Физические свойства зерновой массы.

Зерновые массы обладают определенными физическими свойствами, которые необходимо учитывать в практике хранения. Умелое использование этих свойств при транспортировании, обработке и хранении зерновой массы обеспечивает сокращение потерь, способствует улучшению качества партий зерна и снижению издержек при хранении.

Для практики хранения представляют интерес следующие физические свойства зерновой массы: сыпучесть и самосортирование, скважистость, способность к сорбции и десорбции паров и газов и теплообменные свойства (теплопроводность, температуропроводность, термовлагопроводность и теплоемкость).

Супычесть – способность зерна перемещаться по какой-либо поверхности, расположенной под некоторым углам к горизонту.

Сыпучесть объясняется тем, что она в своей основе состоит из отдельных мелких твердых частиц – зерен основной культуры и примесей. Так, в 1 т зерновой массы пшеницы насчитывается 30-40 млн. зерен, а в 1 т проса – 150-190 млн. зерен.

Зерновая масса обладает хорошей сыпучестью, что используют при перемещении зерна конвейерами, нориями, при загрузке в бункера, силосы и выпуске из них самотеком. сыпучесть зерновой массы определяет минимальный угол наклона бункеров и силосов элеваторов на мукомольных, крупяных, комбикормовых заводах, ее учитывают при расчетах зернохранилищ на прочность и т.д. Сыпучесть характеризуют углом естественного откоса, т.е. углом между диаметром основания и образующей конуса, получающегося при свободном падении зерновой массы на горизонтальную плоскость. На сыпучесть влияет: форма, размер, характер и состояние поверхности зерен, влажность, примеси и т.д.

Самосортирование – возникает при перемещении, встряхивании и движении зерновой массы на конвейерах, в кузове автомобиля или железнодорожных вагонах, при заполнении складов и силосов. Во время движения легкие компоненты зерновой массы (примеси, мелкие и щуплые зерна) перемещаются в верхние слои, а тяжелые – в нижние, т.е. нарушается однородность состава партии зерна. Во время загрузки силосов наблюдается наибольшее самосортирование. Этому способствует сопротивление, оказываемое воздухом движущимся частицам. В результате самосортирования качество зерна в различных частях силоса будет неоднаково: в центре находится доброкачественное зерно, менее засоренное, чем около стен, где накапливаются легкие примеси, пыль, семена сорняков.

Таким образом, самосортирование – явление нежелательное, оно способствует развитию физиологических и микробиологических процессов в тех местах, где сосредоточены компоненты с повышенной жизнедеятельностью.

Скважистость – зерновая масса при размещении в складах или силосах не образует плотной массы; между ее твердыми компонентами остаются свободные промежутки, заполненные воздухом. Наличие скважин в межзерновой массе влияет на многие физические и физиологические процессы, протекающие в ней. Так, воздух, перемещающийся по скважинам, способствует передаче тепла путем конвекции и перемещению влаги через зерновую массу в виде пара. Значительная газопроницаемость зерновой массы позволяет использовать это свойство для продувания их воздухом (при активном вентилировании), или вводить в них пары различных отравляющих веществ для обеззараживания (дезинфекции). Запас воздуха в скважинах нужен и для сохранения жизнеспособности семян. Таким образом, скважистость имеет техническое и физиологическое значение.

Сорбционные свойства зерновой массы. Зерновая масса в целом хороший сорбент: она обладает способностью поглощать из окружающего пространства пары различных веществ и газы (сорбировать). При известных условиях наблюдается обратный процесс (десорбция) этих веществ в окружающую среду.

Вся явления сорбции, происходящие в зерновой массе при транспортировании, обработке и хранении, в зависимости от их влияния на качество и сохранность зерна можно разделить на 2 группы: сорбцию и десорбцию паров и газов; сорбцию и десорбцию паров воды.

При нахождении зерна в среде различных паров и газов последние интенсивно сорбируются и обратно их удалить (десорбировать) трудно.

Зерно поглощает пары и газы керосина и других нефтепродуктов, эфирных масел семян сорняков (полыни, кориандра и др.), почти все фумиганты. Партии зерна с посторонним, несвойственным зерну запахом – это дефектные партии, которые надо хранить отдельно от нормального зерна. Их дополнительно обрабатывают, чтобы устранить запах, т.е. увеличивают расходы на хранение. Во избежание ухудшения качества зерна в результате сорбции хранилища и транспортные средства должны быть чистыми, без посторонних запахов. Все химические средства, используемые для дезинсекции, обязательно оценивают по степени их сорбции зерном и возможности быстрой десорбции.

Гигроскопичность зерновой массы. Способность зерновой массы поглощать пары воды из воздуха или выделять их в окружающее пространство называют гигроскопичностью. Исследования показывают, что при хранении зерна в производственных условиях наблюдается самопроизвольное изменение влажности зерна. При хранении его во влажной атмосфере происходит увлажнение, а в сухой – подсыхание.

Влагообмен между зернами и воздухом может происходить в двух противоположных направлениях: а) передача влаги от зерна к воздуху – процесс десорбции – происходит, если парциальное давление водяных паров у поверхности зерна больше, чем в воздухе; б) увлажнение в связи с поглощением влаги из окружающего воздуха – процесс сорбции – происходит, если парциальное давление водяных паров у поверхности зерна меньше, чем в воздухе. Влагообмен между воздухом и зерном прекращается, когда парциальные давления водяного пара в воздухе и над зерном равны. В этом случае наступает состояние динамического равновесия. Влажность зерна, соответствующая этому состоянию, называется равновесной. Ее используют для выбора режимов активного вентилирования зерна, сушки, для выявления условий безопасного хранения зерна.

В практике равновесная влажность всех злаковых и гречихи колеблется в пределах от 7 до 33-36 %.

Как показали исследования, для достижения полного равновесия требуется стационарный режим в течение 9 и более суток. В производстве такого не бывает, поэтому наружные участки зерновой насыпи, соприкасающиеся с воздухом, непрерывно изменяют свою влажность.

При длительном хранении зерновой массы с повышенной влажностью в условиях низкой относительной влажности воздуха происходит постепенное снижение их влажности. Наоборот, сухая зерновая масса при хранении в складе с воздухом, более насыщенном водяными парами, увлажняется и ее масса увеличивается. Подобные изменения носят и сезонный характер, т.к. насыщенность воздуха влагой в разные месяцы различна.