Физические свойства зерновых масc

1.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЗЕРНОВЫХ МАСС
Манжесов Владимир Иванович
Доктор с/х наук, профессор, заведующий кафедрой Технологии
хранения и переработки сельскохозяйственной продукции

2. Партии зерна, хранящиеся в насыпях, принято называть зерновыми массами.

Зерновая масса представляет собой совокупность
следующих компонентов:
- зерен основной культуры;
- зерен других культурных растений;
- примесей минерального и органического происхождения;
- микроорганизмов;
- воздуха межзернового пространства;
- вредителей хлебных запасов.
Присутствие в зерновой массе различных компонентов
придает ей специфические свойства, которые необходимо
учитывать при обработке и хранении.

3. Все свойства зерновой массы разделяют на две группы: - физические; - физиологические.

Независимо от культуры все партии зерна
обладают следующими физическими свойствами:
- сыпучестью,
- самосортированием,
- скважистостью,
- плотность зерна;
- сорбционными,
- теплофизическими и массообменными
свойствами.

4.

Сыпучесть – это способность зерновой массы перемещаться по
какой-либо поверхности, расположенной под углом к горизонту.
Сыпучесть зерновой массы характеризуют:
- углом трения;
- углом естественного откоса.
Под углом трения понимают наименьший угол, при котором
зерновая масса начинает скользить по какой-либо поверхности.
Под углом естественного откоса понимают угол между
диаметром основания и образующей конуса, получающегося
при свободном падении частиц зерновой массы на
горизонтальную плоскость. Кроме этих показателей определены
коэффициенты трения зерновой массы при перемещении по
различным поверхностям и в покое.

5.

На сыпучесть зерновой массы влияет много
факторов. Основными из них являются:
- форма зерна;
- размеры зерна;
- характер и состояние поверхности зерен;
- влажность;
- количество примесей и их видовой состав;
- материал, форма и состояние поверхности, по
которой перемещают зерновую массу.
Хорошая сыпучесть зерновых масс позволяет легко
перемещать их при помощи норий, транспортеров
и пневмотранспортеров, загружать в различные по
размерам и форме хранилища, а также
перемещать их, используя принцип самотека.

6.

Самосортирование – способность зерновой массы
терять однородность при перемещении и в свободном
падении. Всякое перемещение зерновой массы
сопровождается ее самосортированием, то есть
неравномерным расслоением входящих в нее
компонентов по отдельным участкам насыпи. Это
создает предпосылки к возникновению в зерновой
массе нежелательных явлений – самосогревания,
слеживания, развития микроорганизмов и
вредителей.
Самосортирование является следствием сыпучести
зерновой массы и неоднородности входящих в ее
состав частиц. Любое перемещение зерновой массы
обязательно сопровождается самосортированием
частиц по удельной массе и массе 1000 зерен.

7.

8.

Плотность зерна представляет собой содержание
массы зерен в единице объема.
Эта величина у различных культур колеблется от
325...440 кг/м3 (подсолнечник) до 730...840 кг/м3
(пшеница).
Плотность суммарно отражает целый контекст
других физико-химических свойств зерна, а
именно массу 1000 зерен, структуру, химический
состав, соотношение анатомических частей,
стекловидность и др.

9.

Сорбционные свойства – это способность поглощать из
окружающей среды пары различных веществ или газы, и
выделять их.
В зависимости от свойств сорбентов и поглощаемых
веществ сорбцию подразделяют на адсорбцию,
абсорбцию, хемосорбцию и капиллярную конденсацию.
Все виды сорбционных явлений наблюдаются в зерновой
массе, и очень часто их невозможно разделить. Поэтому
суммарный результат этих процессов называют сорбцией,
а степень способности зерновой массы поглощать пары и
газы при различных условиях – сорбционной емкостью.
Сорбционные пары и газы при определенных условиях
могут улетучиваться из зерновой массы, что называют
десорбцией. Значительная сорбционная емкость зерновой
массы объясняется капилллярно-пористой, коллоидной
структурой каждого зерна и скважистостью всей массы.

10.

Все явления сорбции, происходящие в
зерновой массе при транспортировании,
обработке и хранении, можно разделить на
две группы:
- сорбцию и десорбцию различных газов и
паров;
- сорбцию и десорбцию паров воды.

11.

Сорбция и десорбция различных газов и паров.
Зерно, находясь в среде различных газов и паров,
интенсивно сорбирует их, и обратно удалить их
очень трудно.
Зерно способно поглощать пары и газы различных
нефтепродуктов, фенола, эфирных масел семян,
сорняков, почти все фумиганты. Последние вступают
в химические взаимодействия с веществами зерна,
то есть хемосорбируются.

12.

Сорбция и десорбция паров воды. Способность зерновой
массы поглощать пары воды из воздуха или выделять их в
воздушное пространство называют гигроскопичностью.
Практика показывает, что при хранении зерна в
производственных условиях наблюдается
самопроизвольное изменение влажности зерна. При
хранении его при влажной атмосфере происходит
увлажнение, а в сухой – подсыхание. В результате
взаимодействия зерновой массы с окружающей средой
влажность зерна непрерывно изменяется до установления
равновесной.
Равновесная влажность зерна – это влажность, при
которой наступает состояние равновесия между
влажностью зерна и окружающей среды, после чего
изменение влажности хранящейся массы зерна
прекращается.

13. Теплофизические и массообменные свойства зерновой массы

Отдельные зерна и зерновая масса в целом обладают рядом
теплофизических свойств, из которых для зерна как объекта
хранения наибольшее значение имеет:
- теплоемкость,
- теплопроводность,
- температуропроводность,
- термовлагопроводность.
Эти свойства характеризуют сложное явление тепло-массообмена в
зерновой массе, происходящего главным образом путем конвекции
и кондукции.
Кондукция – это передача тепловой энергии при непосредственном
соприкосновении частиц зерновой массы между собой.
Явление конвекции наблюдается только в жидкостях и газах – это
передача тепла молекулярным путем, то есть частицами воздуха
межзерновых пространств в хранящемся зерне.

14.

15.

Теплопроводность-характеризует
теплопроводящую способность зерна и
определяется коэффициентом теплопроводности
(λ). У зерновой массы он находится в пределах
0,13...0,2 Вт/(м 0К), что указывает на низкую
теплопроводность (например, у меди – 300-390
Вт/(м 0К)). Низкая теплопроводность зерновой
массы обусловлена ее органическим составом и
наличием воздуха. С увеличением влажности
зерновой массы теплопроводность растет, но все
же остается низкой.

16.

17.

С точки зрения сохранности зерновых масс низкие тепло- и
температуропроводность имеют как положительное, так и
отрицательное значение.
Положительное значение состоит в том, что имеется
возможность сохранять низкую температуру зерновой
массы даже в теплое время года. Понижение температуры
замедляет все физиологические процессы и, благодаря
этому зерновую массу можно консервировать холодом.
Отрицательное значение низкой температуро- и
теплопроводности заключается в том, что при наличии
благоприятных условий для жизнедеятельности зерна,
микроорганизмов и насекомых выделяемое ими тепло
может задерживаться в зерновой массе и приводить к
повышению ее температуры, то есть самосогреванию.

18.

19.

Явление перемещения влаги в зерновой массе при хранении
имеет большое практическое значение. Оно возникает всегда
при перепадах температур в различных слоях насыпи, и
особенно в периоды максимальных градиентов температур в
осенне-зимний и весенне-летний периоды. Неравномерный
обогрев стен хранилищ, размещение теплой зерновой массы
на холодные полы складов, солнечная сушка также
способствуют возникновению перепада температур в
зерновой массе и миграции влаги из слоев с большей
температурой к слоям более холодным.
При охлаждении влажного воздуха в этих слоях до
температуры ниже точки росы из него будет выпадать влага в
виде капелек, то есть произойдет конденсация влаги. Таким
образом, в результате термовлагопроводности отдельные
слои
насыпи
увлажняются
и
усиливают
свою
жизнедеятельность. В них может возникнуть самосогревание
и даже прорастание зерна.

20.

Спасибо за внимание