(крошатся при надавливании), тогда как у желтобоких зерновок,
образовавшихся в результате условий выращивания, мучнистая часть
зерна не крошится.
Плотность зерна
За единицу плотности по системе МКС, входящей в состав СИ,
принята плотность однородного вещества, в одном кубическом метре
которого содержится масса, равная 1 кг. Она обозначается в кг/м3.
Единицу плотности применяют для характеристики однородного
вещества. Зерно же, даже в пределах отдельно взятого семени,
представляет собой материал по физическим и химическим свойствам
резко разнородный. На величину плотности влияют также давление и
температура. Все это при определении плотности зерна очень трудно
учесть и измерить. Поэтому, говоря о плотности зерна, мы обычно
имеет дело с некоторыми усредненными данными, которые для
практических целей являются достаточными. В некоторых случаях по
плотности можно судить о качестве зерна. Плотность также указывает на степень зрелости и выполненности зерна. Зрелое и выполненное зерно имеет более высокую плотность, чем менее зрелое. Разницу в плотности зерна и примесей используют при сортировании зерна и его очистке. Вследствие разницы в плотности различных компонентов, составляющих зерновую массу, в том числе и зерен основной культуры, происходит самосортирование зерна при перемещениях и встряхиваниях. При уборке в фазе полной спелости плотность зерна достигает максимальной величины в наиболее короткие сроки. Срок этот увеличивается при уборке в фазе восковой спелости. Зерну, убранному в фазе молочной спелости, для достижения максимальной плотности требуется особенно длительный срок. С повышением температуры достижение максимума плотности ускоряется.
Пленчатость и лузжистость
Пленчатостью называется процентное содержание в зерне цветковых пленок (ячмень, просо, рис, овес), плодовых оболочек (гречиха) или семенных оболочек (клещевина). При характеристике семян масличных культур (подсолнечник, сафлор) пленчатость заменяется термином лузжистость. Содержание пленок характеризует ценность зерна для переработки. Чем выше пленчатость, тем
относительно меньше в нем питательных веществ. Наличие пленок
усложняет и удорожает переработку пленчатых культур. От
20
плотности и массы пленок зависит выход крупы. Зерно с
механическими повреждениями При уборке урожая часть зерна
получает механические повреждения. Эти повреждения
подразделяются на две группы: дробление зерна и
микроповреждения. При дроблении зерна раскалываются вдоль или
поперек, появляются плющеные зерна. К зернам с
микроповреждениями относят зерна, у которых полностью выбит
зародыш, повреждены оболочки над зародышем и около зародыша
поврежден эндосперм.
Трещиноватость зерна
Особое место среди различных видов механических
повреждений занимает трещиноватость. Она появляется в результате
неблагоприятных условий уборки, механических воздействий при
обмолоте, неправильной сушки, неблагоприятных условий хранения.
Трещины могут быть крупными, выходящими наружу, видимыми
невооруженным глазом, и мелкими, внутренними, не различимыми при осмотре. Трещиноватость усложняет переработку зерна, увеличивает производственные потери и снижает выходы наиболее ценных видов готовой продукции. Механические свойства зерна При переработке в муку и крупу зерно подвергается различным видам механического воздействия. Интенсивность этих воздействий, их технологический эффект, количество и качество вырабатываемых продуктов находятся в тесной связи с механическими свойствами зерна. Под механическими свойствами зерна понимается способность его сопротивляться разрушению с одновременным изменением формы, т.е. упруго и пластически деформироваться под действием внешних механических сил. Механические свойства зерна находят выражение в сопротивлении деформированию, разрушению и пластичности. Характерной особенностью зерна является
анизотропия, т.е. неодинаковость его свойств по различным направлениям. Особенно ярко эта особенность проявляется при оценке механических свойств зерна. О механических свойствах зерна можно судить только на основании массовых наблюдений с последующей обработкой материалов методами математической статистики. При переработке зерна в муку основным процессом является его измельчение, на что затрачивается от 50 до 70 % всей энергии, расходуемой на мельнице. Не вдаваясь в рассмотрение
сложных взаимосвязей различных механических свойств зерна
(твердость, упругость, пластичность и т. д.), наиболее важным
21
свойством зерна, которое следует учитывать при его измельчении,
является прочность, т. е. сопротивление механическому разрушению.
Прочность зерна измеряют в средней пробе массой 3 кг.
Среднюю пробу размалывают на лабораторном вальцовом станке при
определенных условиях. Прочность выражают работой,
затрачиваемой на образование единицы новой поверхности зерна при
измельчении, определенной методом ситового анализа. Прочность
зерна зависит от его структуры, влажности, температуры, сортового и
видового состава, почвенно-климатических условий произрастания и
других еще недостаточно выясненных факторов. Влажность
оказывает очень сильное влияние на прочность зерна и связанные с
ней показатели удельного расхода энергии, процента извлечения и
производительности мельницы. Сухое зерно имеет свойства
хрупкого, а влажное – пластического тела. Повышение влажности
резко ухудшает технологический эффект. Повышение температуры
увеличивает прочность зерна. При понижении температуры зерно
становится более хрупким и с большей легкостью разрушается. Влияние влажности и температуры на механические свойства зерна, видимо, связано с коллоидно-химическими изменениями его полимеров с коллоидными свойствами (белков, углеводов). Твердость (твердозерность), под которой понимается сопротивление, оказываемое телом проникновению в него другого тела, т. е. местная прочность на вдавливание с соответствующим данному виду деформации характером напряженного состояния, для различных участков эндосперма изменяется в широких пределах (от 39 до 167 н/мм2). В центральных участках эндосперма микротвердость в целом выше, чем в периферийных. Микротвердость эндосперма стекловидной пшеницы в два раза выше, чем мучнистой. Механические свойства оболочек и эндосперма твердой пшеницы сильно различаются. Микротвердость эндосперма зерна твердой пшеницы в два с лишним раза выше, чем микротвердость оболочек. У зерна мягкой пшеницы эти различия, особенно при мучнистой структуре, небольшие. При высокой влажности (20%) величина микротвердости оболочек выравнивается и становится примерно одинаковой независимо от структуры, сорта и района произрастания.
