Что такое критическая влажность зерна
Критическая влажность зерна
Факторы, влияющие на интенсивность дыхания, делят на две группы: влияющие на интенсивность дыхания в любой зерновой массе (к ним относят влажность, температуру и степень аэрации зерновой массы); имеющие существенное значение только при хранении отдельных партий зерна и вытекающие из их специфических особенностей.
Факторы, влияющие на интенсивность дыхания, делят на две группы: влияющие на интенсивность дыхания в любой зерновой массе (к ним относят влажность, температуру и степень аэрации зерновой массы); имеющие существенное значение только при хранении отдельных партий зерна и вытекающие из их специфических особенностей.
Критическая влажность зерна и семян — влажность, при которой в зерне появляется свободная влага и резко возрастает интенсивность дыхания зерна и семян.
Зерно и семена основных злаковых культур влажностью до 14 % (ниже критической) устойчивы. Их можно хранить в насыпи большой высоты (до 30 м и более). Зерно средней сухости, находящееся на грани критической влажности, дышит примерно в два-четыре раза интенсивнее сухого, но у него малый газообмен, поэтому такое зерно достаточно устойчиво при хранении. Влажное зерно дышит в четыре-восемь раз интенсивнее сухого, сырое (влажностью выше 17 %) – в 20…30 раз интенсивнее сухого. По мере дальнейшего увлажнения зерна и накопления в нем свободной воды интенсивность дыхания нарастает. Большая интенсивность дыхания зерна и семян при высокой влажности, в сущности, характеризуют суммарную активность дыхания зерновой массы, так как в данных условиях активно дышат и развиваются микроорганизмы.
Самосогревание зерновых масс. Дыхание живых компонентов зерновой массы сопровождается выделением тепла. Вследствие плохой тепло- и температуропроводности образующееся тепло может задерживаться и приводить к самосогреванию. Таким образом, самосогревание зерновой массы – следствие её физиологических и физических свойств.
Критическая влажность зерна
Величины критической влажности зернаи семян различных культур следующие (%):
• подсолнечника (высокомасличного) – 0…8
14. роль температуры среды. Состав газовой среды.Дыхание живых компонентов зерновой массы сопровождается выделением тепла. Вследствие плохой тепло- и температуропроводности образующееся тепло может задерживаться в ней и приводить к самосогреванию. Таким образом, самосогревание зерновой массы — следствие ее физиологических и физических свойств. Температура зерновой массыпри запущенных формах самосогревания достигает 55. 65°С и в редких случаях 70. 75°С. Затем зерновая масса постепенно естественно охлаждается. Зерна и семена темнеют, зерновая масса теряет сыпучесть и превращается в монолит. Полностью утрачиваются посевные, хлебопекарные и другие технологические качества. В некоторых случаях зерно приобретает токсические свойства. Даже при меньшей температуре (25-30°С) заметны ухудшения качества и потеря массы сухих веществ на несколько процентов. Вот почему необходимо понимать процесс теплообразования в зерновой массе, уметь своевременно обнаруживать начало процесса и быстро его ликвидировать. Конечно, самое правильное — организовать хранение зерновых масс так, чтобы исключить возможность самосогревания. Образование и накопление тепла в зерновой массе происходит вследствие следующих причин:
• интенсивного дыхания зерна основной культуры, а также зерен и семян, входящих в состав примесей
• активного развития микроорганизмов
• интенсивной жизнедеятельности насекомых и клещей.
