Физические свойства зерна и плодоовощной продукции
Зерно
Видео: Здоровые продукты Good Wine | Jim Haas | Пекарь
Сыпучесть. Зерновая масса представляет собой совокупность большого количества частиц различной формы и размеров. Она обладает высокой подвижностью, способна скользить и скатываться по наклонной поверхности, заполнять хранилища и емкости различной конфигурации. Это свойство зерновых масс называют сыпучестью. Сыпучесть характеризуется углом трения зерна о поверхность какого-либо материала.
Угол трения — это наименьший угол, при котором зерно начинает самотеком двигаться по наклонной плоскости. При скольжении зерна по зерну его называют углом естественного откоса или углом ската(т. е. угол между диаметром основания и образующей конуса, получающегося при свободном падении зерновой массы на горизонтальную плоскость).
Угол трения зерна учитывают при устройстве самотечных труб, в зерноочистительных машинах, сушилках и т. д. Угол естественного откоса имеет значение в агрономической практике, при сооружении токовых площадок, складских помещений.
Чем меньше угол естественного откоса, тем выше сыпучесть.
Видео: Плодоовощная продукция. Папайя и малина из Белоруссии. Новости России сегодня
Известны зерна и семена, имеющие округлую форму и гладкую поверхность (просо, горох, вика, соя). Если в дополнение к этому семена имеют крайне незначительные размеры (клевер, горчица, рыжик), то применяют термин текучесть. Зерна, имеющие продолговатую форму, менее сыпучи. В табл. указан угол естественного откоса некоторых культур. В скобках указан угол естественного откоса, принимаемый в расчетах по планированию послеуборочной обработки зерна и семян.
Таблица Угол естественного откоса некоторых культур, град
Культура | Угол естественного откоса |
| Пшеница | 23 38 (32) |
| Рожь | 23 38 (34) |
| Ячмень | 27 48 (36) |
| Овес | 31 54 (42) |
| Просо | 20 27 (24) |
| Горох | 22 28 (26) |
С увеличением влажности сыпучесть зерновой массы уменьшается. При влажности выше 34 38 % зерновая масса быстро слеживается, т. е. утрачивает сыпучесть.
Находящиеся в зерновой массе примеси в большинстве случаев также снижают сыпучесть, поэтому влажность и засоренность учитывают при определении фактической производительности зерноочистительных машин, так как они уменьшают их пропускную способность.
Сыпучесть зерновых масс широко используют при их обработке и переработке. Зерновые массы легко перемещаются при помощи транспортеров, пневмотранспортных устройств и других механизмов. Современные сооружения, в том числе в хозяйствах, проектируют в несколько этажей. Поднятая на верхний этаж зерновая масса самотеком спускается вниз, проходит через различные машины, обрабатывается на них. Самотек также позволяет существенно упростить загрузку и выгрузку хранилищ и транспортных средств.
Самосортирование. Хорошая сыпучесть, а также сложный и неоднородный состав зерновой массы приводят к тому, что при перемешивании и пересыпании в ней образуются слои и участки, состоящие из компонентов с близкими характеристиками. Так, при загрузке транспортных средств, выгрузке в насыпь тяжелые зерна и минеральная примесь падают быстрее и находятся в месте ссыпания, а легковесные компоненты (щуплое, колотое зерно, семена сорняков, органическая примесь) опускаются медленнее и отбрасываются вихревыми движениями воздуха к бортам кузова, периферии насыпи или скатываются по поверхности конуса к его основанию.
По этой причине периферийные участки насыпи зерна содержат больше щуплых зерен, семян сорных растений и органического сора. Именно эти слои определяют сохранность всей зерновой массы, так как они обладают повышенной биологической активностью. Это обстоятельство учитывают при оценке качества зерна и семян: минимум 80 % точечных проб отбирают с периферийной части насыпи.
Самосортирование используют для направленного разделения зерновой массы на фракции разного качества. На этом свойстве основана работа пневмосортировальных и отражательных машин, применяемых в хозяйствах.
