§ 4. Скважистость зерновой массы

Зерновая масса при размещении в складах или силосах не образует плотной массы; между ее твердыми компонентами остаются свободные промежутки, заполненные воздухом. Часть объема зерновой массы, за­нятая зерном и другими твердыми частицами (примеси, семена других культурных растений и пр.), характеризует плотность укладки зерна. Остальную часть объема зерновой массы, заполненную воздухом, назы­вают скважистостью. Плотность укладки зерна к скважистость выра­жают в процентах от общего объема зерновой массы.

Наличие скважин и воздуха в зерновой массе обусловливает прак­тическое значение скважистости. Перемещение воздуха по скважинам способствует передаче тепла путем конвекции, перемещению влаги через зерновую массу в виде пара. Влажность и температура зерновой массы во время хранения изменяются. Характер физиологических и микробиоло­гических процессов в зерновой массе зависит от количества и состава воздуха в межзерновых пространствах. Благодаря скважинам возможны сушка, активное вентилирование и газация зерна.

Скважистость и плотность укладки зерновой массы в хранилище зависят от формы, упругости, размеров и состояния поверхности твер­дых компонентов зерновой массы, количества и вида примесей в ней, от размера партии и влажности зерновой массы, формы и размеров храни­лища, а также от срока хранения.

Зерновая масса, состоящая из крупных, мелких, тонких и коротких зерен и других частиц, укладывается более плотно и обладает меньшей скважистостью, чем выровненная зерновая масса. Влажное и сырое зерно лежит менее плотно и занимает больший объем в хранилище, чем сухое зерно при прочих одинаковых условиях. Однако повышение влажности зерна во время хранения сопровождается увеличением объема единич­ных зерен за счет межзерновых пространств и. уплотнением всей массы. В хранилище с большим поперечным сечением зерно размещается плот­нее, чем с малым. При продолжительном хранении зерновая масса уплот­няется и ее скважистость уменьшается. Таким образом, величина сква­жистости и плотности укладки зерновой массы может изменяться в до­вольно значительных пределах.

§ 5. СОРБЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ЗЕРНОВОЙ МАССЫХарактеристика сорбционных явлений в зерновой массе. Зерновая масса в целом хороший сорбент; она обладает способностью поглощать из окружающего пространства пары различных веществ и газы. В зави­симости от свойств сорбентов и поглощаемых веществ сорбцию подраз­деляют на адсорбцию, абсорбцию, хемосорбцию и капиллярную конден­сацию. Все виды сорбционных явлений наблюдаются в зерновой массе, и очень часто их невозможно расчленить. Поэтому суммарный результат адсорбции, абсорбции, капиллярной конденсации, хемосорбции назы­вают сорбцией, а степень способности зерновой массы поглощать пары и газы при различных условиях — сорбционной емкостью. Сорбированные пары и газы при определенных условиях могут полностью или частично улетучиваться из зерновой массы в окружающее пространство, что на­зывают десорбцией.

Значительная сорбционная емкость зерновой массы объясняется капиллярно-пористой коллоидной структурой каждого зерна и скважис­тостью всей массы. Каждое зерно, как многоклеточный организм, пред­ставляет собой пористое тело с сильно развитой поверхностью. Между отдельными клетками и тканями зерна имеются макро- и микрокапил­ляры (поры). Диаметр макропор 1(Г³ 10~⁴ см, а микропор 10" ⁷ см. Крупные поры в основном сосредоточены в оболочках. Эндосперм со­держит микрокапилляры, представляющие собой межмолекулярные промежутки. Стенки макро- и микропор участвуют в процессах сорбции молекул паров или газов. По системе капилляров перемещаются сжи­женные пары. Активная поверхность зерна находится в пределах 200... 250 м²/г, что в 200 тыс. раз больше видимой истинной поверхности зер­на. Величина активной поверхности характеризует зерно как активный сорбент. Таким образом, сорбционные явления наблюдаются не только на поверхности зерна, но и в еще большей степени во внутренних участ­ках каждого капилляра.

Все явления сорбции, происходящие в зерновой массе ири транспор­тировании, обработке и хранении, в зависимости от их влияния на каче­ство и сохранность зерна можно разделить на две группы: сорбцию и десорбцию различных газов и паров, сорбцию и десорбцию паров воды.

Сорбция и десорбция различных газов и паров. При нахождении зерна в среде различных газов и паров последние интенсивно сорби­руются и обратно их удалить (десорбировать) трудно. Наблюдения по­казывают, что зерно поглощает пары и газы керосина и других нефте­продуктов, фенола, эфирных масел семян сорняков (полыни, кориандра и др.), почти все фумиганты (бромистый метил, дихлорэтан и др.) Последние вступают в химическое взаимодействие с веществами зерна, т.е. хемосорбируются.

Примером сорбции паров, имеющих большое значение при хранении зерна, является приобретение зерновой массой запаха эфирных масел полыни и кориандра. Если при обмолоте в зерновую массу попадут части растения полыни, то содержащиеся в них эфирные масла легко сорбируются зерном, и оно приобретает полынный запах, а иногда и горь­кий вкус. Партии зерна с посторонним, несвойственным зерну запахом — это дефектные партии, которые надо хранить отдельно от нормального зерна. Их дополнительно обрабатывают, т.е. устраняют приобретенный зерном посторонний запах, что увеличивает расходы на хранение. Во из­бежание ухудшения качества зерновых масс в результате сорбции паров различных веществ хранилища и транспортные средства должны быть чистыми, без посторонних запахов.

Гигроскопичность зерновой массы. Способность зерновой массы поглощать пары воды из воздуха или выделять их в окружающее прос­транство называют гигроскопичностью. Многие исследования и практи­ческие данные показывают, что при хранении зерна в производственных условиях наблюдается самопроизвольное изменение влажности зерна. При хранении его во влажной атмосфере происходит увлажнение, а в сухой подсыхание. Если поместить зерно с какой-то влажностью во влажный воздух, а он всегда содержит то или иное количество паров воды, то в результате взаимодействия могут происходить следующие процессы:

влага из зерна будет переходить в воздух (испарение, десорбция, сушка), и зерно подсохнет: это произойдет в том случае, если парциаль­ное давление водяного пара у поверхности зерна (р_п.э) больше, чем парциальное давление водяного пара в атмосферном воздухе (рп.в ), т.е. (рп.з >рп.в );

влага из воздуха будет сорбироваться зерном, когда рп.з <Рп.в ; чем больше разность между парциальными давлениями паров воды в воздухе и у поверхности зерна (или наоборот), тем быстрее ^дет процесс перераспределения влаги.

Через некоторое время в результате перераспределения влаги пар­циальное давление пара в воздухе и у поверхности зерна станет равным и наступит динамическое равновесие (рп.з ⁼рп.в)- Влажность зерна, соответствующая состоянию равновесия, называют равновесной влаж­ностью. Ее используют для выбора режимов активного вентилирования, сушки, для выявления условий безопасного хранения зерна, при кото­рых жизнедеятельность всех живых компонентов зерновой массы мала. Равновесная влажность зерна зависит от его сорбционных свойств (структуры, химического состава) и от состояния воздуха, его относи­тельной влажности и температуры (табл. 1).

Зависимость между влажностью и относительной влажностью воз­духа при постоянной температуре представляет собой кривую, называе­мую изотермой сорбции или десорбции (рис. 2). Кривая имеет одина­ковый S-образный характер для зерна и семян различных культур.

Максимальная равновесная влажность зерна злаков, которая уста­навливается при его пребывании в воздухе, насыщенном водяными па­рами (относительная влажность <р 100%), колеблется в пределах 33...36%. Она тот предел, до которого зерно может сорбировать пары воды из воздуха. Зерно будет иметь влажность выше максимальной гигроскопической только при впитывании капельно-жидкой влаги. Влаж­ность зерна 7...10% устанавливается при <£ = 15...20%. Это низший предел влажности зерна в производственных условиях.

Зерно и семена зерновых, масличных и бобовых культур в силу различного химического состава имеют неодинаковую равновесную влажность. Она выше у семян бобовых культур, меньше — у зерновых и еще меньше — у масличных. Снижение величины равновесной влажности

1. Равновесная влажность зерна различных культур (%)

75 %	80%
Температура	воздуха,0 С

Относительная влажность воздуха

20

30

10

20

30

10 Пшеница	15,8	15,5	15,1	14,8	16,7	16,3	16,0	15,7
Рожь, ячмень	17,0	16,7	16,3	15,4	18,3	17,9	17,4	16,5
Овес	16,6	16,1	15,6	15,0	17,9	17,3	16,8	16,2
Рис	15,5	15,0	14,5	13,9	16,6	15,9	15,2	14,7
Кукуруза	16,6	16,3	15,9	14,9	17,6	17,3	16,9	15,9
Просо	16,1	15,6	15,1	14,4	17,1	16,6	15,9	15,3
Горох	16,8	16,5	16,1	15,8	17,7	17,3	17,0	16,7
Соя	14,0	13,6	13,1	12,5	16,2	15,7	15,3	14,5
Подсолнечник	8,9	8,5	8,2	7,6	9,5	9,3	9,1	8,5

объясняется увеличением количества жира в семенах и уменьшением ко­личества гидрофильных веществ.

Культура

Предельное содержание влаги в воздухе и соответствующая упру­гость пара, насыщающего пространство, зависят от температуры. С ее по­вышением давление насыщенного пара увеличивается. Это вызывает уменьшение относительной влажности воздуха и наоборот. По данным

			///
	.А
		2

О