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La détérioration et l’échauffement des produits agricoles entreposés



Chapitre 5 – Détection des détériorations et échauffements

On détecte les détériorations et les échauffements dans des denrées entreposées en notant l’apparition de certaines caractéristiques distinctes, en surveillant régulièrement l’environnement et en examinant attentivement des échantillons. Certains signes distinctifs, comme de la neige fondue sur les toits ou des odeurs de putréfaction, permettent de reconnaître des stades très avancés de détérioration et d’échauffement tandis que d’autres signes, comme des niveaux de CO2 légèrement supérieurs à ceux de l’air ambiant, permettent de reconnaître les stades précoces ou même le tout début d’une détérioration. Le tableau 6 regroupe une liste de signes distinctifs qui permettent de détecter des stades précoces, intermédiaires ou avancés de détérioration et d’échauffement. Les signes distinctifs sont classés selon les différents critères suivants : (a) de l’extérieur de la structure d’entreposage; (b) à l’intérieur des silos, au-dessus des produits entreposés; (c) pendant la manutention des stocks; (d) durant la surveillance des stocks en entreposage; (e) après examen des échantillons en laboratoire.

Tableau 6 – Détection de la détérioration et de l’échauffement dans les produits entreposés
Circonstances de la détection Caractéristiques observées Indication de risque de dét. Indication de risque d’éch.
Explications:
D = Début de la détérioration, d’échauffement
I = Stade intermédiaire de détérioration, d’échauffement
A = Stade avancé de détérioration, d’échauffement
À l’extérieur
  • Odeur (de putréfaction)
  • Odeur (de brûlé)
  • A
  • A
À l’extérieur: parois, toit
  • Neige fondue sur le toit; espace entre la structure et la neige environnante
  • Liquide brun s’écoulant sur le sol par les joints des parois
  • Fumée, gaz, vapeurs, feu
  • Zones chaudes à proximité de la paroi de la cellule, visibles à la thermographie
  • Changement de coloration de la peinture ou de l’étiquette thermosensibles



  • A

  • I
  • A

  • I, A
  • A


  • A



À l’intérieur: au-dessus des stocks
  • Brume de chaleur au-dessus de la surface
  • Colonne de vapeur s’élevant au-dessus de la surface
  • Odeur (de moisi)
  • Graines germées, formation de ponts, moisissures visibles (Vertes, bleues, jaunes, blanches)
  • Sonde d’échantillonnage en profondeur difficile à introduire dans la masse

  • A
  • I
  • A


  • I, A
  • A

  • A

Pendant le déplacement des stocks
  • Blocage de l’auget
  • Inflammation des matières en combustion lente
  • Présence dans les stocks de matières noires fondues chaudes ou froides
  • Présence d’insectes, formation de ponts dans la région centrale
  • A, I

  • I
  • A
  • A, I

  • I
En cours de surveillance des denrées entreposées
  • Température supérieure (I,D) ou très supérieure (A) à la température prévue (mesurée au moyen de tiges, de thermomètres, de thermocouples ou de câbles)
  • Élévation de la teneur en eau qui dépasse le niveau de départ, en particulier à proximité de la surface
  • Élévation des niveaux de CO2
  • Prélèvement d’échantillons
  • A, I, D




  • I, D

  • I, D
  • A, I, D
  • A, I, D






  • A, I, D
Examen détaillé des échantillons au laboratoire
  • Présence de matières brunes ou noires, quelquefois fondues
  • Odeur de tabac à l’écrasement
  • Présence de moisissures d’entreposage de couleur verte, bleue, jaune ou blanche
  • Présence de champignons Monascus et Paecilomyces, révélant un traitement défectueux du grain à l’acide

  • I, D

  • I, D
  • A, I

  • I
  • I, D

Extérieur de la structure d’entreposage

Odeurs

Les détériorations et les échauffements peuvent à l’occasion être détectés de l’extérieur de la structure d’entreposage grâce à une modification très nette de l’odeur normale de des produits entreposés. Des odeurs de brûlé ou de putréfaction signifient qu’une grande quantité des produits est probablement à un état avancé de détérioration ou d’échauffement. Après l’inondation causée par la Red River au Manitoba, au printemps 1979, (fig. 18a) les silos de céréales endommagés dégageaient des odeurs de putréfaction. Dans la même province, à l’automne de la même année, des graines de féveroles, gravement endommagées par la chaleur, répandaient à l’extérieur une odeur de brûlé. Ces odeurs étaient associées à une détérioration ou un échauffement avancés. On pouvait les sentir à plusieurs centaines de mètres des silos.

Neige fondue

L’absence de neige sur le toit d’un silo alors qu’il y en a sur les autres silos est un signe d’échauffement avancé. De même la fonte de la neige autour d’un silo sur un rayon de plusieurs centimètres indique un échauffement prononcé.