Скважистость. Между видимыми компонентами зерновой массы всегда имеются промежутки (межзерновые или межсеменные пространства), заполненные воздухом. Суммарный объем этих межзерновых пространств называют скважистостью. Чаще всего она выражается в процентах от общего объема зерновой массы, реже — в долях единицы. Обратная величина скважистости называется плотностью укладки- она показывает, какая часть зерновой массы занята твердыми частицами (компонентами). В совокупности межзерновые пространства образуют в зерновой массе густую сеть различных по форме и размерам каналов, по которым перемещается воздух.
Скважистость зерновой (семенной) массы зависит, прежде всего, от формы, величины и состояния поверхности зерна.
Крупные примеси увеличивают скважистость, а мелкие — уменьшают ее, так как размещаются между зернами основной культуры. С увеличением влажности зерна и семян скважистость их возрастает, хотя и незначительно.
Таблица Скважистость зерновой массы, %
Культура | Скважистость |
| Пшеница | 40 |
| Рожь | 40 |
| Ячмень | 50 |
| Овес | 60 |
| Просо | 40 |
| Кукуруза | 45 |
| Горох | 40 |
| Гречиха | 50 |
| Лен | 40 |
| Подсолнечник | 60 |
Скважистость имеет большое физиологическое значение, так как запас воздуха в межзерновых пространствах обеспечивает нормальную жизнедеятельность, в частности, семенного материала.
Благодаря сети каналов воздух циркулирует в зерновой массе, переносит выделяющиеся тепло и пары воды. Это обстоятельство используют при вентилировании, сушке, а также газации зерновых масс.
Однако при организации послеуборочной обработки и хранения зерна следует учитывать не только величину скважистости, но и ее структуру. Чем мельче семена, тем меньше размеры межзерновых пространств и каналов, соединяющих их. Следовательно, при активном вентилировании или сушке увеличивается аэродинамическое сопротивление зерновых насыпей воздушному потоку. Например, у пшеницы, проса и гороха скважистость практически одинакова — около 40 %. Если принять величину аэродинамического сопротивления насыпи гороха за единицу, то сопротивление насыпи пшеницы будет в 2 раза выше, а проса — в 4 раза. Поэтому при вентилировании мелкосемянных культур уменьшают высоту насыпи (уменьшают тару) или используют более высоконапорные вентиляторы.
Вследствие самосортирования скважистость в различных участках зерновой массы неодинакова. Это приводит к неравномерному распределению воздуха по профилю насыпи, образованию застойных зон, не продуваемых при активном вентилировании.
Зная скважистость и натуру, можно определить количество воздуха, находящегося в 1 т зерновой массы. Это называется обеспеченностью воздухом. Количество воздуха в хранящейся партии зерна принимают за один объем. Этот показатель используют при активном вентилировании зерновых масс.
Сорбционные свойства. Сорбция — поглощение твердым телом или жидкостью каких-либо веществ из окружающей среды. Поглощающее тело называется сорбентом. Зерновые массы интенсивно поглощают (сорбируют) из окружающей среды пары различных веществ и газы, поэтому относятся к хорошим сорбентам. Связано это с капиллярно-пористой коллоидной структурой зерна (семени) и скважистостью зерновой массы.
При уборке, послеуборочной обработке и хранении зерновые массы могут приобретать различные запахи. Появление любого запаха в зерне всегда связано со снижением его качества. Запахи делят на две группы: сорбционные и разложения.
Сорбционные запахи приобретаются зерновой массой вследствие ее сорбционных свойств. Из этой группы наиболее часто встречается дымный запах, связанный с сорбцией зерновой массой продуктов неполного сгорания топлива в зерносушилках.
Запахи разложения образуются в самой зерновой массе как следствие протекающих в ней процессов. Это, прежде всего, амбарный запах, часто свидетельствующий о длительном хранении зерновой массы без проветривания. При прорастании зерна появляется солодовый запах, а интенсивное развитие плесневых грибов вызывает плесенный запах. Распад тканей зерна и других компонентов зерновой массы приводит к появлению затхлого, а затем и гнилостного запаха. В хранилищах зерновые массы могут приобрести клещевой запах из-за развития клещей, переходящий затем в гнилостный.
