|
Влага в зерне имеет большое
значение для его качественной оценки, хранения. Хранение зерна и все виды его
переработки теснейшим образом связаны с содержанием влаги. Она — важнейший
фактор сохранности зерна. Влага — среда для биохимических реакций и
превращений, которая участвует в фотосинтезе, обеспечивает структуру
коллоидов цитоплазмы, определяет конформацию и функциональную активность
ферментов, а также структурных белков клеточных мембран и органоидов.
Увлажнение изменяет физические свойства зерна, снижает
сопротивление раздавливанию, повышает эластичность оболочек. При высокой
влажности затрудняется дробление, повышаются затраты электроэнергии,
сйижается выход готовой продукции, снижается ее качество. Сушку — важнейший
способ обработки зерна при хранении и переработке его в муку, кру- лу и
другие продукты — организуют с учетом содержания влаги в зерне. Развитие
микроорганизмов, а также клещей, насекомых и других вредителей,
жизнедеятельность которых приводит к большим потерям зерна, связано с
содержанием влаги в зерне.
Увлажнение вызывает или ускоряет многие физико-химические
и биологические процессы (набухание, гидролитическое расщепление
высокомолекулярных веществ, дыхание), усложняющие хранение и переработку
зерна. Если не принять необходимых мер, эти процессы приводят к ухудшению
качества зерна, и даже к полной его порче. Влага на разных этапах
биохимических превращений в зерне обладает неодинаковой реакционной
способностью. Различная степень готовности влаги вступать в те или иные
биохимические реакции — следствие разной величины прочности ее связи с
тканями зерна. Влага выступает в роли активатора биохимических процессов в
зерне. Если в сухом зерне эти процессы выражены настолько слабо, что
практически с ними при хранении и переработке можно не считаться, то при
увлажнении они становятся решающими для технологического достоинства и
качества зерна.
Между влажностью зерна и активностью ферментов существует
тесная связь. Влага — обязательный участник ферментативных процессов. С повышением
влажности зерна активность ферментов возрастает. Чем больше влаги, тем менее
прочно она связана с сухими веществами зерна и тем легче протекают
ферментативные реакции. Влага в зерне — могучий фактор всех биологических и
физико-химических процессов, а также технологического достоинства зерна.
Форма и виды связи влагц с сухими веществами зерновки,
распределение по отдельным ее тканям и частям оказывают решающее влияние на
состояние зерна, весь комплекс процессов, происходящих в нем, сохранность,
переработку и пищевое достоинство. В основе современных представлений о
формах и видах связи влаги с материалом лежит предложенный П. А. Ре- биндером
термодинамический принцип — величина энергии этой связи, развитый Е. Д.
Казаковым применительно к живым растительным тканям с учетом роли воды в
жизнедеятельности клетки. При работе с зерном обычно учитывают равновесную,
гигроскопическую и критическую влажность. Различают также влагу свободную и
связанную.
Под свободной понимают влагу, отличающуюся невысокой
энергией связи с тканями зерна, легко из него удаляемую. «Наличие свободной
влаги обусловливает значительную интенсивность дыхания и других биохимических
процессов, приводящих к быстрой порче зерна при хранении и ухудшающих его фи»
зико-механические свойства.
Наступает состояние, когда зерно перестает сорбировать
влагу и его влажность будет равновесна влажности окружающего воздуха. Если
поместить влажное зерно в сухой воздух, оно будет подсыхать до тех пор, пока
влажность зерна не придет в равновесие с влажностью воздуха. Влажность зерна,
соответствующая состоянию равновесия, называют равновесной.
При равновесном влагосодержании упругость паров в
капиллярах зерна равна упругости в окружающем воздухе. Количество
гигроскопической и равновесной влаги зависит от ряда условий, из которых основные:
химический состав и физическая структура зерна; способ достижения равновесия
(увлажнение или высушивание); величина исходной влажности и характер
предварительных воздействий на зерно (многократность увлажнения и
высушивания, механические повреждения) ; степень зрелости зерна и т. д.
