Характеристика партий зерна озимой ржи, предназначенной для переработки в муку, как объекта хранения

 

Зерновая масса озимой ржи состоит из: зерен (семян) основной культуры, составляющих как по объему, так и по количеству основу всякой зерновой массы; примесей; микроорганизмов.

Воздух межзерновых пространств также относят к компонентам, составляющим зерновую массу. Кроме указанных постоянных компонентов, в отдельных партиях зерна могут быть насекомые и клещи. Таким образом, любую зерновую массу при ее хранении и обработке следует рассматривать, прежде всего, как комплекс живых организмов.

Микроорганизмы — постоянный и существенный компонент зерновой массы. В 1 г ее обычно находят десятки и сотни тысяч, а иногда и миллионы представителей микробиологического мира. Поскольку рост и развитие растений, формирование на них семян проходят в среде, насыщенной микроорганизмами, надземные органы растений также населены ими, а часть микроорганизмов переходит из ризосферы почвы.

Оставляя в стороне вопрос о фитопатогенных микроорганизмах, известных из соответствующих курсов, напомним, что на поверхности растений имеются микроорганизмы, называемые эпифитными.

Видовой состав эпифитной микрофлоры партий семян озимой ржи довольно однообразен и состоит почти исключительно из бактерий. Типичные представители таких эпифитов — бактерии родов Ps. Herbicola, Ps. fluorescens и др. В небольшом количестве на зерне находятся дрожжи и некоторые плесневые грибы (главным образом Cladosporium и Alternaria), получившие название «полевых».

Дальнейшее накопление микроорганизмов на зерне происходит во время уборки урожая.

Таким образом, микрофлора зерновой массы состоит из сапрофитных (включая и эпифитные), фитопатогенных и патогенных для животных и человека микроорганизмов. Подавляющая часть микрофлоры — сапрофиты и среди них эпифитные бактерии. В свежей зерновой массе при правильной уборке количество бактерий достигает 96...99 % всей микрофлоры. Остальные — дрожжи, плесневые грибы и актиномицеты.

Пористая структура оболочек семян позволяет микробам проникать в разные слои покровных тканей и зародыш. Это особенно характерно для зерновок злаковых, семянок подсолнечника и семян овощных культур из семейства зонтичных. Таким образом, в семенах появляется субэпидермальная микрофлора. Ее накоплению при созревании семян способствуют повышенная влажность воздуха и значительные осадки, а при хранении зерна – его повышенная влажность.

По составу грибной субэпидермальной микрофлоры судят о степени воздействия микроорганизмов на зерновую массу. Первоначально субэпидермальная микрофлора представлена типичными «полевыми» плесенями (Cladosporium и Alternaria), менее опасными для зерна. В дальнейшем они подавляются представителями рода Aspergillus и Penicillium, семейства мукоровых, относимых к плесеням хранения. Все они, развиваясь на зерне, губительно действуют на зародыш и резко ухудшают товарные качества зерна.

Таблица 8 - Характеристика составных частей партий озимой ржи

Продукция	Воздух скважин, %	Примеси	Микроорганизмы	Вредители запасов
Озимая рожь	35 – 45%	14 %	Бактерии, грибы, дрожжи	Отряды, бабочки, жуки, клещи

 

Зерновая примесь включает в себя: битые и изъеденные зерна (50% от общей массы данной группы примесей); давленные; щуплые, недоразвитые; проросшие, с вышедшим наружу корешком или ростком; морозобойные зерна; поврежденные при сушке с изменением цвета; раздутые при сушке; зеленые; зерна пшеницы, полбы и ячменя.

Сорная примесь подразделяется на минеральную (земля, песок, галька, шлак, металл) и органическую (солома, колос, ости, пленки, семена дикорастущих растений, семена культурных растений, не относящиеся к зерновой примеси, испорченные, загнившие, обуглившиеся, поджаренные зерна). В состав сорной примеси входит весь проход через сито 1,0 мм.

Сорная примесь включает в себя вредную и особо учитываемую примеси. К вредной примеси относятся: спорынья (навеска 500 г); плевел опьяняющий (навеска 200 г); зерна, повреждение нематодой (навеска 500 г); вязель разноцветный (навеска 500 г); горчак ползучий (500 г); софора лисохвостая (500 г); гелиотроп опушеноплодный (500 г); триходесма седая (500 г); термопсис ланцетный (500 г).

К особо учитываемой примеси относятся: головневые зерна (навеска 200 г); семена донника (навеска 500 г); луковички дикого чеснока (навеска 500 г).

Вредная примесь содержит ядовитые вещества. Попадая в муку, вредная примесь придает хлебу горький вкус.

К сорной примеси относят и зерна основной культуры с испорченным эндоспермом, загнившие, заплесневевшие, обуглившиеся, поджаренные, полностью изъеденные.

Химический состав семян озимой ржи и зерна и семян некоторых культур, представлен в таблице 9.

