3

PROPRIETILE BOABELOR DE CEREALE

1.2.1. Proprieti fizice

Principalele proprieti fizice care se determin sunt:

- masa hectolitric (MH - kg/hl) reprezint masa unui hectolitru de boabe (0,1 m3). Aceast caracteristic este necesar pentru dimensionarea spaiilor de depozitare, organizarea transportului, calculul utilajelor i mai ales pentru aprecierea unor norme tehnologice de mrunire (randamentul de extracie) (tabelul 2.1.);

Masa a 1000 boabe (masa relativ a seminelor) (MMB i M1000 - g) reprezint masa a l000 boabe semine, la umiditatea momentan;

Volumul a 1000 de boabe (V1000 cm3) reprezint volumul dislocat de 1000 boabe;

Masa specific (densitatea) ( - g/cm3) reprezint raportul dintre masa probei de semine i volumul ocupat de acestea (fr volumul spaiilor intergranular);

Viteza critic de plutire (vc m/s) reprezint viteza curentului de aer dintr-o conduct la care boabele, lsate s cad n acest curent, plutesc;

Porozitatea (P - %) reprezint raportul dintre volumul intergranular (S) i volumul total al seminelor (V), n procente;

Umiditatea (W - %) reprezint cantitatea de ap exprimata procentual, fa de umiditatea maxim posibil (100 %),

Higroscopicitatea reprezint proprietatea seminelor de a face schimb de umiditate cu mediul nconjurtor, fiind influenat de specie, compoziia chimic a boabelor, de mrimea i integritatea acestora i, mai ales, de umiditatea i temperatura mediului nconjurtor;

Dimensiunile geometrice ale boabelor sunt extrem de diverse i greu de determinat pentru c form boabelor este neregulat;

Form boabelor poate fi caracterizat numeric cu ajutorul

- coeficientului de form (), = Sr/ de2 =V/ de3

- indicelui de aplatizare (Ap), Ap=b/l

- indicele de alungire (Al),

- gradul de sfericitate () sau =Sr/S

- factorul de form ()

=de/dc

Tabelul 2.1

Principalele proprieti tehnologice ale grului.

Nr. Crt.

CaracteristicaU. M.Grul comunGrul dur

1M. M. B.g23-4830-45

2Masa hectolitrickg/hl68-8574-80

3Sticlozitatea%20-7080

4Tensiuni de mrunire prin:

- compresiune;

- forfecare;

- strivire.

N/mm2

6,2

5,5

3,8

11,8

8,7

7,5

5Gluten umed%19,7- 46,9

9 20

57 71

9 16

1,8 2

1,9 2

1 - 3

1,5 2,5

6Substane proteice%

7Amidon%

8Apa%

9Lipide%

10Celuloz%

11Zaharuri%

12Cenu%

Capacitatea de curgere a seminelor reprezint nsuirea acestora de a se deplasa pe un plan nclinat i de a form o grmad de material granular sau pulverulent n echilibru, cu o pant cu un unghi fa de planul orizontal, unghi de taluz natural;

Sticlozitatea reprezint procentul numeric de boabe care n seciune transversal au aspect n ntregime sticlos i modific gradul de compactizare a endospermului din boabe.

1.2.2. Proprieti mecanice

Tensiunea de sfrmarea prin compresiune, forfecare sau strivire are o importan deosebit n procesul de mcinare influennd direct consumul de energie, uzura utilajelor, gradul de extracie etc. ;

Microduritarea grului variaz foarte mult cu valoarea sticlozitii, umiditii bobului i locul de msurare.

1.2.3. nsuirile termofizice ale materiilor prime alimentare

- conductivitatea termic este un fenomen de propagare a cldurii din aproape n aproape, n masa unui material;

- cldura specific reprezint cldura necesar ridicrii cu un grad Kelvin a temperaturii unui gram dintr-un corp;

- difuzibilitatea termic este exprimat prin raportul conductivitii termice, la produsul

dintre cldura specific i densitate.

3. DETERMINAREA NSUIRILOR FIZICE, PONDERALE I DE CALITATE ALE SEMINELORPrincipalele nsuiri fizice sunt: umiditatea seminelor, puritatea fizic, capacitatea de curgere, masa hectolitric, masa a 1000 boabe, volumul a 1000 boabe, masa specific, dimensiunile geometrice, autosortarea, porozitatea, sticlozitatea, higroscopicitatea etc.

