Сорбционные свойства зерна это

Обновлено: 18.09.2024

Зерна и семена всех культур и зерновая масса в целом обладают способностью поглощать (сорбировать) из окружающей среды пары различных веществ и газы. При известных условиях наблюдается обратный процесс выделения (десорбции) этих веществ в окружающую среду.
В зерновой массе наблюдаются сорбционные явления: адсорбция, абсорбция, капиллярная конденсация и хемосорбция. Их суммарный результат называют сорбцией.
Отдельные зерна и зерновая масса в целом хорошие сорбенты. Их значительная сорбционная емкость объясняется двумя причинами: капиллярно-пористой коллоидной структурой каждого зерна и скважистостью зерновой массы.
Зерна и семена являются типичными капиллярно-пористыми коллоидными телами. Исследование структуры семян различных культур показало, что между клетками и тканями зерна имеются макро- и микрокапилляры и поры. Диаметр макропор 10 в минус 3 степени. 10 см в минус 4 степени см, микропор 10 в минус 7 степени см. Стенки макро- и микрокапилляров во внутренних слоях зерна являются активной поверхностью, участвующей в процессах сорбции молекул паров и газов. По макро- и микрокапиллярам перемещаются ожиженные пары.
По ранее известным данным считалось, что активная поверхность у зерна пшеницы и ржи превышает его истинную примерно в 20 раз. В настоящее время, используя современные физико-химические методы исследования и расчетов, некоторые авторы считают, что активная поверхность зерна пшеницы, составляющая площадь поверхности капилляров, примерно в 200 000 раз превышает его истинную поверхность. Так, по данным Г. А. Егорова, активная поверхность зерна находится в пределах 200. 250 м2/г.
Таким образом, активная поверхность зерна намного превышает его истинную. Сорбционные процессы особенно характерны для покровных тканей (оболочек) зерна и семян, имеющих ярко выраженную капиллярно-пористую структуру.
Сорбционные свойства имеют огромное значение в практике хранения, обработки и транспортирования зерновых масс. Изменение влажности и массы хранимых или транспортируемых партий зерна чаще всего является следствием сорбции или десорбции паров воды. Рациональные режимы сушки или активного вентилирования зерновых масс могут быть осуществлены только с учетом их сорбционных свойств.

Сорбционные свойства зерна также относят к физическим. Зерно всех культур и зерновые массы в целом обладают сорбционной емкостью, т. е. способностью поглощать газы и пары различных веществ. Эта способность зерна обусловлена его капиллярно-пористой структурой, что делает активную поверхность зерновки в 200 - 220 раз больше истинной. При изменении условий окружающей среды зерно может частично отдавать поглощенные им вещества - десорбировать их. Однако полностью десорбция не происходит.

Явления сорбции принято подразделять на две группы: сорбция и десорбция различных газов и паров, кроме воды; гигроскопичность - сорбция и десорбция паров воды.

Способность зерна и продуктов его переработки активно сорбировать газы и пары различных веществ обязывает руководителей заботиться о чистоте транспорта и хранилищ, иначе продукты по вкусу и запаху могут стать непригодными для пищевых целей. При борьбе с амбарными вредителями можно применять лишь такие пестициды, которые менее вредны для теплокровных и более полно десорбируются.

Гигроскопичность зерновой массы оказывает наибольшее влияние на стойкость зерна при хранении. Хорошо сохраняет свои исходные свойства только то зерно, в котором вся влага находится в связанном коллоидами состоянии. Между относительной влажностью (~) воздуха в хранилище и влажностью зерна через определенное время устанавливается динамическое равновесие. Каждому значению относительной влажности воздуха и его температуры соответствует определенная равновесная влажность продукта. Например, при температуре около 20 С и ~= 15 - 20 % равновесная влажность зерна устанавливается около 7 %, а при ~= 100 % достигает 33 - 36 %. Оптимальный интервал влажности воздуха при положительной температуре (10 - 20'С) находится в пределах от 60 до 70 %. В этих условиях равновесная влажность продуктов равна 13 - 14 %.