Таблица 9 - Химический состав семян озимой ржи и зерна и семян некоторых культур, (%) (Из справочных таблиц химического состава пищевых продуктов.)

Продукт	Вода	Белки	Жиры	Углеводы (общие)	Клетчатка	Зольность
Пшеница мягкая озимая		11,2	2,1	68,7	2,4	1,7
Пшеница твердая		13,0	1,9	67,5	2,3	1,6
Рожь		9,9	1,6	70,9	2,9	1,7
Ячмень		11,5	2,0	65,8	4,3	2,4
Овес	13,5	10,1	4,7	57,8	10,7	3,2
Рис		7,3	2,0	63,1	9,0	4,6
Гречиха		11,6	2,3	59,5	10,8	1,8
Горох			1,2	53,3	5,7	2,8
Чечевица		24,8	1,1	53,7	3,7
Соя		34,9	17,3	26,5	4,3
Подсолнечник		20,7	49,4			2,9

 

Сыпучесть. Зерновая масса озимой ржи довольно легко заполняет бункер любой конфигурации, и при известных условиях может истекать из нее. Большая подвижность зерновой массы озимой ржи - ее сыпучесть - объясняется ее гранулометрическим составом. От сыпучести зависит степень заполнения хранилища зерновой массой: чем больше сыпучесть, тем легче и лучше заполняется бункер. Сыпучесть характеризуется углом трения или углом естественного откоса.

Угол трения — наименьший угол, при котором зерновая масса начинает скользить по какой-либо поверхности. При скольжении зерна по зерну его называют углом естественного откоса или углом ската. У семян озимой ржи эти значения являются в пределах 23 – 38.

Сыпучесть зерновых озимой ржи очень высокая и составляет по деревянному листу 19 – 38, по стальному листу 17 – 35. Для сравнения, угол естественного откоса у овса составляет 31 – 54°, ячменя 28 – 45°, пшеницы 23 – 38°, проса 20 – 27°.

Кроме данных показателей, известны коэффициенты трения зерновой массы, перемещающейся по самотечным трубам и лоткам. Коэффициент трения семян озимой ржи по стальному листу находится в пределах 0,306 – 0,700, по строганой доске 0,344 – 0,781, а по транспортерной ленте 0,445 – 0,839

Сыпучесть зерновой массы партий зерна озимой ржи характеризуют углом трения или углом естественного откоса (табл. 10).

Таблица 10 - Сыпучесть зерновой массы озимой ржи и некоторых других культур

Физические свойства зерновой массы	Рожь влажность 13 35%	Вика влажность 15 35%	Соя влажность 13 35%
Средняя плотность семян, г/см^3	1,30 - 1,45	1,36 - 1,48	1,15 - 1,25
Угол трения зерновой массы, ^о по:
Стальному листу	17 - 35	4 - 22	6 - 26
Строганой доске	19 - 38	5 - 23	8 - 27
Транспортерной ленте	25 - 40	6 - 27	6 - 33
Коэффициент трения по:
Стальному листу	0,306 - 0,700	0,070 - 0,404	0,105 - 0,488
Строганой доске	0,344 - 0,781	0,087 - 0,425	0,140 - 0,510
Транспортерной ленте	0,445 - 0,839	0,105 - 0,510	0,105 - 0,650
Угол естественного откоса, ^о	23 - 38	25 - 61	25 - 32

 

Содержание в зерновой массе твердых частиц, различных по размеру и плотности, нарушает ее однородность при перемещении. Данное свойство зерновой массы, проявляющееся и как следствие ее сыпучести, называют самосортированием.

Самосортирование — явление отрицательное, так как в зерновой массе образуются участки, неоднородные по физиологической активности, скважистости и т. д. Скопление легких примесей и пыли создает больше предпосылок к возникновению самосогревания. В связи с самосортированием строго соблюдают правила взятия точечных проб для составления среднего образца.

При характеристике зерновой массы отмечалось, что в ней существуют межзерновые пространства – скважины, заполненные воздухом. Они составляют значительную часть объема насыпи (табл. 11) и существенно влияют на другие физические свойства и физиологические процессы. Это свойство зерновой массы называется скважистостью - величина межзернового пространства, выраженное в процентах. Скважистость S (%) партий семян озимой ржи вычисляется по формуле:

где W — общий объем зерновой массы озимой ржи; v — истинный объем твердых частиц зерновой массы озимой ржи.

Таблица 11 - Скважистость зерновой насыпи озимой ржи и ее масса в сравнении с другими культурами

Культура	Масса 1 м^3, кг	Скважистость, %
Рожь	680 – 750	35 – 45
Гречиха	560 – 650	50 – 60
Овес	400 – 500	50 – 70
Ячмень	580 – 700	45 – 55
Пшеница	730 – 840	35 – 45
Горох	750 – 800	40 – 45

 

Как видно из таблицы скважистость партия семян озимой ржи находится в пределах 35 – 45 %, а масса 1 м³ 680 – 750 кг.

