книги из ГПНТБ / Егоров Г.А. Влияние тепла и влаги на процессы переработки и хранения зерна

О Т А В Т О Р А

Зерно представляет собой биологическую систему. Оно отличается сложным строением и микроструктурой анатомических частей, а внешне — оригинальной для каждой группы культур формой. Химические вещества по анатомическим частям зерна и сечению распределе­ ны крайне неравномерно. Биологически важные соедине­ ния (витамины, белки, ферменты) сконцентрированы прежде всего в зародыше и алейроновом слое, клетки ко­ торого в здоровом зерне сохраняют жизнедеятельность; по мере углубления внутрь эндосперма доля этих сое­ динений постепенно снижается.

Такой же закономерности подчинено распределение неорганических веществ, окислы которых при сжига­ нии зерна образуют золу, а также липидов, обладаю­ щих высокой калорийностью и поэтому крайне необ­ ходимых для нормального развития зародыша уже на ранних стадиях прорастания зерна.

Для живых организмов характерным является зави­ симость их состояния от большого числа факторов и

биологической системы зерна, управляющей всеми про­ цессами на всех стадиях его существования; особенно важными в практическом отношении являются процес­ сы его сушки и гидротермической обработки.

Главными факторами, определяющими состояние зерна, являются его влагосрдержание и температура, а также степень отклонения их величины от равновесных значений, определяемых параметрами состояния окру­ жающей среды.

типов, сортов зерна, а также на его дополнительные индивидуальные особенности, обусловленные влиянием почвенно-климатических условий в период его вегетации в данном географическом районе, происходящие пре­ образования различных свойств зерна под воздействием этих определяющих факторов могут быть подвергнуты систематизации. Она дает основу для формулировки нс-

которых достаточно общих закономерностей. При этом построение таких закономерностей возможно только на основании учета всего комплекса особенностей, прису­ щих зерну как объекту исследования. Для изучения его необходимо привлекать не только методы современной технологии зерна, но и на равных правах такие науки, как биохимия, физическая химия полимеров, физикохимическая механика, термодинамика необратимых процессов, теория информации и другие отвлеченные и конкретные науки, а также учение о тепло-массоперено- се в гидрофильных материалах. Только такое комплекс­ ное рассмотрение проблемы поведения зерна в изменя­ ющихся условиях может дать необходимый материал для разработки как общих, так и частных конкретных рекомендаций по наиболее оптимальным режимам об­ работки зерна на хлебоприемных или перерабатывающих предприятиях.

Наука о зерне, его свойствах и особенностях хра­ нения и переработки имеет многовековую историю. Осо­ бенно бурное развитие она получила в XX веке, что обусловлено прежде всего всемерным развитием точных

М. И. Княгиничев, Н. И. Соседов, А. Б. Вакар.М. М. Гернет, А. С. Гинзбург, П. П. Тарутин, Л. А. Трисвятский, Е. Д. Казаков, А. М. Дзядзио, А. Р. Демидов, П. М. Конь­ ков, И. Т. Мерко, В. А. Яковенко, О. С. Воронцов и многие их ученики и последователи, а за рубежом М. Макмастерз, Дж. Шелленбергер, В. Шефер, И. Глин­ ка, Д. Кент-Джонс, Э. Каминский и др.

В книге рассмотрены литературные сведения и на­ копленные в исследовании автора данные о проблеме взаимодействия зерна с водой в разных условиях сопря­ жения его с окружающей средой. При этом главное внимание уделено гидротермической обработке зерна, как процессу, имеющему особо важное практическое значение для перерабатывающих предприятий.

Основная цель гидротермической обработки зерна — направленное изменение его исходных технологических

свойств в заданном размере. Это определение р равной степени относится и к процессу сушки зерна, который можно рассматривать как один из методов гидротерми­ ческой обработки. Все существующие методы можно в обобщенном виде разделить на три качественно раз­ личные группы:

обработка зерна только водой; обработка зерна только теплом; совместная обработка водой и теплом.

Но и такая классификация в некоторой степени ус­ ловна, поскольку основана на внешней характеристике процесса. Если же глубже проанализировать каждую из этих групп методов, то обнаруживается, что измене­ ние влагосодержания может сопровождаться энергети­ ческими эффектами (выделение теплоты гидратации). Точно так же и воздействие теплом на зерно, изменение его температуры в ряде случаев приводит к изменению его влагосодержания, что наблюдается, например, при сушке.

Предлагаемая классификация позволяет четко раз­ граничить различные варианты гидротермической об­ работки, причем не только по степени сложности, но и прежде всего по особенностям воздействия на зерно и характеру протекающих в нем процессов. Важное зна­ чение имеет также универсальный характер предлагае­ мой классификации, поскольку она охватывает процес­ сы, применяемые как на хлебоприемных, так и на всех зерноперерабатывающих предприятиях.