Влажность продукта, при которой в нем появляется свободная вода, носит название критической. Для большинства культур критическая влажность лежит в интервале 14,5 - 16 %. Зерно, достигшее ее, может заплесневеть.

Гигроскопичность зерна и продуктов его переработки зависит от содержания в них белков и высококомолекулярных пентозанов, способных поглощать влаги больше, чем другие вещества.

Это комплекс процессов, происходящих в зерне и семенах при хранении, приводящих к улучшению посевных и технологич. качеств. Ко времени достижения ф. полной спелости, зерно убранное с поля обычно имеет пониженные семенные и технологич. достоинства. При завершении периода п/у дозр. Уменьшается интенсивность дыхыния зерна; снижается активность ферментов, содержание сахаров, кол-ва азотистых соединений; уменьшается кислотное число жира; завершается синтез белков.

Послеуборочное дозревание представляет собой, как говорит само название, завершение процесса соз­ревания зерна, т. е. завершение тех сложных процес­сов синтеза, в результате которых в зерне формируют­ся белки, жиры, углеводы и т. д.

В этот период заканчивается накопление основно­го вещества зерна злаков - крахмала, который сос­тавляет основную массу зерна -до 85%. Синтез этого высокомолекулярного полисахарида происходит за счет более простых соединений, поэтому в зерне в пе­риод послеуборочного дозревания наблюдается умень­шение количества Сахаров. Одновременно завершает­ся синтез белков - уменьшается содержание низко­молекулярных азотистых веществ, идущих на форми­рование белка. При хранении свежеубранного зерна до завершения его послеуборочного дозревания уве­личивается количество жира, синтез которого проис­ходит за счет находящихся в зерне свободных жирных кислот, таких, как, например, линолевая, олеиновая, линоленовая и т. д. Существенно, что в этот период меняется не только количество белка и крахмала, но и их качество. Белок становится менее растворимым (например, в 70%-ном растворе спирта), более устой­чивым к воздействию некоторых ферментов, в данном случае тех, под действием которых происходит рас­пад белка. Крахмал при дозревании зерна повышает свою способность к набуханию в воде.

Важное значение для процесса при хранении имеют след. факторы: температура, влажность, степень аэрации и состав воздуха межзерновых пространств.

П/у дозрев. Происходит только в том случае, если синтетические пр-сы в зерне и семенах преобладают над гидролитическими, это становится возможно лишь при низкой влажности зерна. Для успешного завершения пр-са необходима влажность ниже критической или в ее пределах.

Улучшение технологич. качеств зерна происходит только при +15 +30 С. Благоприятные режимы сушки зерна и активн. вентилирование сухим воздухом 20С способ-т п/у дозреванию и ускоряет его. Охлаждение тормозит и может полностью приостановить пр-с.

Т. обр. свежеубранную з.м. следует сначала обрабатывать и хранить так, чтобы обеспечить завершение пр-сов п/у дозр., после этого ее можно переводить на режим длительного хранения с миним-й жизнедеятельностью компонентов.

При завершении пр-са у пшеницы в небольших пределах увелич-ся выход сырой клейковины и улучшается ее качество. В семенах масличных наблюд-ся увеличение выхода масла при переработке.

Послеуборочное дозревание улучшает и технологические качества зерна. В его клетках и тканях происходит комплекс биохимических процессов — уменьшается количество водорастворимых веществ, постепенно понижается активность ферментов, сокращается энергия дыхания. В этот период наблюдается дальнейшее усложнение химического состава находящихся в семенах веществ: идет синтез белков из аминокислот, синтез крахмала из сахаров, образование жира и т.п.

Влияние послеуборочного дозревания на семенные и технологические свойства зерна. Мы уже знаем, что зерно, не завершившее период послеуборочного дозре­вания, обладает низкой всхожестью. Хлебопекарные свойства зерна, завершившего по­слеуборочное дозревание, также заметно улучшаются. Тесто из такого зерна получается более упругим, рас­тяжимым, а хлеб - большего объема и лучшего ка­чества. Если общая оценка хлеба, выпеченного из зер­на, убранного в технической спелости, только удов­летворительная, то из этого же зерна, но достигшего физиологической зрелости, - хорошая.

Зерно и семена различных культур представляют собой капиллярно-пористые тела. Причем активная поверхность зерна во много раз превышает его видимую поверхность. Второй причиной сорбционных свойств зерна является скважистость.

Сорбционные свойства зерна и зерновой массы имеют важное технологическое значение. Они учитываются при сушке зерна, активном вентилировании, газации и др. Использование различных химических веществ для борьбы с вредителями зерна должно сочетаться с изучением процессов сорбции и десорбции этих веществ зерном Зернохранилища и средства для транспортировки зерна не должны иметь посторонних запахов, так как зерно может очень легко сорбировать их при хранении или транспортировке.

Наибольшее значение имеет сорбция и десорбция зерном водяных паров, т.е. гигроскопичность зерна. Зерно способно как поглощать, так и выделять в окружающую среду пары воды. В результате устанавливается гигроскопическое равновесие. Влажность зерна при этом называется равновесной. Равновесная влажность зависит от относительной влажности воздуха и его температуры. Для зерновых культур она составляет от 7% до 35% в зависимости от влажности воздуха.

Гигроскопичность зерна оказывает существенное влияние на хранение зерна. Так увлажнение зерна, вследствие гигроскопичности, приводит к развитию на его поверхности микроорганизмов, способствует развитию вредителей, а также активизирует физиологические процессы внутри самого зерна. Поэтому при хранении зерна нельзя забывать, что мы имеем дело с живыми организмами: самим зерном, микроорганизмами и с вредителями зерна.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Сорбция (от лат. sorbeo — поглощаю) — поглощение твёрдым телом либо жидкостью различных веществ из окружающей среды. Поглощаемое вещество, находящееся в среде, называют сорбатом (сорбтивом), поглощающее твёрдое тело или жидкость — сорбентом.

Содержание

Введение
1 Зерновая масса как сорбент…………………………………………….. 4
2 Сорбционная ёмкость…………………………………………………. 5
3 Обязанности руководителей при сорбции…………………………….. 5
4 Гигроскопичность зерновой массы…………………………………….. 6
4.1 Равновесная влажность………………………………………………. 6
4.2 Сорбционный гистерезис…………………………………………….…6
Заключение………………………………………………………………. 8
Список использованных источников……………………………………. 9

Прикрепленные файлы: 1 файл

Сорбция.doc

Министерство образования Республики Беларусь

Кафедра технологии хлебопродуктов

Сорбционные свойства зерновой массы

Специальность 1-49 01 01 Технология хранения и переработки пищевого растительного сырья

Специализация 1-49 01 01 01 Технология хранения и переработки зерна

к.т.н., доцент студентка группы ТРЗ-111

1 Зерновая масса как сорбент…………………………………………….. 4

3 Обязанности руководителей при сорбции…………………………….. 5

4 Гигроскопичность зерновой массы…………………………………….. 6

4.1 Равновесная влажность………………………………………………. 6

4.2 Сорбционный гистерезис…………………………………………….…6

Список использованных источников……………………………………. 9

Сорбция (от лат. sorbeo — поглощаю) — поглощение твёрдым телом либо жидкостью различных веществ из окружающей среды. Поглощаемое вещество, находящееся в среде, называют сорбатом (сорбтивом), поглощающее твёрдое тело или жидкость — сорбентом.

По характеру поглощения сорбата сорбционные явления делятся на два типа: адсорбцию — концентрирование сорбата на поверхности раздела фаз или его поглощение поверхностным слоем сорбента и абсорбцию — объёмное поглощение, при котором сорбат распределяется по всему объёму сорбента.

