Определение плотности зерна, его составных частей и продуктов размола

Зная средний объем и вес зерна, можно определить его плотность , г/см³,

, (7.2)

где – вес зерна, г;

– средний объем зерна, см³.

Так, по данным таблицы 7.1

г/см3;

;

г/см3.

.

Здесь и вычислены по объему, определенному по вытесненной жидкости и формуле эллипсоида соответственно.

Таким образом, расхождение в данных о плотности зерна, определенной математическим способом и по вытесненной жидкости, составляет 0,019 г/см³.

Индивидуальный вес зерен определяется соотношением

, (7.3)

где – плотность зерна, мг/мм³;

– индивидуальный объем зерен, мм³.

На рисунке 7.1 изображена диаграмма, показывающая кривые зависимости (равнобокие гиперболы) между индивидуальным объемом и плотностью зерен различного веса, причем представлены те участки гипербол, которые соответствуют величинам плотности и объема зерен хлебных злаков.

Диаграмма может служить для нахождения объема некоторой совокупности семян из соотношения

, (7.4)

где – объем 1000 зерен, см³.

Зная абсолютный вес и среднюю плотность , можно определить

см³. (7.5)

Обычно более крупные зерна имеют и больший индивидуальный вес, однако из этого правила могут быть исключения. Диаграмма дает представление о том, в каких пределах может изменяться объем зерна при неизменном индивидуальном весе.

Например, если зерновка весит 30 мг, то при объеме в 20 мм³ она будет иметь плотность 1,5 мг/мм³, а при объеме в 30 мм³ плотность ее будет равна 1,0 мг/мм³. Зерновка, имеющая объем 26 мм³, при плотности 1 мг/мм³ будет абсолютно легче ( мг), чем зерновка меньшего объема (равного 20 мм³), но зато при плотности 1,5 мг/мм³ мг.

При больших индивидуальных весах абсолютные изменения объема дают меньшие колебания плотности, чем при меньших индивидуальных весах. Например, увеличение объема зерна весом в 30 мг с 27 до 30 мм³, т.е. на 3 мм³, дает падение плотности с 1,11 до 1,0 мг/мм³, в то время как увеличение объема зерна весом тоже в 30 мг на те же 3 мм³, но с 7 до 10 мм³, дает падение плотности с 1,425 до 1,0 мг/мм³.

G=ρсрV

ρ,

Рисунок 7.1 – Зависимость между объемом и плотностью зерен различного веса

Плотность зерна определяют следующими основными факторами:

1) химическим составом зерна;

2) количеством газов, заключенных в оболочке зерна;

3) количеством газов, заключенных в эндосперме, или, точнее, в крахмальной паренхиме.

Например, зерно пшеницы состоит из следующих основных частей в пропорциях (жиры, зола при их сравнительно незначительных содержаниях не учитываются), указанных в таблице 7.3.

Таблица 7.3 – Состав зерна пшеницы

Состав	Содержание в навеске 100 г, г	Плотность, г/мм3	Объем навески, мм3
Крахмал	65,4	1,54	42,5
Белок (клейковина)	12,5	1,31	9,55
Оболочка	18,1	1,42	5,63
Вода	14,0	1,00	14,0
ИТОГО			71,68

Исходя их таблицы, плотность зерна пшеницы

1,39 г/мм3.

.

Подобные расчеты, в результате которых плотность зерен пшеницы получается равной 1,39-1,40 г/мм³, являются весьма приближенными, однако дают правильное представление о средних значениях плотности совокупности веществ, составляющих зерно.

Реально средняя плотность целого зерна пшеницы получается в среднем равной приблизительно 1,35 г/мм³. Объясняется это тем, что не весь объем зерна бывает заполнен твердым веществом.

Чем рыхлее строение зерна, тем больше газов содержится внутри него. Газы (воздух) обычно заполняют пустые полости, заключающиеся внутри зерна, преимущественно в семенных и плодовых оболочках – между складками оболочек (например, ячмень).

Объем воздуха , находящегося в зерне, можно определить по формуле

, (7.6)

где – индивидуальный (абсолютный) вес зерна;

- плотность твердого вещества (дробленого зерна) с извлеченным воздухом.

Вес воздуха, заключенного в зерне, принят равным нулю.

Результаты опытов показывают, что плотность зерна с извлеченным из него воздухом близко подходит к плотности зерна, определенной путем теоретических подсчетов и равной 1,39 г/мм³ (таблица 7.4).

Таблица 7.4 – Результаты определения плотности зерна

Способ определения плотности	Плотность , г/мм3
минимальная	средняя	максимальная
Путем погружения зерна в жидкость	1,3278	1,3599	1,3966
Целое зерно под вакуумом	1,3774	1,4198	1,4368
Дробленое зерно под вакуумом	1,4340	1,4530	1,4684

Таким образом, на плотность целого зерна большое влияние оказывает воздух, заключенный в оболочке зерна и эндосперме.

Подставляя в формулу (7.6) значения и , взятые из таблицы 7.4, и принимая условно абсолютный вес зерна равным 40 г, находим

мм3.

.

При объеме зерна в 29,41 мм³ на долю воздуха приходится, следовательно, около

.

У пленчатых семян, таких как гречиха и подсолнечник, содержание воздуха достигает 25 – 35 % по объему семян. При этом влияние процентного содержания воздуха на величину плотности является еще более значительным.

Следует иметь представление о плотности зерен отдельных типов пшеницы и их основных частей (таблица 7.5).

Таблица 7.5 – Плотность основных частей пшеницы

Группа пшеницы	Плотность, г/см3
целого зерна	эндосперма	зародыша	оболочек
Озимая	1,315-1,415	1,444-1,513	1,154-1,318	0,890-1,222
Яровая мягкая	1,328-1,393	1,431-1,501	1,241-1,369	0,950-1,202
Яровая твердая	1,323-1,415	1,440-1,511	1,236-1,393	0,950-1,202

Для определения плотности продуктов размола зерна используется пикнометрический метод (рисунок 7.2).

Рисунок 7.2 - Пикнометр

Пикнометр наполняют жидкостью до метки а-а и определяют его вес ; затем медленно насыпают в пикнометр, примерно до половины его объема, предварительно просушенный и взвешенный продукт (вес продукта ), фильтровальной бумагой доводят уровень жидкости в пикнометре до метки а-а и определяют вес пикнометра, заполненного продуктом и жидкостью.

Во избежание набухания зерна и продуктов размола при погружении их в жидкость можно использовать толуол или метиловый безводный спирт, плотность которых меньше плотности зерна и продуктов размола.

Берутся две навески весом 3 г каждая и погружаются в жидкость. Продукты размола, обладая пористостью, удерживают в себе воздух. Поэтому для удаления аклюдированного воздуха продукты размола, погруженные в жидкость, необходимо подвергать кипячению, нагревая их на слабом огне. Затем производится охлаждение в течение 24 часов.

Плотность продукта определяют по формуле

г/см³, (7.7)

где – плотность жидкости при температуре испытания, г/см³;

– вес навески, г;

– вес пикнометра, наполненного жидкостью до черты, при температуре испытания, г;

– вес пикнометра, наполненного веществом и раствором, при температуре испытания, г.