Гигроскопичность и разновесная влажность зерна.

(ГИГРОСКОПИЧНОСТЬ) Наибольшее значение при хранении зерна имеет способность его к сорбции и десорбции паров воды. Эта способность называется гигроскопичностью зерна.

В зависимости от упругости водяных паров в окружающем воздухе и над поверхностью насыпи зерно может или значительно увлажнится, или, наоборот, выделить воду в виде пара.

Как известно, в растительных и животных организмах вода является средой, при участии которой совершается обмен веществ. Поэтому увлажнение, наступающее в результате гигроскопичности, создает условия для жизнедеятельности самого зерна, микробов, а также других организмов, встречающихся в его массе.Значительная гигроскопичность семян объясняется их клеточной структурой (капиллярно-пористые тела) и химическим составом.

Процесс сорбции пара зерном можно представить себе так: молекулы пара адсорбируются активной поверхностью семени. В непосредственной близости к этой поверхности давление пара столь велико, что происходит его ожижение и активная поверхность зерна покрывается слоем жидкости. Плотность ее в силу малой сжимаемости лишь незначительно изменяется по мере удаления от поверхности. За границей жидкого слоя находится сжатый пар, плотность которого быстро убывает и становится равной плотности пара в макропорах. В микропорах и в некоторых макропорах образуется мениск жидкости, понижающий упругость насыщенного пара и являющийся причиной заключительной стадии сорбционного процесса — капиллярной конденсации. Наличие мениска жидкости в порах зерна — необходимое условие для капиллярной конденсации. Мениск образуется в результате сливания адсорбированных жидких слоев в наиболее узких местах капилляров.Вода, образовавшаяся таким путем в капиллярах зерна, вступает в связь в своей значительной части с белками и углеводами, являющимися гидрофильными коллоидами, способными связывать значительные количества воды.

Таким образом, отдача и поглощение воды зерном происходят по многочисленным капиллярным каналам, которые пронизывают оболочки и другие его части. Каналы эти сообщаются между собой непосредственно или через полупроницаемые стенки клеток.

(Разновесная влажность) Влагообмен между воздухом и зерном прекращается, когда парциальные давления водяного пара в воздухе и над зерном равны. В этом случае наступает состояние динамического равновесия. Влажность зерна, соответствующая этому состоянию, называется равновесной.

При постоянной температуре зависимость между влажностью зерна и давлением водяных паров в воздухе (или его относительной влажностью) выражается в виде изотерм сорбции и десорбции.

Максимальная равновесная влажность зерна, устанавливающаяся при его пребывании в воздухе, насыщенном водяными парами (относительная влажность равна 100 %), является тем пределом, до которого зерно может сорбировать пары воды из воздуха. Дальнейшее увлажнение может происходить только в результате впитывания капельно-жидкой влаги.

Если зерна, содержащие гигроскопическую влагу, поместить в атмосферу, свободную от водяных паров, и все время поддерживать ее в таком состоянии, т. е. удалять пары, выделяемые зерном, то вся вода из зерен постепенно испарится.

В практике равновесная влажность зерна всех злаковых культур и гречихи колеблется в пределах от 7 до 33...36 %. Влажность зерна 7 % является равновесной для воздуха влажностью 15...20 %; влажность зерна 33...36 % — равновесной для воздуха, предельно насыщенного водяными парами.

Влажность зерна и семян наиболее резко возрастает при контакте их с воздухом, сильно или полностью насыщенным водяными парами.

Так, в условиях относительной влажности воздуха 75 % равновесная влажность зерна злаковых находится на уровне 15...16 %, а при относительной влажности равной 100% она достигает 33...36 %, т. е. увеличивается в 2 раза.

Подобный процесс сорбции паров воды типичен для зерна и семян всех культур. Изотермы сорбции и десорбции имеют одинаковый характер. Они аналогичны изотермам других коллоидно-пористых материалов и показывают, что в условиях повышенной влажности воздуха большое значение имеет капиллярная конденсация.

Влияние относительной влажности воздуха на влажность зерна наблюдается и в поле при его созревании, уборке и транспортировании. Опыты показали, что влажность зерна в колосе под влиянием температуры и относительной влажности воздуха изменяется в зависимости от времени суток. Зерно, убранное комбайнами в различное время суток, имеет неодинаковую влажность.

Наибольшая влажность зерновой массы и наибольшее увлажнение отдельных зерен наблюдаются ранним утром, в часы самой низкой суточной температуры воздуха и наивысшей относительной влажности.

На величину равновесной влажности зерна при хранении, по-видимому, влияют и климатические особенности. Так, пятилетние наблюдения за двумя партиями зерна пшеницы, хранившимися без применения термической сушки в Иркутской области и на Дальнем Востоке, показали, что равновесная влажность зерна пшеницы в условиях Дальнего Востока на 1,5...2 % меньше, чем в Иркутской области.

Равновесная влажность зерна зависит от температуры воздуха. С понижением температуры последнего возрастает величина равновесной влажности зерна. По И. Я. Бахареву, при снижении температуры с 30 ° до 0 °С равновесная влажность зерна различных культур повышается примерно одинаково — на 1,4 %.

Величина равновесной влажности зависит также от химического состава зерна и семян. Чем выше масличность семян, тем меньше величина их равновесной влажности. При всех равных условиях у семян масличных культур она почти в 2 раза меньше, чем у зерновых. Это объясняется меньшим содержанием в семенах масличных культур гидрофильных коллоидов.

Если пересчитать величину равновесной влажности у семян подсолнечника на гидрофильную их часть, то равновесная влажность будет соответствовать влажности, характерной для злаковых культур.

Кроме химического состава зерна, его структуры и параметров окружающего воздуха, на величину равновесной влажности влияет и явление сорбционного гистерезиса, характеризующееся несовпадением изотерм сорбции и десорбции.