При массовом развитии в насыпях зерна клещей и насекомых им принадлежит существенная роль в теплообразовании. Она особенно заметна, когда влажность зерновой массы низка, и это не позволяет активно развиваться микроорганизмам. Велика также роль семян сорных растений.При сжигании природного или сжиженного газа получают нейтральные газовые среды, содержащие кислород от 0,5 до 1%, диоксида углерода от 5 до 12. 14% и азота 83. 88%. Хранение в РГС снижает интенсивность микробиологических и физиолого-биохимических процессов и тем самым обеспечивает качественную сохранность зерна в течение более длительного срока.Наиболее эффективна газовая среда, состоящая из 1% кислорода, 13% диоксида углерода и 86% азота. Применение РГС позволяет сохранить технологические свойства зерна пшеницы с влажностью 17% в течение 60 сут, риса-зерна с влажностью до 20% в течение 90 сут, семян подсолнечника с влажностью 11. 12% в течение 17. 30 сут. В обычных условиях такие семена следовало бы сушить в потоке. Применение РГС для хранения семян подсолнечника имеет особое значение, так как в газовой среде с низким содержанием кислорода в семенах снижается интенсивность процессов окисления жиров и тем самым сохраняется высокое качество масла.Целесообразно применение РГС для борьбы с вредителями хлебных запасов. Наиболее распространенные и вредоносные виды вредителей хлебных запасов, такие, как рисовый и амбарный долгоносики, зерновой точильщик, малый мучной хрущак, мукоеды, в условиях РГС погибают.
Послеуборочное дозревание
19.Самосогревание зерновых масс и причины этого влияния.Самосогреванием (или самонагреванием) называют процесс самопроизвольного повыше-ния температуры зерновой массы, находящейся на хранении. Вызывается это явление энергичным протеканием физиолого-биохимических и микробиологических процессов в зерне повышенной влажности. Возможно возникновение самосогревания зерна вследст-вие активной деятельности насекомых и клещей. Таким образом, Физиологической основой самосогревания является Дыхание всех живых компонентов зерновой массы, приводящее к значительному выделению тепла.Физической основой самосогревания является Плохая теплопроводность зерновой массы. Образование тепла в том или ином участке зерновой массы, превышающее отдачу его в окружающую среду, дает типичную картину самосогревания. Образовавшееся тепло задерживается в зерновой массе и вызывает подъем температуры.Характерной чертой этого процесса, о которой следует хорошо помнить, является то, что начавшееся в зерновой массе самосогревание не останавливается само по себе. Наоборот, оно непрерывно, с нарастающей интенсивностью, увеличивает темпы повышения температуры зерна.Увеличение температуры зерна при запущенных формах самосогревания до 55-65 °С приводит к полной потере всех его потребительских свойств: пищевых, семенных и фу-ражных. В зерне пшеницы, подвергнутом самосогреванию, резко снижаются хлебопекарные свойства вследствие гидролиза клейковины и ухудшения ее качества.Самосогревание зерновых масс бывает трех видов: гнездовое, пластовое и сплошное.Гнездовое Самосогревание возникает в любой части зерновой массы, так как предпосылкой для его развития могут быть: увлажнение какого-то участка зерновой массы; засыпка в одно хранилище зерна с различной влажностью; скопление насекомых и клещей в одном участке насыпи.Пластовое Самосогревание может возникнуть в зерновой массе при хранении ее как в складах и силосах, так и в бунтах. Греющийся слой возникает в насыпи зерна в виде горизонтального или вертикального пласта.Сплошное самосогревание возникает в том случае, если вся зерновая масса, за исключе-нием строго ограниченных периферийных участков, находится в греющемся состоянии. Даже кратковременное хранение теплого влажного и сырого зерна приводит к бурному развитию процесса самосогревания во всей массе насыпи.
Критическая влажность зерна и семян
Влажность, при которой в зерне появляется свободная влага и резко возрастает интенсивность дыхания зерна и семян, называют критической.
Величины критической влажности зерна и семян различных культур следующие (%):
подсолнечника (высокомасличного) – 0…8
Факторы, влияющие на интенсивность дыхания
Интенсивность процесса дыхания выражают несколькими показателями:
· потерей массы сухих веществ (в миллиграммах или процентах),
· количеством тепла, выделяемого при дыхании (калориметрически),
· количеством поглощенного кислорода или выделенного диоксида углерода.