Аэродинамические свойства зерна
Аэродинамические свойства зерна – это особенности его
поведения в воздушном потоке. Движущееся зерно в воздухе встречает сопротивление (давление), которое зависит от ряда
22
факторов. Давление воздушного потока на находящееся в нем тело
зависит от массы тела, его размеров, формы, состояния поверхности,
относительной скорости движения и расположения зерна, а также
состояния воздушной среды. Скорость витания связана с
коэффициентом парусности: она обратно пропорциональна корню
квадратному из коэффициента парусности. Аэродинамические
свойства зерна и его примесей используют при очистке и
сортировании зерновой массы. Воздушным потоком из зерновой
массы выделяют мертвый органический сор (кусочки соломы,
мякину, полову). Вторичный пропуск через воздушный поток
позволяет выделить многие семена сорных растений. Скорость
витания зерна и его примесей устанавливают экспериментально в
пневматических классификаторах разной конструкции.
Зараженность зерна вредителями
При неблагоприятных условиях хранения, в неподготовленных
и необеззараженных хранилищах в зерновой насыпи развиваются вредители, клещи и насекомые. Вредители наносят значительный ущерб зерну: поедают его, загрязняют своими трупами, личиночными шкурками и экскрементами, способствуют повышению влажности и развитию микроорганизмов. Между количеством вредителей в пшенице до ее переработки и количеством вредителей в муке существует тесная связь. Из зараженного зерна получается зараженная мука, при этом уменьшается ее выход и увеличиваются отходы. Зольность отдельных фракций муки возрастает. Мука приобретает темный цвет. Темные и с повышенной зольностью фракции муки отходят в более низкие сорта, выход муки высших сортов уменьшается. На сохранности зерна сказывается не только видимая зараженность, но и скрытая.
Показатели качества зерна
Массовая доля влаги – не более 15 %; зольность – не более 2 %; натура (для каждого класса отдельная); абсолютная масса (масса 1000 зерен); стекловидность (прибор – диафаноскоп); засоренность зерна (примеси сорные и зерновые); зараженность амбарными вредителями (не допускается); внешний вид, вкус, запах, цвет.
Пороки зерна
Зерно обычно содержит сорную (остатки смолы, семена
сорных растений, комочки грунта) и зерновую (дефектные зерна
23
основной культуры) примеси Сорная примесь сжимает товарную
ценность зерна, создает очаги повышенной влажности, что повышает
риск самосогревания и порции зерна.
Определение примесей
В крупносеменных культурах (кукуруза и горох) крупную
сорную примесь выделяют из средней пробы в ручную без
просеивания. Крупными считают примеси, по своим размерам
превышающие зерно основной культуры. Выделенную крупную
сорную примесь взвешивают по фракциям и выражают в процессах
по отношению к массе средней пробы. Используют соответствующее
сито, проводят определение содержания явно выращенной сорной и
зерновой примеси в зерне и крупе. Остаток с каждого сита (сход)
разбивают вручную на анализной доске, при помощи шпателя или
пинцета выделяются отдельные реакции примесей. Если в пробках и
навесках зерна обнаружена вредная примесь – спорынье, куколь, то ее
определяют в дополнительной навески и содержание каждого вида вредной примеси вычисляют в процентах к массе взятой навески.
При повышении влажности зерна возрастает риск самосогревания, которое является результатом дыхания зерна – аэробного окисления глюкозы и анаэробного спиртового и молочного брожения с выделение теплоты. По увеличению кислотности зерна можно судить о степени свежести зерна и муки. В результате самосогревания или прокисания зерна увеличивается содержание уксусной кислоты и молочной кислоты. В зерно и продукты могут попасть вредные вещества: остаточное количество пестицидов, применяемые при выращивании зерновых культур; остаточное количество ядохимикатов, используемые в хранилищах зерна; ядовитые вещества, образовывающиеся в зерне в результате развития микроорганизмов. Перезимовавшие в поле или морозобойное зерно
может поражаться грибами рода Fusariиm, рост которых приводит к накоплению токсичных веществ. Определение токсичных свойств зерна приводят с помощью тонкослойной хроматографии и люминесцентного анализа.
Сыпучесть
Проявляется в самосортировании зерна (в результате толчков при движении нарушается однородность массы, и легкие фракции
оказываются на поверхности зерна, а тяжелые – внизу). Благодаря
сыпучести зерновую массу легко перемещать пневмотранспортом и
24