Какое физическое свойство облегчает затаривание зерна в мешки и выгрузку в закрома

Обновлено: 07.09.2024

Зерновой ворох после обмолота, как правило, представляет собой смесь семян культурных и сорных растений, минеральных и органических примесей.

В процессе очистки зерновой ворох может быть разделен на семена основной культуры и отходы. Последние содержат отходы основной культуры, живой сор (семена других культур и сорняков, вредные живые примеси) и мертвый сор (минеральные и органические включения).

Зерновой ворох, поступающий на послеуборочную обработку, неоднороден по влажности и зрелости. При комбайновой уборке даже в сухую погоду в нем содержатся зрелые семена с влажностью 15. 16 % и не дозревшие зерна, сорняки и растительные остатки с влажностью до 70 %.

Неоднородный по влажности зерновой ворох необходимо немедленно после его поступления на обработку очищать от примесей, а зерно сушить. Во влажном ворохе при сравнительно высокой температуре (около 20°С), характерной для периода уборки в Белоруссии, создаются благоприятные условия для жизнедеятельности (дыхания) зерна и развития микроорганизмов (плесеней и бактерий), что приводит к его самосогреванию и порче.

Для выбора способа очистки зерна от примесей необходимо знать его физико-механические свойства. Физико-механические свойства зерна зависят от культуры, сорта, спелости, влажности и других факторов.

Семена культурных растений и примесей имеют различные размеры по длине, ширине и толщине. По форме различают следующие типы семян: со всеми различными размерами (злаковые, имеющие удлиненную форму, и гречишные, имеющие форму трехгранной пирамиды); с толщиной, равной ширине (большинство бобовых, имеющих форму эллипсоида вращения); с толщиной, равной длине (семена капустных, имеющих шарообразную форму); с шириной, равной длине (семена чечевицы и некоторых сорняков).

Аэродинамические свойства семян и примесей характеризуются скоростью витания (величина относительной скорости воздушного потока, при которой помещенное в него тело находится в равновесии). Скорость витания у семян и примесей бывает, как правило, различной. Она зависит от их массы, плотности, размеров и формы.

Состояние поверхности семян зависит от культуры, спелости, влажности и влияет на характер их движения в различных условиях. Обычно у полновесных спелых семян поверхность гладкая, у неполновесных — сморщенная, шероховатая, что и используют для их разделения.

Плотность семян (γ) у различных культур бывает разной и зависит от химико-биологических особенностей, спелости и влажности семян. С повышением спелости семян она возрастает. Повышение влажности легких семян (γ 1) — уменьшает плотность, при γ=1 изменение влажности не влияет на плотность семян. Наличие воздуха в порах семян (6. 35 %) значительно уменьшает их плотность. Благодаря этим особенностям по плотности можно разделить тяжелые и легкие, спелые и недозрелые, сухие и влажные семена.

Упругость семян (свойство принимать после деформации первоначальную форму) зависит от их плотности и влажности. Более плотные спелые и сухие семена имеют большую упругость.

Цвет семян различных культур и сортов бывает неодинаков, из-за чего они по-разному отражают световые лучи. Это свойство используют в качестве признака делимости смеси.

Абсолютная масса семян или масса 1000 шт зерен в граммах характеризует заключенный в них запас питательных веществ. Поскольку этот показатель характеризует свойства не отдельных зерновок, а их совокупность, он дает представление о средней массе семян, но не может служить признаком делимости смеси при сепарации. Объемная масса (насыпная масса, натура) — масса семян в единице объема. Она зависит от плотности семян и плотности их укладки, на которые, в свою очередь, влияют влажность, размеры, форма и состояние поверхности зерен. Натурой пользуются при анализе свойств зерновой массы, расчете емкостей и т. д.

Физико-механические свойства семян основных культурных и сорных растений, произрастающих в Белоруссии, представлены в табл. 1.1 и 1.2.

Признаками разделения зерновой смеси по крупности являются размеры зерновок и примесей, определяемые по трем взаимно перпендикулярным направлениям — длина (наибольший продольный размер), ширина (больший поперечный размер), толщина (меньший поперечный размер).

Разделение на фракции по ширине производят на решетах с круглыми отверстиями (рис. 1.1 б). Прохождение зерна через круглое отверстие зависит только от его ширины.

Разделение по толщине осуществляют на решетах с продолговатыми (прямоугольными) отверстиями 3. Через них может пройти только то зерно, толщина которого меньше ширины отверстия, а ширина и длина не влияют на его прохождение.