Вещества, поглощенные зерновой массой, удалить из нее невозможно. Поэтому зерно и семена с любым запахом (за исключением амбарного) реализации не подлежат.
Чаще и значительно интенсивнее зерновые массы поглощают (сорбируют) из окружающей среды пары воды, а при известных условиях наблюдается обратный процесс, называемый десорбцией. Таким образом, в процессе сорбции и десорбции зерновая масса взаимодействует с воздухом атмосферы и межзерновых пространств и при этом может увлажняться или подсыхать.
Если давление водяного пара над зерном и в воздухе одинаковое, то сорбционный влагообмен прекращается и влажность зерна стабилизируется. Такая влажность зерна называется равновесной. Другими словами, относительной влажности воздуха соответствует строго определенная влажность зерна или семян. Для достижения полного равновесия требуется несколько суток. Но так как относительная влажность воздуха непрерывно варьирует, изменяется и влажность наружных участков насыпи зерна. Поэтому в производственных условиях равновесную влажность чаще используют при организации работ по уборке и послеуборочной обработке зерна и семян, а также при хранении их насыпью небольшой высоты (1,0–1,5 м).
Равновесная влажность зерна и семян сельскохозяйственных культур неодинакова (табл. 2.3) и зависит от химического состава.
Наибольшее количество воды поглощают белки — 180–240 % от своей массы, крахмал — около 70 %. Жиры не удерживают влагу. Поэтому при одних и тех же условиях, например, семена подсолнечника содержат воды приблизительно в 2 раза меньше, чем зерно. Неодинакова равновесная влажность отдельных зерен или семян культуры и, более того, отдельных анатомических частей. Зародыш зерновых культур всегда имеет более высокую влажность, чем эндосперм, и это необходимо учитывать при сушке и хранении зерна.
Максимальная равновесная влажность зерна или семян устанавливается при относительной влажности воздуха 100 %. Влажность зерна пшеницы, ржи, ячменя, овса при этом будет в пределах 33 36 %, семян бобовых культур — 34 36, а масличных — на уровне 20 %.
Для хлебов второй группы (кукуруза, просо, сорго) это количество воды может быть достаточным для набухания зерна и начала прорастания. Дальнейшее увлажнение семян возможно лишь при впитывании капельножидкой влаги, т. е. при контактном влагообмене. Это часто наблюдается в свежеубранной зерновой массе, для которой характерна неравномерность по влажности составляющих ее компонентов.
Таблица Равновесная влажность (%) зерна и семян при температуре воздуха 20 оС(по Карпову)
| Относительная влажность воздуха, % | Пшеница | Рожь, ячмень | Овес | Кукуруза | Просо | Соя | Горох | Подсол-нечник |
| 20 | 7,8 | 8,3 | 6,7 | 8,2 | 7,8 | 5,4 | 8,2 | 4,7 |
| 25 | 8,5 | 8,9 | 7,4 | 8,8 | 8,5 | 5,9 | 8,9 | 4,9 |
| 30 | 9,2 | 9,5 | 8,2 | 9,4 | 9,1 | 6,4 | 9,5 | 4,9 |
| 35 | 10,0 | 10,2 | 8,8 | 10,0 | 9,8 | 6,7 | 10,6 | 5,1 |
| 40 | 10,7 | 10,9 | 9,4 | 10,7 | 10,5 | 7,1 | 11,6 | 5,3 |
| 45 | 11,3 | 11,6 | 10,1 | 11,3 | 11,0 | 7,5 | 12,3 | 5,5 |
| 50 | 11,8 | 12,2 | 10,7 | 11,9 | 11,6 | 8,0 | 12,8 | 5,7 |
