Міністерство аграрної політики та продовольства УкраїниМИКОЛАЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Агрономічний факультет

Кафедра виноградарства та плодоовочівництва

ТЗППР

Миколаїв 2014

Дудяк Іван Дмитрович, к. с.-г. н., доцент,

ЛЕКЦІЯ 5

ХАРАКТЕРИСТИКА ЗЕРНОВИХ МАС

зав. кафедри виноградарства та плодоовочівництва

ПЛАН ЛЕКЦІЇ

1. Склад зернової маси.

2. Фізичні властивості зернової маси.

3. Фізіологічні властивості зернової маси.

1. СКЛАД ЗЕРНОВОЇ МАСИ

Під культурою розуміють певну ботанічну родину рослин

(пшениця, жито, ячмінь тощо), назву якої дають зерновій масі,

якщо в ній є не менше 85 % зерна цієї культури. Зерно, що становить переважну частину (85 %) зернової

маси, називають основною культурою. Якщо в зерновій масі зернових домішок понад 15 %, то

її називають сумішкою.

Партія – це будь-яка кількість однорідного зерна за якістю,

призначеного для одночасного продажу, відвантаження, або яке

зберігається в одному силосі, складі. Для партії характерні два показники:

однорідність та певна кількість.

Основою будь-якої зернової маси є зерна (насіння) певної ботанічної родини. Разом з

зерном основної культури, яка утворює зернову масу, в неї завжди потрапляє і деяка кількість домішок – насіння інших культурних рослин і бур'янів, органічні і мінеральні частини рослин, ґрунту тощо.

Третій основний компонент – це мікроорганізми. Крім цих компонентів, в

окремі партії зерна потрапляють шкідники хлібних запасів. Між зернами основної культури та домішками є порожнини –

щілини, заповнені повітрям, яке суттєво впливає на всі компоненти зернової маси.

2. ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ

ЗЕРНОВОЇ МАСИ

Зернова маса має такі фізичні властивості:

- сипкість, - самосортування, - шпаруватість, - здатність до сорбції та десорбції різних парів та газів, - теплопровідність, - температуропровідність, - термовологопровідність,- теплоємність.

Сипкістю називається здатність зерна і зернової маси переміщуватись по

будь-якій поверхні, що розміщена під певним кутом до горизонту.

Сипкість зерна характеризується кутом тертя та кутом природного уклону.

Під кутом тертя розуміють найменший кут, при якому зернова маса починає

сковзати по будь-якій поверхні. Під кутом природного уклону, або його

ще називають кутом скочування, розуміють кут, при якому скочується зерно по зерну. Крім цих показників,

відомі коефіцієнти тертя зернової маси, що переміщується різними способами і

по різному матеріалу.

Таблиця 1Кути природного схилу для зерна різних культур

Для пшениці, яка переміщується по стальному листу, коефіцієнт тертя

становить 0,306...0,70, по транспортерній стрічці – 0,445...0,839.

Кут природного уклону для проса становить 20...27 градусів, гороху –

24...31, сої – 25...32, вики – 28...33, кормових бобів – 29...35, сочевиці –

25...32, льону – 27...34, жита та пшениці – 23...38, ячменю – 28...45, вівса – 31...54, кукурудзи – 30...40, соняшнику – 31...45,

рицини – 34...46, рису – 27...48.

На сипкість зернової маси впливає багато факторів. Основними з них є:

- форма, - розмір, - характер і стан поверхні зерна, - вологість зерна, - кількість домішок і їх видовий склад, - матеріал, форма і стан поверхні, по якій переміщають зерно.

Самосортування – результат сипкості й неоднорідності частинок, з яких

складається зернова маса. Неоднорідність зерна за формою,

питомою масою, крупністю, виповненістю сприяє різній

парусності зерна, тобто переміщенню кожної частинки в повітряному потоці. Крупне, але з малою питомою масою зерно завжди має більшу парусність.

Самосортування – явище негативне. Порушується неоднорідність партії, створюються умови для розвитку

різних фізіологічних процесів, скупчення легких домішок і пилу, для

самозігрівання, розвитку комах і кліщів та мікроорганізмів, а в

кінцевому результаті це призводить до часткового або повного псування

зерна через відсутність спостереження за зерновою масою.

Простір, що утворюється між твердими частками зернової маси, заповнений повітрям, називають шпарами, а його

кількість, виражена у відсотках від 1 м3 об'єму зернової маси, – шпаруватістю.

Шпари становлять значну частину об'єму зернової маси і показують, яка частина її об'єму припадає на міжзернові простори. Так, шпаруватість соняшнику становить

60...80 %, вівса – 50...70, рису – 50...65, гречки – 50...60, ячменю – 45...55, кукурудзи

– 35...55, проса – 30...50, жита – 35...45, пшениці – 35...45, гороху – 40...45 %.

Таблиця 2 Маса і шпаруватість зерна різних культур

Шпаруватість зернової маси залежить від:

- форми зерен, - крупності зерен, - розмірів і стану поверхні зерен, - кількості і виду домішок, - маси і вологості зернової маси, - форми і розмірів зерносховища.