Coninutul n ap al seminelor constituie una dintre cele mai importante nsuiri de calitate, corelndu-se negativ cu coninutul n substan uscat i deci cu valoarea seminelor. Reducerea umiditii prin uscare este absolut necesar pentru a evita autoncingerea, mucegirea i alterarea.

Metode de determinare

- Metoda direct - uscarea la etuv (STAS 6124/73) este cea mai precis, dar mai puin expeditiv, fiind folosit n soluionarea litigiilor i pentru etalonarea altor aparate de determinat umiditatea.

Tehnica determinrii. Proba supus analizei (50 g) se macin la o moar de laborator, exceptnd seminele mici (floarea-soarelui, cnepa, in, mutar, sfecl, rapi, camelina) care se usuc ntregi. Din proba mcinat se iau 2 probe m a cte 5 g fiecare, se introduc n fiole cu capac m2, stanate i tarate i se usuc la etuv, la T= 105oC 3 oC, timp de 5 ore, sau la T = 130 C 3 C, timp de o or. Dup uscare fiolele se scot, se acoper cu capacul, se rcesc in exsicator (1/2 - 1 or) i se cntresc din nou m1.

Ws=

%Ws - reprezint umiditatea seminelor, (%); .

m1 - tara fiolei, (g); .

m - masa fiolei + masa seminelor umede, (g);

m2 - masa fiolei + masa seminelor uscate, (g);

sau. Ws=A 100/Msu .

%

.n care:

A - este apa, (g); - .

Msu - masa seminelor uscate,- (g).

- Metoda indirect - cu ajutorul umidometmlui electronic. Acesta este un aparat portabil, tranzistorizat, alimentat de dou baterii a 4,5 V, prezentnd urmtoarele componente: aparatul umidometru, cutia de transport, scri interanjabile, termometru, dozator- balan, trus de greuti. Domeniul de msurare a umiditii este cuprins ntre:

8-27 % la gru, secar, orz, ovz, floarea-soarelui;

8-25% la orez; .

7-17% la fasole;'

8-36 % la porumb;

5 -13 % la cnep, ricin, rapi; Probele vor avea greuti de 140 g la gru, secar, orz, orez, ovz,fasole, porumb i 100 g pentru porumb i floarea-soarelui.

Etalonarea aparatului s-a fcut pentru temperatura probei de 20 C. Pentru fiecare grad n minus sau n plus (ntre 0 i 30 UC) se adaug sau scade 0,1 % din umiditatea nregistrat.

Determinarea substanei uscate din produs. Substana uscat reprezint totalitate substanelor care rmn dup evaporarea apei din produs.

Metodele de determinare a coninutului de substan uscat sunt: prin cntrire, prin determinarea indicelui de refracie i prin determinarea densitii.

Determinarea substanei uscate prin cntrire. Metoda se bazeaz pe eliminarea apei din produs prin nclzire la temperatura de 100 110 C.

Proba de analizat se introduce ntr-o capsul de porelan sau de platin tarat i se nclzete mai nti pe baie de ap apoi n etuv. Dup rcire n exsicator, se cntrete capsula cu produsul. Operaia se repet pn se ajunge la o mas constant. Determinarea substanei uscate prin metoda refractometric. Metoda refractometric se bazeaz pe proprietatea substanelor transparente de a devia raza de lumin, care le strbate. Gradul de deviere este caracterizat prin indicele de refracie n, care este raportul dintre sinusul unghiului de inciden i sinusul unghiului de refracieSorbiunea

Este proprietatea seminelor de a absorbi ap sau gaze din mediul nconjurtor prin: adsorbie, absorbie, condensare capilar i chemosorbie. Procesul prezint interes n tehnica uscrii, aerrii, gazrii i conservrii seminelor.

Higroscopicitatea i umiditatea de echilibru a seminelorHigroscopicitatea reprezint proprietatea seminelor de a absorbi umiditatea din aerul umed i are o importan deosebit n pstrarea seminelor. Ea este influenar de compoziia chimic a seminelor, de mrimea acestora, de integritatea boabelor, de temperatura i umiditatea mediului ambiant.