Libération de liquides

Dans certains cas d’échauffement avancé, en particulier lorsqu’il s’agit de graines humides, le contenu du réservoir ou du silo est chauffé à un point tel qu’il se produit une distillation. Il se forme un liquide brun qui se fraie un chemin à travers les joints des silos métalliques ou les fissures des réservoirs de béton, et il arrive même que ce liquide forme des flaques sur le sol à l’extérieur des structures. Un tel phénomène peut se produire dans les entreposages de graines de soja et de graines de féveroles (Mills, 1980).

Vapeur, fumée et flammes

Le processus de distillation décrit au chapitre précédent peut entraîner la production de vapeur qui s’échappe par les panneaux d’ouverture du toit. De l’extérieur, on peut même remarquer de la fumée et des flammes, qui se dégagent lorsque des matières surchauffées entrent en contact avec l’air, soit aux points d’attache des aérateurs, sous les planchers de séchage, soit dans les espaces libres qui se trouvent à la partie supérieure de la structure d’entreposage. La fumée et les produits ionisés qui se dégagent au cours des premières phases d’un feu à l’intérieur des structures, par exemple dans la cale d’un navire, peuvent être décelés au moyen de détecteurs de fumée et autres.

Thermographie

La thermographie est une méthode qui consiste à produire des images colorées à partir de radiations thermiques invisibles (Wishna, 1979). Les variations de température des produits entreposés à l’intérieur des silos peuvent donc être rendues visibles et enregistrées sur pellicule (Boumans, 1985; Rispin, 1978; Wishna, 1979). Cette technique est très utile, car elle permet de détecter rapidement les feux dans les grains entreposés dans de gros silos de béton, et d’en déterminer l’étendue. Certains dispositifs permettent de mesurer la température. Ces dispositifs sont coûteux, mais on peut les louer chez des compagnies locales de conservation de l’énergie ou signer des contrats de service.

À l’intérieur des silos, au-dessus des produits entreposés

Brume de chaleur

Lorsqu’on regarde dans un plan horizontal l’air qui se trouve au-dessus de la surface des produits entreposés, cet air semble alors miroiter. Cette brume de chaleur provient d’une source de chaleur qui se trouve dans le produit et est le signe d’un échauffement avancé à l’intérieur de la masse.

Vapeur

Lorsque les denrées entreposées contiennent de fortes teneurs d’eau ou des matières non mûres, de la vapeur peut se dégager de la surface; c’est le signe d’un échauffement avancé. En 1982, au Manitoba, au cours d’une inspection de silos qui contenaient des graines de canola endommagées par le gel, on a détecté un échauffement avancé dans un silo de bois grâce à une colonne de vapeur qui s’échappait de la surface centrale. Les graines de canola avaient une teneur en eau qui se situait entre 9,1 et 14,1 %, et elles avaient atteint la température de 102°C après seulement 10 jours d’entreposage (Mills et coll., 1984).

Germination et formation de ponts

La présence de graines germées, souvent avec des pousses vertes verticales, au centre de la surface des tas, indique que le niveau de teneur en eau dans les couches supérieures est non seulement assez élevé pour entraîner la germination des graines, mais encore plus que suffisant pour favoriser les détériorations par moisissures. Des grains germés sont également un signe que la circulation d’air se fait mal dans le silo ou qu’il existe des fuites dans le toit, et elles sont souvent associées avec la formation d’un pont supérieur ou d’une couche de croûte en travers du silo. Le meilleur moyen de détecter la présence d’un pont est de se servir d’une perche.

Évaluation de la résistance

En poussant vers le bas une sonde à grain, on peut se rendre compte de l’étendue verticale du pont et également du degré d’agglomération entre les grains qui se trouvent dessous. S’il est difficile ou impossible de pousser la sonde plus loin vers le bas, on peut soupçonner qu’il existe une agglomération et un durcissement des grains causés par l’activité des moisissures.

Moisissures

Les moisissures bleues, vertes, jaunes, oranges ou blanches à la surface d’un chargement de grains ou à l’intérieur d’un pont indiquent que la teneur en eau et la température favorisent le développement de ces moisissures. Des odeurs de moisi son souvent associées avec le développement de moisissures d’entreposage dans le grain.

Déplacement des produits entreposés

Il arrive fréquemment qu’on détecte des problèmes dans des produits entreposés en vrac en faisant déplacer de 5 à 10 tonnes de produits par le bas du silo pour voir s’ils s’écoulent librement ou si l’on peut noter une odeur acide, une odeur de moisi (révélant une détérioration par les moisissures) ou une odeur de tabac (échauffement), ou autres anomalies.