| 55 | 12,4 | 12,8 | 11,3 | 12,5 | 12,1 | 8,7 | 13,4 | 6,3 |
| 60 | 13,1 | 13,5 | 12,0 | 13,2 | 12,7 | 9,5 | 14,1 | 7,0 |
| 65 | 13,7 | 14,3 | 13,2 | 14,0 | 13,5 | 10,2 | 14,7 | 7,3 |
| 70 | 14,3 | 15,2 | 14,4 | 14,9 | 14,3 | 11,0 | 15,3 | 7,5 |
| 75 | 15,1 | 16,3 | 15,6 | 15,9 | 15,1 | 13,1 | 16,1 | 8,2 |
| 80 | 16,2 | 17,4 | 16,8 | 16,9 | 15,9 | 15,3 | 17,0 | 9,1 |
| 85 | 18,0 | 19,1 | 18,3 | 18,0 | 17,1 | 18,1 | 19,0 | 10,1 |
| 90 | 20,0 | 20,8 | 19,9 | 19,2 | 18,3 | 20,9 | 21,0 | 11,3 |
| 95 | 24,2 | 25,0 | 24,0 | 23,6 | 23,0 | 25,6 | 25,7 | 14,2 |
| 100 | 30–34 | 30–34 | 30–32 | 28–30 | — | — | 32–36 | 17–19 |
Данные табл. показывают быстрое перераспределение влаги между зерном и сорняками. При этом семена сорняков существенно подсыхают, а спелое зерно пшеницы заметно увлажняется. Увлажнение тем больше, чем засореннее зерновая масса. Исключить это можно только немедленной очисткой свежеубранного зерна.
Таблица Перераспределение влаги в свежеубранной зерновой массе пшеницы(по Л. А. Трисвятскому)
| Время, прошедшее после уборки | Влажность, % | |
| Зерно пшеницы | Семена сорняков | |
| Сразу после уборки | 15,2 | 58,2 |
| На току: через 12 ч Видео: Производственная лаборатория завода "ПРО АКВА" | 15,7 | 50,8 |
| 24 ч | 16,1 | 41,3 |
| 48 ч | 16,9 | 28,0 |
| 72 ч | 17,8 | 23,1 |
Теплофизические свойства.При сушке и хранении зерновых масс учитывают теплоемкость, тепло- и температуропроводность и термовлагопроводность.
Теплоемкость характеризуется количеством теплоты, необходимой для нагревания 1 кг зерна или семян на 1 оС, и выражается в Дж/(кг К).
Теплоемкость сухого вещества зерна составляет 1550 Дж/(кг К) или 0,3 ккал/(кг оС). Таким образом, чем выше влажность зерна, тем выше его теплоемкость. Высокая теплоемкость влажного зерна может привести к перегрузу его при сушке, поэтому температура зерна при первом пропуске через сушилку строго контролируется и при влажности его около 26 30 % составляет 36 38 оС. Продолжительность сушки при этом увеличивается.
Теплопроводность зерновой массы очень низкая и составляет 0,13 0,20 Вт/(м К), что обусловлено ее органическим составом и наличием большого количества воздуха. При повышении влажности зерновой массы увеличивается и теплопроводность ее, но в целом она остается невысокой.
Температуропроводность характеризует скорость изменения температуры в зерновой массе, т. е. ее теплоинерционные свойства. Она в тысячи раз ниже, чем у хороших проводников.
Зерновые массы обладают большой тепловой инерцией. Низкие тепло- и температуропроводность при хранении зерновых масс имеют как положительное, так и отрицательное значение. Своевременно проведенное охлаждение позволяет сохранять зерновые массы при низкой температуре даже в теплое время года. Это существенно тормозит биологические процессы в них, и потери не превышают естественной убыли. Если же по каким-либо причинам в зерновой массе образуются участки с повышенной биологической активностью, то выделяемое при этом тепло крайне медленно перемещается по профилю продукции и приводит к повышению ее температуры.
