Пути проникновения воды в зерно

09.05.2015

При разборе сорбционных явлений, имеющих место при увлажнении зерна, нас интересуют три основных фактора, связанных с технологическим процессом: 1) пути проникновения воды в зерно, 2) кинетические основы увлажнения, 3) явления деформации зерна при искусственном увлажнении.
Все эти вопросы мы рассмотрим отдельно, сначала но отношению к единичным зёрнам, а затем но отношению к зерновой массе в целом.
Долгие время считали — впрочем, эта неправильная точка зрения не изжита полностью и до сих пор, — что проникновение воды в зерно происходит лишь через зародыш и бороздку и что оболочка является водонепроницаемой частью зерна. Такого мнения придерживались не только агрономы, физиологи растений, но так думали раньше и технологи, перерабатывавшие зерно и полагавшие, что водопоглотительная способность последнего зависит исключительно от наличия зародыша и бороздки. Так, Кеттенбах, один из наиболее плодовитных немецких писателей по мукомолью, лет 35 назад, пытаясь обосновать доводы против целесообразности применения мойки в технологическом процессе переработки зерна, говорил о бороздке как об основном пути проникновения воды внутрь зерна, как о канале, через который вида поступает в пустоты, расположенные вдоль бороздки. Кеттенбах не оперировал, однако, экспериментальными данными и выдвигал своё положение, невидимому, по мотивам конкуренции, так как речь шла о борьбе между новым методом — мойкой зерна и старым — сухим шелушением.
Впервые более или менее детальное исследование в этой области было поставлено в Англии Коллинсом, изучавшим структуру покровов зёрен ячменя и морфологическое значение отдельных частей зерна для выяснения тех путей, по которым вода проникает в зерно, причем в данном случае речь шла о прорастании зерна. На основе своих опытов, повторенных с овсом и пшеницей, Коллинс пришел к выводу, что проникновение воды в наибольшей массе происходит через макрокапиллярные отверстия, расположенные в зародышевом конце зерна, и что лишь незначительная часть воды, поглощаемая зерном, проникает через его общую поверхность.
Коллинс находит, что вся система покровов зёрен пшеницы, ячменя и овса исключительно хорошо подготовлена к поглощению и проведению воды к тем местам, где она легче всего проникает в семя. Но и этот вывод, представляющий значительный шаг вперед, не отвечает действительности, что доказали американские учёные Свансон и Пэнс, имевшие дело при экспериментировании с зерном как сырьем для переработки на мельнице.
Опыты эти, проведённые на одной из сельскохозяйственных станций в Канзасе, имеют для технолога по переработке исключительное значение, так как приводят, как увидим далее, к ряду выводов технологического и конструктивного порядка для производства на мельницах.
В своих опытах Свансон и Понс покрывали различные части зерна (зародыш, бороздку, спинку) шеллаком, погружая препарированное таким путём зерно в воду, а затем определяя увеличение влажности. В табл. 13 приведены полученные результаты.