Факторы, влияющие на интенсивность дыхания зерна всех культур делят на две группы:
· влияющие на интенсивность дыхания в любой зерновой массе (к ним относят влажность, температуру и степень аэрации зерновой массы)
· имеющие значение только при хранении отдельных партий зерна со специфическими особенностями.
Влажность зерна
Влажность является важнейшим показателем качества зерна, поэтому ее определяют сразу же при приеме зерна. Это объясняется влиянием воды на жизнедеятельность живых организмов, прежде всего самого зерна и микроорганизмов на его поверхности.
Влажность характеризует количество питательных веществ в зерне, а также его пригодность к хранению и переработке. Так, влажное зерно содержит меньше питательных веществ и нестойко при хранении. Увлажнение активизирует физико-химические и физиологические процессы (дыхание, прорастание, расщепление высокомолекулярных биополимеров, активизация ферментов, набухание), все это осложняет его хранение и переработку. На поверхности влажного зерна начинают быстро развиваться микроорганизмы, также в зерновой массе увеличивается число насекомых, клещей и других вредителей. Совокупность перечисленных процессов в зерне приводит к ухудшению его качества и к его порче при хранении.
При повышенной влажности изменяются физиологические свойства зерна. Оно заметно набухает, поверхность становится гладкой, снижается сыпучесть и натура зерна. Также повышается эластичность оболочек и уменьшается сопротивление раздавливанию. В результате при переработке увеличиваются затраты энергии на дробление зерна, снижается выход и качество продукции. В некоторых случаях переработка зерна становится невозможной.
Важнейший способ улучшения качества зерна при хранении и переработке зерна – сушка – проводят с обязательным учетом состояния зерна по влажности.
Влажность зерна определяют в навеске вместе с примесями, так как их влажность отличается от влажности зерна.
Влага в зерне находится в виде:
-химически связанной воды (связанная вода);
-физико-химически связанная вода (связанная вода);
-механически связанная вода (свободная вода).
Химически связанная вода входит в состав белков, углеводов, жиров и других соединений. Ее можно выделить только нарушив структуру этих веществ. Молекулы физико-химически связанной воды теряют свойства растворителя и оказываются связанными с гидрофильными веществами. Такая вода может быть удалена из зерна путем высушивания.
Вода в зерне существенно влияет на физические, физико-химические, биохимические и биологические свойства, которые в своей совокупности определяют его технологические особенности.
Для единообразия оценки содержания воды различают (по влажности) сухое, средней сухости, влажное и сырое зерно. Например у пшеницы, ржи, ячменя сухое зерно имеет влажность до 14%, зерно средней сухости – от 14,1% до 15,5%, влажное – от 15,6% до 17%, сырое – от 17,1% и более. У семян масличных растений показатели влажности еще меньше, а у семян некоторых бобовых культур наоборот больше. Сухие семена подсолнечника содержат не более 7%, а фасоли – не более 15% влажности.
Зерно хорошо храниться в «сухом» состоянии. При этом в нем практически отсутствует свободная влага, вся вода связана с гидрофильными коллоидами зерна. Граница влажности, при которой в зерне появляется свободная вода, зависит от химического состава, культуры, и от ее анатомического строения. Более низкие показатели влажности у масличных культур связаны с большим содержанием жира, который не удерживает воду и, следовательно, она в больших количествах сосредотачивается в гидрофильной части зерна, что приводит к активизации биохимических и биологических процессов. Появление свободной влаги обычно связано с величиной критической влажности, которая лежит обычно в зоне «средней сухости» зерна. При достижении зерном критической влажности процессы жизнедеятельности в зерне (дыхание, прорастание и т.п.) начинают нарастать, активно развиваются микроорганизмы. Для «влажного» и тем более «сырого» состояния зерна при хранении характерна потеря посевных и пищевых достоинств.
Влажность зерновой массы. Чем зерно более влажное, тем интенсивнее оно дышит. Интенсивность дыхания очень сухого зерна — пшеницы, ржи, ячменя, овса, кукурузы и бобовых культур (влажностью до 11. 12 %) — ничтожна и практически равна нулю. Очень сырое зерно (влажностью 25. 30 % и более), находящееся в неохлажденном состоянии при свободном доступе воздуха, теряет за сутки 0,05. 0,2 % массы сухого вещества.