Термовлагопроводность — это перемещение влаги в зерновой массе вместе с потоком тепла, обусловленное градиентом температуры. Плохая тепло- и температуропроводность приводит к перепадам температур различных участков зерновой массы. По направлению потоков тепла мигрирует влага в виде пара и конденсируется на поверхности зерна. Количество капельножидкой влаги может быть значительным и достаточным для активизации процессов жизнедеятельности компонентов зерновой массы, а также для набухания и прорастания зерна и семян. Установлено, что перемещение влаги по направлению потока тепла происходит в насыпи зерна или семян любой влажности (в том числе и ниже критической) и в любом направлении.
Сохранность плодов, овощей и картофеля в значительной степени определяется следующими физическими свойствами: теплофизически-ми и сорбционными, сыпучестью, самосортированием, скважистостью, механической прочностью, подверженностью замерзанию. Они регулируют интенсивность физиологических, биохимических и микробиологических процессов, протекающих в продукции при ее обработке и хранении.
Сыпучесть — это способность продукции самопроизвольно перемещаться относительно какой-либо наклонной поверхности или по отдельным экземплярам продукции (кочан по кочану, корнеплод по корнеплоду и т. п.).
Продукция, имеющая гладкую поверхность и округлую форму (вишня, абрикос, слива, персик), обладает большей сыпучестью. Примеси снижают сыпучесть. Травмированная продукция менее сыпуча. На сыпучесть влияет характер материала, состояние поверхности, по которой перемещается продукция.
Сыпучесть определяется углом трения и углом естественного откоса или ската. Угол трения — наименьший угол, при котором продукция начинает скользить по наклонной поверхности. Угол естественного откоса или ската — это угол между диаметром основания и образующей конуса, получающегося при свободном падении продукции на горизонтальную плоскость.
При загрузке хранилищ картофель и овощи через люки скатываются по наклонной поверхности только в том случае, если угол наклона ее более 40 50о, т. е. превышает угол трения, указанный в табл.
Таблица Угол трения овощей и картофеля, град
| Продукция | Деревянный настил | Транспортерная лента | Железный лист | Цементная плита |
| Картофель | 21 24 | 22 26 | 21 23 | 24 29 |
| Морковь | 28 33 | 31 35 | 27 32 | 35 40 |
| Свекла | 23 27 | 25 28 | 23 25 | 25 30 |
Если картофель и овощи перемещают по транспортерной ленте, то ее устанавливают так, чтобы угол наклона был меньше угла трения. В противном случае они скатываются с транспортера в обратном направлении.
Угол естественного откоса (ската) у сочной продукции находится в пределах 40–45о, его учитывают при размещении продукции насыпью в хранилище, при устройстве буртов. Чем меньше указанные углы, тем выше сыпучесть продукции.
Самосортирование — это неравномерное распределение компонентов массы продукции по отдельным участкам насыпи. Самосортированию способствует неоднородность продукции, ее разная сыпучесть. Оно наблюдается при перевозке продукции, передвижении ее по транспортерам, засыпке на хранение и в процессе выгрузки. Так, при механической загрузке хранилищ картофелем и овощами более крупные, с большей удельной массой экземпляры распределяются вблизи места падения, а мелкие, легкие отбрасываются к стенам хранилища, скатываются к основанию насыпи. Создаются участки насыпи с более мелкими, травмированными экземплярами, с большим содержанием легковесных примесей, а следовательно, с меньшей скважистостью и низким содержанием воздуха. Здесь активнее протекают физиологические и микробиологические процессы, появляются предпосылки возникновения самосогревания и задыхания продукции. Чтобы избежать самосортирования, на хранение следует закладывать продукцию, прошедшую сортирование и калибрование по форме и размерам, а также очищенную от примесей.
Скважистость — это отношение межклубневых, межкочанных и подобных пространств (пор, скважин) к общему объему, занятому продукцией. Иначе говоря, это объем промежутков между экземплярами в 1 м3 штабеля продукции, заполненных воздухом. Благодаря скважистости создается запас воздуха для жизнедеятельности продукции, идет тепло- и влагообмен в хранящейся продукции за счет воздухообмена, можно проводить активное вентилирование продукции, вводить в нее газ или пары различных отравляющих веществ для дезинсекции или дезинфекции.
