خصائص الحبوب Properties Of Food Grains

من المعروف أن الحبوب تتكون من الكربوهيدرات والبروتينات والفيتامينات والمعادن والزيوت والالياف والماء. وأن نسب هذه المكونات تتغير تبعاً لنوع المحصول وكذلك تبعاً للمعاملات التي تتعرض لها الحبوب خلال العمليات المختلفة ابتداء من الزراعة حتى الحصاد ثم الخزن. أن الحساسية لفساد الحبوب وتلفها تعتمد بالدرجة الأولى على الخصائص الآتية:

1- التنفس: Respiration

البذور كائنات حية تتنفس وتنتج الحرارة والرطوبة وثاني أوكسيد الكاربون وقد وجد بأن معدلات التنفس المتمثلة بأنواع عديدة من الحبوب تكون متغيرة تبعاً للأنواع المختلفة منها. فقد وجد مثلا بأن البذور الزيتية تتنفس بمعدل أسرع من حبوب المحاصيل الليفية وأن معدل التنفس يقل تقريباً إلى النصف لكل درجات 10 مئوية انخفاض في الحرارة. ومن المعروف بأن التنفس هو عبارة عن عملية تجمع ذاتي. والرطوبة الناتجة يمكن أن تسبب زيادة في المحتويات المائية للحبوب والتي بدورها تسبب زيادة في معدل التنفس وفي انتاج الحرارة، ويسبب ارتفاع درجة حرارة الحبوب بدوره زيادة في معدل التنفس وهكذا.

ونجد بصورة عامة أن معدل التنفس في الحبوب في أحسن الظروف الخزنية يكون واطئاً جداً. فقد لاحظ Oxley ( 1948 ) بأن ازالة الجنين من حبة الحنطة له أثر بسيط على عملية التنفس. وأن التنفس يتمركز كلياً في منطقة غلاف البذرة Pericarp بسبب تواجد الأحياء الدقيقة تحت الأغلفة الخارجية للحبوب. ومن ناحية أخرى وجد بأن ميكانيكية التنفس مهمة جداً في خزن الحبوب حيث أن الرطوبة والحرارة الناتجة من العمليات المختلفة المرافقة للخزن سوف تخلق ظروفاً تزيد في سرعة نمو الفطريات وأن تلف وفساد الحبوب في هذه الحالة سوف يبدأ فترة ساعات معينة من توفر تلك الظروف. فإذا ما خزنت الحبوب في الشمس وغطيت بطبقات من البلاستك فأنها تتسخن لتعرضها للشمس، فنجد في هذه الحالة بأن سطح الحبوب يتلف بسبب زيادة معدل التنفس الناتج من الارتفاع في درجات الحرارة.

2- الرطوبة : Moisture

الرطوبة الموجودة في الحبوب تكون على شكلين هما: المحتوى المائي في الحبة والماء الحر على سطحها Adsorbed Water. وأن كمية الماء الحر الموجودة على سطح الحبوب تكون خطراً على معدل تنفس الحبوب. وهناك تبادل بين الرطوبة ( الماء ) الموجودة في الهواء الجوي المحيط بالحبوب وبين الرطوبة الموجودة في داخل الحبوب نفسها، حيث يتم التوازن بين الاثنين. وتنتقل الرطوبة من منطقة لأخرى تبعاً لتغير درجات الحرارة (الشكل ادناه) أو الضغط البخاري. ومن ناحية أخرى نجد بأن الرطوبة يمكن أن تنتقل بواسطة الهواء الحار الصاعد والذي يحملها الى مناطق أعلى ذات حرارة منخفضة، حيث تتكثف عليها وتزيد في نسبة الماء في حبوبها. وأن حركة الرطوبة خارج الحبة الواحدة تحدث بسبب الضغط الجوي العالي في الحبة والذي يكون أعلى مما هو موجود في الهواء المحيط بها.

شكل يبين انتقال الرطوبة داخل كومة الحبوب بسبب اختلاف الحرارة بين الهواء الخارجي وهواء الحبوب.

اليسار: درجة حرارة الهواء الخارجي في دون حرارة المحبوب

اليمين: حرارة الهواء الخارجي أعلى من حرارة المحبوب.

3- التوصيل: Conductivity

تتميز كل مادة بدرجة توصيل حراري خاص بها يتوقف عليها مرور الحرارة خلالها من أجزائها الدافئة الى أجزائها الباردة. ونجد في المواد الصلبة المتجانسة الموصلة للحرارة أن الحرارة تنتقل خلالها بانتظام في جميع الاتجاهات بصرف النظر عن الحجم والشكل. ولكن الأمر يختلف في حالة المواد الحبيبية الماصة للماء كالحبوب. فمن الممكن في الحبوب أن تنتقل الحرارة مباشرة من حبة لأخرى بالتوصيل عند نقط تلامسها أو قد تنتقل بالحمل Convection عن طريق هواء المسافات البينية، وهذا الحمل قد يكون على نطاق صغير Micro - Davection بين الحبوب المتجاورة أو حملا على نطاق كبير Large scale convection من منطقة لأخرى نتيجة للتيارات التي تحدث في هواء المسافات البينية، وبالنظر لكون الحبوب تخزن عادة بكميات كبيرة جدا ولكون درجة التوصيل الحراري لها منخفضة فإن السخونة التي تحدث في مواضعها العميقة لا تتسرب بسهولة إلى الخارج بل تظل مخزونة بها.

4- الانسيابية:

ان صفة السيولة في الحبوب لا تشابه صفة السيولة في السوائل. وحيث ان لكل نوع من الحبوب زاوية سيولة طبيعية تصل حوالي 3 ولكنها تتغير أحياناً تبعاً للحجم والشكل والمحتويات المائية ونظافة الحبوب.

5- الضغط Pressure

من المعروف ان الحبوب التي تخزن في وعاء تولد ضغطاً سواء كان هذا الضغط عمودياً أو جانبياً على جدران الوعاء. ولكن هذا الضغط لا يشابه ضغط السوائل لأن مكونات الحبوب غير متساوية.

ان الضغط الجانبي يتغير تبعاً لعمق الحبوب، ويزداد بشكل ثابت حتى يصل عمق الحبوب الجانبي الى حوالي 2,5 - 3 مرات من قطر عمود الحبوب. اما الضغط العمودي فيزداد بسرعة مع زيادة في عمق الحبوب إلى ما فوق الـ 6 متر وبعد هذا الارتفاع يصبح زيادة الضغط اقل سرعة والضغط يتغير تبعاً للمحتوى المائي للحبوب بسبب التغير الذي يحصل في معامل الاحتكاك والتي تكون أكبر عندما تكون المحتويات المائية للحبوب قليلة.

ومن ناحية أخرى نجد بأن الحيز المشغول بكمية من الحبوب يتأثر بمحتوياتها المائية فنلاحظ مثلاً بأن الحبوب التي رطوبتها 22 ٪ تشغل حوالي 0,22 متر مكعب من المكان لكل طن وزناً أكثر من الحبوب التي تكون محتوياتها المائية 12 ٪.