Зерно і насіння усіх культур вбирає з навколишнього середовища пари різних речовин і газу (сорбція) і, навпаки, за певних умов виділяє їх,

особливо воду (десорбція). В зерновій масі спостерігається адсорбція,

абсорбція, капілярна конденсація і хемсорбція. Здатність зерна до сорбції

зумовлена його капілярно-пористою колоїдною структурою і шпаруватістю

маси.

Вологообмін між повітрям і зерном припиняється, якщо парціальний тиск водяних парів у повітрі і над зерном однаковий. При цьому настає стан

динамічної рівноваги. Вологість зерна, яка відповідає такому стану, називають рівноваговою. У практиці зберігання

рівновагова вологість зерна усіх злакових культур і гречки знаходиться в межах від

7 до 36 %. Вологість зерна 7 % є рівноваговою для повітря, вологість якого

15...20 %, а вологість зерна 36 % – для повітря, насиченого водяними парами.

Таблиця 3Рівноважна вологість зерна різних культур

Термовологопровідність – це переміщення вологи в зерновій масі разом з потоком тепла, зумовлене градієнтом температури. Під дією

термовологопровідності відбувається переміщення вологи в холодніші шари і ділянки

зернової маси. Спостерігається при нерівномірному нагріванні стін силосів,

розміщенні теплої зернової маси на бетонних, заасфальтованих підлогах складу, великій

різниці між температурою повітря і зерна, під час його сушіння на сонці. Переміщення вологи в

напрямку потоку тепла може призвести до конденсування водяних парів, тобто утворення

краплиннорідкої води в окремих ділянках зернової маси. Це явище інколи викликає

проростання і самозігрівання.

Теплоємність – це кількість тепла, що необхідна для нагрівання зерна на 1 °С;

виражається вона розміром питомої теплоємності

Теплопровідність характеризується коефіцієнтом теплопровідності. Зернова маса володіє низькою теплопровідністю,

що зумовлено її органічним складом, а також наявністю повітря в міжзернових

просторах. Коефіцієнт теплопровідності її становить 0,13...0,2 дж/м·год·град. Погана

теплопровідність зернових мас має позитивне і негативне значення під час

зберігання.

Температуропровідність характеризує швидкість зміни температури в зерновій

масі, її теплоінерційні властивості. Зернова маса характеризується низьким

коефіцієнтом температуропровідності (1,7·10-7...1,9·10-7 м2/с), тобто великою

тепловою інерцією. Це має позитивні й негативні сторони. Позитивне те, що

своєчасне охолодження зернової маси (на початку зберігання) й надалі правильно

організоване зберігання дають можливість тривалий час підтримувати в ній порівняно

низьку температуру.

3. ФІЗІОЛОГІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ

ЗЕРНОВОЇ МАСИ

Зернова маса – складна біологічна система, сукупність живих організмів, які за

певних умов проявляють свою життєдіяльність. Внаслідок цього втрачається маса сухих речовин,

погіршуються посівні й товарні якості. Процеси, які відбуваються в зерновій масі

внаслідок життєдіяльності живих компонентів, що входять до її складу,

називаються фізіологічними. Це дихання, післязбиральне достигання, довговічність,

проростання, життєдіяльність мікроорганізмів, комах і кліщів,

самозігрівання.

В процесі зберігання зерна і насіння спостерігаються: аеробне дихання, коли відбувається повне окислення

гексози з утворенням вихідних продуктів фотосинтезу – вуглекислого

газу і води; анаеробне дихання – типове рівняння спиртового бродіння,

коли гексоза розщеплюється з утворенням етилового спирту.

Внаслідок дихання зерна спостерігається:

- втрата в масі сухих речовин; - збільшення кількості гігроскопічної води в зерні;- збільшення відносної вологості повітря міжзернових просторів; - зміна складу повітря міжзернових просторів; - утворення тепла в зерновій масі.

При аеробному диханні відбувається повне окислення глюкози, тому

виділяється 2830 кДж тепла на грам-молекулу глюкози. При анаеробному диханні виділяється всього 117 кДж,

оскільки в цьому випадку не відбувається повного розщеплення

глюкози до води і вуглекислого газу.

Інтенсивність дихання зерна під час зберігання може бути визначена одним з таких методів:

- втратами маси сухої речовини зерна;- кількістю виділеного тепла; - кількістю засвоєного кисню або виділеного вуглекислого газу.

На практиці користуються достатньо простим і точним методом – визначенням кількості вуглекислого газу, виділеного зерном під час дихання.

Комплекс процесів, який проходить в зерні чи насінні під час зберігання, поліпшуючи їх посівні чи технологічні якості, одержав

назву післязбирального достигання, а час, протягом якого настає повна фізіологічна

стиглість, називається періодом післязбирального достигання. В основі

цього лежить ряд біохімічних процесів, які збільшують життєздатність насіння, його схожість, енергію проростання, в насінні олійних культур продовжується синтез

жиру і збільшення виходу олії, поліпшується якість клейковини в

пшеничному зерні тощо.