При анализе многочисленной литературы о зерне вы­ является, что подавляющее большинство источников посвящено рассмотрению влияния влаги и тепла на его технологические свойства. Эта группа работ может быть отнесена к практическому направлению. Вторая группа носит теоретический характер и посвящена анализу влияния этих факторов на физические, физико-химиче­ ские, биохимические свойства зерна. В последние годы наблюдается определенный сдвиг в сторону второй груп­ пы по количеству публикаций. При этом возрастает и глубина разработок различных вопросов. Это опреде­

чив общее представление о протекающих процессах, уче­ ные идут дальше вглубь, переходя от первых общих представлений ко все более тонким и сложным. Имен-

но на этом пути развития науки о зерне удалось в по­ следнее время поставить вопрос об изучении объектив­ но существующей взаимосвязи различных процессов в зерне.

Раскрытие этой взаимосвязи, оценка ее с количест­ венной стороны и определяют успех в решении пробле­ мы гидротермической обработки зерна как процесса, обеспечивающего направленное изменение его техноло­ гических свойств. Выявление закономерностей, управ­ ляющих внутренним влагопереносом в зерне и всем комплексом сопровождающих его процессов, определе­ ние механизма взаимодействия зерна с водой в раз­ ных условиях и должны привести к разработке теорети­ ческих положений и практических методов управления технологическими свойствами зерна, дать в руки тех­

Автор надеется, что его скромный труд будет поле­ зен широкому кругу исследователей и практических ра­ ботников, занятых в институтах и на предприятиях си­ стемы Министерства заготовок СССР. Однако, учиты­ вая особенность первого рассмотрения большинства из­ лагаемых вопросов, автор отдает себе отчет в наличии

различных вопросов и ценные замечания по работе кан­ дидатам технических наук Т. П. Петренко, П. П. Тару­ тину, П. М. Конькову, Б. М. Максимчуку, В. С. Уколову, инженерам И. В. Лыковой, 3. К. Гандер, Э. П. Могучевой, А. А. Моксяковой и техникам Н. Н. Соломко,

Н.К. Рубиной.

Особую признательность испытывает автор по отно­

шению к профессору | Я- Н. Куприцу |, под влиянием идей и при консультации которого была начата эта ра­ бота, продолжавшаяся на протяжении 15-летнего пе­ риода.

Отзывы и пожелания просьба присылать по адресу: 103031, ГСП, Москва, К—31, ул. Дзержинского, 1/19. Редакция литературы по заготовкам, хранению и пере­ работке сельскохозяйственных продуктов.

Г л а в а 1

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ СТРОЕНИЯ, МИКРОСТРУКТУРЫ И ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ЗЕРНА

Некоторые особенности строения и химического состава зерна

Технологические свойства зерна в значительной ме­ ре определяются его структурой и химическим составом, а также распределением химических веществ по сече­ нию зерна и его анатомическим частям. Строение зер­ новки пшеницы и других злаковых культур в настоящее время изучено достаточно подробно [2, 163].

Анатомически зерно разделяется на три главные ча­ сти (рис. 1) —эндосперм, зародыш и окружающие их оболочки, которые резко различаются между собой по структуре и свойствам. Пленчатые культуры (рис, овес, ячмень) сверху покрыты цветковыми чешуйками — пленками. В таблице 1 приведено весовое содержание анатомических частей зерна разных культур.

Сложная форма зерновки, особенности структуры и химического состава оболочек, зародыша и эндосперма определяют развитие процессов внешнего тепло- и массообмена и внутреннего переноса влаги, тепла и био­ логически важных веществ. Так, развитая внешняя по­ верхность обеспечивает высокую скорость обмена зерна теплом и влагой с окружающей средой. Наличие бо­ роздки, глубоко проникающей в тело зерновки, приво­ дит к тому, что толщина плотной массы вещества ни­ где не превышает 2 мм. Это способствует ускорению завершения процесса внутреннего переноса.

Более детально строение наружных покровов зернов­ ки показано на рисунке 2 [163], где хорошо видно, что плодовая оболочка Р образована несколькими рядами пустотелых клеток. Ниже расположена семенная обо­

Строение алейронового слоя дано на рисунке 3 [163], внешняя поверхность которого показана после удаления с зерна плодовой и семенной оболочек. Видно, что клет­ ки этого слоя имеют толстые стенки, в поперечном се­ чении («сверху») форма их различна.

Плодовые и семенные оболочки полностью охваты­ вают эндосперм и зародыш, алейроновый слой над за­ родышем отсутствует или же представлен отдельными группами морфологически измененных клеток [163]. Тол­ щина оболочек и алейронового слоя, являющаяся сор­ товым признаком зерна, изменяется в широких преде­ лах в зависимости от района произрастания и условий вегетации.

По данным разных авторов, толщина плодовой обо­ лочки зерна пшеницы составляет 45—50 мкм, семеи-