Фізичні властивості зернової маси

Nbsp;   МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ імені В.В. ДОКУЧАЄВА   Кафедра плодоовочівництва і зберігання  

КУРСОВА РОБОТА

на тему:

„Післязбиральна обробка і зберігання зерна та насіння ячміня”

 

Харків – 2014

Зміст

Вступ                                                                                                                                 

1. Характеристика зернової маси, яка надходить з поля для післязбиральної обробки і зберігання (огляд літератури).

1.1. Компоненти зернової маси.

1.2. Фізичні властивості зернової маси.

1.3. Фізіологічні процеси, які відбуваються у зерновій масі при зберіганні.

1.4. Загальна характеристика режимів зберігання зерна

1.5. Типи сховищ для зберігання зерна та вимоги до них.

2. Технологія післязбиральної обробки і зберігання зерна та насіння (практична частина).

2.1. Підготовка зерносховищ до завантажування.

2.2. Розрахунок параметрів токової площадки.

2.3. Технологія післязбиральної обробки зернової маси.

2.3.1. Попередня очистка зерна і насіння. Описати машини, які застосовують для попередньої очистки, завдання та особливості цієї операції

2.3.2. Первинна очистка зерна і насіння.

2.3.3. Вторинна очистка зерна і насіння.

2.3.4. Сушка зерна і насіння.

2.3.5. Кількісний облік зерна і насіння при післязбиральній обробці.

2.4. Технологія зберігання зерна і насіння.

2.4.1. Розрахунок необхідної ємкості зерносховища.

2.4.2. Спостереження за зерном і насінням під час зберігання.

2.4.3. Активне вентилювання зернових мас.

2.4.4. Кількісний облік зерна і насіння при зберіганні.

Висновки.

Бібліографічний список.

 

Вступ

    Ячмінь - одна з найдавніших сільськогосподарських культур. Він обробляється з часу зародження землеробства. Зерно ячменю - відмінний корм. Його широко використовують при відгодівлі свиней, в раціонах великої рогатої худоби та птиці. Це незамінна сировина пивоварної промисловості, з нього готують також різні види круп. В даний час ячмінь є основною кормовою культурою. У його зерні міститься 11,8% протеїну, 2,3% жиру, 2,8% золи і 65-72% безазотистих екстрактивних речовин.

    На фураж використовуються більш високобілкові сорти ячменю. Завдяки своїм високим кормовим якостям зерно ячменю та продукти його переробки набагато поживнішою інших концентрованих кормів. Так, в 1 кг корму із зерна ячменю міститься 100-120 г перетравного білка.

    Ячмінь також має велике значення і як цінна продовольча культура. З його зерна проводяться широко відомі перлова і ячна крупи, які за своїми харчовим достоїнств не поступаються рисової і гречаної. В ячній крупі міститься навіть більше цукру і білка.

    Витяжки з ячмінного солоду багаті вуглеводами, білками, ферментами, вітамінами і тому володіють великими дієтичними і лікувальними властивостями. Вони знаходять широке використання в медицині, хлібопекарської промисловості і т. д.

    Зерно ячменю - сировина для пивоварної промисловості. Для отримання високоякісного пива солод готують виключно з ячменю, який надає пиву специфічний приємний смак і аромат. Для виробництва пива велике значення має високий вміст у зерні ячменю крохмалю і безазотистих екстрактивних речовин, вміст яких у кращих пивоварних сортів досягає 70-82%.

        

 

 

Характеристика зернової маси, яка надходить з поля для післязбиральної обробки і зберігання

Компоненти зернової маси

    Основою зернової маси ячменю є зерна (насіння) певної ботаніч­ної родини. Разом з зерном основної культури, яка утворює зернову масу, в неї завжди потрапляє і деяка кількість домішок – насіння ін­ших культурних рослин і бур’янів, органічні і мінеральні частини ро­слин, грунту тощо. Зерно основної культури і домішки є середовищем життєдіяльності багатьох мікроорганізмів. Крім цих компонентів, в окремі партії зерна потрапляють шкідники хлібних запасів. Між зер­нами основної культури та домішками є порожнини – щілини, запов­нені повітрям, яке суттєво впливає на всі компоненти зернової маси.

Отже, практично усі зернові маси складаються з п’яти компонен­тів: зерно (насіння) основної культури, домішки, мікроорганізми, шкідники хлібних запасів та повітря.

Зерно. Під час збирання врожаю формується зернова маса, яка складається з величезної кількості окремих зерен, кожне з яких так чи інакше відрізняється від іншого своїми розмірами, формою, масою, хімічними та іншими ознаками. Для одержання правильної характе­ристики зерен і оцінки усієї партії потрібно знати їх відмінності, з'ясувати ступінь неоднорідності партії за тією чи іншою ознакою, встановити межу відмінностей і середні величини їх значень.

