Cerealele au o serie de insusiri fizice care pot fi numite si insusiri tehnologice, deoarece aceste insusiri participa sau inlesnesc unele operatii de transport, de depozitare si de prelucrare. Ele vor fi subliniate si de-a lungul urmatoarelor subcapitole, acolo unde vor interveni prin influentele lor. Aceste insusiri pot fi impartite in trei categorii si anume:

A. - insusiri care se manifesta in vehicularea interna (siloz, curatatorie si moara);

B. - insusiri ce se manifesta la depozitare;

C. - insusiri ce se manifesta in procesul de prelucrare.

A. Însusiri ce se manifesta in vehicularea interna

Însusirea cerealelor de a se deplasa de la un loc la altul prin cadere libera poarta numele de capacitate de curgere. Pentru a se produce curgerea este necesar ca unghiul de inclinare al pantei pe care sunt dirijate cerealele sa fie mai mare decat unghiul de frecare al boabelor in stare de repaus in raport cu suprafata plana.

Fig.29. Forma gramezii formata de Fig.30. Unghiul taluzului natural al

cereale in curgerea lor libera cerealelor in cadere libera.

1-conducta; 2-cereale in cadere; 3-gramada de cereale

A.1. Taluzul natural.

Vracul de boabe de grau se prezinta ca o masa de produse granulare ce poseda proprietati fizico-mecanice specifice. Una dintre aceste

proprietati este unghiul de taluz natural.

Cerealele, in caderea lor libera pe o suprafata plana, se aseaza intr-o gramada, care are forma unui con si a carui generatoare poarta numele de taluz natural. Unghiul dintre baza orizontala si panta formata de boabe se numeste “unghiul taluzului natural”. Unghiul de taluz natural este conditionat de frecarea boabelor intre ele si este egal cu unghiul de frecare dintre acestea. (Teoria caderii, lunecarii, unui corp pe un plan inclinat sta si la baza curgerii cerealelor.)

Proprietatea de curgere a cerealelor sta la baza transportului gravitational folosit intr-un grad foarte ridicat in industria moraritului. Unghiul de taluz natural ajuta la stabilirea gradului de inclinare a conductelor de transport gravitational precum si la stabilirea inaltimii etajelor cladirii. Deplasarea

boabelor intr-o conducta inclinata sau pe taluzul natural incepe in momentul cand acestea ies din echilibrul stabil. Acest moment este conditionat de unghiul de cadere si coeficientul de frecare dintre boabe cand aceste incep sa se deplaseze.

Unghiul de taluz natural

Daca pe o suprafata plana cade liber o cantitate oarecare de boabe de grau, aceasta se aseaza intr-o gramada care capata forma unui con. Valoarea unghiului dintre generatoarea si proiectia ei in plan, reprezinta unghiul de taluz natural.

Daca se continua sa se supuna caderii libere o alta cantitate de boabe, acestea se rostogolesc pe panta conului, fara insa ca unghiul taluzului sa se modifice.

Valoarea unghiului de taluz natural este influentata de o serie de factori si anume:

forma boabelor ;

starea de rugozitate a suprafetei boabelor;

continutul de umiditate al boabelor;

continutul si natura corpurilor straine din masa de boabe.

Boabele de cereale de forma sferica sau ovala au cea mai mare capacitate de curgere (exemplu: mei, sorg, grau). Aceste cereale formeaza cel mai mic unghi de taluz natural. Cu cat forma boabelor se indeparteaza de forma sferica, cu atat capacitatea lor de curgere scade.

Boabele de cereale cu suprafata aspra (ovaz, orez, orz) cu perisori, cu tepi, boabe sistave, zbarcite, etc., au o capacitate de curgere mai redusa, decat cele cu suprafata lucioasa.

Impuritatile si natura acestora influenteaza si ele proprietatea de curgere a masei de cereale. Impuritatile usoare, de natura organica, cum sunt: paiele, pleava, aristele, frunzele, reduc considerabil proprietatea de curgere a cerealelor.