Скважистость зависит от размера, формы, характера поверхности продукции, высоты загрузки, наличия в ней примесей. Так, скважистость в партии картофеля без примесей составляет 42–45 %, столовой свеклы — 50–55, моркови — 51–53 %. Чем больше скважистость, тем меньше объемная масса продукции. В итоге при большей скважистости и соответственно меньшей объемной массе продукции необходим больший объем хранилищ для ее размещения
Присутствие воздуха, перемещающегося по скважинам, способствует передаче тепла конвекцией и перемещению влаги в виде пара в межклубневых, межкочанных пространствах. Высота загрузки хранилищ зависит от вида продукции, формы, размеров, особенностей поверхности, наличия примесей. Скважистость с увеличением высоты загрузки уменьшается. Присутствие в продукции почвы, листьев и других примесей резко снижает скважистость и увеличивает сопротивление потоку воздуха при активном вентилировании. Для большинства овощей скважистость находится на уровне 45 55 %.
Сорбционные свойства (испарение и отпотевание).Сорбция — способность плодоовощной продукции поглощать из окружающей среды пары воды и газы. Она свойственна клубням, плодам, ягодам, луковицам. Сорбция молекул газов приводит к возникновению посторонних запахов в массе продукции при хранении. Поэтому нельзя хранить плоды с сильным ароматом (апельсины, лимоны, мандарины) с другими плодами, овощи с резким запахом (лук, чеснок, хрен) с другими овощами.
В практике хранения сочной продукции чаще встречается десорбция (испарение) водяных паров. Большие размеры клеток и межклеточников, высокое содержание воды в свободном состоянии, незначительная толщина верхнего кутинизированного слоя клеток, слабая водоудерживающая способность цитоплазмы (из-за малого содержания белков и других коллоидов), большая удельная поверхность (поверхность, приходящаяся на 1 г продукции) способствуют быстрому испарению влаги и увяданию плодов и овощей при низкой влажности и повышенной температуре воздуха в хранилищах или в окружающей среде.
Размер потерь воды у сочной продукции зависит от ее физического состояния. Влага теряется через кожицу, чечевички, ростки, порезы, ссадины, поврежденные болезнями и вредителями ткани. Особенно много воды теряют порезанные, раздавленные овощи и плоды. Незрелые клубни картофеля испаряют больше влаги, чем зрелые, так как поверхность у них более проницаемая. Зрелые клубни теряют много влаги только сразу после уборки.
Масса клубней, плодов и овощей при транспортировании и хранении уменьшается главным образом в результате испарения влаги. При одинаковых внешних условиях интенсивность испарения тем выше, чем больше удельная поверхность объектов. Поэтому из мелких клубней, плодов и овощей одного и того же вида и сорта при прочих равных условиях влаги испаряется больше, чем из крупных. Чем больше дефицит влажности, т. е. суше воздух, больше скорость его движения, тем быстрее теряется влага, снижается качество сочной продукции при хранении. Для основных видов плодов и овощей в хранилищах поддерживают влажность воздуха 90 95 %, для листовых овощей и пучковой продукции — 96 98 %. Исключение составляют репчатый лук, тыква и кабачки-цуккини, они лучше сохраняются при влажности воздуха 70 75 %.
Сорбционные свойства могут способствовать отпотеванию продукции, которое может происходить при высокой относительной влажности воздуха в хранилище. Отпотевание происходит также при незначительном снижении температуры, если в хранилище поддерживается высокая влажность воздуха и пониженная температура. Если охлажденную продукцию сразу переместить из холодильника в теплое помещение, может также произойти отпотевание. Оно происходит при разности температур по участкам насыпи продукции, а также — в массе продукции и окружающем воздухе.
При наличии капельножидкой влаги создаются благоприятные условия для внедрения спор фитопатогенов в ткани продукции через устьица и микроповреждения. И как следствие, идет плесневение и гниение продукции, появляются бактериозы. На сухой и здоровой поверхности овощей и плодов споры фитопатогенов лишены возможности прорастать и развиваться. Поэтому борьба с отпотеванием является первоочередной задачей во время хранения.
