Контракция зерна при увлажнении

14.07.2015

При увлажнении зерна возрастает не только его масса, но и объем. Однако прирост объема ΔVi не обязательно будет равен объему поглощенной воды ΔVwi. Если ΔVi≤ΔVwi, зерно испытывает контракцию (сжатие), которая определяется соотношением

Контракция зерна при увлажнении

Таким образом, для расчета величины контракции необходимо знать не только величину сокращения суммарного объема, но и текущую массу увлажненного зерна, или же его влагосодержание. Это вызывает дополнительные трудности при экспериментальном определении величины С', поскольку прирост влагосодержания (или массы) зерна необходимо регистрировать в отдельном опыте. Возможно, именно этим объясняется почти полное отсутствие литературы по данному вопросу, а в единственной известной нам статье авторы оперируют не абсолютной величиной контракции, а просто величиной перемещения мениска воды в измерительном капилляре. Нами предложен прибор для записи кривой изменения суммарного объема системы ΔVе при иммерсионном увлажнении зерна. Хотя он и назван контрактометром, но для расчета величины С' требуется дополнительно определить кривую увлажнения, из которой находят величину gi.
Однако эту трудность можно обойти. Воспользуемся для этого тем, что изменение плотности зерна при увлажнении суммарно отражает изменение его массы и объема. Это позволяет преобразовать формулу (77), исключив из нее величину gi. В результате получаем
Контракция зерна при увлажнении

Формулу можно упростить, если пренебречь отличием величины плотности жидкой воды от единицы, что допустимо при небольшой температуре.
Таким образом, для определения контракции достаточно найти изменение плотности зерна при соответствующем изменении его влагосодержания. Расчетную формулу (78) можно использовать для разных режимов увлажнения зерна.
Контракция зерна при увлажнении
Контракция зерна при увлажнении

На рисунке 51 представлена зависимость величины контракции C' от влагосодержания. График проходит через минимум при второй критической точке влагосодержания, а при гигроскопическом влагосодержании стремится к нулю.
На рисунке 52 показано влияние температуры на контракцию зерна пшеницы Белоцерковская 198, прошедшего увлажнение, длительное (3—5 суток) отволаживание и прогретого в течение 1,5 ч.
В расчетах за исходное состояние приняли зерно с естественной влажностью при данной температуре, т. е прошедшее нагревание в течение 1,5 ч. Поэтому исходная плотность зерна при каждой температуре была не одинаковой. Таким образом, графики отражают влияние увлажнения зерна при данной температуре (и дан ной длительности прогрева) на величину контракции. С повышением температуры контракция возрастает. Возможно, это обусловлено повышением подвижности основных и боковых цепей макромолекул биополимеров зерна, что улучшает условия внедрения в промежутки между ними молекул воды.
При иммерсионном увлажнении зерна пшеницы контракция с повышением температуры снижается по закону прямой линии от 0,04 при 10°С до 0,02 см3/г при 30° С.
Следует отметить, что по абсолютной величине контракция зерна приблизительно в 5—10 раз ниже, чем контракция белков или желатины при увлажнении. По-видимому, это обусловлено структурными особенностями зерна. Возможно, определенное значение имеют физиологические потребности зерна как живого организма. Этот вопрос требует специального изучения.