Характеристика зерновых масс
Как объекта хранения Физические свойства зерновой массы. К физическим свойствам зерновой массы относятся сыпучесть, самосортирование, скважистость, сорбция и десорбция, теплоемкость, температуропроводность, термовлагопроводность. Способность зерна и зерновых продуктов перемещаться по наклонной поверхности, а также по поверхности самого продукта характеризует его сыпучесть. Благодаря сыпучести зерно можно перемещать при помощи норий, транспортеров. Благодаря сыпучести, для перемещения зерна используют самотечный транспорт, это свойство используется для заполнения зерноскладов, элеваторов, различных емкостей. Сыпучесть зерновых масс зависит от многих показателей. Сыпучесть сухого зерна намного выше, чем сырого зерна, засоренность также ухудшает сыпучесть. При неблагоприятных условиях хранения зерно может совсем потерять свою сыпучесть. Это наблюдается при слеживании, при самосогревании. Самосортирование - это неравномерное распределение компонентов зерновой массы по объему хранилища при ее загрузке, выгрузке, перемещении. Так как в зерновой массе есть крупные, мелкие, тяжелые, легкие компоненты, кроме того, они отличаются друг от друга парусностью, то при загрузке какой-либо зерновой емкости более тяжелые частицы занимают место в центре, более легкие - периферийные участки. В результате в емкости есть места, где скапливаются полова, частицы стеблей, семена сорняков и т.п. Загрузка силосов элеваторов, бункеров, зерноскладов, загрузка вагонов, автотранспорта, а также разгрузка их всегда сопровождается самосортированием. В результате на периферийных участках концентрируются легкие примеси, которые имеют более высокую влажность. В местах скопления легких примесей начинается, как правило, процесс самосогревания. Особую опасность процесс самосортирования представляет при сушке зерна. Легкие примеси, скапливаясь у стен шахты, задерживаются в ней и при длительном воздействии агента сушки или при попадании в них искры, загораются. Поэтому сушилку необходимо периодически останавливать и зачищать шахты, освобождая их от застойных зон. Большой вред самосортирование наносит при хранении зерна в элеваторах. Легкие органические примеси, пыль, семена сорных растений, щуплые и битые зерна располагаются у стен силоса. Натура зерна в центре силоса самая высокая, а у стен самая низкая. При выгрузке силоса в первую очередь выпускается самое тяжелое зерно (с высокой натурой), а при завершении выпуска - самое легкое зерно (с низкой натурой). Скважистость. Каждая зерновая масса имеет воздушные полости из-за неплотной укладки зерен. Скважистость и характеризует величину воздушных промежутков в межзерновом пространстве. Скважистость - это отношение объема межзернового пространства ко всему объему зерновой массы. Чем больше скважистость, тем меньше плотность укладки и тем меньше объемная масса или натура зерна. Наличие воздуха в межзерновом пространстве способствует обеспечению жизнеспособности зерна. Скважистость позволяет вести конвективную сушку зерна, влага при сушке отводится от зерна в виде пара через скважины. Чем выше скважистость, тем быстрее зерно сушится. Таблица 1 Значения скважистости зерна в зависимости от вида полевых культур
Влажное и сырое зерно имеет более высокую скважистость. Сорная примесь двояко влияет на скважистость. Мелкая примесь уменьшает ее, крупная примесь - увеличивает. Сорбция и десорбция. Способность зерна при соответствующих условиях поглощать влагу, пары различных веществ и газов называют сорбцией, а способность выделять их называют десорбцией. В целом зерно и зерновая масса являются хорошими сорбентами, что объясняется капиллярно - пористой структурой зерна и семян сорных растений. Стенки капилляров представляют собой активную поверхность, через которую осуществляются процессы сорбции и десорбции. Сорбционную и десорбционную способность зерна повседневно используют на практике. Так, при сушке зерна нецелесообразно его пересушивать, так как зерно снова поглотит недостающую влагу из воздуха. При определенных условиях нельзя вентилировать зерно атмосферным воздухом, так как зерно может увлажниться за счет влаги воздуха. Зерно хорошо сорбирует пары различных веществ: запахи полыни, сернистых веществ, нефтепродуктов и др., десорбция которых протекает очень медленно. В результате зерно приобретает устойчивые неприятные запахи. При определенных условиях наступает динамическое равновесие между зерном и окружающей средой, т.е. зерно не сорбирует и не десорбирует влагу. Влажность зерна при таком равновесии называется равновесной влажностью. Равновесная влажность зерна зависит от химического состава. Так, равновесная влажность семян подсолнечника намного ниже, чем у злаковых культур. Теплоемкость характеризует затраты тепла на нагрев материала. Чаще всего используют величину удельной теплоемкости, которая равна количеству тепла, затраченного на нагрев 1 кг материала на 1 градус Цельсия или Кельвина. Удельная теплоемкость зерна (с, Дж/кг К) зависит от его влажности и температуры. Удельная теплоемкость зерна пшеницы увеличивается с повышением влажности по линейному закону. Этот показатель увеличивается также с повышением температуры зерна. Теплопроводность характеризует теплоизолирующие свойства материала. Теплопроводность зерна чуть выше теплопроводности асбеста и сухого дерева. Температуропроводность - это теплофизическая величина, характеризующая скорость изменения температуры в материале или другими словами, - характеризующая теплоинерционные свойства материала. Зерновая масса характеризуется низким коэффициентом температуропроводности от 1,7 10-7 до 1,9 10-7 м2/с. При хранении зерна низкая теплопроводность и температуропроводность играют как отрицательную, так и положительную роль. Если в зерновой массе возник очаг самосогревания, то от этого очага тепло практически не отводится и процесс самосогревания не затухает, а наоборот, усиливается (отрицательный фактор). И наоборот, если зерно охладить зимой и положить в силос с отрицательной температурой, то зерно даже за летние месяцы не прогреется и останется холодным (положительный фактор). Температуропроводность зерна в 1000 раз меньше, чем у алюминия. Таблица 2 Теплофизические показатели зерна
Термовлагопроводность - это перемещение влаги по направлению тепла. Явление термовлагопроводности часто наблюдается в зерновой массе. Если теплое зерно положить на холодный асфальтный пол, то влага будет мигрировать по направлению тепла, т. е. зерно у пола будет увлажняться. Явление термовлагопроводности при работе с зерном носит как положительный, так и отрицательный характер. Испарение влаги происходит при снижении температуры поверхности зерновок, т. е. температура внутри зерновки выше температуры у ее поверхности и влага по закону термовлагопроводности движется от центра к периферии. При сушке зерна в шахтных сушилках зерно продолжительное время обдувается агентом сушки, в результате углубления зоны испарения температура на поверхности зерновки выше, чем в ее центре. Следовательно, влага по закону термовлагопроводности должна перемещаться от поверхностных слоев к центральным, т.е. должна тормозить процесс сушки.
|