В зерне, как и во всяком другом организме, влага является средой, при участии которой совершаются реакции обмена веществ. Если содержание влаги невысоко, она находится в связанном состоянии: ее прочно удерживают белки и крахмал. Эта влага не может перемещаться из клетки в клетку и почти не участвует в реакциях обмена веществ.
По мере увеличения влажности в клетках зерна появляется так называемая свободная влага, т. е. слабо или совсем не удерживаемая крахмалом и белками. Она участвует в реакциях гидролитического характера (в превращении крахмала в сахар, сложных белков в более простые, в разложении жира на глицерин и жирные кислоты и т. п.), в обмене веществ в клетках и может перемещаться из клетки в клетку. С появлением в зерне свободной влаги резко возрастают активность гидролитических и дыхательных ферментов, интенсивность дыхания зерна и, следовательно, расход сухих веществ. Для примера приведем данные М. В. Гордиенко по зерну пшеницы. За месяц хранения при влажности 13,5 % зерно потеряло 0,06 % сухих веществ, а при влажности 18 %—0,50 % сухих веществ.
Что такое критическая влажность зерна
Влажность зерна – один из наиболее важных показателей его качества, который определяют сразу же после приема. Вода оказывает сильное влияние на само зерно и микроорганизмы на его поверхности. На влажном зерне быстрее развиваются микробы, увеличивается число клещей, насекомых, происходят другие изменения.
Влияние влажности на качество зерна
Влажность – фактор, показывающий долю питательных веществ зерна и длительность его хранения. Чем выше содержание влаги в зерновой массе, тем меньше она содержит питательных веществ и тем быстрее портится. Чрезмерное количество влаги приводит к активации физиологических, физико-химических процессов. Зерно начинает набухать, прорастать, расщепляются высокомолекулярные биополимеры, активизируются ферменты. Снижается натура, сыпучесть зерна, оно становится уязвимым для механических повреждений. Если влажным зерно остается на длительный срок, его хранение и обработка становятся невозможными. В любом случае, выход зерна и качество продукции при использовании влажного сырья снижаются.
Содержание воды в зерне: связанная и свободная влага
Из сказанного выше очевидно, что для улучшения качества зерна и облегчения его переработки необходима сушка. Эту процедуру проводят, учитывая конкретное состояние зерна при влажности.
Прежде всего, влажность зерна определяется отдельно от примесей, поскольку влажность разных культур отличается друг от друга.
Влага в зерне может быть:
• механически связанной (иначе называется свободной);
• физико-химически связанной;
• химически связанной.
Свободная вода удаляется из зерновой массы легче всего. Если хранение зерновой массы организовано правильно, капельножидкой влаги в ней быть не должно. Избыточное количество влаги может образоваться при резких температурных перепадах или попасть в зерновую массу при неисправных стенах, крыше хранилища, т.е. в результате нарушения правил хранения.
Внутри самого зерна вода влияет на физические, химические, биологические свойства зерна, которые определяют его ценность. Выделить химически связанную воду можно, только нарушив структуру белков, жиров, углеводов, в состав которых она входит. Молекулы такой воды уже не обладают свойствами растворителя, поскольку связаны с гидрофильными веществами. Удаление связанной воды приводит к изменению технологических особенностей зерна.
Оценка содержания влаги
Чтобы определить влажность зерна, используют следующую градацию:
• сухое зерно;
• средней сухости;
• влажное;
• сырое.
Эти оценки имеют разное выражение в зависимости от культуры. Для семян бобовых культур этот показатель больше среднего, а для масличных, напротив, меньше.
Разница в показателях объясняется химическим составом и анатомическим строением культуры. Так, масличные содержат большое количество жира, не удерживающего воду. Поэтому вода в подсолнечнике, клещевине и других культурах удерживается в больших количествах в гидрофильной части зерна и активизирует биохимические процессы.