Blocage de l’auget

Lorsqu’on décharge le silo, les augets peuvent cesser de fonctionner. Ils sont bloqués par des matières légèrement agglomérées ou en masses compactes résultant d’une activité des moisissures (soit localisées, soit plus étendues); cela signifie qu’il y a un niveau intermédiaire ou avancé de détérioration. Si un auget situé sous le plancher est muni de multiples ouvertures et que celles-ci sont toutes ouvertes (selon une pratique répandue), le blocage de l’ouverture centrale peut entraîner un déchargement excentré, risquant d’entraîner des problèmes de structure.

Fusion par la chaleur

Dans les matières déchargées, on trouve quelquefois de gros morceaux de produits fusionnés de couleur noire. On remarque tout de suite ces blocs dans des augets obstrués ou sur des grilles, par exemple, au moment du déchargement de wagons. Ils peuvent être extrêmement chauds et provenir d’un échauffement biologique et chimique avancé. S’ils sont vraiment très chauds, ces blocs peuvent s’enflammer spontanément lorsqu’ils se trouvent exposés à l’air en cours de déchargement. Ces blocs représentent donc un risque sérieux de feu et d’explosion dans les élévateurs; c’est pourquoi ils doivent être traités avec le plus grand soin.

Feu sans flamme et sans fumée

Un échauffement avancé peut se produire en profondeur dans la partie inférieure des silos de béton de grande dimension et le feu peut couver pendant des mois dans les matières entreposées. Ces problèmes d’échauffement sont souvent détectés pour la première fois lorsqu’on déplace les produits entreposés et lorsque les produits qui brûlaient sourdement en profondeur dans le silo se trouvent exposés à l’air. À ce moment, il s’en dégage une fumée considérable et une odeur de brûlé; on peut même voir des flammes et des blocs de produits fusionnés de couleur noire.

Insectes

Le déplacement des grains révèle quelquefois des infestations par les insectes insoupçonnées. Dans un élévateur terminal de la Colombie-Britannique, un silo de grande dimension avait été utilisé pour des résidus de nettoyage de blé et d’orge pendant plusieurs années sans être vidé. Au cours d’un déchargement partiel du silo, on découvrit une importante infestation par les insectes, qu’on traita par fumigation; mais le problème se reproduisit. Lorsqu’on vida le silo, on découvrit un pont à mi-hauteur, bien développé, composé de matières à forte teneur d’eau dont une partie était dans un état de détérioration intermédiaire. Le pont fournissait en effet un abri idéal pour le développement des insectes.

Surveillance des tas

La plupart des méthodes de détection décrites précédemment constituent des moyens de reconnaître la présence de niveaux intermédiaire ou avancé de détérioration ou d’échauffement dans des denrées entreposées. Par contre, la surveillance des tas in situ constitue le meilleur moyen de détecter des stades précoces ou initiaux. On emploie essentiellement quatre méthodes de surveillance: la mesure de la température, de la teneur en eau et de l’humidité relative, la mesure du CO2, ainsi que les prélèvements et examens d’échantillons.

Température

Lorsqu’on relève, à l’intérieur des tas, des températures beaucoup plus élevées que celle de l’air atmosphérique, ce phénomène correspond généralement à un échauffement, mais dans certains cas, il est provoqué par la chaleur des champs qui s’est maintenue dans les tas. Dans la partie centrale des silos sans aération, en particulier ceux qui sont d’un diamètre important, les températures sont plus élevées en hiver que celle du grain environnant ou celle de l’air ambiant, parce que le produit est resté à la température du début de l’entreposage. Dès le début de l’entreposage, il faut donc surveiller régulièrement les températures des diverses parties des tas ainsi que celle de l’air atmosphérique afin de déterminer si les tas sont réellement en train de s’échauffer. À titre d’exemple, on a déterminé la température de l’air ambiant et celle du grain entreposé à 1 m et à 2 m des parois de deux silos de 4 m de diamètre. Ces températures étaient respectivement les suivantes: -5°C, 4°C et 14°C et, pour l’autre silo, -5°C, 6°C et 31°C; comme la température du grain au remplissage du silo était de 18°C, cette température de 14°C peut être considérée comme provenant de la chaleur des champs et celle de 31°C comme provenant probablement d’un échauffement biologique.

La surveillance des changements de température et la détection de l’échauffement à l’intérieur des tas s’effectuent au moyen de thermomètres de cellules, de thermocouples, de thermistors, de câbles de détection de température, de dispositifs de thermographie, de peinture ou d’étiquettes thermosensibles, ou de sondes métalliques plantées verticalement.