Continutul de umiditate al boabelor de cereale influenteaza capacitatea lor de curgere.

Cerealele umede curg mai greu decat cele uscate (exemple in tabelul urmator).

CEREALEUMIDITATEA

%

Unghiul de taluz natural, in grade

GRÂU 15,3 3022 38

Secara 11,1 2317,8 34

Orz 11,9 2817,8 32

Ovaz 14,6 3220,7 41

Impuritatile si natura acestora influenteaza si ele proprietatea de curgere a masei de cereale. Impuritatile usoare, de natura organica, cum sunt: paiele, pleava, aristele, frunzele, reduc considerabil proprietatea de curgere a cerealelor.

Masuratorile efectuate de diversi autori au evidentiat faptul ca fiecare specie de seminte de produse agricole vegetale are un domeniu de variatie a unghiului de taluz natural, dupa cum se poate observa si din tabelul urmator:

Nr. crt. ProdusulValoarea unghiului de taluz natural (°)

1. GRÂU 23 – 382. Porumb boabe 30 – 403. Secara 23 – 384. Orz 28 – 455. Ovaz 31 – 546. Orez brut 37 – 457. Floarea soarelui 31 – 458. Mazare 22 – 289. Ricin 34 – 4610. In 24 – 3411. Soia 24 – 5212. Linte 25 – 30

A.2. Autosortarea.

În caderea lor libera, cerealele se aseaza sub forma de gramada in straturi diferentiate calitativ. Acest mod de asezare poarta numele de 'autosortare“ si se datoreste urmatoarelor cauze: - componentele masei de cereale au marime, forma si greutate specifica diferite;

- componentele masei de cereale nu au aceeasi viteza de plutire;

- in caderea lor libera, cerealele formeaza curenti de aer, care tin in stare de plutire unele componente ale masei si permit depunerea mai departe de centrul gramezii.

Autosortarea este mai accentuata la cerealele depozitate in celulele verticale de siloz, deoarece curentii de aer care iau nastere in interiorul celulei, in timpul umplerii, mentin particulele usoare din masa de cereale in stare de plutire, un timp mai indelungat, le impiedica sa cada vertical si le dirijeaza spre periferia celulei.

Autosortarea se produce si la evacuarea cerealelor din celulele de siloz. Aceasta depinde de forma celulei, raportul dintre inaltimea celulei si sectiunea ei transversala, de asezarea gurilor de alimentare si evacuare.

Autosortarea are influenta negativa asupra omogenitatii loturilor de grau destinat prelucrarii, deoarece la evacuarea lui dintr-o celula se formeaza in centrul acesteia un con de scurgere, care antreneaza mai intai boabele grele, iar pe masura ce evacuarea se apropie de sfarsit, lasa sa cada boabele usoare si foarte multe impuritati, de natura organica (paie, pleava). Pentru evitarea introducerii

graului in curatatorie in salturi calitative alternante, este necesar sa se faca amestecuri in diferite stadii de golire ale celulelor.

Pentru a impiedica autosortarea s-au incercat diferite procedee. Unul dintre acestea este acela de a face ca cerealele din conducta de alimentare a celulei sa cada pe un con de imprastiere.

A.3. Capacitatea de plutire.

Însusirea boabelor de a se mentine in stare de suspensie la o anumita viteza a unui curent de aer ascendent poarta numele de “capacitate sau viteza de plutire” sau mai este cunoscuta si ca insusire aerodinamica. Aceasta prezinta importanta pentru operatiile de curatire a masei de cereale cu ajutorul aerului si pentru stabilirea vitezei aerului in conductele de transport pneumatic din sectiile de curatire si conditionare. Viteza de plutire este influentata direct de cresterea temperaturii aerului. De asemenea, in tabelul de mai jos se prezinta si influenta starii de sanatate a bobului asupra insusirilor aerodinamice:

CEREALEViteza de plutire a boabelor de cereale (m/s)

GRÂU 8,5 – 10,5GRÂU SISTAV 5,5 – 7,5GRÂU ATACAT DE INSECTE 7,0 – 9,5

B. Însusiri ce se manifesta la depozitare

În caderea libera a lor si asezarea cerealelor sub forma de gramada, masa de cereale ocupa un spatiu mult mai mare decat cel ocupat efectiv de boabe.

