Заняття 3. Оцінка якості зерна

Мета: визначити масову частку вологи у зерні, його натуру та масу 1000 зерен, зробити висновок про стандартність досліджуваних зразків Завдання:

• визначити масову частку вологи отриманого зразка зерна;

• визначити показник натури отриманого зразка зерна;

• визначити масу 1000 зерен отриманого зразка зернової культури;

• порівняти одержані дані з вимогами нормативної документації;

> встановити відповідність даного зразка за показниками його масової ча- стки вологи, наїури і маси 1000 зерен вимогам нормативної документації.

Установки, прилади, лабораторний посуд, реактиви: технічні ваги, на- бір різноваг, сушильна шафа СЕШ з набором бюкс, ексикатор, пурка, розбірні дошки.

Короткі відомості

До основних зернових культур належать пшениця, жито, рис, кукурудза, ячмінь, овес, просо, чумиза, гречка. Із зерна виробляють основні продукти хар- чування — борошно, крупи, хліб, макарони тощо. Зерно є важливою сирови- ною для виробництва спирту, пива та інших напоїв і основним кормом для до- машньої худоби, птиці та риби. Пшеницю і жито використовують головним чи- ном для виробництва хлібопекарського борошна, а тверду пшеницю — для ма- каронного борошна. Універсальними культурами вважають ячмінь, овес та ін- ші, які використовують для виробництва крупів, крохмалю, глюкози, а також для виробництва кормів для худоби і птиці.

Вміст вологи суттєво впливає на якість зернової сировини, умови її збері- гання і вихід готової продукції.

Здатність матеріалу поглинати, утримувати, віддавати воду залежить від властивостей матеріалу та від форми зв'язку води з ним. Міцність зв'язку води з матеріалом характеризується кількістю енергії, що її потрібно витратити для видалення води. Виділяють такі види зв'язку води з матеріалом:

І.Вода, зв'язана хімічно - найміцніша форма зв'язку. Вода зв'язана з мате- ріалом хімічними зв'язками, продукт існує у вигляді гідратів або кристалогідра- тів. Кількість такої води перебуває у точно визначеному співвідношенні з речо- виною. Як правило, зв'язану таким чином воду не можна видалити, не зруйну- вавши продукт.

2. Вода, зв'язана фізично:

• адсорбційними силами - вода, що поглинається поверхнею шпарувато- го тіла. Особливо міцно утримується адсорбційна вода у вигляді мономолеку- лярного шару на поверхні матеріалу;

• капілярними силами - вода, що заповнює найдрібніші капіляри шпару- ватого тіла і утримується в ньому завдяки зменшенню тиску насиченої пари над поверхнею увігнутих менісків води в капілярах;

• осмотично - вода розчинів речовин, приміром вода цукрового розчину тошо.

З.Вільна вода утримується в матеріалі механічно за рахунок дисперсної просторової сітки матеріалу. Ця вода може бути видалена з матеріалу в резуль- таті створення різниці тиску. Під час висушування вільна волога видаляється з матеріалу порівняно легко, зв'язана адсорбційно, капілярно та осмотично - ва- жче. Хімічно зв'язана вода за звичайного висушування не видаляється.

Масовою часткою вологи називається вміст у продукті вільної та частко- во зв'язаної води, яка визначається висушуванням продукту стандартними ме- тодами.

Методи визначення масової частки вологи поділяють на прямі та непрямі. До прямих відносять методи, за допомогою яких відбувається розділення мате- ріалу безпосередньо на сухі речовини та воду, а саме: теплофізичні, дистиля- ційні та хімічні. До непрямих - такі, за допомогою яких вимірюється зміна фі- зичної величини або її властивості, функціонально пов'язані з вологістю матері- алу, а саме: ємнісний, кондуктометричний, електропровідності тощо.

У лабораторній практиці серед методів визначення масової частки вологи найпоширенішими є теплофізичні (їх ще називають термогравіметричними), ба- зовані на видаленні води висушуванням за тієї чи іншої температури та на зва- жуванні сухого залишку.

Слід зазначити, що деякі продукти можуть містити речовини, які можуть у процесі висушування випаровуватись разом з водою, що призводить до похибок під час проведення аналізу (завищення його результатів). Похибки можуть бути викликані розкладанням сухого залишку під час нагрівання з утворенням летких компонентів деяких речовин, що входять до складу аналізованого матеріалу.

РОБОТА 3.1 ВИЗНАЧЕННЯ МАСОВОЇ ЧАСТКИ ВОЛОГИ

Масову частку вологи зерна визначають арбітражним методом та методом прискореного висушування. Останній базується на визначенні масової частки вологи зерна вимірюванням зменшення маси наважки подрібненого зерна, ви- сушеного у повітряно-тепловій шафі СЕШ при фіксованих параметрах: темпе- ратурі 130 °С та тривалості висушування 40 хв.

Для проведення визначення з середньої проби зерна виділяють наважку масою приблизно 20 г та подрібнюють її. Крупність помелу контролюється просіванням сировини через сита з діаметрами отворів !,0 та 0,8 мм протягом З

хв. У подрібненому продукті частинки розмірами менше 0,8 мм (прохід через сито 0.8 мм) повинні становити не менше 50 %, а розмірами понад 1 мм (схід із сита 1,0 мм) - не більше 5 %.

