Тема 2

Інтенсивність дихання зернових мас визначають за кількістю ви­діленого ними вуглекислого газу або увібраного кисню. Найінтенсив- ніше дихання спостерігається в зерні високої вологості, мінімальна його інтенсивність у сухого зерна. Фактор вологості, таким чином, є вирішальним у визначенні інтенсивності дихання зерна. За даними

В.Л. Кретовича, насіння проса з вологістю 14 — 15 % дихає у 2 — 4 ра­зи інтенсивніше, ніж з вологістю 13 %. Сире зерно пшениці з вологіс­тю понад 17 % дихає в 20 — 30 разів інтенсивніше порівняно із сухим. Вологість зернових злакових понад 14,5 % може спричинювати само­зігрівання зерна. В 1 л атмосферного повітря близько 0,4 мг вуглеки­слого газу. Якщо зерно дихає інтенсивно, то кількість вуглекислого газу в 1 л повітря міжзернового простору досягає 500 — 600 мг.

Інтенсивність дихання зерна виражається кількістю вуглекис­лого газу в міліграмах, що виділяється 1 кг сухої речовини зерна за 24 год.Класичним є метод визначення цього показника, що ґрунту­ється на вбиранні вуглекислого газу, який виділяється, розчином барію гідроксиду і встановленні кількості останнього у вихідному і дослідному розчинах титруванням децинормальним розчином щав­левої кислоти. Одним із різновидів цього методу є аспіраційний.

Хід аналізу.При аспіраційному методі використовують при­стрій, що складається з поглиначів для очищення лабораторного повітря розчином 28 — 30%-го калію чи натрію гідроксиду, який зв'язує С0₂повітря; приймача зерна (куди вміщують 100 г зерна); поглиначів СО2, що утворився при диханні зерна (у кожен з них наливають по 100 мл Ва(ОН)2); аспіратора (ємкість з поділками на 6 — 7 л, заповнена водою, з отвором у нижній частині); гумових з'єднувальних трубок (рис. 17).

Рис. 17. Пристрій для визначення інтенсивності дихання зерна:

1, 2— трубки Бабо для очищення повітря від вуглекислого газу; 3— приймач зерна; 4, 5— ємкість із барію гідроксидом для осадження виділеного вуглекислого газу;

6— аспіратор

Усі складові частини пристрою з'єднані герметично. Для зручно­сті натягування гумових трубок слід змастити вазеліном кінці скляних трубок та з'єднувальні частини поглиначів. Аспіратор роз­міщують на 20 — 30 см вище від усього пристрою для кращого виті­кання води. Усі гумові трубки мають бути оснащені затискачами. Прилад готовий до роботи після засипання зерна у приймач, запов­нення поглиначів відповідними розчинами лугів, а аспіратора — водою. Відкривають затискач аспіратора і протягом 5 хв протягують воду (цей час у розрахунки не беруть). Крізь зерно (насіння) про­смоктується повітря, очищене від вуглекислого газу. Швидкість ви­тікання води з аспіратора (3 л/год) регулюють затискачами гумової трубки. Виділена вуглекислота підхоплюється струменем повітря і потрапляє в колбу-поглинач з баритовою водою через трубку, зану­рену на 1 — 1,5 см у розчин. Перед тим як потрапити в приймач, по­вітря очищається 33%-м розчином КОН чи МаОН, налитим у трубки Бабо. Оскільки в повітрі лабораторії вуглекислого газу мало, то роз­чин у трубках Бабо може залишатись без зміни упродовж тривалого часу.

Повітря, що виходить із приймача із зерном, багате на вуглекис­лий газ, тому за 1 год досліду велика кількість барію зв'язується СО2з утворенням ВаСО3,і концентрація барію в розчині знижуєть­ся. Титруючи щавлевою кислотою розчин бариту до і після дихання зерна, дістають результат і визначають інтенсивність дихання.

Для титрування в дві колби місткістю 50 — 100 мл піпеткою на­бирають по 25 мл вихідного розчину бариту, добавляють 3 — 4 крап­лі фенолфталеїну і титрують розчином щавлевої кислоти до знебар­влення. Ідентично титрують барит після досліду.

1 г-моль розчину щавлевої кислоти має бути еквівалетним 1 г-молю вуглекислого газу. При визначенні інтенсивності дихання виходять із таких реакцій:

Ва(ОН)₂+ СО₂= ВаСО₃+ Н₂О; Ва(ОН)₂+ Н₂С₂О₄= ВаС₂О₄+ 2Н₂О.

