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

на в драном процессе в значительной мере определя­ ется прочностью оболочек. И дальнейшее повышение их прочности является одной из задач гидротермической обработки зерна. Наоборот, прочность эндосперма должна быть понижена. Практически это достигается тем, что в процессе обработки водой и теплом проис-

ходит разрыхление эндосперма, что вызывает уменьше­ ние его прочности. Незначительное увлажнение и крат­ ковременное отволаживание зерна перед I драной си­ стемой значительно повышают прочность оболочек. Тех­ нологический результат состоит в получении крупных,

ют разрушающее напряжение в одинаковой мере при­ мерно на 10—15%. Одновременно четко был зафикси­ рован так называемый размерный эффект, т.е. повыше­ ние прочности зерна с уменьшением его линейных раз­ меров. Ранее на это обратил внимание Н. В. Врасский.

И. К. Чайка [151] установил, что прочность зерна •кукурузы также зависит от влажности: с ее повышени­ ем разрушающее напряжение снижается. Например, кремнистая кукуруза Воронежская 76 при влажности '13,4% разрушается при напряжении 71 кГ/см2 , а при 17,4%—уже при 57,6 кГ/см . В аналогичном размере снизился этот показатель и для полузубовидной и зубо­ видной кукурузы; интересно, что прочность последнего образца выше, чем двух предыдущих.

Твердость зерна

Под твердостью тела понимают способность его по­ верхностных слоев сопротивляться местным деформа­ циям. В настоящее время сконструированы и в иссле­ довательских работах все шире применяют приборы ПМТ-2 и ПМТ-3 для определения микротвердости зер­ на, которую оценивают по величине диагонали отпечат­ ка алмазной пирамидки на поверхности среза зерна.

С. Д. Хусид [149] приводит значения микротвердо­ сти оболочек и эндосперма для 15 сортов пшеницы раз­ личной влажности. Из таблицы 17 следует, что при уве­ личении влажности микротвердость оболочек и эндо­ сперма зерна снижается. С. Д. Хусид установил также, что при понижении температуры микротвердость зерна возрастает; это соответствует повышению хрупкости зерна.

3. Д. Гончарова [28] подтвердила эту зависимость. Она установила, что при некоторой влажности зерна, равной примерно гигроскопической, микротвердость эн-

досперма кукурузы, пшеницы, ржи, гречихи и овса при­

вании снижается, затем ее величина остается постоян­ ной. Начальное значение микротвердости 14,25, конеч­ ное 8,66. Для опыта брали пшеницу стекловидностью 70%, которую увлажняли с 11,6 до 16,5%.

Изучали также пшеницу IV типа стекловидностью 55% и начальной влажностью 11,2%, выращенную в Ростовской области. Исходное зерно имело микротвер­ дость 15,90 кГ/мм2 . После «холодного» кондициониро­ вания при отволаживании 18 ч микротвердость снизи­ лась до 13,08 кГ/мм2 . При обработке паром через 2 ч отволаживания микротвердость была 14,37 кГ/мм2 , а через 4 ч—13,20 кГ/мм2 . Следовательно, обработка па­ ром позволила снизить продолжительность отволажива­ ния в 4,5 раза, а мукомольные свойства зерна стали лучше (табл. 18).

Н. С. Горшкова [29], данные которой приведены в таблицах 18 и 19, сопоставила микротвердость зерна и расход энергии. Она установила, что между микротвер­ достью и удельным расходом энергии не наблюдается тесной зависимости. Но, несмотря на это, можно счи­ тать, что для «холодного» кондиционирования их взаи­ мосвязь достаточно выражена,

Т а б л и ц а 18

показателя микротвердости эндосперма для зерна ржи, подвергнутого скоростному кондиционированию.

Наши опыты с зерном кукурузы показали [140],что микротвердость роговидного слоя как на поверхности, так и в середине его толщины при обработке паром в течение 10 мин понижается в 3—4 раза. Это свидетель­ ствует о существенном размягчении эндосперма. На основании этого предложено в крахмало-паточном про­ изводстве перед замачиванием зерна кукурузы пропа­ ривать его в течение 10 мин, чтобы ускорить в дальней­ шем его набухание.

