Физические свойства зерновой массы, сыпучесть и самосортирование, скважистость, сорбционные и массообменные свойства



 К физическим свойствам относятся: сыпучесть, самосортирование, скважистость и плотность укладки, сорбционные свойства и тепломассообменные свойства (теплофизические).

Сыпучесть Зерновая масса представляет собой дисперсную двухфазную систему: зерно-воздух и относится к сыпучим материалам.

Сыпучесть или подвижность зерновой массы объясняется тем, что в своей основе зерновая масса состоит из отдельных твёрдых мелких частиц: зерно основной культуры, фракции зерновой примеси.

Хорешая сыпучесть зерновых масс имеет огромное практическое значение, потому что правильное использование этого свойства позволяет полностью избежать затрат ручного труда.

Зерновая масса легко перемещается различными транспортными средствами (конвейерами, пневмотранспортными установками), легко перемещать зерновую массу в различные по размерам и формам автомобили, суда, ёмкости (склад, бункер, силос). Благодаря сыпучести зерновые массы можно перемещать самотеками. На основе принципа самотека построены все технологические процессы.

Сыпучесть зерновой массы характеризуется показателями, которые называют углом трения - наименьший угол, при котором зерновая масса начинает скользить по какой-либо поверхности. При скольжении зерна по зерну этот угол трения называется углом естественного откоса.

Сыпучесть и угол естественного откоса зависит от многих факторов: форма, размеры, состояние поверхности зерна, влажность, количество примесей и их видовой состав, материал и состояние поверхности, по которой перемещается зерновая масса.

Наибольшей сыпучестью обладает зерновая масса, состоящая из зёрен шарообразной формы, чем больше форма зерна отклонена от формы шара, тем будет меньше его сыпучесть.

Чем более шероховата поверхность зерна тем меньше сыпучесть; тем больше угол естественного откоса.

Примеси в зерновых массах могут увеличить либо уменьшить сыпучесть и это зависит от их характера, количества. Если примеси имеют гладкую поверхность шарообразной формы, то такие примеси будут; повышать сыпучесть, однако обычно встречаются примеси (солома, семена сорняков). Они уменьшают её сыпучесть, вплоть до полной потери. Такие зерновые массы без предварительной очистки нельзя загружать на хранение.

С увеличением влажности зерновой массы ее сыпучесть уменьшается. Это явление характерно для всего зерна, но для шарообразной формы оно меньше выражено.

На сыпучесть оказывают влияние различные факторы, от которых она уменьшается или увеличивается и потому угол естественного откоса для одной и той же культуры будет лежать в пределах: для пшеницы 23- 38°, просо20-27°.

Самосортирование - способность зерновых масс терять однородность при перемещении или в свободном падении, т.е расслоение зерновых масс происходящее в результате различия свойств составляющих ее частиц (плотность, аэродинамические св-ва).

Явление самосортирования проявляется при загрузке и выпуске зерна из емкостей, при перевозках.

Явление самосортирования в практике хранения зерна является резко отрицательным и особенно при загрузке, т.к. происходит расслоение: наиболее тяжелые, выполненные, крупные зерна сосредота-чиваются в нижних и центральных слоях, в то время как мелкие, щуплые зерна сосредоточены возле стен и на поверхности силоса

Таким образом в результате самосортирования нарушается однородность зерновой массы, закладываемой на хранение, что способствует различным неблагоприятным процессам, приводящим к порче зерна, т.к мелкие, щуплые зерна имеют большую влажность.

Таким образом перед загрузкой зерно обязательно нужно очистить. Существуют также проблемы с выпуском зерна из емкостей, так вследствие самосортирования качество зерновых отдельных порций, выпускаемых из силоса, будут не однородными, что сказывается на эффективность переработки зерна, поэтому на мукомольных и крупя-ных заводах проектируется несколько выпускных отверстий.

Скважистость (S). Зерно укладывается не плотно и между ними имеются пространства заполненные воздухом – скважины.

Скважистость-это часть зерновой массы, заполненная скважинами, т е воздухом.

S=((V1-V)/V1)*100%

V1 -общий объем зерновой массы, V - истинный объем твердых частиц.

Параллельно со скважистостью используется плотность укладки (t), которая определяется

t=(V/V1)*100%.

Плотность укладки - это часть объема зерновой массы занятая твердыми частицами.

S+t=100%.

Такое свойство как скважистость имеет огромное значение в хранении зерна:

1 Скважины, заполненные воздухом, а это влияет на многие процессы, протекающиев зерне (процессы переноса тепла, влаги, процессы дыхания, обеспечения жизненных функций зерна).

