Твердость зерна

14.07.2015

Под твердостью тела понимают способность его поверхностных слоев сопротивляться местным деформациям. В настоящее время сконструированы и в исследовательских работах все шире применяют приборы ПМТ-2 и ПМТ-3 для определения микротвердости зерна, которую оценивают по величине диагонали отпечатка алмазной пирамидки на поверхности среза зерна.
С.Д. Хусид приводит значения микротвердости оболочек и эндосперма для 15 сортов пшеницы различной влажности. Из таблицы 17 следует, что при увеличении влажности микротвердость оболочек и эндосперма зерна снижается. С.Д. Хусид установил также, что при понижении температуры микротвердость зерна возрастает; это соответствует повышению хрупкости зерна.
З.Д. Гончарова подтвердила эту зависимость. Она установила, что при некоторой влажности зерна, равной примерно гигроскопической, микротвердость эндосперма кукурузы, пшеницы, ржи, гречихи и овса приобретает одинаковое значение.
Б.В. Сенаторский наряду с изучением прочности зерна проследил, как изменяется микротвердость его при отволаживании. Для пшеницы IV типа, выращенной в Краснодарском крае, микротвердость вплоть до 22 ч отволаживания при «холодном» кондиционировании снижается, затем ее величина остается постоянной. Начальное значение микротвердости 14,25, конечное 8,66. Для опыта брали пшеницу стекловидностью 70%, которую увлажняли с 11,6 до 16,5%.

Изучали также пшеницу IV типа стекловидностью 55% и начальной влажностью 11,2%, выращенную в Ростовской области. Исходное зерно имело микротвердость 15,90 кГ/мм2. После «холодного» кондиционирования при отволаживании 18 ч микротвердость снизилась до 13,08 кГ/мм2. При обработке паром через 2 ч отволаживания микротвердость была 14,37 кГ/мм2, а через 4 ч—13,20 кГ/мм2. Следовательно, обработка паром позволила снизить продолжительность отволаживания в 4,5 раза, а мукомольные свойства зерна стали лучше (табл. 18).
Н.С. Горшкова, данные которой приведены в таблицах 18 и 19, сопоставила микротвердость зерна и расход энергии. Она установила, что между микротвердостью и удельным расходом энергии не наблюдается теской зависимости. Ho, несмотря на это, можно считать, что для «холодного» кондиционирования их взаимосвязь достаточно выражена.
А.И. Кондратьев установил резкое снижение показателя микротвердости эндосперма для зерна ржи, подвергнутого скоростному кондиционированию.
Наши опыты с зерном кукурузы показали, что микротвердость роговидного слоя как на поверхности, так и в середине его толщины при обработке паром в течение 10 мин понижается в 3—4 раза. Это свидетельствует о существенном размягчении эндосперма. На основании этого предложено в крахмало-паточном производстве перед замачиванием зерна кукурузы пропаривать его в течение 10 мин, чтобы ускорить в дальнейшем его набухание.
Показатель микротвердости используют на некоторых мельницах за рубежом для составления помольных смесей и установления режимов гидротермической обработки зерна. При исследовании установлено, что твердость различных сортов зерна до влажности 12,0—13,01% изменяется незначительно, а затем быстро Снижается. При этом стремятся, чтобы при смешивании после гидротермической обработки зерна с различными исходными свойствами микротвердость его была одинаковой.

На рисунке 57 приведены данные Катца о зависимости твердости зерна пшеницы от влажности. Резкое понижение твердости наблюдается после влажности 13,5%, что соответствует 15,5% влагосодержания, т. е. второй критической точке изотермы сорбции воды зерном.
В некоторых странах твердость зерна определяют по методу Брабендера и выражают в условных единицах. Образец зерна размалывают в лабораторной дисковой мельничке, соединенной с записывающим устройством фаринографа. На нем записывают расход энергии на размол. На приборе фактически определяют не твердость, а прочность. Считают, что 220 единиц твердости соответствуют оптимальным структурно-механическим свойствам зерна на I драной системе.
На основе использования этого твердомера Брабендера разработан индекс твердости пшеницы, представляющий собой частное от деления числа на шкале, соответствующего пику полученной кривой, на выход муки в процентах. Указывается, что он согласуется с мукомольными свойствами зерна. Так, для высокостекловидных образцов величина его составляет от 50 до 89,5, а для низкостекловидных — от 29,8 до 35,1.
За рубежом применяют и другой метод оценки твердости зерна. По этому методу 20 г зерна обрабатывают в лабораторном голлендре в течение 6 мин. Количество образовавшихся мелких частиц определяют при просеивании на сите № 20 (20 отверстий на 1''); проход этого сита служит показателем твердости зерна.

Вполне понятно, что этот показатель только косвенно связан с твердостью зерна. Правильнее считать, что в этом случае оценивается способность зерна сопротивляться истиранию. Ho этот метод применяют за рубежом достаточно широко; чаще всего в иностранной литературе деление зерна на «твердое» и «мягкое» проводят на основании этого показателя.
Структурно-механические свойства зерна существенно зависят от характера приложения действующих усилий.
З.Д. Гончарова установила, что при всех испытанных значениях влажности возрастание скорости деформации влечет за собой снижение величины той деформации, которую испытывает зерно до разрушения, но само разрушение происходит при более высоких нагрузках (табл. 20). Возможно, эта зависимость действительна только в некотором диапазоне скоростей приложения усилий.