Показатель микротвердости используют на некото­ рых мельницах за рубежом для составления помольных смесей и установления режимов гидротермической об­ работки зерна. При исследовании установлено, что твер­ дость различных сортов зерна до влажности 12,0—13,01% изменяется незначительно, а затем быстро снижается. При этом стремятся, чтобы при смешивании после ги­ дротермической обработки зерна с различными исход­ ными свойствами микротвердость его была одинаковой.

единиц твердости соответствуют оптимальным структур­ но-механическим свойствам зерна на I драной системе.

На основе использования этого твердомера Брабендера разработан индекс твердости пшеницы, представ­ ляющий собой частное от деления числа на шкале, со­ ответствующего пику полученной кривой, на выход му­ ки в процентах. Указывается, что он согласуется с му­ комольными свойствами зерна. Так, для высокостекло­ видных образцов величина его составляет от 50 до 89,5, а для низкостекловидных — от 29,8 до 35,1.

За рубежом применяют и другой метод оценки твер­ дости зерна [164]. По этому методу. 20 г зерна обраба­ тывают в лабораторном голлендре в течение 6 мин. Ко­

•проход этого сита служит показателем твердости зерна. Вполне понятно, что этот показатель только косвен­ но связан с твердостью зерна. Правильнее считать, что

в этом случае оценивается способность зерна сопротив­ ляться истиранию. Но этот метод применяют за рубе­ жом достаточно широко; чаще всего в иностранной ли­ тературе деление зерна на «твердое» и «мягкое» прово­ дят на основании этого показателя,.

148

Релаксационные свойства зерна

Одной из характерных особенностей поведения зер­ на при механической обработке, как и вообще полимер­ ных материалов, является сильно выраженное явление релаксации.

Механическая релаксация представляет собой изме­ нение напряженного состояния материала при переходе от неравновесного расположения элементов его струк­ туры к равновесному. В данном случае проявляются две формы релаксации:

релаксация напряжения — убывание напряжения со временем при поддержании постоянной величины де­ формации;

релаксация деформации — возрастание деформации при непрерывном и постоянном по величине механиче­ ском напряжении; может быть случай также убывания ранее развившейся деформации после снятия внешнего напряжения.

Релаксация деформации носит также название пол­ зучести. Явление релаксации приводит к тому, что за­ коны Гука и Ньютона (для вязкого течения) наруша­ ются, т. е. модуль упругости и формально вычисленный коэффициент вязкости зависят от продолжительности

ным приближением могут быть описаны уравнением по­ следействия Больцмана, которое для одноосного напря­ женного состояния или сдвига имеет вид

в течение которого первоначальное напряжение в ма­ териале снижается в е»2,73 раза. Эта величина изме­ ряет скорость релаксационного процесса. Установлено, что для простых релаксирующих систем отклонения ве­ личин от равновесных значений уменьшаются с тече­

е2,73 '

Скорость релаксации сильно зависит от темпера­ туры.

Для наглядной иллюстрации релаксационных свойств материалов применяют различные механические моде­ ли, составленные из погруженных в вязкую жидкость поршней и пружин в различных сочетаниях. На рисунке 58 показана одна из' таких моделей — для эластичного упруго-вязкого тела [58].

ляет собой упруго-эластичное тело, в диапазоне 10,0— 13,5% —упруго-эластично-пластичное, при повышении влагосодержания свыше 17% — эластично-пластичное тело.

Т а б л и ц а 22

Влияние влажности на релаксационные свойства пшеницы сорта

Следует отметить, что дальнейшее изучение струк­ турно-механических свойств зерна имеет большое зна­ чение, в особенности для реализации выявленных таким путем закономерностей, для рационального построения технологических процессов, связанных с подготовкой зерна хлебных и крупяных культур к переработке.