Пути проникновения воды в зерно

Свансон и Пэнс установили, что вода проникает внутрь зерна по всей его поверхности, т. е. и через оболочку, причём наиболее водоёмким оказался зародыш, а самое незначительное количество воды, в противоположность утверждению Кеттенбаха, проникло через бороздку.
То же подтвердил и Угримов, выполнивший ряд интересных опытов по определению путей проникновения и скорости распространения воды в зерне.
Работы Угримова, выполненные в лаборатории французской школы мукомолов, помимо полученных результатов, характерны своей впервые применённой оригинальной методикой превращения зерна и своего рода цветомер. При этом было использовано окрашивание эндосперма парами йода в фиолетовый цвет. По степени и глубине окраски Угримов судил о траектории проникновения воды а разрезе времени.
Конечно, всё это имеет лишь относительное, а не абсолютное значение, так как скорость движения красителя и воды не одинакова.
В том же 1933 г. Гальтмейер другим путём проверил и подтвердил опыты Угримова, установив водопроницаемость всех частей зерна, включая оболочку, передающую воду по всем направлениям, причём констатировал, что наиболее быстрое и интенсивное проникновение влаги происходит не через зародыш, а через отверстие на границе между зародышем и эндоспермом.
В 1934 г. автор проверил эти данные в пищевой лаборатории Академии пищевой промышленности, причём был взят один из лучших сортов советской пшеницы Мелянопус 069 урожая 1934 г.
Зародыш, вернее зародышевая часть зерна, включая и водоподводящий канал на стыке зародыша и эндосперма, является наиболее активным, но не единственным местом проникновения воды. Преобладающая роль зародыша особенно заметна у неповреждённых зёрен. Всякие же нарушения цельности зерна, особенно после прохода через шелушильную машину, расположенную до замочки, в свою очередь нарушают существующее соотношение восприимчивости отдельных частей зерна по отношению к проникновению воды.
По отношению к оболочке также имеются более активные и менее активные зоны. К первой группе нужно отнести зародышевую часть и примыкающие к ней зоны.
Между силой сцепления частиц воды между собой и силой сцепления воды с оболочкой идёт, по образному выражению Ребиндера, «конкуренция», но не всегда побеждает последняя сила. Обязанность технолога именно помочь победе этой силы сцепления воды с оболочкой.
Последнее обстоятельство и вызвало применение двух-трёх-ступенчатой замочки, а также кратковременное конечное увлажнение зерна перед поступлением на первую драную систему, увлажнение, связанное с самым незначительным отволаживанием порядка 1—2 часов, чтобы дать возможность участвовать в этом конечном процессе лишь оболочке.
Тот факт, что в процессе проникновения воды в зерно участвует вся его поверхность, имеет весьма важное технологическое значение, усиливая, как мы уже указывали, роль мойки и ослабляя значение разбрызгивающих замочных приспособлений. При мойке мы погружаем всё зерно в воду, заставляя все его части принимал участие в процессе поглощения воды. Кратковременное пребывание в моечной ванне, измеряемое секундами, достаточно для протекания процесса адсорбции, в котором принимает участие оболочка, тем более, что вслед за замочкой идёт отволаживание, во время которого имеет место дальнейшее развитие сорбционного воздействия (абсорбции и капиллярной конденсации), связанного с явлениями релаксации.
При применении струйных замочных аппаратов, действующих не распыляющим образом, а подающих воду на поверхность зерна толчками, рывками и относительно значительными порциями, вода скопляется на поверхности зерна не по всей поверхности в виде водяной пыли, а. как показали микрофотографии, выполненные в лаборатории МТИПП, в виде отдельных более или менее крупных капель, из которых некоторые по весу не только достаточны, но и больше того количества воды, которое нужно для увлажнения отдельного зерна до требуемого процента влажности. В отдельных случаях вес такой капли достигал 0,002 г, т. е. превышал количество воды, нужное, чтобы зерно, весившее 0,05 г, увлажнить на 3,5%.
Если учесть, что эта капля, как показали микрофотографические снимки, не является единственной и что на поверхности данного зерна имеются и другие капли, то ясно, что наружная поверхность зерна перенасыщена влагой.
В то же время отдельные зёрна в той же зерновой массе оказываются смоченными в недостаточной степени. Рассчитывать же на передачу влаги от одного зерна к другому, на «выравнивание» поверхностной влаги, как увидим далее, не приходится, так как такое выравнивание длится днями, а в некоторых случаях исчисляется неделями, причём полного выравнивания достигнуть нельзя. Последнее обстоятельство учтено в практике работы мельниц, которые весьма редко смешивают влажное и сухое зерно.
К этому нужно добавить, что на сильно смоченных зёрнах крупные капли частично распыляются, частично сливаются в ещё более крупные, которые стекают в нижние слои зерновой массы, образуя в них избыток влаги при недостатке её в верхних слоях. Дальнейшее поступление воды отдельными разрозненными брызгами ещё больше ухудшает положение.
Такое явление наблюдается в отложных закромах. В отдельных случаях можно наблюдать даже такое скопление воды в нижней части зерновой массы, находящейся в отлёжных закромах, которое вызывает истечение воды из закромов, в то время как верхние слои недостаточно увлажнены.
Таким образом, одною добавления воды ещё недостаточно, требуется равномерное распределение её по поверхности зерна, чего, понятно, существующими конструкциями замочных аппаратов за частую достигнуть нельзя.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: