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粮食物理特性对储藏的影响及优化方法

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:影响粮食安全贮藏的主要物理性质有粮食的散落性和自动分级,粮粒间的孔隙度,各种蒸汽和气体的吸附、吸收和解吸能力,热传导、热湿传导性能,热容量等。自动分级有利于粮食的清理,而不利于粮食的保管。粮食清理可以利用粮食自动分级这一物理特性,采用风车、筛子、去石机等机械,除去混杂在粮食中的杂质。利用粮食导热系数低的特点,可以保持冷冻粮的低温储藏和小麦趁热入仓的高温储藏,有利于增强粮食储藏的稳定性。

粮食物理特性对储藏的影响及优化方法

影响粮食安全贮藏的主要物理性质有粮食的散落性和自动分级,粮粒间的孔隙度,各种蒸汽和气体的吸附、吸收和解吸能力,热传导、热湿传导性能,热容量等。同时粮堆还具有生物性质,包括粮食的呼吸作用与代谢生理,活粮粒的寿命、生活力,粮食的后熟及储藏不善所发生的发芽。这些物理性质、生物性质和储粮环境因素诸如温度、水分、空气的变化存在着密切的关系,影响着储粮的稳定性。

(一)粮粒和粮堆的组成

粮食颗粒堆聚而成的群体叫作粮堆。粮堆组成包括基本粮粒、有机和无机杂质、一定数量和种类的微生物、粮粒间孔隙中的空气、被感染粮食的储粮昆虫和螨类。

1.粮食的流散特性

粮食群体是由许许多多粮粒组成的,粮粒之间的内聚力很小。当粮食自上而下降落时,粮食籽粒会四下流散,使粮堆形成一个圆锥体。粮食的这种特性就叫散落性。粮食散落性的大小,以粮食由散落性形成的圆锥体的静止角的大小来表示。圆锥体的斜面与底面形成的夹角叫静止角,其大小与散落性成反比,静止角大,则散落性小。

粮食散落性的大小,与粮食的种类及其籽粒的大小、形状、轻重、水分、杂质含量等有关。粮食籽粒饱满,水分低,含杂少,散落性就大。粮面不易松动、紧实、散落性小,粮食质量可能有问题。因为粮食出汗返潮、霉菌滋生,都会使粮食散落性变小、使粮面板结。

散落性使粮食自上而下降落时产生自动分级。人们使同一质量的粮食籽粒、同一性质的杂质,自然集中在同一部位,形成自动分级后,粮食再入仓入囤。自动分级有利于粮食的清理,而不利于粮食的保管。粮食清理可以利用粮食自动分级这一物理特性,采用风车、筛子、去石机等机械,除去混杂在粮食中的杂质。在粮食保管时,杂质多、水分多的粮食集中在粮堆某一部位,使这一区段孔隙度小、潮湿而易滋生虫、霉,成为粮食发热霉变的发源地。在保管时,一定要注意检查粮堆中杂质多、水分多的部位,以便及时发现问题并采取有效措施。

2.密度和孔隙度

粮堆中粮粒与粮粒之间的空间就是粮堆中的孔隙。粮堆的总体积就是由粮粒和混杂其间的杂质的实际体积及孔隙所占的空间体积组成。粮食籽粒和杂质的实际体积占粮堆总体积的百分比就是粮堆密度。粮堆内孔隙所占的空间体积等于粮堆总体积减去粮食籽粒和杂质的实际体积,其与粮堆总体积的百分比,是粮堆孔隙度。容重是指单位容积的粮食重量,以千克/立方米来表示,与粮堆密度成正比。容重与孔隙度成反比。

3.孔隙度与储藏的关系

粮堆孔隙度的大小与粮食保管有很大关系。粮堆有孔隙,堆内外空气才能对流,粮堆湿热交换才能进行。不少保藏技术措施就是利用粮堆孔隙的对流作用来达到目的,如自然通风、机械通风、药物熏蒸等。孔隙度大,空气分流阻力小,通风的效果就好,粮食散热散湿的效果也好,药物也能顺利地扩散到粮堆的各个角落,充分发挥其作用,对粮食保管有利;但当外界空气的温湿度高于粮堆间的温湿度时,特别是高温高湿季节,孔隙度大,也易使外界湿热空气透进粮堆,使粮食吸湿增温,这时对粮食保管又是非常不利的。