Les thermomètres de cellule s’emploient avec le grain, mais on peut également les utiliser pour d’autres produits. Ces appareils consistent en un thermomètre au mercure (en verre) inséré à l’intérieur et près de l’extrémité d’un tuyau métallique pointu dans lequel viennent se visser d’autres sections de tube et une poignée en forme de T destinée à enfoncer le thermomètre jusqu’à la profondeur désirée. Ce type de thermomètre permet de vérifier les températures dans des endroits très variés. Parmi les inconvénients, on peut citer une courte distance de pénétration (avec un risque de ne pas atteindre avec précision la zone d’échauffement) ainsi que le temps et les difficultés que présente leur manipulation. Une méthode plus pratique consiste à attacher les thermomètres à un fil métallique et à les introduire dans des tubes d’acier installés dans le grain, ce qui permet d’obtenir une pénétration plus profonde et de disposer plusieurs thermomètres le long du tube (Medders, 1975). Cependant le thermomètre au mercure et les tubes métalliques peuvent prendre de 10 à 30 minutes pour capter la température réelle du grain, à cause du faible facteur de diffusion thermique du grain.

Les thermocouples sont constitués de deux fils métalliques généralement en cuivre et en constantan, qui se rejoignent électriquement à une extrémité. Les thermocouples changent d’impédance lorsqu’ils sont exposés à des différences de température et, reliés à un dispositif de surveillance, permettent de détecter les augmentations de température. Grâce à ces dispositifs, on peut surveiller les températures qui se situent entre -70 et 400°C, et plus encore si l’on utilise des câbles de céramique. Les dispositifs de surveillance de silo pour le grain qui fonctionnent sur le principe des thermocouples varient des simples fils ou sondes de thermocouples attachés périodiquement à des dispositifs de surveillance portatifs jusqu’aux systèmes qu’on peut trouver dans le commerce et qui utilisent des câbles multibrins attachés de façon permanent à des systèmes de surveillance munis d’alarme et qui enregistrent continuellement la température. On peut introduire les thermocouples dans le grain soit avant, soit après le remplissage des silos (Lyster, 1983).

Les thermistors sont de petits dispositifs ressemblant à des résistors qui sont utilisés pour mesurer les changements de température, avec cet avantage qu’on peut employer du simple fil à haut-parleur au lieu du fil à thermocouple plus coûteux (anonyme, 1985). Ce type d’appareils est particulièrement précieux pour les silos de plus petite dimension. Du fait que les thermocouples et les thermistors ne détectent que les changements de température qui se produisent à distance relativement faible, il est conseillé de placer ces détecteurs aux endroits où l’échauffement a le plus de chance de se produire. Dans l’Ouest canadien, on place ces détecteurs dans les endroits suivants: au centre de la partie supérieure des silos, à des profondeurs de 30 cm, 45 cm, 1 m et 2 m.

Les câbles de détection de température sont généralement recommandés pour des capacités de 544 t et plus. Pour des silos de 544 t, on suspend quatre câbles à partir du toit (fig. 7). On monte le câble du centre sur un côté du centre du silo, de façon à réduire la traction qui est exercée sur le câble lorsqu’on décharge le grain. On dispose les détecteurs à intervalles allant de 1,2 à 1,5 m le long de chaque câble (McKenzie et coll., 1980). Pour les silos de plus grande capacité, on utilise un plus grand nombre de câbles (Boumans, 1985; Foster et Tuite, 1982). Pour les câbles qui dépassent 6 à 9 m de longueur, on fixe des supports au toit et aux parois du silo, car dans la plupart des cas, les toits de silos ne sont pas suffisamment résistants et l’on risque de décrocher les câbles ou de défoncer le toit (communication personnelle, G. Henry, 1986).

Système de surveillance de la température des silos d'entreposage en quatre câbles capteurs de A à D

Figure 7 – Système de surveillance de la température des silos d’entreposage en quatre câbles capteurs de A à D, suspendus à partir du toit. Les câbles A, B, et D sont situés à mi-chemin entre la paroi et le centre de la cellule tandis que C est à proximité du centre. (Noter que les câbles d’une longueur dépassant 8 à 12 m ont besoin de ferrures de soutien (McKenzie et coll., 1980).

La thermographie est quelquefois employée dans des ensembles de silos de grande capacité pour détecter l’échauffement de matières entreposées inaccessibles ainsi que l’équipement électrique et mécanique. La thermographie est particulièrement utile pour détecter et déterminer l’étendue des feux de grain dans des silos de grande capacité, où ces feux peuvent couver pendant de nombreux mois sans se manifester (Boumans, 1985; Rispin, 1978; Whishna, 1979). Des cameras à imagerie thermique ont été récemment utilisées pour déterminer l’emplacement de feux et les niveaux de chaleur dans un feu qui persistait à bord d’un navire dans des chargements d’aliments pour bétail à l’état humide, d’huile et d’autres substances produisant une fumée intense (Fire Protection Association, 1986).

