Критическая влажность зерна и семян
Чем зерно влажнее, тем интенсивнее оно дышит. Интенсивность дыхания очень сухих зерен (пшеницы, ржи, ячменя, овса, кукурузы и бобовых влажностью до 11 - 12% и высокомасличных влажностью 4...5%) ничтожна. Наоборот, очень сырое зерно (влажностью более 30%) и семена масличных (влажностью более 15...20 %), находящиеся в неохлажденном состоянии при свободном доступе воздуха, теряют 0,05...0,2 % сухих веществ в сутки.
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 (%):
гороха, фасоли, чечевицы - 15...16
пшеницы, ржи, ячменя - 14,5...15,5
кукурузы, пpoca, сорго, столовой свеклы - 12,5...14
томатов – 11,5…12,5
подсолнечника (среднемасличного), моркови - 10...11
огурцов - 9,5...10,5
капусты – 9…10
подсолнечника (высокомасличного) – 0…8
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 4…8 раз интенсивнее сухого, сырое (влажностью свыше 17 %) - в 20...30 раз энергичнее сухого.
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.
Важнейшими факторами определяющими энергию дыхания зерна являются его влажность и температура. Интенсивность дыхания сильно возрастает при повышенной влажности и температуре. При уменьшении влажности до воздушно сухого состояния (10 - 12 %) дыхание практически прекращается.
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.
Свободная вода находится в капиллярах зерна и легко поддается высушиванию. Именно это влага принимает активное участие в физиологических, биохимических и микробиологических процессах в зерне. Свободная вода связана с тканями зерна непрочно, поэтому она сохраняет свои исходные природные свойства. Связанная же вода неотделима от тканей зерна и имеет ряд особенностей: у нее более низкая температура замерзания (до -20оС), понижена упругость пара и способность растворять твердые вещества.
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.