Metode de msurare higroscopice. e bazeaz pe proprietatea unor substane de a-i schimba proprietile fizico-chimice n funcie de umiditatea mediului.

Fig.. Higrometru cu fir de pr.Fig.. Aiungirea firului de pr

n funcie de umiditatea relativ.

Un aparat simplu i foarte rspndit este higrometrul cu fir de pr. Firul de pr omenesc, degresat i preparat n mod special, se alungete n funcie de coninutul lui n ap (fig. 3.10).

Firul de pr este fixat la unul din capete, iar la cellalt capt este prins de un resort care-i permite s-i modifice lungimea, modificare care se transmite printr-un sistem de prghii la acul indicator care se deplaseaz n faa scrii gradate n procente (%).

Metode de msurare psihrometrice. Funcionarea psihnmetrului se bazeaz pe dependena diferenei psihrometrice de temperatur fa de coninutul vaporilor de ap din aer.

Efectul psihrometric const n apariia diferenei de temperatur ntre un tennometru uscat i unul umed, care se afl n mediul dat, datorit rcirii relative a termometrului umed n comparaie cu cel uscat, n urma evaporrii apei de pe suprafaa sa. Cu ct este mai mic umiditatea relativ a mediului, evaporarea apei pe termometrul umed este mai intens, aceasta indic o temperatur mai sczut i diferena dintre temperatura indicat de termometrul uscat i cel umed este mai mare.

Psihnometrul este format dintr-un tennometru uscat 1, care msoar temperatura aerului a crei umiditate relativ se determin i un termometru umed 2, al crei rezervor cu mercur este meninut n permanen umed cu ajutorul unei esturi lugroscopice care absoarbe apa dintr-un vas (fig.).

Umiditatea de echilibru sau stabil reprezint umiditatea seminelor la care nceteaz schimbul de ap cu aerul. Ea depinde de umiditatea relativ a aerului, temperatura acestuia, umiditatea i temperatura seminelor, compoziia chimic i slnicrura boabelor (tab. 3.5).

Seminele oleaginoase au o umiditate de echilibru mai sczut dect a cerealelor, cu'att mai mult cu ct crete coninutul n ulei.

Fig. . Psihrometru.

Tabelul Umiditatea de echilibru a seminelor de cereale

ProdusUmiditatea relativa aaerului

2030405060708090

Gru7,89,210,711,813,114,316,019,9

Secar8,39,510,912,213,515,217,420,8

Orz8,39,510,912,013,415,217,520,9

Orz decorticat7,59,110,411,412,713,715,217,6

Porumb8,29,410,711,914,914,916,919,2

Puritatea fizic a seminelor (P - % din mas)

Puritatea fizic reprezint procentul de smn pur raportat la masa total a probei analizate. Semnificaia noiunii de "smn pur".este definit funcie de destinaie (cerinele specifice).

Puritatea fizic d informaii pentru alegerea mijloacelor adecvate de condiionare i pentru reglarea acestora, pentru stabilirea claselor de calitate i destinaia seminelor respective.

Tehnica determinrii

Masa minim a probei pentru analiz este prevzut n STAS 7713/73, astfel:

Gru, secar, orz, orez - 100 g;

Porumb - 500 g;

Mazre, fasole, soia - 200 g; Proba se poate analiza manual la mas, separndu-se pe urmtoarele categorii:

Smn pur;

Semine buruieni;

Alte impuriti: pmnt, pietre, plevuri etc.

Acestea se raporteaz la proba total.Proba se poate analiza pe site indicate n standarde sau norme interne.Fraciunile care au trecut prin site se cntresc i se exprim procentual fa de masa total a probei.

Capacitatea de curgere a seminelor

Capacitatea de curgere a seminelor reprezint nsuirea acestora de a se deplasa pe un plan nclinat i de a forma o pant natural cu un anumit unghi fa de orizontal. Ea se poate exprima prin dou valori: - Unghiul taluzului natural (tangenta unghiului =coeficient de frecare intern);

Unghiul de curgere pe diferite materiale. Capacitatea de curgere a seminelor d informaii necesare pentru proiectarea mijloacelor de transport, a utilajelor de condiionare, a magaziilor, silozurilor i buncrelor de depozitare.