2 За счет скважин обеспечивается газопроницаемость зерновых масс, что позволяет проводить такие технологические операции как активное вентилирование, газацию, дегазацию. За счет скважин могут осуществлятся сорбционные св-ва.

3 Важна не только величина скважистости, но и ее структура. Структура скважистости - это ее размер и форма. Структура скважистости влияет на уровень воздуха, газопроницаемости зерна, на уровень сопротивления воздуха при активном вентилировании, а также на уровень адсорбции.

4 Чем больше объем занимают скважины в зерновой массе, тем меньше зерна в хранилище и поэтому необходимо увеличивать емкость склада для загрузки всей партии.

Факторы влияющие на скважистость:

1 Влажность влияет на скважистость двояко. С увеличением влажности уменьшается сыпучесть и увеличивается скважистость, но если увлажнение произошло в хранилище, то это приводит к набуханию зерна и как следствие уменьшению скважистости.

2 Крупность. Крупное зерно имеет хорошую сыпучесть за счет большей плотности и меньшеого количество оболочек и поэтому укладывается более плотно, чем мелкие и уменьшают скважистость.

3 Шероховатость морщинистость поверхности уменьшает плотность укладки и увеличивает скважистость и наоборот, гладкие зерна укладываются с меньшей скважистостью.

4 Примеси. Крупные – увел. скважистость; мелкие -помещаясь в межзерновом пространстве уменьшают ее. Примеси с шероховатой поверхностью увел. скважистость.

5 Выравненность. Выравненное зерно укладывается с большей скважистостью, а менее плотное, не выровненное с уменьш. скважистости.

6 Форма. Зерно округлой формы укладывается с большей плотностью и меньшей скважистостью, а удлиненное - укладывается более рыхло, увел. скважистость.

7 Размер зернохранилищ. Чем больше площадь склада т.е высота и ширина, тем выше плотность укладки и меньше . скважистость.

8 Сроки хранения. Чем длиннее срок хранения, тем больше уплотняется масса и скважистость уменьшается.

В зависимости от этих факторов скважистость зерновых масс может меняться в значительных пределах. Для всех культур скважистость составляет около 50%.

Сорбционные свойства зерновых масс. Сорбция различных паров и газов в зерновой массе.

Сорбционные св-ва - это св-ва сорбентов поглащать или выделять пары или газы различных веществ.

Зерно и продукты его переработки обладают этими свойствами. В зерновых массах наблюдаются такие сорбционные явления как:

1 Адсорбция – явлн. поглащения или выделения паров и газов поверхностью продукта.

2 Абсорбция – явлн. поглащения или выделения паров и газов всем объемом.

3 Хемосорбция – явлн. химического взаимодействия паров и газов с веществами зерна.

4 Капиллярная конденсация – явл. оседания ожиженных паров и газов на поверхности макро- и микропор.

Зерно и зерновая масса в целом является хорошими сорбентами и имеют значительную сорбционную емкость. Это объясняется след. причинами:

1 зерно имеет капиллярно-пористую коллоидную структуру;

2 скважистость

Зерно является типичным капиллярно-пористым коллоидным телом. Между клетками и тканью зерна имеются макро- и микрокалилляры и поры. Стенки пор и являются поверхностью, участвующей в сорбционных проявлениях - это так наз. активная поверхность.

Активная поверхность зерновки во много раз превыш. истинную поверхность в 200 раз.

Сорбционные процессы особенно характерны для оболочек зерна, т.к имеют ярко выраженную капиллярно-пористую структуру.

Такие процессы как увлажнение, активное вентилирование, сушка, хранение ведут с учетом сорбционных св-в зерна.

Различают 2 случая сорбционных проявлений.

1) сорбция различных паров и газов; 2) сорбция водяных паров (гигроскопичность).

Зерно и зернопродукты обладают хорошими гигроскопичными св-вами и поэтому необходимо учитывать это на всех этапах работы с зерном. При выращивании зерна в поле с сорными растениями (полынь, чеснок), обладаощими специфичным запахом, который зерно может сорбировать. Таким образом зерно преобретает полынный или чесночный запах, который трудно удалить (удаляется при мойке зерна).

При транспортировке зерна в непригодной для этого машине (разлитый керосин, бензин) приводит к сорбированию этих вществ. Так же при проведении дезинсекции необходимо учесть сорбирование зерном различных химических препаратов, вредных не только для насекомых, но и для животных и человека.

Гигроскоп св-ва - это поглащение или выделение водяных паров.


Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 613;