grain, les granulés, les aliments pour le bétail et le foin entreposés peut atteindre une température de 55°C et rester à ce niveau pendant des semaines. Puis, cet échauffement peut disparaître progressivement ou passer au stade suivant où entrent en action les moisissures thermophiles. Celles-ci peuvent porter la température à 60°C et être remplacées par des bactéries et des actinomycètes thermophiles qui l’amènent à 75°C, la température maximale atteinte par l’activité microbiologique (Christensen et Sauer, 1982).