Разделение по длине выполняется триерными (ячеистыми) поверхностями 5. Рабочие органы триеров делают либо в виде вращающихся ячеистых цилиндров с ячейками на внутренней поверхности (цилиндрические триеры), либо в виде дисков с ячейками на боковых поверхностях (дисковые триеры).

Разделение зерновой смеси по аэродинамическим свойствам составляющих ее компонентов является, так же как и разделение по размерам наиболее распространенным приемом очистки и сортирования зерна. Оно основано на различии в сопротивлении воздуха движению частиц в зависимости от их размеров и других факторов. Не одинаковые по своим физико-механическим свойствам частицы движутся в воздухе с различными скоростями и по разным траекториям.

Движение частиц зерновой смеси и воздуха осуществляют в сепараторах за счет создания вентилятором движения воздушного потока с определенной скоростью и введения в него зерновой смеси. С помощью зернопульта можно и, наоборот, в неподвижном воздухе задать движение зерновой смеси.

Аэродинамические свойства семян определяются коэффициентом парусности. Однако в качестве признака разделения зерновой смеси по аэродинамическим свойствам используют другой показатель — критическую скорость, которая имеет более простой физический смысл и может определяться непосредственными замерами.

Если тело поместить в вертикальный воздушный поток, движущийся с некоторой скоростью снизу вверх, то оно будет находиться под действием силы давления воздушного потока, направленной вертикально вверх, и гравитационной силы (силы земного притяжения), направленной вниз.

В зависимости от соотношения величин этих сил тело будет двигаться вверх, если сила давления воздуха больше гравитационной, или вниз, если меньше. При равенстве указанных сил тело в воздушном потоке будет находиться во взвешенном состоянии. В этом случае скорость тела относительно потока равна скорости потока, но имеет противоположное направление. Такая скорость воздушного потока называется критической.

Различие в аэродинамических свойствах, оцениваемое критической скоростью, дает возможность разделить смесь на фракции воздушным потоком в аспирационных каналах 1 (рис. 1.1, а) воздушно-решетных машин или в пневматических семеочистительных колонках 2. Если частицы зерновой смеси поместить в горизонтальный или наклонный воздушный поток, то он, обтекая частицы, будет действовать на них с определенной силой, под влиянием которой частицы приобретут некоторое ускорение. Чем больше будет эта сила и чем легче частицы, тем дальше будут они относиться воздушным потоком. По аэродинамическим свойствам зерно хорошо очищается от пыли, легких примесей, невыполненных щуплых зерен с низкой массой и плотностью.

Разделение зерна по форме производится на решетах с треугольными отверстиями 9 (рис. 1.1, г), винтовых сепараторах (змейках) 8. На треугольных решетах можно отделить семена треугольной формы от семян другой формы, но с такими же размерами поперечного сечения, которые не разделяются решетами ни с круглыми, ни с прямоугольными отверстиями.

Разделение по различию состояния поверхности зерна производится на фрикционных сепараторах — полотняных горках 6 (наклонные поверхности) (рис. 1.1, в) и электромагнитных семеочистительных машинах 7. Показателем для разделения семенной смеси на горках является коэффициент трения по поверхности горки, зависящий от состояния поверхности и формы семян. Разделение в электромагнитной машине основано на различной поверхности семян. Перед разделением семенной материал в этой машине смешивают с железным порошком. Семена, имеющие гладкую поверхность, порошком не обволакиваются, а имеющие шероховатую обволакиваются и, попадая на вращающийся электромагнитный барабан машины, притягиваются к нему и выносятся из основной массы семян.

Для разделения семян по совокупности физико-механических свойств, из которых главным является плотность, применяют пневматические сортировальные столы 10 (рис. 1.1, д).

Партии зерна, хранящиеся в насыпях называют зерновыми массами. Любая з.м. состоит из: 1) зерна (сем.) основной к-ры, а т.ж. др. культурных р-ний, которые по характеру использования и ценности сходны с зерном основной к-ры. 2) примеси мин. или орг. происхождения, в т.ч. семена дикорастущ. и культурных р-ний не отнесенных к основному зерну. 3) микроорганизмы – постоянный и существенный компонент з.м. Присутствуют всегда, но мы их не видим. Микрофлора з.м. состоит из сапрофитных (включая эпифитные), фитопатогенных и патогенных мк.орг. 4) воздух межзерновых пространств.

Кроме этих постоянных компонентов в отдельных партиях зерна появляется еще одно живое начало – насекомые и клещи. Их рассматривают как 5 нежелательный компонент з.м. При сильном размножении они приводят к потерям хранящ-ся зерновых продуктов.

Знание теплофизич. св-в необходимо для понятия явлений теплообмнена, кот. Учитывается при хранении и акт. вентилировании.

Теплоемкость – хар-ся кол-вом тепла, требуемого для нагрева зерна. Возрастает с увеличением влажности зерна. Теплоемкость учитывают при тепловой сушке, т.к. расход тепла зависит от исходной влажности зерна

+ в том, что существует возможность сохранять в з.м. понижен температура в теплый п-д года, замедл-ся физиол. Пр-сы.

- выделяемое тепло может приводить к самосогреванию.

Термовлагопроводность - перемещение влаги в насыпи под воздействием перепада температур в ее участках. Влага при хранении перемещается от более нагретых участков к менее нагретым. Явление может наблюдаться в з.м. любой влажности.

Сыпучесть и самосортирование относят к физическим свойствам зерна. Зерновая масса состоит из множества отдельных твердых частиц, различных по размеру и плотности, поэтому обладает большой подвижностью - сыпучестью. Наибольшей сыпучестью обладают округлые зерна с гладкой поверхностью (просо, горох), у зерна продолговатого с шероховатой поверхностью сыпучесть снижается.

Скважистость- заполненные воздухом промежутки между зернами в насыпи. Обычно скважистость выражают в процентах к общему объему данной насыпи. Плотность укладки зерновой массы в объеме хранилища и, следовательно, ее скважистость зависят от формы, размеров и состояния поверхности зерен, от количества и характера примесей, от массы и влажности зерновой насыпи, формы и размеров хранилища. Однородное по крупности зерно, а также зерно с шероховатой поверхностью имеют скважистость большую, чем зерна разной крупности и округлой формы. Так, скважистость составляет (в %): ржи и пшеницы - 35 - 45, гречихи и риса (зерна) - 50 - 65, овса - 50 - 70.

Запас воздуха в межзерновых пространствах имеет большое значение для сохранения жизнеспособности семян. Большая газопроницаемость зерновых масс позволяет проводить активное вентилирование, регулировать состав газовой среды в межзерновых пространствах, вводить пары ядохимикатов для борьбы с амбарными вредителями. Однако наличие межзерновых пространств и кислорода в них благоприятствует развитию амбарных вредителей.

Зерновые массы обладают определенными физическими свойствами, которые необходимо учитывать в практике хранения. К таким физическим свойствам относят: сыпучесть и самосортирование, скважистость, способность к сорбции и десорбции различных паров и газов (сорбционную емкость), теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность и термовлагопроводность.

Сыпучесть и самосортирование. Зерновая масса состоит из множества отдельных твердых частиц, различных по размеру и плотности, поэтому обладает большой подвижностью - сыпучестью. Зерновая масса представляет собой дисперсную двухфазную систему зерно — воздух. Всякое перемещение зерновой массы сопровождается ее самосортированием, то есть неравномерное распределение по отдельным участкам насыпи. Это создает предпосылки к возникновению нежелательных явлений таких как самосогревание , слеживание.

Скважистость - заполненные воздухом промежутки между зернами в насыпи. Обычно скважистость выражают в процентах к общему объему данной насыпи.

Сорбционные свойства зерна также относят к физическим. Зерно всех культур и зерновые массы в целом обладают сорбционной емкостью, то есть способностью поглощать газы и пары различных веществ.

Теплопроводность и температуропроводность зерна . Тепло в зерновой массе распространяется двумя способами: от зерна к зерну при их соприкосновении - теплопроводность зерна и перемещением воздуха в межзерновых пространствах - конвекция.
Скорость нагревания зерновой массы - температуропроводность зависит от теплопроводности

Термовлагопроводность зерна это перемещение влаги, в насыпи вместе с потоком тепла в более холодные участки или слои насыпи. Этот процесс может сопровождаться образованием в отдельных участках зерновой массы значительного количества капельно-жидкой влаги ( конденсата водяных паров).

Скважистость - заполненные воздухом промежутки между зернами в насыпи. Обычно скважисто хранении. Способность зерновой массы к самосортированию учитывается при отборе проб для анализов.сть выражают в процентах к общему объему данной насыпи. Плотность укладки зерновой массы в объеме хранилища и, следовательно, ее скважистость зависят от формы, размеров и состояния поверхности зерен, от количества и характера примесей, от массы и влажности зерновой насыпи, формы и размеров хранилища. Однородное по крупности зерно, а также зерно с шероховатой поверхностью имеют скважистость большую, чем зерна разной крупности и округлой формы. Так, скважистость составляет (в %): ржи и пшеницы - 35-45, гречихи и риса (зерна) - 50-65, овса - 50-70.

Сорбционные свойства зерна также относят к физическим. Зерно всех культур и зерновые массы в целом обладают сорб-ционной емкостью, т. е. способностью поглощать газы и пары различных веществ. Эта способность зерна обусловлена его капиллярно-пористой структурой, что делает активную поверхность зерновки в 200-220 раз больше истинной. Кроме того, для биополимеров (белков, слизей, крахмала) характерно отсутствие прочной кристаллической решетки, поэтому молекулы воды и других веществ могут легко внедряться в них, взаимодействуя с активными центрами, В белках этими центрами являются тякие функциональные группы, как

; в углеводах и . При изменении условий окружающей среды зерно может частично отдавать поглощенные им вещества - десорбировать их. Однако полностью десорбция не происходит.

Явления сорбции принято подразделять на две группы: сорбция и десорбция различных газов и паров, кроме воды; гигроскопичность - сорбция и десорбция паров воды.

Способность зерна и продуктов его переработки активно сорбировать газы и пары различных веществ обязывает руководителей заботиться о чистоте транспорта и хранилищ, иначе продукты по вкусу и запаху могут стать непригодными для пищевых целей. При борьбе с амбарными вредителями можно применять лишь такие пестициды, которые менее вредны для теплокровных и более полно десорбируются.

Гигроскопичность зерновой массы оказывает наибольшее влияние на стойкость зерна при хранении. Хорошо сохраняет свои исходные свойства только то зерно, в котором вся влага находится в связанном коллоидами состоянии. Между относительной влажностью (ф) воздуха в хранилище и влажностью зерна через определенное время устанавливается динамическое равновесие. Каждому значению относительной влажности воздуха и его температуры соответствует определенная равновесная влажность продукта. Например, при температуре около 20 °С и ф = 15-20 % равновесная влажность зерна устанавливается около 7 %, а при Ф=100% достигает 33-36 %. Оптимальный интервал влажности воздуха при положительной температуре (10-20 °С) находится в пределах от 60 до 70 %. В этих условиях равновесная влажность продуктов равна 13-14 %. Влажность продукта, при которой в нем появляется свободная вода, носит название критической. Для большинства культур критическая влажность лежит в интервале 14,5-16 %. Зерно, достигшее ее, может заплесневеть. Гигроскопичность зерна и продуктов его переработки зависит от содержания в них белков и высокомолекулярных пентозанов, способных поглощать влаги больше, чем другие вещества.

Теплопроводность и температуропроводность зерна также относят к физическим свойствам. Тепло в зерновой массе распространяется двумя способами: от зерна к зерну при их соприкосновении - теплопроводность зерна и перемещением воздуха в межзерновых пространствах - конвекция. Зерно имеет теплопроводность, близкую к древесине, т. е. обладает низкой теплопроводностью. Воздух также характеризуется небольшой теплопроводностью. Поэтому суммарный показатель теплопроводности зерновой массы в целом невелик и колеблется в пределах от 0,12.

Скорость нагревания зерновой массы - температуропроводность зависит от теплопроводности, и также невелика. Таким образом, зерновая масса характеризуется большой тепловой инерцией, изменение температуры зерна в средних слоях насыпи происходит очень медленно. Поэтому зерно в зимние месяцы можно охладить, проведя активное вентилирование насыпи холодным сухим воздухом. Низкая температура его сохраняется в течение большей части лета, в результате чего замедляются биохимические процессы, протекающие в нем, и прекращается размножение амбарных вредителей. Если же на хранение засыпано теплое зерно, то в нем долго сохраняются благоприятные условия для активной жизнедеятельности самого зерна, амбарных вредителей и микроорганизмов. В весенне-летний период, а также в осенне-зимний наблюдается большая амплитуда колебаний температуры между отдельными слоями зерновой массы, что может привести к конденсации влаги на отдельных ее участках, увлажнению зерна.

Читайте также: