Свойства зерна и зерновой массы

По строению и структуре зерно — капиллярно-пористое коллоидное тело с большим количеством капилляров. По ним влага в процессе сушки поступает изнутри зерна на поверхность, откуда испаряется.
Зерно состоит из оболочек, зародыша и эндосперма, оно содержит белки, крахмал, жиры, клетчатку, влагу и незначительное количество минеральных веществ. В зависимости от содержания в зерне влаги в процентах к его общей массе его считают сухим, средней сухости, влажным или сырым.
Влажность зерна. Может быть выражена в процентах ко всей зерновой массе или в процентах к массе абсолютно сухого вещества зерна, т. е., где w — влажность зерна, % по отношению к массе влажного зерна; wc — влажность зерна, % по отношению к массе абсолютно сухого вещества; W—количество влаги, содержащейся в массе влажного зерна, кг; G— масса влажного зерна, кг; Gс— масса абсолютно сухого вещества зерна, кг.
При сушке зерна и расчете сушилок обычно имеют дело с влажностью w, но при лабораторных исследованиях процесса сушки иногда удобнее вести расчеты по влажности wc.
Пересчет w и wc (%) проводят по следующим формулам:
Влажность зерна, убираемого с поля, зависит от района произрастания, метеорологических условий во время созревания и уборки урожая, от степени зрелости зерна. При уборке созревшей пшеницы в сухую погоду ее влажность составляет около 12—14%, если же убо.рка совпадает с периодом дождей влажность может достигать 25—30 и более процентов.
Влажность зерна может увеличиваться при хранении, если в зерновой массе содержится значительное количество зеленых примесей (стеблей, листьев) и семян сорных растений с большой влажностью.
Отдельные зерна в общей массе могут значительно различаться между собой по влажности. Причина этого— разная степень зрелости колосьев на отдельных участках поля или уборка при разном состоянии погоды' в течение суток. В этом случае во избежание гнездового самосогревания массу зерна, имеющего повышенную влажность, направляют на сушку.
Зерно кукурузы в початках развивается неравномерно, влажность отдельных зерен даже в одном и том же початке может быть разной. В каждом зерне кукурузы влаги больше в зародыше и возле него. Однако в зерне влажностью до 19% зародыш может быть менее влажным, чем все зерно, так как при подсыхании кукурузы значительная часть влаги удаляется со стороны зародыша, где оболочки более рыхлые и пропускают влагу сравнительно легко.
Гигроскопичность и равновесная влажность зерна. Гигроскопичность (способность поглощать и отдавать влагу) зависит от строения и химического состава зерна. Наибольшую гигроскопичность имеет зародыш и ближайшая к нему часть зерна.
Воздух с небольшой относительной влажностью, соприкасаясь с сырым зерном, поглощает из него часть влаги, и, наоборот, сухое зерно может поглотить часть водяных паров из окружающего влажного воздуха.
Испарение влаги из зерна в окружающую воздушную среду называют десорбцией. Этот процесс может протекать в том случае, если давление пара около поверхности зерна больше давления паров в окружающем воздухе. В противном случае зерно станет увлажняться (процесс сорбции) вследствие постепенного поглощения паров из воздуха.
Если давления паров около поверхности зерна и в воздухе равны, переноса влаги между зерном и воздухом не происходит, наступает равновесная влажность зерна, величина которой зависит от температуры и относительной влажности воздуха.
Равновесная влажность зерна повышается с увеличением относительной влажности и снижением температуры воздуха.
Теплоемкость зерна. Это количество тепла, необходимого для повышения температуры зерна на 1°С. Теплоемкость равна сумме теплоемкостей смеси, состоящей из абсолютно сухого вещества зерна и воды. При этом допущении теплоемкость зерна С3 влажностью w (%) составляет
где Сс — теплоемкость абсолютно сухого вещества зерна; Сс = = 1,32 кДж/(кг*град); эта величина принята на основании исследований ВНИИЗ (1972 г.), ранее эту величину принимали 1,55 кДж/ (кг-град); С — теплоемкость воды; С=4,19 кДж/(кг град).
Теплопроводность, температуропроводность и удельная поверхность зерна. Теплопроводность — это свойство зерновой массы переносить тепло от участков с более высокой температурой к участкам с меньшей температурой. Коэффициент теплопроводности показывает, какое количество тепла передается в единицу времени через единицу поверхности тела при разности температур в 1°С на единицу длины.
Коэффициент теплопроводности обозначают буквой Я; он имеет размерность Вт/(м-град). Его величина зависит от структуры, плотности и влажности вещества. Зерновая масса из-за воздушных промежутков в ней имеет низкую теплопроводность. Для пшеницы и ржи средней сухости Л=0,116 Вт/(м-град). Теплопроводность отдельных зерен в 3—5 раз больше теплопроводности зерновой массы.
Коэффициент температуропроводности обозначают буквой а; он имеет размерность м2/ч и характеризует скорость нагревания «ли охлаждения зерновой массы.
Величина коэффициента температуропроводности зависит от коэффициента теплопроводности Я,, удельной теплоемкости С3 и плотности р зерновой массы, что выражается уравнением
Чем больше произведение С3р, тем медленнее будет нагреваться или охлаждаться зерновая масса.
Удельная поверхность зерна — это отношение поверхности всех зерен, содержащихся в каком-либо объеме, к этому объему. Она зависит от размеров, формы зерна и состояния его поверхности. Ориентировочно полная поверхность всех зерновок в массе может быть рассчитана по уравнению
где G — масса зерновок, кг; р — плотность зерна, кг/ма; щ —- эквивалентный диаметр зерновки, м;
с/э=о,124                           (6)
М' — масса 1000 зерен.
При одинаковых условиях испарение влаги из зерна будет тем быстрее, чем больше его удельная поверхность. Например, удельная поверхность -зерна пшеницы в среднем в два раза -больше, чем кукурузы, поэтому процесс сушки пшеницы протекает быстрее..
Плотность и скважистость (табл. 3). Плотность зерновой массы — массы единицы объема выражается в кг/м3, она зависит от формы, размеров, состояния поверхности отдельных зерен, влажности и засоренности зерновой массы. В процессе сушки плотность зерновой массы увеличивается.
Скважистость зерновой массы — это процентное отношение объема межзернового пространства ко всему объему, занимаемому зерном. Она зависит от тех же физических свойств зерна, что и плотность.
При наличии мелкого сора скважистость зерновой массы уменьшается, что ухудшает условия продувания ее воздухом.
Скважистость кукурузы в початках зависит от уплотнения насыпи, а также от наличия в ней оберток, сора и самообруша зерна; в среднем она составляет около 50%.
Аэродинамическое сопротивление зернового слоя. При сушке и охлаждении зерна в сушилках, а также при вентилировании зерновой массы воздух, проходя меж-зерновое пространство, встречает сопротивление, величина которого зависит от толщины и уплотненности слоя, шероховатости поверхности зерен, скорости движения воздуха и его плотности.
Аэродинамическое сопротивление 5 (Н/м2) зернового слоя толщиной / (мм) определяют по формуле
5=9.8М/0,          (7)
где Лия — величины, зависящие от культуры зерна; v — скорость воздуха, м/с, отнесенная условно ко всей площади зернового слоя, через которую проходит воздух.
На основании этой формулы определено сопротивление зернового слоя толщиной 10 мм при продувании воздухом плотностью 1,2 кг/м3, имеющего температуру 20°С и относительную влажность 50% (табл. 4).Сопротивление свежей насыпи кукурузы в початках в зависимости от скорости воздуха представлено графически на рисунке 1.
Таблица 4. Аэродинамическое сопротивление зернового слоя
Культура            Значение величин                       Сопротивление (Н/м:) зернового слоя толщиной 10 мм при скорости воздуха, м/с                                                                   
                А             п             0.1          0.2          0,3          0.4          0,5          1.0
Просо   2,34       1,38       9,5          24,9       43,7       65,0       87,0       230,0
Рожь, гречиха 1,76       1.41       6,7          17,8       31,6       47,5       65,0       172,0
Овес     1,64       1,42       6,1          16,3       29.1       43.9       60,2       161,0
Ячмень               1,44       1.43       5,2          14,1       25,3       38,2       52,5       141,0
Пшеница            1,41       1,43       5,1          13,8       24,8       37,4       51,3       138,3
Кукуруза            0,67       1,55       1.9          5,4          10,2       15,9       22,4       65,7
Скорость витания зерна. Скорость воздуха, при которой зерно, помещенное в вертикальную трубу, находится под действием воздушного потока во взвешенном состоянии (витает), называют скоростью витания.
При повышении температуры воздуха его плотность уменьшается, а скорость витания зерна увеличивается прямо пропорционально корню квадратному.

 

Сыпучесть зерновой массы. Показателем сыпучести зерновой массы служит угол естественного откоса, который получают между основанием и образующей конуса зерновой насыпи при свободном падении зерна на горизонтальную плоскость. Этот угол зависит от величины, формы и шероховатости поверхности зерна, от влажности и засоренности зерна (табл. 6). Чем больше сыпучесть зерна, тем меньше угол его естественного откоса.
Таблица 6. Углы естественного откоса зерна
Наименование               Пшеница                           Ячмень                               Рожь                    Подсол- нечник                             Кукуруза           
Влажность зерна, %     15           22           11           18           11           18           7             25           15           25
Угол естественного откоса, град          30           38           28           32           23           34           31           42           30           40

..........................................................................................................................

 


Развитие и современное состояние зерносушильной техники
Основные направления развития
Техника сушки зерна за рубежом
Свойства зерна и зерновой массы
Значение отдельных свойств зерна при сушке
Влияние температуры нагрева зерна
Параметры состояния влажного воздуха
Характеристика смеси воздуха с топочными газами
Графическое изображение параметров
Тепло-влага-перенос в процессе сушки зерна
Кривые сушки зерна
Влияние параметров сушки на производительность
Классификация способов сушки зерна
Конвективный способ сушки зерна
Другие способы сушки зерна
Тепловентиляционная часть зерносушилок
Требования, предъявляемые к топкам
Сжигание твердого топлива
Сжигание жидкого топлива
Сжигание газообразного топлива
Расчет топок
Искра улавливающие устройства
Вентиляторы и тепловентиляционные агрегаты
Требования, предъявляемые к зерносушилкам
Классификация зерносушилок
Шахтные зерносушилки
Схемы расположения подводящих и отводящих коробов
Регулирования выпуска зерна
Бес приводное выпускное устройство
Зерносушилка СЗС-8
Зерносушилка СЗШ-16
Зерносушилки типа ВТИ
Зерносушилки ДСП-12 и ДСП-24
Зерносушилка ДСП-24СН (сниженная)
Зерносушилка ДСП-320Т
Зерносушилка ДСП-50
Шахтная передвижная зерносушилка ЗСПЖ-8
Жалюзийные зерносушилки
Барабанные зерносушилки
Сушилки для семян кукурузы в початках
Ре-циркуляционный способ сушки зерна
Прямоточно-ре-циркуляционные зерносушилки
Прямоточно-ре-циркуляционная зерносушилка Сибирского филиала ВНИИЗ
Зерносушилка РД-2Х25
Зерносушилка ПРЗ-50. Разработана ЦНИИПЗП
Зерносушилка «Целинная-50»
Зерносушилка «Целинная-36»
Перекрестно-ре-циркуляционные зерносушилки
Зерносушилка ДСП-40Р
Зерносушилка СЗС-12Р
Зерносушилка СЗС-24Р
Зерносушилка ДСП-400Т-Р
Зерносушилка ДСП-80ОТ-Р
Ре-циркуляционно-изотермические зерносушилки
Технологическая схема нового способа сушки
Процесс сушки
Ре-циркуляционно-изотермическая сушилка
Зарубежные зерносушилки
Зерносушилка фирмы «Кэмпбелл» (США)
Колонковые сетчатые зерносушилки
Зерносушилка ТВН (Швеция)
Организация работ по сушке зерна
Составление плана сушки зерна
Скорость сушки зерна
Штаты работников зерносушилок
Техническая эксплуатация зерносушилок
Пуск и обслуживание зерносушилки
Особенности эксплуатациизерносушилок
Контроль процесса сушки
Контрольно-измерительные приборы
Манометрические термометры
Контроль температуры зерна
Контроль влажности зерна
Измерение скорости газов
Автоматизация процесса сушки зерна
Автоматизация управления работой
Схема автоматического регулирования
Сушка зерна
Причины появления дефектов
Сушка крупы
Сушка семенного зерна
Особенности сушки семян масличных культур
Пути повышения эффективности и качества сушки
Основы расчета зерносушилок
Графоаналитический расчет процесса сушки зерна
Определение размеров сушильной камеры
Расчет процесса охлаждения зерна
Подбор вентиляторов
Определение основных размеров топки
Особенности расчета ре-циркуляционных зерносушилок
Область применения активного вентилирования зерна
Стационарные установки
Аэрожелоба
Напольно-переносные и трубные установки
Установки для активного вентилирования
Условия использования установок
.....................................................  
 
 
© 2011 Разработано специально для food-industri.ru, все права защищены.
Копирование материалов сайта разрешается только с указанием прямой индексируемой ссылки на источник.