Критическая влажность зерна
В очень сухом зерне интенсивность дыхания крайне низкая. Наоборот, сырое зерно, если оно не охлаждено, имеет свободный доступ воздуха, активно дышит, теряя до 0,2% сухого вещества в сутки.
Уровень влажности, при котором в зерне возникает свободная влага, а также резко увеличивается интенсивность дыхания, называют критической. Ее величины различны для каждого конкретного вида культуры.
• Бобовые (горох, фасоль, чечевица) – 16%
• Рожь, ячмень, пшеница – 15 – 15,5%
• Сорго, просо, кукуруза – 13 – 14%
• Среднемасличный подсолнечник – 10%
• Высокомасличный подсолнечник – 7 – 8%
Для основных злаковых культур приемлемой обычно считается влажность до 14%. При такой влажности зерно можно хранить в насыпи высотой до 30м и более.
Средне-сухое зерно дышит уже в 2 – 3 раза интенсивнее, чем сухое, однако имеет малый газообмен, поэтому хранится достаточно хорошо. Влажное зерно дышит в 5 – 8 раз активнее, чем сухое, сырое зерно – в 20 – 30 раз интенсивнее сухого.
Имея влажность ниже на 2 – 3% от критического покзателя, зерновая масса долго сохраняет всхожесть, если обеспечено достаточное количество кислорода. Если кислорода не хватает, зерно теряет посевные свойства в первые месяцы хранения.
Методы определения влажности
Влажность зерна может определяться прямыми и косвенными методами. Когда зерно поступает на хлебоприемные пункты, требуется быстро определить, куда направлять партию: на длительное хранение в силос элеватора, в склад активного вентилирования, в зерносушилку.
Использование электровлагомера.
Определение влажности с помощью электровлагомера – экспресс-метод, который позволяет провести анализ в течение нескольких минут. Он основан на электропроводности зерна, которая зависит от содержания в нем влаги. Сухое зерно имеет свойства диэлектрика, во влажном состоянии оно становится полупроводником.
Для измерения влажности применяется прибор ЦВЗ-3. В нем зерно попадает в пространство между электродами, по которому пропускается электрический ток. Уже через 3 – 5 минут на цифровом табло прибора сразу показывается влажность зерна в процентах. Большое преимущество метода – высокая скорость. Однако, по точности он заметно уступает стандартному способу определения влажности. Показатели электропроводности могут измениться из-за нескольких факторов: температуры зерна и пространства между зернами, наличия примесей, химического состава культуры. Влияние этих факторов учитывается в электровлагомере, где в зависимости от названных показателей меняется код и режим работы.
Основной стандартный метод
Излишняя влажность зерна чаще всего устраняется с помощью обезвоживания в воздушно-тепловом шкафу. Температура и продолжительность сушки при этом способе фиксированы. После просушивания определяются потери размолотого зерна.
Метод часто используется хлебоприемными, перерабатывающими предприятиями. Он проходит в несколько этапов:
• предварительное измерение влажности при помощи электровлагомера;
• сушка (при влажности более 17%);
• подготовка к работе эксикатора, бюксов, сушильного шкафа (СЭШ-3М);
• собственно измерение.
Определение влажности стандартным методом, без предварительной сушки.
Применяется для зерна с влажностью менее 17%. Предварительная влажность измеряется на электровлагомере. Затем для уточнения показателей влажность определяется с помощью гравиметрического метода.
1. За основу расчетов берутся ГОСТы, определяющие норму влажности крупы, муки, отрубей.
2. Навеска зерна (20 г) размалывается в течение 30 сек. на лабораторной мельнице. Измельченное таким образом зерно (шрот) помещается в банку с притертой пробкой и перемешивается.
3. Из пробы (разных мест) отбирается 2 навески массой 5 г (допускается погрешность в 0,01 г) и помещаются в 2 заранее взвешенные бюксы.