Домішки - це небажаний компонент зернової маси. Кількість до­мішок. виявлених у партії зерна продовольчого, фуражного чи техніч­ного призначення, виражених в процентах від її маси, називають за­сміченістю.

Розрізняють дві фракції домішок: смітну і зернову.

До складу смітних домішок входять: мінеральні (земля, лісок, пил, частинки шлаку, руди тощо); органічні (частки стебла, листків, стри­жні колосків, початку, остюки тощо); насіння дикорослих рослин; на­сіння культурних рослин, якщо воно згідно з відповідним стандартом не віднесене до зернових домішок.

До зернових домішок відносять: биті і частково з'їдені шкідниками, давлені, недостиглі, пророслі, запліснявілі зерна основної культури; цілі і пошкоджені зерна інших культур, які не віднесені до смітних домішок.

Мікроорганізми. До складу мікрофлори кожної зернової маси входять різні бактерії і плісеневі гриби, інколи її заселяють актиномі­цети і споріднені їм організми, а також дріжджі. За способом життя мікроорганізми поділяють на три групи: сапрофітні, фігонатогенні та патогенні для тварин і людини. Переважну більшість мікроорганізмів у зерновій масі становлять сапрофіти, які живляться органічними ре­човинами зерна, внаслідок чого воно частково або повністю руйну­ються, змінюючи свої фізичні властивості і хімічний склад.

 За умов, коли можливий розвиток мікроорганізмів як у свіжозібра­ному, так і за тривалого зберігання, в зерні (насінні) усіх культур перш за все розвиваються плісеневі гриби. Вони більш пристосовані до існування в зерновій масі, ніж бактерії, дріжджі і актиноміцети.

Початковий період розвитку мікроорганізмів проходить без поміт­них зовнішніх ознак. Небезпека цього періоду полягає в тому, що одержавши можливість для свого активного розвитку, ба­ктерії і плісені, як правило, не припиняють своєї життєдіяльності без втручання людини, і руйнівний їх вплив може довести зернову масу до самозігрівання або запліснявіння і гниття. Отже, важливо взагалі не допустити активного розвитку мікроорганізмів у зерновій масі.

Вчасно вжиті заходи - сушіння, охолодження, хімічне консерву­вання, правильне вентилювання - запобігають активному розвитку мікроорганізмів або гальмують його.

Під дією мікроорганізмів відбуваються зміни показників свіжості зерна. Колір, блиск, запах і смак є найважливішими показниками його свіжості. Дозріле і зібране за нормальних умов зерно має відповідні показники, властиві певній родині, виду і сорту. В процесі зберігання може відбуватись їх зміна. В міру життєдіяльності мікроорганізмів зміна кольору зерна відбувається в такій зростаючій послідовності: поява тьмяних зерен, в т. ч. втрата блиску, поява плямистих і потем­нілих зерен, утворення грибів і бактерій, які видно неозброєним оком, потемніння значної кількості зерен, поява зіпсованих зерен (плісня­вих, гнилих), поява чорних "обвуглілих" зерен і, нарешті, утворення “обвуглілої” зернової маси, яка втратила сипкість.

Негативний вплив мікроорганізмів на продовольчі властивості зерна проявляється у появі затхлого і пліснявого запаху. Затхлий запах перехо­дить у борошно і вироблені з нього продукти. Тому таке зерно вважається дефектним. Зерно з гнильним запахом вважається повністю зіпсованим. Мікроорганізми беруть участь також і в утворенні "комірного" за­паху зерна. Він виникає в партіях зерна, які довго зберігаються без переміщення і активного вентилювання. Поява такого запаху сигналі­зує про підвищену фізіологічну активність зернової маси, що може бути у свіжозібраного зерна і засипаного на зберігання, і розвитку в ній анаеробних процесів, які знижують схожість посівного матеріалу.

Шкідники хлібних запасів. Втрати в масі і погіршення якості зе­рна і зернових продуктів під час зберігання можуть відбуватись під впливом шкідників хлібних запасів. Серед них пацюки і миші, комахи і кліщі.

 Найбільшої шкоди зерну завда­ють комахи, особливо ті, що розвиваються в середині зерна і з'їдають його (довгоносики, зерновий шашіль, зернова міль, зернівки).

В зернових продуктах і сховищах зустрічається декілька видів кліщів. Вони можуть завдати такої шкоди:

- харчуватись зерном, у вологому зерні вони виїдають зародок і прилеглий до нього ендосперм;

- забруднювати зернову масу, крупу і борошно продукгами своєї життєдіяльності (шкірками від линяння, екскрементами і трунами);

утворювати в зернових продуктах специфічний неирнгмннй за­пах. погіршувати їх колір і смак;

- виділяти деяку кількість тепла і води і тим самим створювати додаткові умови для зволоження і самозігрівання зернових продуктів;

створювати умови для розвитку мікроорганізмів внаслідок по­шкодження оболонок зерна;

- зменшувати схожість насіння, руйнуючи їх зародок.

В борошні і крупі кліщі розмножуються краще, ніж у зерновій ма­сі. Серед кліщів найпоширенішими і найнебезпечнішими є борошняний, видовженний звичайний волосатий кліщ, кліщ Родіонова.

Значна частина зернових мас і хлібопродуктів знищується і псу­ється пацюками та мишами. Вони можуть:

- знищити значну кількість зерна і зернових продуктів;

- забруднити продукти, тару і зерносховище своїми екскрементами;

- переносити комах і кліщів;

- псувати тару, брезенти, інвентар;

- прогризати дерев'яні і навіть бетонні споруди, гризти деталі ма­шин з пластмаси, гумові вироби, ізоляцію електричних проводів тощо;

- бути переносниками збудників багатьох захворювань людини і тварин.

Повітря - постійний компонент зернової маси. Воно с носієм тем­ператури, вологості, газів, бере безпосередню участь у процесах, які відбуваються в зерновій масі. Від стану повітря залежить вибір ре­жиму і способу зберігання зернових мас та догляду за ними.[1]

 

Фізичні властивості зернової маси

    Різні партії зерна, особливо свіжозібраного, характеризуються відмітними фізико-біохімічними процесами, які можуть посприяти поліпшенню чи погіршенню його якості під час зберігання. Зернова маса має певні фізичні властивості — сипкість, самосортування, шпаруватість, здатність до сорбції та десорбції різних па­рів і газів (сорбційна ємність), тепло-, температуро- і термоволого­провідність, теплоємність. Знання і врахування фізичних властиво­стей зернових мас набувають особливого значення у зв’язку з меха­нізацією й автоматизацією процесів обробки зерна в потоці, впрова­дженням нових способів сушіння, застосуванням пневматичного транспорту та зберіганням значних партій його у великих сховищах (силосах сучасних елеваторів, металевих бункерах, на складах).

Сипкість. Основою зернової маси як за об'ємом, так і за масою є зерно. Крім нього, в зерновій масі знаходяться мінеральні та органіч­ні домішки. Все це забезпечує певну рухомість зернової маси, її сип­кість. Сипкістю називається здатність зерна і зернової маси перемі­щуватись по будь-якій поверхні, що розміщена під певним кутом до горизонту.

Добра сипкість зернових мас дозволяє досить легко переміщувати їх за допомогою норій, транспортерів і пневмотранспортних установок, завантажувати різні за розмірами і формою зерносховища та застосо­вувати принципи самопливу.

Сипкість зерна характеризується кутом тертя та кутом природною уклону. Під кутом тертя розуміють найменший кут, при якому зернова маса починає сковзати по будь-якій поверхні. Під кутом природного уклону, або його ще називають кутом скочування, розуміють кут, при якому скочується зерно по зерну. Крім цих показників, відомі коефіціє­нти тертя зернової маси, що переміщується різними способами і по різ­ному матеріалу. Так, наприклад, ячменю - 28...45 градусів.

На сипкість зернової маси впливає багато факторів. Основними з них є: форма, розмір, характер і стан поверхні зерна, вологість його, кількість домішок і їх видовий склак, матеріал, форма і стан поверхні, по якій переміщають зерно.

Чим більше відхиляється форма зерна від кулястої і чим шорсткіша їх поверхня, тим менша сипкість зернової маси.

Домішки зменшують сипкість зернової маси. За великої кількості легких домішок (солома, полова), а також за значної кількості насіння бур'янів з шорсткою і липкою поверхнею сипкість може бути зовсім втрачена.

Зі збільшенням вологості зерна сипкість зернової маси значно зме­ншується. Це явище властиве для усіх зернових мас, за винятком зер­нових мас із кулястим зерном і гладенькою поверхнею.

Самосортування. Різне переміщення зернової маси супроводжу­ється самосортуванням, тобто нерівномірним розподілом компонентів у межах насипу, місткості. Самосортування - результат сипкості и неоднорідності частинок, з яких складається зернова маса. Неоднорі­дність зерна за формою, питомою масою, крупністю, виповненістю сприяє різній парусності зерна, тобто переміщенню кожної частинки в повітряному потоці. Крупне, але з малою питомою масою зерно завжди мас більшу парусність.

