WERSJA POLSKA

ZESZYT 356

Grzegorz Łysiak
Deformacje bielma ziarniaka pszenicy w wyniku spadku wilgotności

Wstęp. Bielmo ziarniaka pszenicy poddane zmianom wilgotności i temperatury w warunkach polowych bądź podczas zbioru i przechowywania ulega charakterystycznym wewnętrznym uszkodzeniom. Mechanizm tworzenia i sposób rozprzestrzeniania tych uszkodzeń nie zostały dotychczas dostatecznie zinterpretowane. Wynika to ze złożonego kształtu ziarniaka, niejednorodnej struktury oraz zmienności właściwości fizykochemicznych pod wpływem szeregu czynników. W pracy poddano analizie oddziaływanie wilgotności na zmiany właściwości ziarniaków pszenicy, a szczególnie cech geometrycznych. 
Geneza i cel pracy. Celem pracy była analiza deformacji i odkształceń bielma powodowanych spadkiem wilgotności ziarna. Poznanie zależności w tym zakresie może posłużyć wyjaśnieniu przyczyn i mechanizmów rozprzestrzeniania pęknięć wewnętrznych ziarniaków. 
Materiał i metody Badania wykonano na dojrzałych ziarniakach sześciu odmian pszenicy zwyczajnej, tj. ‘Kobra’, ‘Flair’, ‘Bombona’, ‘Raweta’, ‘Hewilla’ 
i ‘Monsun’ oraz ziarniakach niedojrzałych odmiany ‘Turnia’. Ziarniaki przecinano w płaszczyznach poprzecznej i wzdłużnej, nawilżano i po naniesieniu drobnych cząstek substancji znaczącej suszono w warunkach otoczenia. Zmiany cech geometrycznych bielma powodowane jego wysychaniem obserwowano  w mikroskopie stereoskopowym SMT-800 i rejestrowano w postaci cyfrowych fotografii za pomocą aparatu Nikon Coolpix 4500. Uzyskane obrazy poddano analizie przy zastosowaniu oprogramowania ImageExpress. Określono wpływ czasu suszenia na odkształcenia ziarniaków wzdłuż grubości, szerokości i długości. Szczegółowo porównano odkształcenia w wyróżnionych podobszarach bielma, tj. na całym przekroju, w części wewnętrznej i grzbietowej oraz 
w pojedynczych fałdach. Wykreślono mapy konturowe deformacji bielma w przekrojach poprzecznym i wzdłużnym. 
Wyniki badań. Ziarniak w wyniku suszenia podlegał wyraźnym odkształceniom, a najszybsze zmiany obserwowano w już w pierwszych minutach procesu. Zależność odkształceń od wilgotności w obu badanych przekrojach najlepiej opisywała funkcja kwadratowa. Wyniki porównań odkształceń wzdłuż grubości, szerokości i długości ziarniaka wskazały na istotne statystycznie różnice między nimi. Największe wartościowo odkształcenia bielma obserwowano po stronie wewnętrznej ziarniaka, wzdłuż szerokości. W kierunku wzdłużnym obserwowano wyraźnie mniejsze odkształcenia o charakterze ściskającym, jak również rozciągającym. Stwierdzono, że spadek wilgotności ziarniaków powodował powstawanie szczeliny w bruzdce w wyniku skurczu warstw endospermu położonych bezpośrednio w jej sąsiedztwie oraz wzajemnego odchylania przeciwległych fałd. Mapy konturowe przemieszczeń w przekroju poprzecznym wskazywały na inne wartościowo deformacje po stronie wewnętrznej i grzbietowej ziarniaka, co potwierdza efekt otwierania bruzdki. Wygenerowane mapy konturowe przemieszczeń w przekroju wzdłużnym wskazały na stnienie wyraźnych, lokalnych różnic, które odzwierciedlają wewnętrzne, poprzeczne pęknięcia bielma. Wyniki eksperymentów z ziarniakami niedojrzałymi dały zbliżony obraz stanu deformacji bielma. 
Dyskusja. Uzyskane wyniki części eksperymentalnej poddano weryfikacji 
z danymi z literatury, podkreślając fakt, że nie prowadzono dotychczas badań 
o zbliżonym celu, zakresie oraz metodach. Efektem badań są oryginalne spostrzeżenia dotyczące sposobu deformacji i stanu odkształceń bielma niepublikowane w literaturze. Na podstawie uzyskanych zależności pomiędzy wartościami odkształceń w kierunkach głównych osi ziarniaka podjęto próbę uzasadnienia przyczyn rozprzestrzeniana poprzecznych pęknięć endospermu. Wskazano na znaczenie dokonanych obserwacji i kierunki przyszłych prac badawczych, w tym szczególnie na konieczność uwzględnienia w wielu prowadzonych analizach cech mechanicznych bielma, jego heterogenicznych własności, oraz na potrzebę głębszej analizy zmienności cech geometrycznych ziarniaków w celu optymalizacji uprawy i przetwarzania pszenicy.
Wnioski. Wyniki badań wykazały, że ziarniak pszenicy jest obiektem, który szybko reaguje na zmiany warunków wilgotnościowych. Wysychanie ziarniaka powodowało zmiany jego podstawowych wymiarów i kształtu, co skutkowało niejednorodnymi odkształceniami i pęknięciami wewnętrznymi bielma. Stwierdzono, że uzyskany obraz deformacji i odkształceń bielma dobrze odzwierciedla obserwowane pęknięcia ziarniaków. Wyraźnemu skurczowi ziarniaka w przekroju poprzecznym nie towarzyszyła podobna reakcja w kierunku wzdłużnym. Ziarniak kurczy się głównie obwodowo, bez wyraźnej zmiany długości. Koncentracja sił wewnętrznych towarzysząca temu zjawisku może wynikać z istnienia regularnego układu tkanek w poprzek ziarniaka, co powoduje spiętrzenie naprężeń oraz generowanie wzdłuż ziarniaka odkształceń o charakterze rozciągającym. Stwierdzono, że lokalne trwałe deformacje bielma mogą wystąpić zanim ziarniak osiągnie stan dojrzałości twardej, w wyniku naturalnego procesu jego dojrzewania (wysychania) w kłosie.