Unghiul taluzului natural (a), este unghiul format de orizontal generatoarea conului rezultat prin curgerea produsului. Acesta depinde de coeficientul de frecare interioar (din masa de semine). Umiditatea seminelor influeneaz unghiul taluzului natural, cu excepia seminelor de form perfect sferic (tab. 3.2).Unghiul taluzului natural se determin cu o cutie de form prism dreptunghiular, care se umple pe 1/3 cu semine, cutia fiind sprijinit pe baza mic, se rstoarn ncet cutia pe baza mare. Se msoar unghiul format (fig. 3.5.).

Se mai poate folosi un vas care se umple pe 1/3 cu semine, se ridic la o anumit nlime i se rstoarn ncet, unghiul la baz al masei de semine care se creeaz natural pe o suprafa plan este unghiul taluzului natural

Tabelul 3.2 Unghiul taluzului natural n funcie de umiditateProdusUmiditate (%)Unghiul taluzului natural (grade)

Gru15,330

22,138

Secar11,1 31

17,834

Orz11,928

17,832

Mazre12,026

18,127,5

Soia10,628

15,832

Fasole13,032

19,632,5

Unghiul de curgere (alfa) reprezint unghiul sub care trebuie nclinat o suprafa plan, acoperit cu semine, pentru ca acestea s alunece pe suprafaa respectiv (fig. 3.7).

Capacitatea de curgere a seminelor de la diferite specii

SpeciaUnghiul Unghiul de curgere(grade)

taluzului natural (grade)Pe lemnPe pnzPe tabl de otelPe tabl zincata

Gru, secar23-280-26-16-1724-27

Orz28-451-23-_17-18-

Ovz28-5418-3625-5515-1621

Orez37-4524-17-1821 -22

Porumb22-4023--

Floarea-soarelui29-4521-24---

Mazre13-282-153-19--

Ricin34-4615---

Sticlozitatea seminelor (S - %)

Este o nsuire fizic de calitate a boabelor unor cereale (gru, orz, orez i porumb), exprimnd procentul numeric de boabe care n seciune transversal au aspect n ntregime sticlos. Boabele sticloase simt acelea care privite n zare dau impresia c sunt transparente, iar seciunea lor are un aspect sidefat crnos, la secionare opun rezisten, iar la zdrobire se transform n crupe. Se deosebesc, astfel, de boabele ' finoase care se secioneaz uor, i prin zdrobire se transform ntr-o pulbere foarte fin (fin).

Sticlozitatea se coreleaz pozitiv cu coninutul n proteine i cu rezistena mecanic a bobului, fiind un caracter de specie i soi.

Cunoaterea sticlozitii prezint interes pentru stabilirea destinaiei i a modului de prelucrare industrial a diferitelor cereale. La gru, loturile cu sticlozitate mare (> 65 %) sunt destinate pentru paste finoase, iar cele cu sticlozitate mic (< 65 %) pentru panificaie. La orz, sticlozitatea mare mpiedic folosirea lui la fabricarea berei, la orez sticlozitatea mic arat calitatea inferioar, la porumb boabele sticloase se comport bine la mcini i dau un mlai griat, comparativ cu cele finoase care vor cpta ntrebuinri furajere sau n industria amidonului, spirtului, glucozei.

Tehnica determinrii

Sticlozitatea se determin prin numrarea separat a boabelor care au seciunea n ntregime, pe trei sferturi, pe jtuntate, pe un sfert sticloas.

Secionarea boabelor se face cu farinotomul, un instrument care secioneaz, simultan, transversal mai multe boabe (fig. 3.8). Farinotomul poate fi cu discuri sau dreptunghiular. Farinotomul cu discuri prezint un disc inferior n care sunt practicate 50 de alveole, un disc superior cu 50 de orificii (cu diametrul orificiilor ceva mai mare dect diametrul bobului), care se suprapune exact peste alveolele discului inferior. ntre ele se afl un cuit circular. Discurile i cuitele sunt prelungite cu mnere i prinse cu un urub n jurul cruia pot oscila.

Determinarea cost n: se suprapun cele dou discuri. nlturnd cuitul, se introduce n fiecare alveol cte un bob. se acoper cu un capac, se acioneaz cuitul, se pensuleaz uor seciunile boabelor din alveole i se numr boabele sticloase pe urmtoarele categorii: n boabe complet sticloase; n i boabe 75% sticloase; n2-boabe semisticloase; n3 boabe 25% sticloase.