Найбільше самосортування зернової маси проявляється під час за­вантажування і розвантажування зерносховищ. При цьому крупне, виповнене, з великою питомою масою і малою парусністю зерно швидко досягає дна або поверхні насипу. Дрібне, щупле зерно та до­мішки з великою парусністю опускаються повільно і відкидаються вихровими потоками повітря до стіп або скочуються по поверхні ко­нуса, який утворюється зерновою масою. У зв'язку з цим створюється неоднорідна зернова маса в силосах, насипі і складах.

Самосортування - явище негативне. Порушується неоднорідність партії, створюються умови для розвитку різних фізіологічних проце­сів, скупчення легких домішок і пилу, для самозігрівання, розвитку комах і кліщів та мікроорганізмів, а в кінцевому результаті це при­зводи іь до часткового або повного псування зерна через відсутність спостереження за зерновою масою.

Шпаруватість. Шпаруватість зернової маси — це наявність проміжків між її твердими часточками, заповнених повітрям. Харак­тер фізіологічних і мікробіологічних процесів у зерновій масі зале­жить від кількості та складу повітря в міжзернових просторах.

Вона сприяє передачі теплоти конвекцією, переміщенню вологи через зернову масу у вигляді пари. Шпаруватість та щільність укладан­ня зерна у сховищі залежать від форми, пружності, розмірів і стану поверхні твердих компонентів, форми і розмірів сховища, а також строку зберігання.

Зернова маса має меншу шпаруватість, укладається щільніше, якщо у ній є крупні і дрібні зерна. Вирівняні зерна, а також шорст­куваті або із зморщеною поверхнею укладаються менш щільно. Во­логе й сире зерно займає більший простір у сховищі, ніж сухе за ін­ших рівних умов. На складах більшого поперечного перетину зерно розміщується щільніше.

При тривалому зберіганні зернова маса ущільнюється, а її шпа­руватість зменшується. Показники шпаруватості та щільності укладання зернової маси можуть змінюватися у досить значних межах.

Так, шпа­руватість ячменю становить - 45...55.

Шпаруватість визначається за формулою:

                                           

                                          W - V

                                  S = ——— • 100 ,

                                              W

 

де W - загальний об’єм зернової маси,

V - справжній об'єм твердих частинок зернової маси

Шпаруватість зернової маси залежить від форми, крупності, роз­мірів і стану поверхні зерен, від кількості і виду домішок, від маси і вологості зернової маси, форми і розмірів зерносховища.

    Сорбційні властивості. Зерно і насіння усіх культур вбирає з на­вколишнього середовища пари різних речовин і газу (сорбція) і, на­впаки, за певних умов виділяє їх, особливо воду (десорбція). В зерно­вій масі спостерігається адсорбція, абсорбція, капілярна конденсація і хемсорбція. Здатність зерна до сорбції зумовлена його канілярно- иористою колоїдною структурою і шпаруватістю маси. Встановлено, що лише за рахунок макро- та мікрокапілярів поверхня зерна збіль­шується в 20 разів порівняно з власною поверхнею.

Зерно - це живий організм, тому вологообмін між зерновою масою і повітрям відбувається безперервно. Спрямованість та інтенсивність сорбції парів води залежить від тиску водяних парів у навколишньо­му повітрі та на поверхні зерна. Залежно від параметрів повітря (його вологості і температури) і стану зернової маси вологообмін прохо­дить у двох протилежних напрямках:

передача вологи від зерна до повітря. Таке явище (десорбція) спостерігається, коли парціальний тиск водяних парів біля поверхні зерна більший від парціального тиску водяних парів у повітрі; зволоження зерна внаслідок поглинання (сорбція) вологи з на­вколишнього повітря. Цей процес відбувається, якщо парціальний тиск водяних парів біля поверхні зерна менший від парціального тиску водяних парів у повітрі.

Вологообмін між повітрям і зерном припиняється, якщо парціальний тиск водяних парів у повітрі і над зерном однаковий. При цьому настає стан динамічної рівноваги. Вологість зерна, яка відповідає такому стану, називають рівноваговою.

Сорбція та десорбція вологи зерном частіше спостерігається під час збирання врожаю. В цей час вологість окре­мих зерен в колосі, а також у певні періоди доби дуже змінюється, навіть тоді, коли немає опадів. Вранці зерно вологіше, ніж у другій половині дня. Це потрібно враховувати під час збирання врожаю. Обмолочене вологе зерно значно ускладнює усі процеси його оброб­ки і зберігання. Таке зерно здатне сорбуватн пари нафтопродуктів та інших речовин.

Рівновагова вологість зерна залежить від температури повітря. Зі зниженням температури повітря збільшується рівновагова вологість зерна. Залежить вона також від хімічного складу зерна і насіння.

На рівновагову вологість зерна, крім ного хімічного складу, струк­тури і параметрів навколишнього повітря, виливає також явище сор- бційного гістерезису, шо проявляється в несумісності ізотерм сорбції і десорбції. Для зерна і продуктів його переробки ізотерма десорбції в системі координат розміщується вище, ніж ізотерма сорбції. Тому во­логість зерна, що визначається за ізотермою сорбції, завжди буде ме­ншою, ніж за ізотермою десорбції, для однієї й тієї ж відносної воло­гості повітря.

В зв'язку з явищем сорбційіного гістерезису в зерновій масі ні­коли не спостерігається повного вирівнювання вологості між окре­мими зернами. Цю обставину слід враховувати у практиці зберігання і обробки зернових мас.

Причинами нерівномірного розподілу вологи в зерновій масі мо­жуть бути:

- нерівномірний розподіл вологи в кожному окремо взятому зерні;

- різна сорбційна ємність зерен різної виповненості і крупності; відносна вологість навколишнього повітря зернової маси: - виділення води і тепла усіма живими компонентами зернової маси;

- стан зерносховищ;

- зміна температури в різних ділянках насипу і пов'язане з цим явище термовологопровідності.

Термовологопровідність — це переміщення вологи в зерновій масі разом з потоком тепла, зумовлене градієнтом температури. Під дією термовологопровідності відбувається переміщення вологи в хо­лодніші шари і ділянки зернової маси. Спостерігається при нерівно­мірному нагріванні стін силосів, розміщенні теплої зернової маси на бетонних, заасфальтованих підлогах складу, великій різниці між тем­пературою повітря і зерна, під час його сушіння на сонці. Перемі­щення вологи в напрямку потоку тепла може призвести до конденсу­вання водяних парів, тобто утворення краплиннорідкої води в окре­мих ділянках зернової маси. Це явище інколи досягає таких розмірів, що стає можливим бубнявіння зерен, а інколи навіть їх проростання і самозігрівання.

Теплоємність — це кількість тепла, що необхідна для нагрівання зерна на 1°С; виражається вона розміром питомої теплоємності і ви­значається за формулою:

            W

С = 0,37 + 0,63  — дж/кг-град.,

                     100

Теплоємність сухого зерна майже вдвічі більша за теплоємність повітря і значно менша за теплоємність води.

Теплопровідність. Вона характеризується коефіцієнтом тепло­провідності λ:

 

 

                              q

                             λ = —— дж/м год. град.,

´                                    dt

                                   ¯dn¯

 

де q- тепловий потік, дж/м год.;

dt

 ¯dn¯ градієнт температури, град. / м.

 

Зернова маса володіє низькою теплопровідністю, що зумовлено її органічним складом, а також наявністю повітря в міжзерновнх прос­торах. Коефіцієнт теплопровідності зернової маси становить 0,13...0,2 дж/м год. град. Зі збільшенням вологості коефіцієнт тепло­провідності зростає. Погана теплопровідність зернових мас мас і по­зитивне, і негативне значення під час зберігання.

Температуропровідність. Цим терміном характеризують швид­кість зміни температури в тому чи іншому матеріалі (у нашому випа­дку - це зернова маса), його теплоінерційні властивості.

Швидкість нагрівання або охолодження зернової маси визначаєть­ся коефіцієнтом температуропровідності (а):

                                                     λ

                                           a = ——— м² / год.

                                                   c • v

де λ – коефіціент теплопровідності зерна, дж/м • год. • град.;

c – питома теплоємність, дж/кг • град.;

v – об’ємна маса зерна, кг/м³

    Зернова маса характеризується низьким коефіцієнтом температуропровідності, тобто великою тепловою інерцією. Це має позитивні і негативні сторони. Позитивне те, що своєчасне охолодження зернової маси (на початку зберігання) й надалі правильно організоване зберігання дають можливість тривалий час підтримувати в ній порівняно низьку температуру. Отже, зернову масу можна консервувати холодом. Негативним є те, що навіть за оптимальних умов зберігання тепло, яке виділяється внаслідок жит­тєдіяльності компонентів зернової маси, може затримуватися в певній ділянці і призвести до підвищення температури та самозігрівання.

 

---

Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 458; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!