粮食储藏技术-物理特性

第二章第二章粮食的物理特性粮食的物理特性粮食储藏技术粮食特性：通常是指粮食在储存、运输等过程中所表现出的各种物理的及生理的属性。如粮食的流散特性（散落性和自动分级）、导热性、粮食的吸附性、粮食呼吸作用等。这些特性与储粮的稳定性密切相关。物理特性：流散性、热特性、吸附性等。粮食特性生理特性：呼吸、休眠、后熟等。¾粮食在储存运输过程中表现出的物理属性¾与粮食的生命活动、虫霉危害、储粮的稳定性¾与粮食的清理、干燥、通风、气调¾与粮仓设计¾本章内容¾粮堆的组成¾粮食的流散特性¾粮食的热特性¾粮食的吸附特性¾粮粒的结构¾粮堆的组成第一节粮粒与粮堆的构成（一）粮粒的结构¾粮食¾禾谷类(小麦、稻谷、玉米、谷子、大麦)、薯芋类、豆类和油料。¾粮粒的构成归纳如下：果皮（果皮、种皮）胚乳（胚乳、糊粉层）胚（胚根、胚轴、胚芽、子叶）禾谷类豆类粮食种皮（种脐、合点、发芽孔）胚（胚根、胚轴、胚芽、子叶）¾粮粒结构对储藏和干燥的影响¾种皮抵御不良储藏环境，利于储藏。¾胚有较多的营养成分和水分，生命活动旺盛，易受虫霉。¾不同化学成分对粮食耐温性的影响¾淀粉承受高温，谷物80℃可高温快速干燥。¾稻谷60~80℃；小麦80~120℃；玉米120~150℃。¾蛋白和脂肪不耐高温。¾豆类、油料40~60℃低温慢速干燥。¾粮粒质量¾品种、种植和生长条件、收获时间、收获方式和脱粒方式、晾晒与否。¾体积、饱满程度、成熟度、有机成分含量、体积质量、水分含量、破损情况存在差异。（二）粮堆的构成粮食颗粒堆积而成的群体叫做粮堆。1.粮粒（60%）；2.杂质（有机杂质、无机杂质）3.一定数量和种类的粮食微生物；4.昆虫和螨类5.粮粒间的空气(40%)。粮堆是粮食储藏的主要研究对象。粮堆的形式主要有散装粮堆和包装粮堆。¾杂质¾收获、脱粒、晾晒、运输混入粮堆内的杂质。¾有机杂质：植物的秆、根、叶、壳或外来植物或杂草种子。¾无机杂质：石子、砂子、炉渣、泥块、金属物。¾杂质的影响¾有机杂质有较强的呼吸作用，使储粮稳定性下降。¾有机杂质是虫霉的滋生场所。¾聚集的杂质改变了粮堆的孔隙度，为发热霉变提供了条件。¾可改变粮食原来的散落性。¾杂质含量超标，会降低粮食等级，影响利益。¾要求粮食入仓之前要进行充分清理，使杂质的含量低于1%。¾储粮害虫¾检疫性和蛀食性害虫。¾代谢热量引起粮食发热。¾间接损失。储粮害虫引起的粮食发热霉变，更严重会引起人畜的疾病。烟草甲在香烟上蛀孔、衣蛾在毛呢上蛀孔，均会造成商品跌价处理甚至完全失去价值。检疫性害虫：是指《中华人民共和国进境植物检疫性有害生物名录》中规定的禁止入境的植物检疫性储藏物害虫。蛀食性害虫：是指在寄主（储藏物）内部完成其主要生长发育阶段的储藏物害虫，通常也称为隐蔽性害虫、内部取食害虫或前期害虫。这类害虫可以危害完整的储藏物，通常将粮粒蛀空，是造成储藏物损失的主要类群。原产美洲大陆，现为国际性的主要储粮害虫，大谷蠹适应环境的能力很强，既耐干热，也耐湿热。危害玉米最严重。谷斑皮蠹：是一种危害性很大，极难防治的害虫，能严重危害多种植物性产品，如小麦、大麦、麦芽、燕麦、黑麦、玉米、高粱、稻谷、面粉、花生、干果、坚果等谷类、豆类、油料植物贮藏品。检疫性害虫蛀食性害虫玉米象是中国储粮的头号害虫，也是世界性的重要储粮害虫。属钻蛀性害虫，成虫食害禾谷类种子，以及面粉、油料、植物性药材等仓储物，以小麦、玉米、糙米及高粱受害最重。米象：该种与玉米象极其近缘，外部形态十分相似。背无光泽或略具光泽，头部刻点较明显。贮藏谷物的主要害虫。成虫啃食谷粒，幼虫蛀食谷粒内部。危害玉米、稻米、小麦、高粱、面粉等。玉米象是中国储粮的头号害虫，也是世界性的重要储粮害虫。属钻蛀性害虫，成虫食害禾谷类种子，以及面粉、油料、植物性药材等仓储物，以小麦、玉米、糙米及高粱受害最重。¾微生物¾寄附在粮食上霉菌、酵母菌、细菌和放线菌，危害最大的是霉菌。¾分解粮食中营养物质。¾产生热量引起储粮发热霉变，变色变味，甚至产生毒素。¾粮堆内气体成分¾与外界比，氧气稍低，CO2稍高。黄曲霉菌污染的玉米黄曲霉菌污染的玉米黄曲霉菌污染的孢子头黄曲霉菌污染的孢子头¾散落性¾自动分级¾孔隙度第二节粮食的流散特性第二节粮食的流散特性一、散落性粮食是一种散粒体，粮食在自由下落时流动形成一个圆锥体的性质称为粮食的散落性。1.静止角（α）粮食散落性的好坏通常用静止角表示。静止角是指圆锥体的斜面与底面水平线的夹角(α)。G--粮粒的重力，N--粮粒对斜面的压力α--静止角P--粮粒沿斜面的下滑力，F--粮粒受到的摩擦力P=G×sinαN=G×cosαF=fN=f×G×cosα当粮粒处在斜面上时:F=P即f×G×cosα=G×sinαf=tgαα即为粮堆的内摩擦角。静止角与散落性成反比，即静止角小散落性好；静止角大，散落性差。几种粮食的静止角见表1。表1几种粮食的静止角粮种静止角变动范围粮种静止角变动范围小麦23—3815糙米27—281大麦28—4517大豆24—328玉米30—4010黍20—255稻谷37—458芝麻24—308大米23—3310油菜籽20—2772.自流角（β）粮粒在不同材料的板面上开始滑动时的最小倾角称自流角（β）。粮种刨光木板铁板水泥、砖小麦大麦燕麦24~2726~2726~2824~2825~3021~2521~2325~2824~27三种麦类的自流角3.影响散落性的因素（1）粮食的形状大小和表面状况（2）粮食的含水量（3）粮食的杂质含量表2：大豆水分与杂质对静止角的影响粮种水分（%）静止角杂质%静止角大11.223.33.025.0豆17.725.41.023.8粒大、饱满、圆形颗粒、表面光滑、杂质少的粮食散落性好粮食中杂质含量增加，其散落性会降低；粮食水分含量增加，散落性也降低。这是由于粮食水分含量的增加，使粮粒表面黏滞，粮粒间摩擦力增大的结果。当粮食发热霉变后，散落性会完全丧失，形成结顶。4.散落性与粮食储藏的关系（1）利用粮食的散落性进行装车运输；（2）确定自流设备的倾角，一般比自流角大5°~10°（3）散落性与粮食的安全性；（4）散落性与仓墙的侧压力；P=1/2Vh2tg2(45°—α/2)P-每米宽仓墙的侧压力，kg/mV-粮食的容重，kg/m3h-粮堆高度，mα-粮食的静止角。„散落性好的粮食，在运输过程中容易流散，对于装车、装船、入仓出库操作都比较方便，可节省劳力与时间。但散落性较大的粮食对装粮容器的侧压力也大。装粮时对散落性大的粮食就要降低堆装高度，对于散落性较小的粮食则可以酌情增加高度。„粮食储藏期间散落性的变化，可在一定程度上反映粮食的储藏稳定性。安全储藏的粮食总是具有良好的散落性。如果粮食出汗、返潮、水分含量增大，霉菌滋生，就会使其散落性降低；严重的发热结块会形成90°的直壁状，完全丧失了散落性。„生产中计算侧压力，用于确定不同粮食的堆粮线，对仓墙强度不够的仓房，常采取外围加固的做法。1.自动分级的概念粮堆中粮粒的大小、饱满程度、破碎度是不同的，杂质的大小和轻重也不一样，粮堆是非均质的。因此粮食流动、震动、散落、出入库时，不同类型的粮粒和杂质所受到的重力、浮力和摩擦力就不同，因此同类型、同质量的粮粒和杂质会自动聚集在粮堆的某一部位，引起粮堆组成成分的重新分布，这种现象称为粮食的自动分级。二、粮食的自动分级表3：小麦自然形成粮堆时的分级情况品质指标圆锥体顶部圆锥体底部容重（Kg/m3）707667绝对重量16.315.2破碎粒（%）1.842.20较轻杂质（%）0.512.14杂草种子（%）0.321.01砂石杂质（%）0.130.49瘪粒（%）0.090.472.自动分级的类型（1）重力分级主要是由于物料所受到的重力不同而产生的分级现象，粮食在长途散装运输或振动、筛理等过程中易发生重力分级。重力分级示意图散装原粮长途运输后，大而轻的物料就会浮到最上面；细而重的物料就会沉到底部；而较细、较轻、较大、较重的物料分布于两者之间，从而形成了分层的现象。（2）浮力分级物料在空气中下落时所受到的浮力不同而产生的分级类型，在粮食入仓下落时，易产生浮力分级。当PF时，粮粒漂浮走；PF时，粮粒下落；P=F时，粮粒漂浮不定而悬浮。显然，当气流的浮力一定时，重的粮粒下落速度较快，轻的粮粒下落较慢。而轻的杂质在缓慢下落过程中，由于受力方向经常会发生变化，使得较轻的杂质漂移落点，从而形成分级现象。P浮力F重力（3）气流分级物料在下降过程中受到某一方向气流的影响易发生气流分级，如：散粮露天囤放、扬场、风车清理等均发生气流分级。气流分级在下风口集中了轻浮的物料。轻较轻重气流输送机3.粮仓中的自动分级（1）自然流散形成粮堆：基底杂质区（2）房式仓人工入仓：不明显机械化入仓：a.移动式：带状杂质区b.固定式：窝状杂质区（3）立筒仓浅圆仓入粮：空心圆柱状杂质区粮食自高点下落自然流散成粮堆时，粮粒之间、粮粒与杂质之间以及杂质与杂质之间所受的重力、摩擦力不同，落下时受到的气流浮力也不同。这些差异相互影响，使较重的杂质落在圆锥体的中心部位，而较轻的破碎的粮粒及杂草种子就沿着斜面下滑至圆锥体的底部。因此随着圆锥体的不断扩大，杂质就在圆锥粮堆的底部不断累积，最终形成基底杂质区。移动式入库，输送机头先从仓一端开始，随入库逐步由内向外退移。因此，饱满的粮粒和沉重的杂质多汇集于机头落下的粮堆中央部位；沿输送机两侧的粮食，含有较多的瘪粒和较轻的杂质，形成带状杂质区。若是固定式入库，粮食入库时有多个卸粮点，就与自然流散形成的粮堆一样，在一个仓房内部形成多个圆窝状杂质区，即每个卸粮点有一个基底状杂质区。筒仓中粮粒从高处落下，粮食流动带动空气运动，在仓内形成涡旋气流，涡旋气流的运动，使粮面上细小的较轻的杂质飘向筒壁。随着粮面在筒仓内逐步升高，靠近墙壁就形成环状轻型杂质区。而沉重的杂质多集中于落点处。出仓时正好相反，饱满的粮粒先出仓，靠近仓壁的瘪小籽粒和较轻杂质最后出仓。所以粮食品质也因出仓的先后不同而有差异。4.自动分级与粮食储藏的关系(1)杂质区稳定性差(2)杂质区熏蒸杀虫、通风效果差（因其往往水分含量较高、孔隙度较小）(3)取样时代表性下降(4)可利用自动分级进行粮食的清理5.自动分级的预防(1)入仓前彻底清理(2)入仓时安装散粮器1.概念孔隙度：指粮堆中粮粒间空气体积占粮堆体积的百分比。粮堆体积=粮粒体积＋粮粒间空气体积孔隙度＝（1－粮食密度）×100％＝（1－容重/比重）×100％%100×=粮堆总体积粮粒间空气体积孔隙度%100×=粮堆总体积粮粒所占体积粮堆密度粮堆体积粮食重量粮食容重=粮粒所占体积粮食质量粮食比重=粮食比重粮食容重粮食密度=三、粮堆的孔隙度及密度粮食质量粮食密度表4：几种粮食的比重、容重、孔隙度粮种比重容重（Kg/m3）孔隙度（%）稻谷1.04-1.18511-586.550-65大米1.33-1.36800-82143小麦1.22-1.35678-78135-45玉米1.11-1.25675-80735-55大麦0.96-1.11503-61045-55面粉1.3594-60540-60孔隙度＝（1－容重/比重）×100％2.影响孔隙度的因素（1）粮食的形状大小和表面状况：粮粒大、完整、表面粗糙的，孔隙度就大；粒小、破碎粒多、表面光滑的，孔隙度就小。（2）粮食的含水量越高，孔隙度越小。（3）粮食的杂质含量越高，孔隙度越小。（4）粮食种类与储藏期限。（5）粮堆的不同部位：底层所受压力大，孔隙度较小。3.孔隙度与粮食储藏的关系（1）孔隙度是维持粮粒正常生命活动的生态条件。（2）孔隙度为熏蒸杀虫、机械通风、气调储藏提供了必要的条件。（3）孔隙度与粮堆的散湿散热速度有关。（4）孔隙度小的粮食节约仓容。第三节粮食的热特性¾导热性¾导温性¾粮食热特性与储粮稳定性的关系粮食的热特性通常指其导热性及导温性。一、粮食的导热性粮食的导热性是指粮堆传递热量的能力。传热学表明：粮食中进行的热传导是一个相当复杂的物理过程，即有导热，又有对流和辐射，三种传热方式总是相互伴随而存在，其中以导热和对流传热为主。粮堆的