On peut trouver dans le commerce une peinture sensible à la température que l’on applique par petites bandes sur le toit et les parois d’un silo, ainsi que des étiquettes thermosensibles que l’on pose sur des équipements; elles permettent d’effectuer de visu une surveillance rapide. Mais elles ne sont pas réutilisables et ne permettent de déceler que des températures excessives du toit ou des parois, supérieures à celles qui résultent d’autres causes naturelles comme les radiations solaires.

Sondes de métal En insérant des tiges de 1 cm de diamètre et de 3 à 4 m de long, dans la masse du grain pendant 15 min, puis en les retirant, on peut détecter rapidement des accroissements de température.

Limitations des systèmes d’enregistrement de température

Les systèmes d’enregistrement de température sont un élément important de la surveillance, des entrepôts de grains, car si l’on effectue fréquemment des mesures, il est possible de détecter d’importantes élévations de température. Néanmoins, ces dispositifs ont leurs propres limites, et dans un souci d’efficacité, on doit les employer en association avec d’autres méthodes de détection. Dans certains cas, des détériorations peuvent se produire sans qu’apparaissent des élévations de température détectables. Par ailleurs, des points chaudes peuvent échapper à la détection, car les détecteurs de température ne fonctionnent que pour des distances inférieures à 30 ou 60 cm et, d’autre part, la chaleur provenant d’une poche d’échauffement ne se propage que très peu (Lyster, 1983). Une légère élévation de température du grain, enregistrée par les thermocouples au-dessus et sur le côté d’un point chaud peut constituer la seule indication d’une détérioration importante dans un silo de grande dimension. Si cette détérioration est négligée ou non détectée, il peut y avoir une grande quantité de grains rendus au stade final de détérioration, avant qu’on ait pu détecter le problème (Christensen et Kaufmann, 1972). Pour détecter les points chauds qui se développent entre les emplacements des détecteurs, il est nécessaire d’utiliser un thermomètre à grain ou un sonde thermique portative attachée à un dispositif de surveillance, ou de prélever des échantillons au moyen d’une sonde à grain.

Les détecteurs de température sont par ailleurs insensibles aux infestations par les insectes, qui se développent dans le grain chaud. Au cours de l’automne 1981, dans l’Ouest canadien, une grande partie du grain a été moissonnée à 30°C et plus, et le grain situé au centre des silos est resté à cette température élevée pendant plusieurs semaines. Un fermier qui aurait inspecté les silos n’aurait observé aucun changement de température, et aurait supposé que le grain était en bon état. Et pourtant, un grand nombre de ces silos contenait des populations en phase de multiplication rapide de cucujides roux impossibles à détecter par des mesures de température, mais facilement reconnaissables au moyen d’une simple sonde à grain (Lyster, 1983), ou des pièges à insectes placés dans le grain (Loschiavo et Atkinson, 1973).

Teneur en eau

Les changements de température dans le grain sont généralement surveillés en prélevant des échantillons de grains dans la masse, et en procédant à des déterminations de teneur en eau au moyen de méthodes de laboratoire comme des humidimètres électriques ou des étuves à dessiccation. La même opération s’effectue actuellement au moyen de détecteurs à distance (Gough, 1974, 1980; Waterer et coll., 1985) (fig. 8).

Vue schématique d’un palpeur destiné à surveiller l’humidité dans les grains entreposés

Figure 8 – Vue schématique d’un palpeur destiné à surveiller l’humidité dans les grains entreposés (d’après Gough, 1980).

On a décrit les détecteurs d’humidité de Reethorpe (Gough, 1974) dont certaines modifications sont utilisées dans le New South Wales (Australie) pour surveiller la teneur en eau de riz décortiqué et entreposé dans des silos horizontaux de 4 m de profondeur. Ils ont également été utilisés par des ingénieurs d’entreposage de Tropical Development and Research Institute de Londres (Grande-Bretagne), pour détecter les changements de teneur en eau qui se produisent dans du riz brun en vrac entreposé dans des silos métalliques de 100 t, en Corée du Sud, où des étés tropicaux succèdent à des hivers continentaux. Le riz avait été entreposé sans aération, avec une teneur en eau de 13,5 % (matière mouillée) pendant 8 mois, si bien que la surface supérieure était devenue moisie à la fin de la période d’entreposage. Les détecteurs avaient été insérés dans les silos en cours de remplissage et l’on avait constaté que l’humidité se déplaçait en direction du sommet et vers la paroi nord, pour finalement donner une teneur en eau accrue de 7 et 3 % respectivement, (Gough et coll., 1987). On conclut que les dispositifs de Reethorpe, surtout placés à la surface, sont capables de détecter des changements de teneur en eau d’origine climatique, ainsi que les détériorations à leur stade initial. Dans des régions tropicales, ces dispositifs de détection sont souvent situés dans de mauvais emplacements; au lieu de les mettre au milieu de la masse des grains comme on le fait dans les climat tempérés, il est préférable de les disposer en fonction de l’orientation du soleil (J.A. Hallam, communication personnelle, 1986). Les détecteurs d’humidité sont plus coûteux que les détecteurs de température, mais comme ils donnent une indication directe de la teneur en eau, cela vaut la peine de payer plus cher.