4. Бюксы ставят в открытом виде в сушильный шкаф, предварительно нагретый до 140° С. Затем температура убавляется до 130° С и оставляется на 40 мин. Это стандартное время для всех зерновых культур, кроме кукурузы. Молотое зерно кукурузы высушивается в течение 60 мин.
5. Из сушильного шкафа бюксы вынимаются щипцами и ставятся для охлаждения на 20 мин. в эксикатор.
6. Обе бюксы взвешивают. Значение влажности определяется по разности масс двух бюкс с зерновой навеской до высушивания и после. Из двух определений берется среднее арифметическое. Если разница между показателями из двух бюкс будет составлять более 0,2%, то анализ нужно повторить.
Влажность зерна: оценка, влияние на зерноматериал, методы определения
Влажность зерна – фактор, отражающий объем питательных веществ и возможную длительность хранения зерновой массы. Является одним из ключевых показателей качества и определяется непосредственно после приемки новой партии культуры.
Основной способ определения влажности, установленный ГОСТ 3040—45
Минус в массе навеска, образующийся в результате сушки, засчитывается как равный массе имеющейся в зерне влаги. Влажность определяется путем отражения полученного минуса в процентах.
Содержание влаги в зерне
По уровню влажности зерноматериал может быть:
Сухое вещество в неохлажденной сырой зерновой массе теряется в объеме до 0,2% в день. Тогда как, например, сухое зерно «дышит» неинтенсивно. Материал средней сухости, в сравнении с сухим, «дышит» в два-три раза активнее, но из-за малого газообмена может нормально храниться. Влажный продукт, в сравнении с сухим, «дышит» в пять-восемь раз интенсивнее.
Влияние влаги на качество зерноматериала
Точное определение влажности зерна имеет огромное значение, так как именно по этому показателю можно определить объем питательных веществ и возможную продолжительность хранения материала. При превышении объема влаги в культуре продукция быстро испортится и потеряет большую часть полезных компонентов. Избыток влажности провоцирует неблагоприятные химические и физические процессы, результатом которых становится:
Длительно влажная масса непригодна для дальнейшего хранения и обработки.
Оценка содержания влаги
Учитывая важность вопроса, методы определения влажности зерна регулярно совершенствуются.
Критическая влажность
Степень влажности, при которой в зерноматериале образуется свободная влага, а интенсивность «дыхания» существенно возрастает, называют критической. Для каждого типа культуры предусмотрены свои показатели «критической влажности»:
Приемлемый показатель влажности для большинства злаковых – до 14%. При влажности ниже на несколько процентов от критической зерноматериал длительный срок сохраняет посевные свойства (при условии, что ему обеспечивается достаточный объем кислорода). При нехватке или отсутствии кислорода всхожесть теряется в первые месяцы хранения.
Методы определения
Косвенный метод вычисления влажности зерновой массы – использование специального влагомера, определяющего уровень ее электропроводности. Объем воды в культуре отражается на ее электропроводности.
Стандартно приборы определения влажности зерна работают так:
На всю процедуру уходит не более пяти минут. Но точность такого метода измерения не слишком высокая (в сравнении с точностью, которую позволяют добиться стандартные способы).
На электропроводность зерноматериала оказывают влияние:
Принимая в расчет все эти факторы, разработчики электровлагомера составляют специальные таблицы, в соответствии с которыми на устройствах нужно устанавливать рабочий режим и код.
Стандартное определение влажности (без предварительной сушки)
При разнице между двумя показателями более чем в 0,2% исследование повторяется.
Определение влажности с предварительным подсушиванием
Этот способ используют для зерноматериала с предполагаемой влажностью >17%.
20 гр. зерна помещаются в бюксу и подсушиваются в течение 10-12 минут при температуре +105 0 С в сушильном аппарате. В течение 5 минут бюксы охлаждаются в эксикаторе. Проводятся замеры, измельчение массы в течение 30 секунд, выделение и обезвоживание навесов.