У два попередньо висушених та зважених бюкси беруть наважки по 5.00±0,05 г подрібненого зерна. Бюкси відкривають і разом з кришками ставлять у заздалегідь нагріту до 130 °С шафу для висушування, яке проводять протягом 40 хв. Відлік ча- су ведуть з моменту, коли температура у шафі із встановленими бюксами досягає 130 °С. Вільні гнізда у шафі мають бути закриті заглушками.

Після висушування бюкси з зерном виймають з шафи, закривають криш- ками та перекладають у ексикатор приблизно на 20 хв. до повного охолоджен- ня. Охолоджені бюкси зважують з точністю до 0,01 г і знову кладуть у ексика- тор до кінця підрахунків.

Масову частку вологи, %, розраховують за формулою:

W=G₁ – G₂ /G₁ – G₃ *100 +K

де G₁ та G₂ та G₃ - маса бюкса відповідно з наважкою до і після висушування і порожнього, г; К - поправочний коефіцієнт, що становить: для проса, гречки і рису - 0,10 %, для пшениці, жита і ячменю - 0,20 %, для вівса - 0,30 %, для го- роху, кукурудзи і квасолі -0,45 %.

Відхилення між двома паралельними визначеннями не повинно перевищу- вати 0,5 %. За вологість аналізованого зразка приймають середньоарифметичну величину двох паралельних визначень.

РОБОТА 3.2. ВИЗНАЧЕННІ! НАТУРИ ЗЕРНА

Метод ґрунтується на властивості сипкості зерна, тобто на його здатності займати певний об'єм і набувати певної ваги залежно від морфологічної будо- ви, стану та хімічного складу.

Натурною називається маса одного літра зерна, виражена у грамах. Нату- ру визначають за допомогою приладу, який називається пурка і складається з мірного циліндра (мірки) для вимірювання одного літра зерна, наповнювально- го циліндра для рівномірного заповнення мірки зерном, циліндра для початко- вого насипання зерна та фіксації висоти насипу в наповнювальному циліндрі, вантажу для витіснення повітря з мірки, ножа для відділення одного літра зерна у мірному циліндрі та ваг з наважками.

Для початку визначення необхідно зібрати ітурку і заповнити циліндр для початкового насипання отриманим зразком зерна, не досипаючи 1 см до верх- нього краю. Відкрити заслінку внизу цього циліндра і дати змогу зерну неве- ликим рівним струменем пересипатись у наповнювальний циліндр. Потім, не струшуючи пурки, треба різко висмикнути ніж. Вантаж разом з зерном впадуть у мірний циліндр. Після цього знову вставити ніж, зняти циліндри та відсипати залишки зерна на ножі. Далі вийняти ніж, а мірний циліндр разом з зерном зва- жити на вагах з точністю до 0,5 г.

Натуру кожного зразка зерна слід визначати двічі. Різниця у результатах двох паралельних визначень не повинна перевищувати 5 г (для вівса - 10 г). Ре- зультати розраховуються з точністю до 1,0 г.

РОБОТА 3.3. ВИЗНАЧЕННЯ МАСИ 1000 ЗЕРЕН

Маса 1000 зерен є одним з показників якості зерна та насіння. Як правило, во- на корелює з крупністю, а при однаковому розмірі характеризує щільність внутрі- шньої структури зерна і кількість поживних речовин, що містяться у ньому. Залеж но від сорту, виду та різновидності, а також району вирощування маса 1000 зерен однієї і тієї самої культури значно коливається. Істотно позначається на масі 1000 зерен масова частка вологи у зерні. Тому часто масу 1000 зерен виражають у пере- рахунку на сухі речовини. В таких випадках необхідно одночасно з середньої проби відібрати наважки для визначення вологості і маси 1000 зерен.

Маса наважки для визначення 1000 зерен залежить від крупності зерна окремих культур: 500 г - кукурудза, квасоля, кормові боби; 200 г - горох, нут, соя; 50 г - пшениця, жито, ячмінь, овес, тритикале, рис, сорго, вика; 25 г-просо.

Виділену наважку звільняють від сміттєвої та зернової домішок, потім ви- сипають на розбірну дошку, ретельно перемішують та розрівнюють рівним ша- ром у вигляді квадрата, який поділяють по діагоналях на чотири трикутники, З кожного трикутника підряд відраховують по 250 зерен. Зерна, відібрані з двох протилежних трикутників, об'єднують і отримують дві наважки по 500 зерен, кожну з яких зважують з точністю до 0,01 г. Різниця між масою двох наважок не повинна перевищувати 5 % їх середньої маси. Маси двох наважок додають і одержують масу 1000 зерен. Паралельно з цим роблять визначення вологості у відповідності з ГОСТ 13586.5. Для перерахунку маси 1000 зерен, г, на сухі ре- човини використовують формулу:

G_cp = G_ф * (100 – W )/100

де G_cp і Сф - маса 1000 зерен відповідно у перерахунку на сухі речовини і фактична, r; W - масова частка вологи зерна, %.

У документах про якість масу 1000 зерен визначають з точністю: до 0,01 г - при масі 1000 зерен менше ¡0 г; до 0,1 г - від 10 до 100 г; до 1 г - понад 100 г.

АНАЛІЗ ОДЕРЖАНИХ РЕЗУЛЬТАТІВ, ВИСНОВКИ Й РЕКОМЕНДАЦІЇ

Одержані результати порівнюють з нормативними значеннями і роблять висновки про відповідність зразків вимогам нормативної документації,