Dioxyde de carbone (CO2)

Une légère détérioration du grain, causée par des moisissures, des acariens et des insectes, peut être détectée dans les silos par la mesure de concentration en CO2 de l’air inter granulaire. Comme ces organismes produisent du CO2 en respirant, on peut les détecter par la mesure des concentrations de CO2 avant que ne se produise une détérioration plus sérieuse. Dans l’air, la concentration du CO2 est de 0,03 %; pour une légère détérioration, elle est de 0,08 à 0,1 %; pour une détérioration importante, elle est de 2 % ou plus; et dans les points chauds, elle est d’environ 5 à 7 %.

Pour mesurer les niveaux de CO2 dans les grains ou autres denrées entreposées, on a mis au point, à la Station de recherches de Winnipeg, un appareil simple (fig. 9), soit une seringue de plastique d’environ 50 ml, un tube d’analyse CO2 que l’on peut trouver dans le commerce et une tubulure de polyéthylène et de caoutchouc. Pour déterminer les niveaux de CO2, la tubulure de polyéthylène est insérée dans le grain, avec la seringue et le tube analyseur de CO2 attachés à une extrémité; l’air est aspiré dans la seringue et le niveau de CO2 se mesure au moyen de l’échelle à code de couleurs. Les tubes analyseurs se trouvent dans le commerce et permettent de mesurer la teneur en CO2, suivant les modèles: de 0,01 à 0,3, de 0,1 à 1,2, de 0,5 à 6,0, de 0,5 à 10,0, de 1,0 à 20,0 et de 5 à 60 % de CO2. L’appareil et son mode d’emploi sont décrits en détail par Wilkins (1985a).

Dispositif destiné à détecter les détériorations du grain par le CO2

Figure 9 – Dispositif destiné à détecter les détériorations du grain par le CO2

Cette technique permet de détecter avec précision les détériorations et les infestations par les insectes dans des silos de grains de façon plus précoce qu’avec les appareils de mesure de température ou de teneur en eau. Elle est particulièrement utile dans le cas des silos de grande capacité ainsi que le montrera l’exemple suivant. Au printemps 1985, un chargement de blé de 544 t préalablement aéré et entreposé l’automne précédent avec une teneur en eau de 10,1 à 14.7 % (moyenne 14,2 %) et une teneur en CO2 de 0,03 % (normale) a présenté une soudaine augmentation des niveaux de CO2. On a placé trois tubes à prélèvement de gaz près de la paroi, au centre et à mi-chemin à 30 cm au-dessus du plancher. L’extrémité de ces tubes était recouverte de grillage, afin que les débris ne l’obstruent pas. Au long de l’hiver et au début du printemps, la moisissure s’accumula près du plancher et autour de la périphérie des parois des silos. Au début de mars, les concentrations de CO2 augmentèrent soudainement, passant de 0,1 à 1,1 % en 5 semaines dans cette région. On aéra le grain, afin de réduire la teneur en eau. Moins d’une tonne de grain fut endommagée; mais sans détection précoce, dans un si gros silo, les dommages auraient pu être plus considérables. De plus, ce grain était destiné à l’alimentation des porcs et de graves problèmes sanitaires auraient pu se présenter si des moisissures s’étaient développées et avaient été introduites dans leurs rations.

Prélèvement d’échantillons

En prélevant régulièrement des échantillons du grain entreposé, il est possible de détecter des détériorations existantes ou potentielles, ainsi que des problèmes d’échauffement avant que des dommages considérables ne se produisent. Pour repérer les régions dangereuses, il faut opérer des prélèvements de façon systématique et en certains emplacements précis. Ces prélèvements doivent être faits chaque semaine ou plus fréquemment au début, afin de vérifier que la teneur en eau et la température sont appropriées. À condition que la teneur en eau et la température se soient stabilisées et que la température à l’intérieur du silo soit inférieure à 0°C, les intervalles entre prélèvements d’échantillons peuvent être portés à un mois ou plus. Il faut évidemment procéder à des prélèvements d’échantillon dès qu’apparaissent des signes évidents de détérioration, par exemple des odeurs anormales ou de moisi, ou de la vapeur d’eau qui s’échappe de la masse des grains.