На величину равновесной влажности оказывает влияние
температура: при одной и той же относительной влажности воздуха более высокой
температуре отвечает более низкая равновесная влажность зерна, и, наоборот,
сниженная температура приводит к повышению равновесной влажности зерна.
Мелкое зерно при равных условиях быстрее и больше поглощает гигроскопической
влаги, чем крупное. Это объясняется тем, что мелкое зерно имеет большую
поверхность, чем крупное.
Зерно с большим содержанием белка поглощает больше водяных
паров, хотя и ненамного. Резко различающиеся пробы по содержанию белка зерна
пшеницы имели разницу по влажности не более 0,7%. Воздействие температуры
наружного воздуха на зерновую насыпь проявляется постепенно и сопровождается
ослаблением — «затуханием» по мере проникновения в глубь зерновой насыпи.
Колебания температуры воздуха образуют температурные волны: суточные — от
более низкой температуры (минимум) ночью к более высокой температуре
(максимум) днем и годовые —от зимнего минимума к летнему максимуму с
соответствующим изменением относительной влажности воздуха и его влиянием на
равновесную влажность зерна.
Относительная влажность воздуха и его температура влияют
на равновесную влажность зерна и в поле. В утренние часы уборки урожая зерно
более влажное, чем собранное в дневные часы. При уборке пшеницы комбайном с 6
до 7 ч утра зерна с влажностью до 14% было 47%, с 9 до 10 ч — 76, с 12 до 13
— 99%.
В производственных условиях хранения зерла наблюдается
явление термовлагопроводности — перемещения влаги, вызванного градиентом
температуры. В этих условиях влага перемещается из мест более нагретых по
направлению к слоям или" участкам зерновой массы более холодным.
Одновременно влажность отдельных участков зерна в том же направлении
изменяется под влиянием конвективных потоков воздуха, несущих с собой пары
влаги.
При хранении и переработке зерна его часто увлажняют ка-
пельно-жидкой влагой, что приводит к весьма важным изменениям (например, при
гидротермической обработке при подготовке зерна к помолу). Поглощение зерном
капельно-жидкой влаги изучалось многими исследователями. В поглощении влаги:
участвует вся поверхность зерна, что происходит с неодинаковой
интенсивностью. В наибольшем количестве влага поглощается зародышем и в
наименьшем — бороздкой ( 58).
Аналогичная картина наблюдается и при поглощении воды
зерном пшеницы. Общее количество воды, поглощенное пшеничным зерном,
распределяется (%):
верхняя часть зерна с бородкой 4
средняя часть зерна ближе к бородке 19
средняя часть зерна ближе к зародышу 20
нижняя часть зерна с зародышем 57
Если за 100 взять скорость движения воды через эндосперм
(23,8 мл/см2-ч), в среднем она составит: через пигментный слой — 3,
гиалиновый — 69 и алейроновый — 103.
Эндосперм поглощает воду неравномерно: наиболее энергично
спинная часть и в наименьшей степени со стороны хохол- ковой части ( 59). На
скорость поглощения воды зерном большое влияние оказывает температура.
Интенсивность поглощения воды зерном при его увлажнении увеличивается с
повышением температуры, в особенности свыше 40 °С.
Большая часть веществ, входящих в состав зерна, способна
к; ограниченному набуханию в воде. К ним относят: большинство белковых
веществ, крахмал, клетчатку, пентозаны, слизи и другие высокомолекулярные
углеводы. Не набухают в воде и не растворяются в ней гидрофобные вещества —
жиры и другие липиды, растворимы в жирах пигменты, каротиноиды, хлорофилл,
жирорастворимые витамины и др. Часть веществ зерна растворяются в воде
(сахара, свободные аминокислоты, фосфаты, большинство левулезанов и др.).
Белковые вещества, набухая, могут поглотить воды до 250% и более, крахмал —
30... 35, слизи,— до &00%.
Вещества, способные к набуханию в воде, составляют в зерне
пшеницы 80...85%, ржи — 72...75%.
|