Для предупреждения отпотевания объектов хранения и их порчи применяют активное вентилирование. При отсутствии установок продукцию укрывают стружками, рогожами, соломой и другими теплоизоляционными материалами, обладающими большой гигроскопичностью. Конденсационную влагу, оседающую на укрытии, удаляют вместе с ним.
Подверженность замерзанию. При замерзании плодов и овощей сначала идет понижение температуры замораживаемого объекта на несколько градусов ниже нуля. При дальнейшем понижении температуры внутри клеток образуются кристаллы льда. Они быстро растут, выделяя теплоту, что ведет к повышению температуры. Она останавливается на некотором уровне ниже нуля. Это и есть температура замерзания плодов и овощей. Так, температура замерзания находится в пределах 1,3… 0,6 оС для картофеля- 1 оС — для моркови и капусты белокочанной поздней- 1,6… 0,9 оС — для свеклы- 1,8 оС — для лука репчатого острого- 1,5 оС — для лука полуострого и сладкого- 2,6… 1 оС — для чеснока- 0,7 оС — для томатов бурых и красных- 1… 0,5 оС — для огурцов- 2… 1,5 оС — для яблок летних и осенних сортов- 1,8 оС — для груш- 2,5… 1,7 оС — для вишни и черешни. Причем разные части объекта замерзают при разных температурах. Так, наружные зеленые листья кочана белокочанной капусты даже при воздействии температуры 5… 7 оС «отходят». Самой чувствительной является верхушечная почка, которая замерзает при температуре 0,8… 1,1 оС. Кочерыга капусты замерзает при температуре 1,5… 1,8 оС, а белые листья — при 2… 4 оС.
При подмораживании овощи и плоды темнеют и изменяют вкус. Гидролитические ферменты разрушают сложные вещества (крахмал, гликозиды) до более простых сахаров. По этой причине брусника, рябина, дикие яблоки, картофель становятся сладкими. Кроме того, плоды становятся мягче, так как протопектин после оттаивания гидролизуется до растворимого пектина. Замороженные яблоки после оттаивания буреют из-за окисления дубильных веществ до флобафенов.
Плоды и овощи, хранящиеся россыпью или в мелкой таре, охлаждаются значительно быстрее, чем при хранении толстым слоем или в крупной таре. Охлаждается продукция быстро, в течение 2 сут. Отепляют овощи и плоды после хранения при отрицательных и низких положительных температурах обязательно постепенно, за 5 30 сут. Это необходимо для того, чтобы избежать физиологических расстройств (потемнения мякоти плода). Отепление проводят атмосферным воздухом и считают законченным, когда температура продукции становится лишь на 4 5 оС ниже дневной температуры атмосферного воздуха.
Таким образом, в основном овощи и плоды замерзают в пределах температуры от 0,5 (огурцы, томаты) до 3 оС (свекла, морковь и др.), что крайне ограничивает возможность сохранения продукции в свежем виде. Нельзя допускать случайного подмораживания продукции, так как при этом идет резкое снижение ее качества.
Теплофизические свойства. К теплофизическим свойствам сочной продукции относят теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность и термовлагопроводность. Они определяют температуру в массе продукции при ее хранении и скорость охлаждения продукции естественным путем или при активном вентилировании. Тепло в массе продукции передается путем кондукции (при соприкосновении плодов и клубней друг с другом) и конвекции (через воздух скважин).
Овощи, плоды и картофель обладают плохой тепло- и температуропроводностью. Они очень медленно охлаждаются и также медленно нагреваются. Интенсивность данных процессов замедляется и вследствие высокой скважистости хранимых объектов, так как воздух — плохой проводник тепла.