B.1. Densitatea si spatiul intergranular.

Între boabele de grau raman goluri, care poarta numele de “spatiu intergranular” sau “porozitatea masei de grau”. Volumul ocupat de boabe poarta numele de “densitatea masei de cereale”. Datorita spatiului intergranular, aerul are posibilitatea de a circula, ceea ce contribuie la deplasarea umiditatii in stare de vapori si la transmiterea caldurii.

Marimea spatiului intergranular depinde de mai multi factori si anume: forma si dimensiunile boabelor, umiditatea masei de boabe, dimensiunile depozitului. Densitatea masei de boabe creste dupa o pastrare mai indelungata, deoarece acestea se usuca si se taseaza.

Datorita autosortarii in diferite zone ale masei de boabe, spatiul intergranular este diferit, din aceasta cauza aerisirea este variabila si influenteaza functiile fiziologice normale ale boabelor. La pastrarea cerealelor spatiul intergranular contine rezerva de oxigen necesara procesului de respiratie a bobului si in care se acumuleaza dioxidul de carbon si celelalte substante sub forma gazoasa rezultate din activitatea boabelor in timpul pastrarii.

Densitatea si porozitatea masei de boabe prezinta importanta practica pentru operatiile tehnologice de aerare, gazare si uscare. Pentru aerare, caracteristicile ventilatoarelor, ca: debit, presiune si putere se stabilesc in functie de porozitatea masei si rezistenta acesteia. La gazarea cu substante chimice, spatiile dintre boabe reprezinta chiar spatiile in care patrund insecticidele. La uscare, densitatea si porozitatea sunt factori care intra in bilantul termic al operatiei.

B.2. Rezistenta boabelor de cereale.

În multe cazuri, pentru o mai buna pastrare a cerealelor timp mai indelungat, este nevoie sa se faca uscare prin aerare fortata. De asemenea, uneori, din cauza infestarii, este nevoie a se efectua asa-numita gazare cu substante toxice. Atat aerarea cat si gazarea au la baza caracteristica fizica a cerealelor de a opune rezistenta la trecerea aerului sau a gazelor toxice.

Rezistenta stratului creste proportional cu viteza aerului sau gazului si cu grosimea materialului strabatut. Rezistenta creste pe masura ce creste si viteza aerului introdus.

B.3. Termoconductibilitatea masei de cereale.

            Termoconductibilitatea este proprietatea corpurilor de a-si ceda caldura intre ele datorita diferentei lor de temperatura.

Masa de cereale are o conductibilitate termica redusa datorita compozitiei organice a boabelor si a spatiilor intergranulare care sunt rele conducatoare de caldura. Astfel se explica de ce cerealele depozitate in straturi groase sau in celule de siloz isi pastreaza pentru multa vreme temperatura initiala. S-a constatat ca la cerealele depozitate in silozuri celulare ale caror pereti erau mai reci decat cerealele, temperatura mai scazuta a peretilor a fost transmisa in intreaga masa de cereale dupa un timp foarte indelungat.

Conductibilitatea prezinta o deosebita importanta atat pentru pastrarea in depozit cat si pentru operatiile tehnologice de aerare si uscare.

B.4. Sorbtiunea boabelor de cereale.

Datorita structurii lor coloidale si capilar-poroase, cerealele au proprietatea de a absorbi apa si gazele din mediul inconjurator. Aceasta proprietate poarta numele de sorbtie. Ea se poate manifesta sub patru forme: adsorbtia, absorbtia, condensarea capilara si chemosorbtia.

