С термодинамической точки зрения зерно представляет собой открытую систему. Увлажнение зерна можно рассматривать, как самопроизвольный процесс перехода молекул воды из окружающей среды к активным центрам биополимеров. Так как обычно этот процесс протекает при постоянных значениях температуры и давления, то самопроизвольное его развитие может быть обеспечено только при условии снижения изобарно-изотермического потенциала

При этом

де ΔН — изменение энтальпии; ΔS — изменение энтропии.
Анализ показывает, что при увлажнении зерна ΔH<0 и ΔS|TΔS|. Такое сочетание изменений энтальпии и энтропии обеспечивает требуемое снижение свободной энергии ΔG. Это и определяет самопроизвольное развитие процесса поглощения зерном воды.
Свободная энергия связи влаги с материалом является в гигроскопической области термодинамическим потенциалом влагопереноса. Рассчитать ее значение можно по уравнению

где R — универсальная газовая постоянная; T — термодинамическая температура; p/p0 — относительное давление паров воды в атмосфере.
Внутри зерна молекулы воды стремятся перемещаться в направлении более высоких значений потенциала.
Наиболее характерным для оценки процесса связывания воды является анализ изменения энтропии (рис. Х-1).

Это изменение имеет отрицательный знак, а по абсолютному значению с повышением влагосодержания убывает, стремясь к нулю в области гигроскопического влагосодержания. Снижение энтропии указывает на повышение порядка структурных элементов зерна на молекулярном уровне, связанное не только с образованием гроздьев сорбированных молекул воды, но и с повышением степени кристалличности гидратированных белков и углеводов.
На графике ΔS—ωс можно отметить два особых участка: от нуля до 8% влагосодержания и выше 8%. Таким образом, завершение образования монослоя связано с существенным изменением термодинамической характеристики процесса связывания воды. После достижения 15...17% влагосодержания изменение энтропии повторно резко снижается по величине.

---

• Состояние связанной воды в зерне (часть 3)
• Состояние связанной воды в зерне (часть 2)
• Состояние связанной воды в зерне (часть 1)
• Теплофизические коэффициенты для единичного зерна
• Микротвердость и твердозерность пшеницы (часть 2)
• Микротвердость и твердозерность пшеницы (часть 1)
• Структурно-механические свойства. Прочность зерна (часть 2)
• Структурно-механические свойства. Прочность зерна (часть 1)
• Питательная ценность комбикормов (часть 5)
• Питательная ценность комбикормов (часть 4)