1 г-моль щавлевої кислоти кристалізується з двома молекулами води, тому маса її дорівнює (Н₂С₂О4 : 2Н₂О) = 126 (г), а СО₂= 44 (г). Якщо 126 г щавлевої кислоти еквівалентні 44 мг СО2,то Хмг щав­левої кислоти еквівалентний 1 мг СО2 • X(126/44 =2,8636) (мг). Щоб 1 мл розчину щавлевої кислоти був еквівалентним 1 мг вугле­кислого газу, він повинен містити 2,8636 мг щавлевої кислоти. Для виготовлення такого розчину відважують на аналітичних вагах 2,8636 г щавлевої кислоти, переносять у мірну колбу на 1 л, додають трохи дистильованої води, розчиняють, а потім доводять до мітки дистильованою водою. Виготовленим розчином титрують як вихід­ний, так і дослідний розчини бариту.

Приклад

На титрування 25 мл вихідного розчину бариту (для цього зважують 9 г Ва(ОН)2, розчиняють в 1 л перевареної та охолодженої дистильованої води, збо­втують і залишають для відстоювання на добу, потім зливають з осаду і вміщу­ють у колбу з гумовою пробкою і вставленою в неї трубкою з сухим МаОН) було витрачено 28,5 мл щавлевої кислоти (середнє після двох титрувань), на титру­вання дослідного бариту — 28,2 мл. Отже, концентрація бариту азменшилась на 0,3 мл (28,5 - 28,2).

Інтенсивність дихання зерназа 24 год Д(мг СО2 на 1000 г сухої речовини) розраховують за формулою

_Д а • 4-1000₂₄

^Д—мг'^24,

де а— різниця між кількостями Ва(ОН)2 до і після дихання; 4 — розрахунок на всю кількість бариту (якщо для титрування брали 25 мл бариту, а всього в до­сліді його 100 мл); М_н— маса наважки сухої речовини, г; І— тривалість досліду, год.

За умовою 1 мл розчину щавлевої кислоти еквівалентний 1 мг вуглекислого газу. Це дає змогу визначити кількість вуглекислого газу, яка виділилась, на­приклад, з 1 кг насіння з вологістю 30 %.Розрахунок проводять так. Якщо за 1 год досліду 100 г насіння виділило 2,4 мг СО2, то за 24 год при рівномірному диханні виділиться 57,6 мг СО2 (2,4^24), а 1 кг відповідно виділить 576 мг. За вологості насіння 30 % 1 кг його міститиме 700 г сухої речовини і інтенсивність дихання 576 мг СО2 відповідатиме саме цій кількості сухої речовини. Щоб ви­значити інтенсивність дихання 1 кг насіння, роблять такі розрахунки: при ди­ханні 700 г насіння виділилось 576 мг СО2, при диханні 1000 г — X. Х =1000 • 576/700 = 823 мг. Звідси інтенсивність дихання 1 кг насіння за 24 год становитиме 823 мг СО₂.

За інтенсивністю дихання визначимо витрати сухої речовини Хза 30 днів зберігання такого зерна за формулою

_х = Д • 0,6825 • 30 " 10 000^,

де 0,6825 — коефіцієнт переведення вуглекислоти на глюкозу (1 мг СО2 діста­ють при розпаді 0,6826 мг глюкози); Д— інтенсивність дихання, мг СО₂; 30 — кількість днів зберігання зерна; 10 000 — коефіцієнт переведення у грами та відсотки.

Завдання

1. Визначити інтенсивність дихання вологого та сухого зерна.

2. Розрахувати втрати зернової маси на дихання.

Матеріали, обладнання, реактиви:прилад для визначення інтенсивності дихання, колби конічні на 50 — 100 мл, піпетки на 25 мл, хімічні склянки, елек- тровологомір, зразки зерна, щавлева кислота, розчин барію оксиду, 1%-й розчин фенолфталеїну.

Заняття 2. Розрахунок продуктивності зерноочисних машин

У технічних характеристиках зерноочисних машин наведено продуктивність їх за 1 год чистого часу роботи із зерном пшениці з чистотою 90 % та вологістю 16 %. При зміні чистоти зерна на 1 % продуктивність машин змінюється на 2 %, а при аналогічній зміні його вологості — на 3 %.

Розраховуючи продуктивність роботи зерноочисних машин із зе­рном інших культур, використовують коефіцієнти еквівалентності: для насіння овочевих культур — 0,1; насіння трав — 0,2; проса — 0,3; гречки — 0,5; вівса, рису, сочевиці — 0,6; ячменю — 0,8; жита — 0,9; гороху — 1,0; квасолі — 1,2.