Fig. 3.8 Farinotomul cu discuri Grobecker.

Se calculeaz procentul de boabe sticloase transformnd toate fraciunile n boabe complet sticloase i se nsumeaz:

S = 2 (n + 0,75 ni + 0,5 n2 + 0,25 n3)(%)

Sticlozitatea se apreciaz dup scara urmtoare:

S70 %- boabe sticloase;

nsuiri ponderale ale seminelor

Acestea sunt: masa hectolitric, masa a o mie boabe (relativ), masa absolut i masa specific. Toate aceste nsuiri au importan n proiectarea utilajelor din industria alimentar.

1. Masa hectolitric (MH - kg/hl)Masa hectolitric reprezint masa unui hectolitru de semine (echivalentul cu 0,1 m3) exprimat n kg. Este influenat de umiditatea seminelor, cantitatea i natura corpurilor strine, forma boabelor, starea suprafeei, grosimea cojii, greutatea specific etc. Servete la proiectarea utilajelor de transport, a buncrelor i spaiilor de depozitare. Este un indice important n aprecierea calitii seminelor pentru tranzaciile comerciale i pentru industriahzare, n special la mcinare.

Masa hectolitric se determin cu o balan special (balan hectolitric sau samovar) cu capacitatea de 1 / 0,5 / i 0,25 / litru, conform STAS 6123/2 - 73 (fig. 3.12).

Balana hectolitric se compune dintr-o balan prevzut cu platan (E) i un vas cilindric (A) cu baza gurit i o brar de agat, un cilindru (B) care se poate mbina cu partea superioar a vasului cilindric A, un cuit F care se intercaleaz ntre vasul A i tubul cilindric B prin deschiztura prevzut n acest scop la captul vasului cilindric A, greutatea n form de disc (G) avnd diametrul apropiat de cel al vasului cilindric A i care se aeaz deasupra cuitului F, un vas cilindric (C) cu baza n form de plnie i cu o clapet cu care se nchide i deschide fundul cilindrului, o trus de greuti (H).

Pe cutia de transport (I) se afl un suport pentru fixarea balanei i altul pentru fixarea cilindrului.

Fig. 3.12. Balana hectolitric.

Modul de lucru. n partea superioar a cilindrului A se introduce cuitul F i deasupra lui se aeaz greutatea disc, se mbin apoi cilindru! A i B. dup nchiderea plniei de curgere de la cilindrul C, se umple acest cilindru cu semine. Se mbin cilindrul C i B, se deschide clapeta cilindrului C i produsul curge n cilindrul B. Se trage apoi cuitul F, iar discul, silind aerul s ias prin orificiul de la baza cilindrului A, cade rarefiind aerul de deasupra sa, astfel c boabele umplu uniform acest cilindru (A). Dup aceasta cuitul se introduce din nou n tietur i se ndeprteaz cilindrul C. Se vars boabele rmase deasupra cuitului F, se scoate tubul B i se golete restul de boabe rmase pe cuit, dup care se scoate cuitul. Vasul plin A se atrn la braul balanei i se cntrete. Greutile puse pe platan, pn la echilibrarea balanei, servesc la calculul masei hectolitrice, funcie de volumul vasului (n cazul balanei cu capacitatea de '/i 1, masa n grame, se nmulete cu 0,4): Se fac dou determinri, n final, calculndu-se media. Diferenele admisibile ntre cele dou determinri sunt de +0,5 i 1 kg. Valorile orientative pentru masa hectolitric sunt trecute n tabelul 3.6.

Pe baza valorilor masei hectolitrice se poate determina densitatea aparent (pa sau da) a seminelor, adic raportul ntre masa i volumul total al acestora, inclusiv volumul spaiului intergranular.

pa sau da = 0,01 MH.2. Masa a 1000 boabe (MMB - g) sau masa relativ a seminelorReprezint masa a 1000 semine pure, la umiditatea momentan, justificnd denumirea de mas relativ. Cunoaterea acestui indice de calitate prezint importan n proiectatea mainilor de uscat i tratat semine. Este influenat de specie, varietate, soi, condiii de vegetaie, zon climatic. Se determin conform STAS 6123/73.