影响粮堆孔隙度的因素较多,如粮食籽粒的形状、大小、杂质多少、水分多少、表面光滑程度等。一般来说,籽粒小而表面光滑的,孔隙度小。

4.粮食传热特性

粮堆进行内外热交换的形式有两种。一种是粮堆孔隙中空气流动而产生的热对流,另一种是粮粒之间接触的热传导。粮堆传热主要是孔隙中空气流动而产生的热对流。粮食是不良导体,粮粒接触传热的作用较小。

(1)导热性的意义、导热系数

导热系数是指在单位时间内,沿热流路线的每单位长度,在从高温到低温表面降低1℃时,每单位面积所允许通过的热量,其单位是千卡/(米·小时·℃)。导热系数大,则导热能力强。粮食的导热系数为0.12~0.2千卡/(米·小时·℃)。粮食是不良导体。水的导热系数比粮食大,为0.51千卡/(米·小时·℃)。因此,水分多的粮食比水分少的粮食导热系数要大一些。

(2)影响导热性的因素(www.xing528.com)

影响粮堆传热情况的因素有温差和体积。粮堆内各部位的温度是不一致的,有高有低,粮堆内温度与外部气温也存在差异,这内外的温差就决定了粮堆内外的热交换。粮堆的传热情况与其体积有关,粮堆表面积大,交换的热量就多。粮堆越高,热流路线就越长,单位时间内通过单位面积传递的热量就越少。因此,用控制粮堆高低大小的办法,可以延缓或加速粮堆内外热交换的进程。一般来说,当粮温低于气温,应将粮垛堆高,以减少热的向内传递,控制粮温升高;当粮温高于气温,应使粮堆减低,加速热的向外传递,促使粮温降低。

(3)粮食的比热和热容量

使1kg粮食温度上升1℃所需要的热量,为粮食的比热,也称热容量。粮食的热容量取决于它的组成成分,其中水的比热为1千克/千克·℃,淀粉为0.37千克/千克·℃,脂肪为0.49千卡/(千克·℃)。粮食热容量即为其组成成分的热容量之和(按各组成成分的百分比计算)。由于水的比热较高,对粮食的热容量影响较大。

(4)导热性、热容量与储藏的关系

粮食导热能力差,对粮食保管来说,有有利的一面,也有不利的一面。利用粮食导热系数低的特点,可以保持冷冻粮的低温储藏和小麦趁热入仓的高温储藏,有利于增强粮食储藏的稳定性。这是对保管工作有利的一面。不利的一面则是在粮堆需要散热时散热缓慢,不正常的粮堆高温,会助长粮食的劣变。采取合理的通风及翻仓倒粮,有助于散湿降温,是克服粮食导热不良的措施。

5.吸附特性

固体表面滞留和浓集气体分子的作用叫吸附作用,粮食是富有毛细管的胶质物体,吸附能力是很强的。粮食与气体分子发生吸附作用的类型有两种:一种是物理吸附,这种吸附不发生化学反应,比较容易解吸,如粮粒对二氧化碳的吸附,在通风几天后即可彻底除去;一种是化学吸附,这种吸附发生化学反应,不易解吸,被吸附的气体分子不易除去。

(1)影响吸附作用的因素

影响粮食吸附作用的因素还有温度、气体浓度和气体性质。温度低,吸附量增加;气体浓度大时,吸附量增加。粮食吸附能力较强,与带异味、怪味的物品放在一起,容易产生吸附作用。

(2)吸湿性

粮食吸附水蒸气的作用,就是粮食的吸湿性。当外部水蒸气压力大于粮食内部的水汽压力时,粮食就吸附水蒸气,此为吸湿过程,反之为散湿过程。但当大气水蒸气压力与粮食内部压力相等时,粮食既不吸附,也不解吸,这时的粮食水分就叫“平衡水分”,这时的大气湿度就叫“平衡相对湿度”。

(3)吸附滞后现象

粮食在某种特定的相对湿度和温度下,吸附平衡与解吸平衡水分值,存在着明显的差异。使解吸等温线滞后于吸附等温线而产生差异的现象,称为吸附滞后现象。

(4)吸湿性、平衡水分与储藏的关系

粮食平衡水分受湿度、温度及粮食种类等因素的影响。粮食平衡水分与温度成反比,与相对湿度成正比。含蛋白质多的粮食品种平衡水分高,含脂肪多的粮食品种平衡水分低,因为蛋白质是亲水性物质,而脂肪则是疏水性物质。粮食只有在安全水分以下才能长期储藏。

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