On obtient des échantillons de grains représentatifs en utilisant des outils spécialisés et des méthodes normalisées. L’échantillonneur cloisonné (fig. 10a) est un modèle très largement utilisé. Il permet d’obtenir des échantillons en vue de détecter les infestations par les insectes, d’évaluer la détérioration du grain et son humidité. Il s’agit d’un tube de laiton double long de 1,5 m divisé en deux compartiments pour faire des prélèvements à des profondeurs déterminées. On remplit l’échantillonneur en l’efforçant sur toute sa longueur dans le grain, à un angle de 10° avec la verticale, les compartiments fermés et tournés vers le haut; on tourne la poignée pour ouvrir les portes des compartiments et en remuant l’appareil rapidement, vers le haut et vers le bas, trois fois, dans la masse du grain. Après fermeture des portes, l’appareil est enlevé, et on le vide après l’avoir posé sur un morceau de tissu pour recueillir le grain lorsqu’on ouvre les portes. Pour obtenir des échantillons en surface, l’échantillonneur est poussé horizontalement à environ 7,5 cm sous la surface du grain. L’échantillonneur à cuiller (fig. 10b) permet de prélever des échantillons à des profondeurs plus grandes qu’avec l’autre modèle. Cet échantillonneur à cuiller de laiton est enfoncé dans le grain, et l’on peut y ajouter des rallonges de 90 cm afin d’atteindre les profondeurs désirées. En tirant sur la poignée, on ouvre la cuiller, ce qui permet de la remplir de grain. Des échantillonneurs pneumatiques (fig. 10c) permettent d’obtenir des échantillons de grains dans des silos profonds. Les emplacements privilégiés sont au centre et à proximité des parois chauffées par le soleil ou d’autres sources de chaleur. Des sections de tube de prélèvement sont reliées à une pompe à air cyclone qui fournit la force d’aspiration nécessaire pour remonter les échantillons et pour pousser la sonde plus profondément dans la masse. Au moyen de cet équipement, deux hommes peuvent, en une journée de travail, faire six ou sept échantillonnages sur 24 m, selon les types de grains et les différentes teneurs en eau.

Équipement destiné à l’échantillonnage du grain en profondeur

Figure 10 – Équipement destiné à l’échantillonnage du grain en profondeur : A, échantillonneur de silo en profondeur, avec ailerons; B, sonde torpille; C, échantillonneur de grains pneumatique (Seedburo Equipment Co., Chicago).

On peut utiliser des plans d’échantillonnage pour localiser des points chauds ou des populations nuisibles à l’intérieur des denrées entreposées. L’Université du Kentucky (1984) a réalisé des plans détaillés convenant à des silos verticaux circulaires, des réservoirs horizontaux et des silos surremplis. Laewer et coll. (1981) ont donné des plans détaillés pour effectuer des échantillonnages représentatifs de silos circulaires de 4,5 à 18 m de diamètre. Ces échantillons permettent de déterminer la teneur en eau et la température. Kramer (1968) a fait la même chose pour les wagons couverts.

Examen des échantillons

Au laboratoire, chaque échantillon est codé et on enregistre son origine, son historique, la date du prélèvement, la nature de la récole, la variété et autres détails. Chaque échantillon est alors soigneusement mélangé et certaines parties sont mises de côté en vue de tests spécifiques dont la plupart peuvent être exécutés rapidement de façon à donner une évaluation de l’état de l’échantillon.

Teneur en eau

Il est d’une importance vitale de connaître la teneur en eau des grains qui remplissent un silo, car cela permet largement de déterminer les risques d’entreposage. Si la teneur en eau de certains grains dans un silo est suffisante pour entraîner le développement de moisissures et de détérioration, la détection rapide de ces éléments douteux permet d’éviter des problèmes de détérioration et d’échauffement.

On peut déterminer la teneur en eau de différentes façons: l’étuve à air chaud et des dispositifs électroniques (capacitance et résistance électriques). L’étuve est très employée et on a fixé des méthodes pour de nombreuses denrées; par exemple pour le blé contenant moins de 25 % de teneur en eau, la norme ASAE est de chauffer 15 g dans un four à air chaud, ou étuve, à 130°C pendant 19 heures. Après cette opération, les échantillons doivent être refroidis avant d’être pesés pour éviter les problèmes de pesage causés par les courants d’air produits par les contenants chauds des échantillons. On utilise beaucoup les méthodes électroniques dans les installations d’entreposage de grain. Ces méthodes sont relativement précises et rapides, mais elles ont certains défauts. La plupart des dispositifs électroniques servant à mesurer la teneur en eau ne conviennent pas au grain à forte teneur en eau, car leur sensibilité diminue à mesure qu’augmente la teneur en eau. De plus, ces dispositifs doivent être étalonnés périodiquement par rapport aux résultats obtenus avec la méthode de l’étuve à air chaud. On peut trouver de récentes évaluations effectuées sur des dispositifs de mesure de teneur en eau des grains, dans les publications du Prairie Agricultural Machinery Institute (1981).

Couleur et odeur

L’odeur et la couleur à l’extérieur et à l’intérieur des grains dans l’échantillon permettent d’obtenir des renseignements intéressants sur son état de conservation. Des grains ternes indiquent des moisissures d’entreposage et des détériorations possibles. Des grains de section brune ou noire, avec une odeur de tabac, indiquent qu’ils ont été soumis à un échauffement d’entreposage. On peut le constater en pratiquant une coupe transversale dans les grains. Des grains de couleur noire vacuolés, généralement soudés ensemble et dégageant une odeur de brûlé, sont considérés comme «brûlés». Il suffit de quelques grains chauffés ou brûlés dans un échantillon pour entraîner un déclassement important, et donc des pertes financières. Pour les graines de canola/colza, le moyen le plus rapide de détecter un échauffement est d’écraser les graines. Le test de l’écrasement (Conseil canadien du canola, 1974) consiste à placer 100 graines sur du ruban à masquer, à les écraser une fois avec un rouleau dur, puis à compter le nombre de graines de couleur brun foncé. De cette façon, on peut aussi évaluer le nombre de graines immatures de couleur verte ou de graines mûres, de couleur jaune. Le nombre de graines vertes dans un échantillon indique que la récole n’est pas mûre et que la teneur en eau élevée risque d’entraîner des problèmes d’échauffement en cours de conservation.

Moisissures, germination des graines

Des graines viables disposées sur du papier filtre mouillé avec de l’eau pendant 7 jours et exposées à la lumière produisent des pousses vertes. À la surface, des graines peuvent présenter des moisissures de couleur variée. S’il n’y a pas de pousses de germination, l’échantillon est probablement assez âgé et les germes sont probablement détruits par des moisissures d’entreposage. Des grains désinfectés en surface ou stérilisés, étalés sur du papier filtre mouillé ou de l’agar-agar (une substance gélatineuse) contenant du sel (NaCI) peuvent présenter à leur surface des moisissures d’après récolte de couleur blanche, jaune, orange, verte ou bleue. Un nombre abondant de ces moisissures est un signe de détérioration et d’échauffement possibles. En étalant des échantillons provenant d’emplacements choisis dans un silo, il est possible de détecter dès leur début des détériorations qui autrement, risqueraient de se propager; de cette manière, on peut également apprendre les détails antérieurs de l’entreposage et prévoir les futures conditions de conservation. La présence des champignons Monascus sp. et Paecilomyces varioti sur des grains traités à l’acide indique que certains traitements chimiques commencent à perdre leur efficacité (Tuite et Foster, 1979). Pour de plus amples détails sur la détection des moisissures dans les aliments voir King et coll. (1986).

Insectes, acariens

La présence d’insectes et d’acariens dans des échantillons de grains entreposés peut être décelée en 16 h au moyen d’un entonnoir de Berlese. Il s’agit d’un entonnoir métallique muni d’un grillage à sa partie inférieure dans lequel on verse 150 g de grains. Une ampoule électrique de 30 watts placée juste au-dessus de la surface du grain conduit les insectes et les acariens du grain dans une bouteille d’alcool à 70 % qui est un conservateur des organismes. Cette méthode ne permet pas de détecter les stades des insectes qui vivent à l’intérieur des grains.

Une méthode plus rapide pour détecter les acariens et certains insectes consiste à placer le grain sur un tamis et à le secouer. Les insectes peuvent alors être détectés visuellement tandis que les acariens, à peine visibles à l’oeil nu, passent à travers le tamis et peuvent être recueillis sur le plateau inférieur, puis examinés au microscope.

Modifications physiologiques

En cours de détérioration, les grains subissent des modifications physiologiques dont certaines sont facilement détectables, et indiquent des modifications qui se produisent en cours d’entreposage. La teneur en acides gras permet de mesurer les modifications chimiques sans détériorer les grains. Cette méthode consiste à broyer un poids connu de grains, à les extraire dans un solvant (éther de pétrole) pendant 16 h, et à les titrer au moyen d’une solution d’hydroxyde de potassium étalonnée. Plus la teneur en acides gras est élevée et plus élevé est le niveau de détérioration. La conductibilité électrique permet de mesurer l’état des membranes cellulaires des grains. La mesure consiste à tremper les grains dans de l’eau désionisée pendant 80 min, puis à mesurer la conductibilité du liquide de lixiviation au moyen d’un appareil à mesurer la conductibilité. Des niveaux de conductibilité élevés, qui indiquent un certain degré de rupture des cellules membranaires à l’intérieur des grains, sont également associés à une détérioration des grains (Mills et Chong, 1977).