Приклад 1

Продуктивність зерноочисної машини ОСВ-25 під час очищення зерна пше­ниці з чистотою 86 % і вологістю 20 % порівняно з плановою (25 т/год) змен­шиться: за рахунок підвищення вологості на 12 % [(20 — 16) • 3] та за рахунок підвищення засміченості на 8 % [(90 — 86)-2], а всього на 20 %. Отже, продукти­вність ОСВ-25 становитиме 20 т/год (25-0,8).

Приклад 2

Продуктивність машини ЗВС-20 при очищенні зерна проса, що містить 23 % смітної домішки і має вологість 25 %, становить (90 — 77) -2 = 26 %, (25 — 16) • 3 = = 27 %. Отже, продуктивність машини знизиться загалом на 53 % і становитиме 47 % від планової, або 9,4 т/год (20-0,47) при очищенні зерна пшениці і 2,8 т/год (9,4-0,3) — проса.

Роботу машини оцінюють за ступенем виділення домішок та втратами зерна з відходами. Ступінь очищення зерна С_ообчислю­ють за формулою

С _ ^А1 + ^А2 + ^Ап ^{0 Б}1 +^Б2 +^Бп'

де А1, ^2, А_пкількість виділених домішок різних видів, %; Б1, Б2,

Б_п— вміст домішок різних видів (кожні окремо) в очищуваному зер­ні, %.

Втрати зерна з відходамивизначають з відношення маси пов­ноцінного зерна у відходах до маси відходів.

Приклад

Зернова маса до очищення складалася із: зерна основної культури З_м= 83,5 %, крупних домішок А^ = 12,9 %, насіння інших культурних рослин £>2 = 1,8 %, насіння бур'янів Б3 = 0,9 %, мінеральних домішок 0,9 %. Після очи­щення у відходах містилося: зерна основної культури З_м= 0,6 %, крупних домі­шок А1= 10,8 %, насіння інших культурних рослин А2 = 1,6 %, насіння бур'янів А3 — 0,6 %, мінеральної домішки 0,9 %. Звідси

= 10,_{9 +}1,₈+ 0,6 + 0,₉=₀%; = 0,8.100 =₀%.⁰12,9 +1,8 + 0,9 + 0,9 ' '^в83,5 '

Завдання

1. Визначити продуктивність зерноочисної машини.

2. Обчислити ступінь очищення зерна.

Заняття 3. Визначення рівноважної вологості зерна

Напрям і швидкість вологообміну в зерні визначаються різницею між тиском водяної пари повітря над поверхнею зерна і тиском во­дяної пари в його капілярах. Якщо тиск водяної пари повітря мен­ший, ніж тиск водяної пари в капілярах зерна, то вода із зерна ви­паровуватиметься. Якщо ж ці показники однакові, то вологообмін припиняється, і вологість, яка відповідає такому стану зерна, нази­вається рівноважною.Таблиці рівноважної вологості зерна за пев­ної відносної вологості повітря і температури зерна розроблено майже по всіх основних культурах (див. табл. 17 і дод. 3). Рівноваж­на вологість зерна залежить від його біологічних особливостей і хі­мічного складу. Тому для кожної партії зерна слід визначати рівно­важну вологість, щоб вибрати найдоцільніший режим зберігання.

Хід роботи.Для визначення рівноважної вологості зерна на тех­нічних вагах зважують 7 наважок масою по 5 г, вміщують їх у сітчасті бюкси, а останні — в ексикатори з відносною вологістю повітря 40, 50, 60, 70, 80, 90, 95 %. Попередньо визначають вологість досліджуваного зерна. Для створення необхідної відносної вологості повітря в 7 екси­каторів заливають близько 1 л розчину сульфатної кислоти такої концентрації (за щільністю Н₂8О₄при 20 °С): 1,388; 1,339; 1,292; 1,250; 1,200; 1,140; 1,080. Над цими розчинами створюється відносна вологість відповідно 40, 50, 60, 70, 80, 90 та 95 %. При інших показ­никах відносної вологості можна використати дані табл. 11.

Дослід проводять при постійній температурі. Ексикатори закри­вають кришками. Через 2 тижні наважки пересипають у попере­дньо зважені бюкси і зважують. Спочатку визначають вміст сухої речовини М_р(г) у вихідній наважці за формулою

_М= М_н (100 - Ж) ^Мр100 '

де М_н— маса вихідної наважки, г; Ж— вихідна вологість зерна, %.