- adsorbtia, reprezinta proprietatea boabelor de a retine vaporii de apa sau gaze la suprafata vaselor capilare, fara ca acestea sa intre in reactie chimica cu componentii existenti in boabe;

- absorbtia, reprezinta procesul de patrundere a vaporilor de apa sau gaze in celulele boabelor; aceasta are loc datorita diferentei de presiune osmotica dintre interiorul si exteriorul celulelor;

- condensarea capilara are loc datorita vaporilor nesaturati din mediul inconjurator, care intrand in vasele capilare ale boabelor, devin saturati si se condenseaza datorita atractiei exercitate de peretii vaselor capilare;

- chemosorbtia, reprezinta insusirea boabelor de a absorbi vaporii de apa si gaze si a da nastere la reactii care duc la modificari ale compozitiei chimice a boabelor.

Toate aceste procese se manifesta la pastrarea, gazarea si uscarea cerealelor in depozit.

B.5. Higroscopicitatea boabelor.

            Boabele au proprietatea de a absorbi apa din aerul umed si de a o ceda acestuia cand este uscat. Aceasta proprietate poarta numele de “higroscopicitate” si se manifesta prin procesele de sorbtie si desorbtie. Ea prezinta deosebita importanta atat pentru pastrare cat si in operatiile de conditionare hidrica sau hidrotermica a cerealelor.

            Higroscopicitatea este influentata de o serie de factori: marimea boabelor, integritatea boabelor, taria invelisului, compozitia chimica, umiditatea si temperatura mediului.

            În procesul de patrundere a apei in boabe se disting doua faze: difuziunea exterioara si difuziunea interna. Difuziunea exterioara reprezinta patrunderea vaporilor de apa in spatiul liber dintre boabe (in spatiul intergranular), iar difuziunea interna reprezinta trecerea vaporilor de apa din spatiul intergranular in interiorul boabelor. Sorbtia si desorbtia se produc pana ce are loc un echilibru dinamic intre presiunea vaporilor din boabe si presiunea vaporilor din mediul inconjurator – astfel se ajunge la umiditatea de echilibru.

            Umiditatea cerealelor este strans legata de proprietatea lor de higroscopicitate. Dupa modul cum este legata apa de substanta uscata a bobului se deosebesc trei stari de umiditate: apa legata fizic, apa legata chimic sau apa legata fizico-chimic. Continutul de umiditate al boabelor de grau constituie unul din indicii importanti de calitate atat la depozitare si comportarea lor in acest timp, cat si pentru procesul tehnologic de conditionare si macinare. Un continut ridicat de umiditate inseamna o diminuare a substantei uscate si valorii ei alimentare. Continutul mare de umiditate duce la scaderea rezistentei cerealelor la pastrare, la intensificarea procesului de respiratie – transpiratie si la degajarea unei cantitati mai mari de dioxid de carbon. Cerealele cu umiditate mare nu pot fi tratate hidric prin operatii de conditionare, gradul de extractie scade, iar consumul de energie pentru macinare creste.

            Daca cerealele contin un procent de umiditate mai mare de 14 % si nu se intreprind actiuni tehnologice de reducere a acesteia, calitatea cerealelor se degradeaza prin autoincingere, mucegaire, incoltirea boabelor de la suprafata lotului. Umiditatea optima de pastrare este cuprinsa intre 10 – 13 %. Aceste limite asigura pastrarea cerealelor un timp indelungat, iar cand sunt supuse prelucrarii, exista posibilitatea unei conditionari hidrice sau hidrotermice corespunzatoare. Dupa continutul de umiditate, cerealele se clasifica in: uscate, semiuscate, umede si foarte umede. Astfel, variatiile continutului de umiditate pentru fiecare tip de grau, sunt urmatoarele:  intre 12 – 14 % pentru graul uscat, intre 14,1 - 15,5 % pentru graul semiuscat, intre 15,6 – 17 % pentru graul umed si peste 17 % pentru graul foarte umed.