Сорбционные свойства. Зерно и семена зерновой массы озимой ржи в целом – хорошие сорбенты. Они способны поглощать из окружающей среды пары различных веществ и газы.

При известных условиях происходит обратный процесс – выделение (десорбция) указанных веществ в окружающую среду. Их значительная способность к сорбции объясняется двумя причинами: капиллярно-пористой коллоидной структурой зерна или семени и скважистостью зерновой массы. Влагообмен между зерновой массой и соприкасающимся с ней воздухом в той или иной степени идет непрерывно. В связи с этим важное значение при хранении партий зерна озимой ржи, имеют и такие показатели, как равновесная влажность.

Равновесная влажность партий зерна озимой ржи и некоторых зерновых культур показана в таблице 11.

Таблица 12 - Равновесная влажность партий зерна озимой ржи и (%) некоторых зерновых культур при температуре 12 – 25 °С

 

Зерно	Относительная влажность воздуха, %
Ржи	6,9	8,2	9,6	10,9	12,2	13,5	15,1	16,2	17,5	21,6	24,5
Бобов	4,7	6,8	8,5	10,1	11,6	13,1	14,8	15,9	17,2	22,6	27,2
Пшеницы	6,6	8,4	9,5	10,9	12,2	13,4	14,8	15,3	16,7	20,4	-
Овса	5,5	7,2	8,8	10,2	11,4	12,5	14,0	15,2	17,0	22,6	-
Люпина	4,2	6,2	7,8	9,1	10,5	11,7	13,4	14,5	16,7	-	-
Вики	5,3	7,0	8,6	10,3	11,9	13,5	15,0	15,9	17,1	22,0	26,0

 

Данные таблицы 12 наглядно показывают, что равновесная влажность партий зерна озимой ржи несколько отличается от равновесной влажности партий других культур, особенно бобовых.

Теплофизические характеристики. Теплоемкость характеризуется количеством тепла, требуемого для нагревания зерна, и выражается величиной удельной теплоемкости. Ее рассчитывают как средневзвешенную величину между теплоемкостью сухого вещества и теплоемкостью воды. При увеличении влажности зерна, возрастает и его удельная теплоемкость.

Коэффициент теплопроводности у зерновой массы находится в пределах 0,13 – 0,2 Вт/(м °К). Низкая теплопроводность зерновой массы обусловлена ее органическим составом и наличием воздуха. С увеличением влажности теплопроводность зерновой массы растет, но остается низкой.

Коэффициент температуропроводности характеризует скорость изменения температуры в материале, его теплоинерционные свойства. Зерновая масса характеризуется очень низким коэффициентом температуропроводности, обладает большой тепловой инерцией.

Термовлагопроводность. Изучение возникновения и развития процесса самосогревания показало, что влага в зерновой массе перемещается вместе с потоком тепла. Такое явление миграции влаги в зерновой массе, обусловленное градиентом температуры, называют термовлагопроводностью. Термовлагопроводность наблюдается в зерновой массе любой влажности.

Теплофизические характеристики партий озимой ржи представлены в таблице 13.

Таблица 13 - Теплофизические свойства семян озимой ржи

Теплоемкость	Коэффициент теплопроводности	Коэффициент температуропроводности
Озимая рожь – 1550 Дж/(кг °К), или 0,3 – 0,4 ккал/(кг °С).	0,13 – 0,2 Вт/(м °К)	1,7 10^–7 – 1,9 10^–7 м^2/сек.

 

Как видно из Таблицы 13, теплофизические свойства партий семян озимой ржи такие же, как и других зерновых и зернобобовых культур. При хранении партий зерна озимой ржи наблюдаются процессы биохимического, физиологического микробиологического характера.

Основные характеристики биохимическим, физиологическим и микробиологическим процессам, происходящим в исследуемой продукции при хранении, показаны в таблице 14.

Таблица 14 - Основные характеристики жизнедеятельности основных компонентов партий озимой ржи

Дыхание	Условия дозревания семян озимой ржи	Жизнедеятельность вредителей запасов, t ^оС	Прорастание
Коэффициент	Q1 кДж	Q2 кДж	t ^оС	Относ. W возд., %	Длительность, сут	Мах.	Opt.	Min	Температура, ^оС	% влаги для набухания
0,8-1,5	2763,4	114,8	16-28	65-75	28-56	36-42	26-29	6-12	5-10	14,5-15,5

 

Примечание Q₁ - количество тепла, выделяемого при аэробном дыхании; Q₂ - количество тепла, выделяемого при анаэробном дыхании;

При появлении в зерне или семенах свободной влаги резко возрастают активность гидролитических и дыхательных ферментов, интенсивность дыхания, а, следовательно, и расход сухих веществ. Влажность, при которой в зерне появляется свободная влага и резко возрастает интенсивность дыхания зерна и семян, называют критической. Величины критической влажности зерна озимой ржи находится в пределах 14,5 – 15,5 %