Особенности взаимодействия зерна с водой
Оставить комментарий! Категория: Зерно Опубликовано: Янв 16, 2012
Изменяя влажность зерна в процессе ГТО, инженертехнолог направленно изменяет весь комплекс его свойств, с тем чтобы обеспечить в дальнейшем максимальную технологическую и экономическую эффективность переработки зерна в муку и крупу. Для изменения технологических свойств зерна строго в заданном размере необходимо знать особенности развития процессов взаимодействия зерна с водой в различных условиях, а также особенности развития процессов в зерне, сопровождающих внутренний влагоперенос.
Перенос влаги внутри зерна может проходить в различном направлении и с разной интенсивностью в зависимости от параметров конкретного процесса. Изучение его особенностей имеет большое практическое значение, так как с ними связано изменение структуры и технологичен ких свойств зерна.
Современная теория устанавливает, что в качестве термодинамического потенциала влагопереноса в зерне выступает энергия связи влаги.
Энергия связи влаги быстро снижается с увеличением влажности зерна, в особенности до 15… 17 %. При этих значениях влажности уровень ее становится незначительным, что определяет высокую подвижность воды и активное воздействие на все свойства зерна. Повышение температуры оказывает дополнительное влияние на понижение энергии связи влаги.
Уровень энергии связи влаги для анатомических частей зерна неодинаков и также зависит от параметров процесса. На рисунке XV-2 показано его изменение для крахмалистой части эндосперма зерна пшеницы, оболочек с алейроновым слоем и зародышем. Значения энергии связи влаги совпадают только в области 15… 17 % влагосодержания. При меньших значениях в поверхностных слоях зерна влага связана слабее, чем в эндосперме, при более высоких—наоборот.
Практическое равенство уровней энергии связи влаги для анатомических частей зерна во второй критической области влагосодержания способствует активному переносу ее не под воздействием термодинамического потенциала, а благодаря управляющему влиянию биологической системы зерна как живого организма. Вследствие этого поглощение воды зерном при ГТО и распределение ее по анатомическим частям зерна имеет особенности, важные для технологии муки, крупы и комбикормов.
. Особенности кинетики поглощения воды зерном. Поглощение зерном воды в жидком состоянии имеет особенности. В первые несколько секунд зерно поглощает 3…5 % влаги, а затем в течение некоторого периода влажность зерна остается неизменной. Этот первоначальный захват воды осуществляется плодовыми оболочками, которые имеют большое количество капилляров, пор, пустот, служащих резервуаром для первичного накопления влаги. Вода, поглощенная плодовыми оболочками, связана непрочно и легко может испариться в атмосферу. Прочное удержание воды и предотвращение ее потерь обеспечивается благодаря высокой гидрофильности семенной оболочки, зародыша и алейронового слоя, в которые вода быстро перемещается и прочно связывается белками и углеводами.
Дальнейшее перемещение воды направлено внутрь эндосперма. Скорость этого переноса должна быть низкой в связи с тем, что коэффициент диффузии влаги в зерне очень мал — всего 10~n…10-12 м2/с. В результате получается, что рядом с семенной оболочкой и алейроновым слоем, насыщенными влагой, находятся клетки субалейронового слоя и центральной части эндосперма, имеющие невысокую влажность. Возникает огромный градиент влагосодержания — до 104…105 %/м и создаются опасные напряжения в зерновке. При критическом напряжении в эндосперме зерна появляются микротрещины и он раскалывается на части. Интенсивность образования микротрещин определяется условиями процесса и свойствами зерна.
Одновременно с перемещением влаги внутрь зерна, гидратацией его биополимеров в нем развивается комплекс различных процессов, результатом которых является полностью или частично необратимое изменение его структуры и свойств. Развитие этих процессов, их интенсивность и направленность зависят от режима и значений параметров ГТО. Важнейшим из этих процессов является разрыхление эндосперма, сопровождающее внутренний влагоперенос.