Теплоемкость характеризуется количеством тепла, необходимого для нагрева 1 кг продукции на 1 оС. Она выражается в ккал/(кг оС), или в кДж/(кг оС). С учетом того, что сочная продукция содержит большое количество воды, а скважины между отдельными экземплярами продукции заполнены воздухом, необходимо знать, что воздух имеет теплоемкость, равную 1,27кДж/(кг оС)- вода — 4,19 кДж/(кг оС). Сочная продукция по величине этого показателя занимает среднее положение между воздухом и водой. Так, теплоемкость картофеля равна 3,52- капусты — 3,98- огурцов — 4,06 кДж/(кг оС).
Теплопроводность — это способность продукции проводить тепло от более нагретых к менее нагретым участкам. Сочная продукция имеет низкий коэффициент теплопроводност: 0,34–0,52 кДж/(м ч оС). Для сравнения у меди он равен 1190–1430 кДж/(м ч оС).
Температуропроводность характеризует скорость нагрева или охлаждения продукции. Коэффициент температуропроводности для сочной продукции также низок. Для примера укажем, что коэффициент температуропроводности картофеля, капусты и свеклы находится в пределах 12,24 10 8–18,04 10 8 м2/с. В связи с низкими величинами коэффициента температуропроводности плодоовощная продукция может сравнительно долго сохранять свою температуру на одном уровне, характеризуется большой тепловой энерцией.
Термовлагопроводность — это перемещение парообразной влаги в направлении потоков тепла. Движение идет от более нагретых к менее нагретым участкам. При этом происходит конденсация водяных паров в отдельных слоях насыпи и усиливаются физиологические и микробиологические процессы. Термовлагопроводность является основой пластового самосогревания.
Из-за низких тепло- и температуропроводности сочная продукция при хранении очень медленно охлаждается и нагревается. Если на хранение заложена продукция в охлажденном состоянии, то низкая ее температура сохраняется и в теплое время года.
Вследствие плохой тепло- и температуропроводности плодоовощной продукции тепло, выделяемое всеми живыми компонентами массы овощей, плодов и картофеля, аккумулируется в ней, при этом активизируется микрофлора и возникает самосогревание, приводящее к частичной или полной потере качества продукции. Теплофизические свойства овощей, плодов и картофеля учитывают при хранении в условиях активного вентилирования для расчета параметров хранилищ и скорости охлаждения продукции. Хранение овощей, плодов и картофеля с учетом их физических свойств позволяет значительно сократить потери и сохранить качество продукции.
Механическая прочность характеризуется удельным сопротивле-нием клубней, корнеплодов, кочанов, плодов вдавливанию штампа площадью 1 см2 (измеряется в килограммах на сантиметр квадратный) и усилием на раздавливание между двумя пластинами. Так, у картофеля удельное сопротивление колеблется в пределах 17–25 кг/см2, усилие на раздавливание составляет 30–98 кг. Прочность продукции зависит от ее структуры, размера и массы.
На механическую прочность картофеля, овощей и плодов влияют также условия выращивания, уборки, доработки. Например, большую роль играет температура клубней картофеля во время уборки и сортировки. Более высокая повреждаемость клубней картофеля наблюдается при уборке и доработке при температуре ниже 10 12 оС. Снижение температуры на 1 оС увеличивает травмированность на 9–10 %. Это объясняется тем, что при понижении температуры накапливаются сахара и ткани клубней становятся менее эластичными. Крупные клубни травмируются сильнее, чем средние и мелкие. Клубни округлой формы имеют большую прочность.
Плодоовощная продукция, имеющая более прочные покровные ткани, повреждается меньше. Например, свекла прочнее, чем морковь, репа, редис.
Трещины на картофеле и овощах появляются при ударах о конструкции машин во время уборки и сортирования или при падении с большой высоты в период загрузки. Иногда трещины у клубней и корнеплодов возникают во время вегетации из-за неравномерности роста, что не связано с механическими повреждениями. Снижению механических повреждений способствуют: применение специализированных транспортных, средств- использование транспортеров, выгрузной конец которых меняет высоту по мере накопления емкости, и вставных полос из прорезиненного полотна, гасящих удар- покрытие лопастей, прутков сортировальных машин слоем резины или пластмассы, смягчающих удары.