Післязбиральне достигання відбувається лише тоді, коли

синтетичні процеси в зерні переважають над гідролітичними.

Таке явище можливе лише за низької вологості зерна. Зерно достигає тільки за позитивної

температури і найінтенсивніше за 15...30°С і більше. Тому в перший період зберігання

зерна не потрібно його охолоджувати.

Під час зберігання спостерігається не лише підвищена фізіологічна

активність зернових мас, але й явище проростання окремих зерен чи деякої маси зерна в певних ділянках насипу. Проростання зерна під час зберігання

– явище негативне. Воно виникає внаслідок неправильного зберігання.

Основними факторами, за яких відбувається проростання, є вода,

повітря і тепло.

У більшості випадків неможливо відокремити життєдіяльність власне зерна

від життєдіяльності мікроорганізмів, які заселяють його поверхню і навіть

проживають під плівками зерна. За певних умов післязбирального обробітку і

зберігання інтенсивність розмноження і життєдіяльності мікрофлори зерна настільки збільшується, що може

негативно вплинути на його посівні, харчові і кормові якості. Часто продукти

обміну речовин, які виділяються мікроорганізмами, мають токсичні

властивості.

У зернових масах, як правило, розвиваються сапрофітні

мікроорганізми. Серед найважливіших факторів, які впливають на розвиток сапрофітних мікроорганізмів під час зберігання, є такі: середня вологість зернової маси і вологість її окремих компонентів, температура зернової

маси, ступінь її аерації, цілість і стан покривних тканин зерна, його життєві

функції, кількість і видовий склад домішок.

Життєдіяльність комах і кліщів в зернових продуктах і зерносховищах, тобто їх живлення, дихання і розмноження, залежить від стану навколишнього

середовища, а саме вологості і температури повітря в сховищах, світла, температури зернових продуктів і складу

повітря в них, наявності продуктів живлення, їх хімічного складу і, особливо,

вмісту води в них.

За характером живлення комахи і кліщі поділяються на олігофагів і поліфагів:

перші харчуються обмеженим асортиментом продуктів, другі – будь-

якими. Прикладом олігофагів може бути комірний довгоносик, зернова міль і

квасолева зернівка, а такі шкідники, як хлібний шашіль, хрущаки, вогнівки є

типовими поліфагами. Тривалість виживання комах і кліщів без

живлення залежить від виду цих шкідників і умов навколишнього середовища.

Під самозігріванням розуміють підвищення температури зернової маси внаслідок

фізіологічних процесів, що відбуваються в ній, і поганої її теплопровідності.

Фізіологічною основою самозігрівання є дихання усіх живих компонентів зернової маси, що є причиною накопичення тепла.

Фізичною основою самозігрівання є погана теплопровідність зернової маси, що дає

можливість накопичуватись теплу в певних ділянках зернової маси. Крім цього, суттєве значення мають й такі її фізичні властивості,

як термовологопровідність і здатність до самосортування.

Розрізняють вологе самозігрівання, яке відбувається в зерновій масі за

вологості зерна понад 17 %, і сухе, що викликається комірними шкідниками.

Вологе самозігрівання призводить до швидкого підвищення температури

(50...60 °С), інколи – до 70...75 °С. Змінюється колір зерна, частково й ендосперму, зменшується схожість,

значно погіршуються борошномельні, круп'яні і хлібопекарські якості зерна.

При сухому самозігріванні, яке можливе також й у зерна,

вологістю менше 14 %, температура змінюється значно повільніше і не

перевищує 40 °С. В подальшому від продовження самозігрівання верхній шар насипу може бути пошкоджений так само, як і при

вологому.

В процесі зберігання зернової маси в складах і елеваторах

спостерігаються певні закономірності виникнення і розвитку самозігрівання.

На основі цього усі випадки самозігрівання зернових мас можна

поділити на шість видів: гніздове, шарове, верхове, низове,

вертикально-шарове і суцільне.

Довговічність зерна і насіння залежить від того, як склались умови

для проходження позитивних і негативних фізіологічних процесів

(дихання, післязбиральне достигання, проростання, життєдіяльність

мікроорганізмів, комах і кліщів, самозігрівання).

В насіннєзнавстві розрізняють довговічність біологічну і господарську. Під біологічною довговічністю розуміють той відрізок часу, протягом якого зберігаються здатними до проростання хоч поодинокі насінини. Під

господарською довговічністю розуміють той відрізок часу, протягом якого насіння

залишається кондиційним за схожістю і відповідає вимогам державного нормування.

Технологічна довговічність – це строк зберігання товарних партій зерна, який

забезпечує їх повноцінні властивості для використання на харчові, кормові і технічні

цілі. Технологічна довговічність, як правило, довша за біологічну і господарську.

ЛЕКЦІЮ ЗАКІНЧЕНО !

ДЯКУЮ ЗА УВАГУ !