В свою очередь, различают два типа адсорбции — физическую адсорбцию, при которой повышение концентрации сорбата на поверхности раздела фаз обусловлено неспецифическими (то есть не зависящие от природы вещества) силами Ван-дер-Ваальса и химическую адсорбцию (хемосорбцию), обусловленную протеканием химических реакций сорбата с веществом поверхности сорбента. Физическая адсорбция слабоспецифична, обратима и её тепловой эффект невелик (единицы кДж/моль). Хемосорбция избирательна, обычно необратима и её теплота составляет от десятков до сотен (хемосорбция кислорода на металлах) кДж/моль [1].

1 Зерновая масса как сорбент

Характеристика сорбционных явлений в зерновой массе. Зерновая масса в целом хороший сорбент; она обладает способностью поглощать из окружающего пространства пары различных веществ и газы.

В зависимости от свойств сорбентов и поглощаемых веществ сорбцию подразделяют на адсорбцию, абсорбцию, хемосорбцию и капиллярную конденсацию. Все виды сорбционных явлений наблюдаются в зерновой массе, и очень часто их невозможно расчленить. Поэтому суммарный результат адсорбции, абсорбции, капиллярной конденсации, хемосорбции называют сорбцией, а степень способности зерновой массы поглощать пары и газы при различных условиях — сорбционной емкостью.

Сорбированные пары и газы при определенных условиях могут полностью или частично улетучиваться из зерновой массы в окружающее пространство, что называют десорбцией.

Таким образом, сорбционные явления наблюдаются не только на поверхности зерна, но и в еще большей степени во внутренних участках каждого капилляра.

Все явления сорбции, происходящие в зерновой массе при транспортировании, обработке и хранении, в зависимости от их влияния на качество и сохранность зерна можно разделить на две группы: сорбцию и десорбцию различных газов и паров, сорбцию и десорбцию паров воды.

Зерновая масса хорошо сорбирует большинство химических веществ, применяемых для борьбы с насекомыми и клещами. При этом сорбционные свойства чаще всего играют отрицательную роль как с точки зрения технологического эффекта, так и с гигиенических позиций [3].

Эффект любой фумигации определяется величиной концентрации ядовитого газа в воздухе межзерновых пространств, где обитают насекомые и клещи. При большой сорбционной емкости зерновой массы применяют повышенные нормы расхода фумигантов, чтобы создать для вредителей смертельные концентрации в воздухе. Это приводит к удорожанию дезинсекционных работ. После фумигации должна быть проведена дегазация для удаления ядовитых газов из зерна. Нередко дегазацию провести трудно, так как процессы десорбции при некоторых условиях протекают медленно (при низкой температуре). Практически невозможно провести дегазацию, если произошла хемосорбция, т. е. химическая реакция между веществами сорбента (зерна) и поглощенным газом [5].

2 Сорбционная ёмкость

Сорбционные свойства зерна также относят к физическим. Зерно всех культур и зерновые массы в целом обладают сорбционной емкостью, т. е. способностью поглощать газы и пары различных веществ. Эта способность зерна обусловлена его капиллярно-пористой структурой, что делает активную поверхность зерновки в 200 - 220 раз больше истинной.

Кроме того, для биополимеров (белков, слизей, крахмала) характерно отсутствие прочной кристаллической решетки, поэтому молекулы воды и других веществ могут легко внедряться в них, взаимодействуя с активными центрами. В белках этими центрами являются такие функциональные группы, как - NН -,

Н2N -, - СООН, - СОNН2, - ОН; в углеводах - ОН и - 0 -. При изменении условий окружающей среды зерно может частично отдавать поглощенные им вещества - десорбировать их. Однако полностью десорбция не происходит [6].

3 Обязанности руководителей при сорбции

Способность зерна и продуктов его переработки активно сорбировать газы и пары различных веществ обязывает руководителей заботиться о чистоте транспорта и хранилищ, иначе продукты по вкусу и запаху могут стать непригодными для пищевых целей.

При борьбе с амбарными вредителями можно применять лишь такие пестициды, которые менее вредны для теплокровных и более полно десорбируются.

Читайте также: