10粮食的吸湿特性.docx

粮食的吸湿特性 粮食颗粒对水汽的吸附与解吸的性能称为吸湿特性，它是 粮食吸附特性的一个具体表现在储藏期间，粮食水分的变化 主要与粮食的吸湿性能有关，与粮食的储藏稳定性、储藏品质 都密切相关，和粮食的发热霉变、结露、返潮等现象有直接关 系所以粮食的吸湿特性是粮油储藏中最重要变量因素之一粮食之吸附水蒸气的原因包括：一是粮粒是多孔毛细管胶 体物质，能够使水蒸气通过扩散进入其内部并凝聚；二是粮粒 具有很大的吸附表面，使水蒸气分子能在表面发生单分子层或 多分子层的吸附；三是粮粒中存在很多亲水基团，这些基团对 水蒸气分子具有较强的吸附能力，如小麦的淀粉含量约占粮粒 的 63%，蛋白质约占 16%，纤维素约占 13% ，这些物质都具有数 个亲水基团，构成了粮粒吸湿的活性部位一、粮粒吸附水蒸气的各种力研究粮粒中水分存在的方式发现，粮粒中的一部分水是以 毛细作用的形式，保持在粮粒内部的颗粒间隙中，这些水具有 自然界中水一样的性质，通常将这一部分水叫做自由水另一 部分水则以化学形式与粮食中的某一成分相结合，构成了粮粒 物质整体的一部分，这部分水叫做结合水（化合水）粮粒是由多种物质构成的，其中水是以多种形式存在的。

27 在通常情况下，粮食中的“化合水”受环境影响的可能性不大 随着环境条件发生变化的主要是“自由水”和“吸附水”自 由水”又是“吸附水”在一定条件下凝聚的结果因此对于“吸 附水”的研究就显得十分重要水蒸气能被粮粒表面吸附，主要是由分子间力 范德华力和氢键作用的结果范德华力包括：极性分子相互靠近时， 由永久偶极作用产生的偶极力；极性分子和非极性分子相互靠 近时产生的诱导力；非极性分子相互靠近时，由瞬时偶极产生 的色散力这三种力都具有吸引作用因此，当粮粒的有效表 面与水蒸气分子相接近时，在这三种力的作用下，水分子就分 别吸附在极性、非极性表面上水分子是极性分子因此，粮粒上所发生的作用力主要是： 水分子与粮粒极性部位分子之间发生的偶极力，以及水分子与 粮粒非极性分子部位之间发生的诱导力其中，水分子在偶极 力作用下，强烈地吸附在极性物质表面上二、粮粒的化学结构与吸附粮粒含有大量的淀粉和蛋白质，都属于亲水胶体它们含 有能与水作用的极性基团最多淀粉链上不论直链或枝链，都 具有羟基、环氧或氧桥其中氧原子的孤立电子对未被饱和， 因此水分子就通过氢键的作用而和氧原子结合被吸附下来蛋 白质也是如此，除肽链以外，还有许多氨基酸侧链。

它们都带 有各种不同的极性基团，水分子很容易与之发生反应三、粮食水分子的吸附和解吸过程28粮粒吸附水分，首先是水分在粮粒表面形成蒸气吸附层， 通过毛细管扩散到内部，吸附在有效表面上，其中有少部分与 固体表面不饱和电子对发生作用，成为“结合水”在吸湿过 程中，存在着一个扩散吸附的物理过程即中间过程，水分子先 扩散到粮粒表面和内部，然后再在活性表面吸附因此，某种 粮食吸收水蒸气速度快慢，取决于水蒸气分子向粮粒内部扩散 系数D和水蒸气与活性表面吸附作用常数K由于粮食的种皮含 有蜡层和角质层，对水分子的扩散起阻碍作用，因此，吸附水 分子的快慢主要受到扩散系数 D 的制约显然，当水汽压在粮 粒周围逐渐加大时，扩散系数 D 增加，从而吸附速度加大当水气吸入后，如果水汽压仍大于粮粒内的水汽压，水汽 就会不断地进入粮粒内，开始吸附在毛细管壁，形成单分子层， 继续吸附而变成多分子层，当毛细管壁上的水汽吸附层逐渐加 厚至中央汇合时，就出现了毛细管水分这时，水分在毛细管 中形成一个弯月面，由于弯月面上的水汽分压低于毛细管壁上 的水汽分压，即存在着一个压力差，因此，管壁中的水汽分子 就向弯月面上运动，从而使弯面上的水汽饱和而发生凝结，这 种现象就称为毛细管凝结。

这个动态过程的不断进行就使粮食 水分不断增加，直至完成吸湿过程当外界环境中的水汽分压低于粮粒内部的水汽分压时，粮 粒中的水汽分子就向粮粒外扩散，即粮食中的水分发生解吸作 用解吸时首先是粮食毛细管中的凝结水扩散到空气中，其次 是多分子层的吸附水，最后是单分子层的吸附水，直到粮食中29 的水汽分压平衡于环境中的水汽分压为止四、粮食的平衡水分 不同种类的粮食在同一状况下所达到的平衡水分是不同的 （详见下表），如谷类含的亲水物质较多，油料类所含疏水物质 较多，其平衡水分就明显小于谷类另外，同一粮粒，胚的平 衡水分就比胚乳大，因此胚的含水量一般大于粮粒总含水量不同温湿度下的粮食平衡水分 粮种 温度 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 玉米30 7.85 9.0 11.13 11.24 12.39 13.9 15.85 18.3 20 8.23 9.4 10.7 11.9 13.19 14.9 16.92 19.2 10 8.810.0 11.1 12.25 13.5 15.4 17.2 19.6 0 9.43 10.54 11.58 12.7 13.85 15.58 17.6 20.1 小麦30 7.41 8.88 10.23 11.4 12.54 14.1 15.72 19.34 20 7.8 9.24 10.68 11.84 13.1 14.3 16.02 19.95 108.3 9.65 10.85 12.0 13.2 14.6 16.4 20.5 0 8.9 10.32 11.3 12.5 13.9 15.3 17.8 21.3 稻谷30 7.31 8.51 10.0 10.88 11.93 13.12 14.66 17.13 20 7.54 9.1 10.35 11.35 12.5 13.7 15.23 17.83 107.9 9.5 10.7 11.8 12.85 14.1 15.95 18.4 0 8.2 9.87 11.09 12.29 13.26 14.5 16.59 19.22 大豆30 5.0 5.72 6.4 7.17 8.86 10.63 14.51 20.15 20 5.4 6.45 7.1 8.0 9.5 11.5 15.29 20.28 10 7.2 8.7 9.9 11.3 11.4 14.8 17.3 20.2 0 5.8 6.95 7.71 8.68 9.63 11.95 16.18 21.54 为便于理解,我们选取小麦为例画出不同温湿度下平衡水 分曲线图。

如图可知，在同一湿度下，粮温越高，粮食的平衡 水分越低；在同一温度下，湿度越大，粮食的平衡水分越大 总的来说，在相对湿度较低时，粮食平衡水分随着湿度的提高 而缓慢增长；而在相对湿度较高时（在 80%以上），粮食平衡水 分随着湿度的增加而急剧增长，因此在相对湿度较高的情况下，粮食籽粒容易吸湿返潮 小麦不同温湿度下平衡水分曲线图由此可知，在同一相对湿度下 现反相关性，而表现粮温越低 衡水分越小由于温度上升时 用增强方向移动，加热会引起粮粒吸附物上的水分子部分脱离 因而水分吸附量随之减少平衡则向吸湿作用增强方 水分就相应增大因此 度增加的主要原因就是粮堆温度升高 温度30 籽粒容易吸湿返潮，对安全储藏带来隐患 小麦不同温湿度下平衡水分曲线图 在同一相对湿度下，粮食的平衡水分与粮温呈 而表现粮温越低，平衡水分越大，温度越高 由于温度上升时，吸热过程加强，平衡向解吸作 加热会引起粮粒吸附物上的水分子部分脱离 因而水分吸附量随之减少，平衡水分就相应减小温度下降时 平衡则向吸湿作用增强方向移动，水汽吸附量反而 因此，在春夏季粮堆温度的升高时 度增加的主要原因就是粮堆温度升高、粮食平衡水分降低而解 粮食的平衡水分与粮温呈温度越高，平 平衡向解吸作 加热会引起粮粒吸附物上的水分子部分脱离， 温度下降时，而增加，平衡 在春夏季粮堆温度的升高时，粮仓湿 粮食平衡水分降低而解湿度吸作用增强，散发出大量水汽。

在夏季使用内环流控温技术时， 粮仓高温高湿气体通过粮堆冷心时，粮食平衡水分增大而吸附 作用增强，降低了粮堆相对湿度 总之，粮食的吸湿特性为粮食储藏工作提供了理论依据 粮粒的吸湿性能和平衡水分的概念，指出了空气相对湿度对粮 食水分的影响，当水分大的粮食存放在低的相对湿度时，粮食 水分则会散发；反之，如把干燥的粮食存放在空气潮湿的环境 中，粮食则增加水分而受潮因此，在粮食储藏期间，利用通 风、密闭、干燥等措施控制和调节水分时，必须运用粮食的吸 湿性与平衡水分的概念和规律一般情况下，当粮堆温度由25°C 下降到5C时，各种粮食（除大豆外）的平衡水分几乎相似的增加 0.6%--1.0%左右但是,在北方地区冬季通风降低粮温时，反而 会降低粮食水分？那是因为北方地区冬季大气干冷，在温湿度 较低条件下（温度10C、湿度30%左右），粮食平衡水分远小 于库存粮食的储存水分，所以容易发生通风失水另外，由于 吸附滞后作用，高水分粮和低水分粮混储后，很容易引起粮堆 水分不均匀，难以保管，存在储粮安全隐患。