Se numr dou repetiii a 1000 de semine, 2 repetiii a 500 semine, 2 repetiii a 200 semine i 5 repetiii a 100 semine, se cntresc i se raporteaz toate rezultatele la 1000 boabe, se face media determinrilor. Se pot folosi mainile de numrat semin' i cazul seminelor mari (porumb, fasole, soia etc.)

Masa absolut a 1000 de boabe (Ma - g)

Reprezint masa a 1000 semine raportate la substana uscat calculat funcie de umiditatea seminelor n momentul analizei folosind relaia:

Ma =(100 -W) MMB/100 (g)

4. Masa specific (densitatea) (ro, sau d, - g/cm3)

Reprezint raportul dintre masa probei de semine i volumul ocupat de aceast prob (fr volumul spaiilor mtergranuiare). Este un indice foarte importam care d informaii asupra valoni seminelor, fiind influenat de compoziia chimic a seminelor, compactitatea lor, stractura anatomic, gradul de maturizare, mrimea seminelor.

Masa specific d informaii utile la alegerea procedeului de sortare a seminelor pe fracii de mrime prin una din metodele:

sortarea pe gravitator (mas pneumatic);

sortarea uscat n curent de aer vertical sau nclinat;

sortarea uscat prin centrifugare;

sortare uscat prin vibrrii; .

-sortare umed n soluii de diferite densiti (soluii ale srii de buctrie sau ale ngrmintelor minerale etc).

Tehnica determinrii. Masa specific sau densitatea se poate determina cu ajutorul picnometrului, cu ajutorul unor soluii cu densitate de la 1 la 1,4 g/cm3 n care seminele sunt trecute pe rnd pn cnd 50 % din ele se scufund, densitatea soluiei respective reprezint masa specific a seminelor.

Cea mai folosit este metoda direct care utilizeaz un cilindru gradat cu 500 cm3 petrol sau alcool care nu mbib seminele, n care se introduc 500 boabe. Diferena dintre nivelul lichidului din cilindru n care se afl lichidul i boabele i nivelul iniial (cnd n cilindru se afla doar lichidul), reprezint volumul seminelor (Vs - cm3). Rezultatul se raporteaz (recalculeaz) la 1000 boabe, iar densitatea seminelor se calculeaz cu relaia:d=MMB/2Vs(g/cm3)

saue=MH/100-S(g/cmJ)

n care:

S - este volumul spaiilor intergranulare; 100 - S volumul seminelor cm3 ;

Valori ale masei specifice sunt prezentate n tabelul 3.6.

5. Viteza critic de plutire (Vc - m/s)

Reprezint viteza curentului de aer dintr-o conduct la care boabele lsate s cad n acest curent, plutesc. Este influenat de masa specific, forma, dimensiunile i starea suprafeei seminelor. Viteza critic de plutire se determin cu aproximaie, deoarece ea se modific n funcie de poziia seminelor fa de direcia curentului de aer, iar valorile ei d informaii cu privire la reglarea curenilor de aer n cazul utilajelor de curire sau a instalaiilor de transport pneumatic. Valorile orientative sunt prezentate n tabelul 3.6.

Tabelul 3.6 nsuirile ponderale i aerodinamice ale seminelor

Specia sau componentaMMB.(g)MH (kg/hl)Ps(g/cmJ)Ma(g)Vc (m/s)

Gru30-4568-851,2-1,530-358,9-11,5

Secar28-3860-801,2-1,524-268,3-9,9

Orz38-45 -50-681,3-1,429-378,4-10,8

Orez30-4050-651,1-1,226-359,5

Porumb130-38070-871,3-1,4110-32010,0-17,0

Mazre160-32075-851,1-1,3138-27515,5-17,5

Fasole150-40075-821,1-1,3130-3456,0-16,5

Soia70-18072-781,0-1,29,0-20,1

Floarea-soarelui60-8023-480,9-1,254-724,0-14,0

Neghina11,7691,2-1,36,9-9,8

Volbura11-13741,2-1,35,9-8,0

Spiculee golae3,0-5,0

Spice de cereale golae3,5-5,0

Paie toctur de 10 cm5,0-6,0

Gru spart1,05,5-9,5

Gru vtmat1,257,3-9,5

Pleav orz0,7-3,1

_1333397498.unknown