Стандартные методы сушки проб зерна, принятые в России
В России в качестве стандартного метода определения влажности зерна принята воздушно-тепловая сушка в сушильных шкафах. Это лабораторное оборудование для элеватора. Допускается применение сушильных шкафов других конструкций, снабженных устройствами для принудительной вентиляции воздуха, регулирования и стабилизации его температуры (точность поддержания ее на заданном уровне должна составлять ± 2°С). В ГОСТ 13586.5-93 «Зерно. Метод определения влажности» дано подробное описание всех операций по определению влажности материала этим методом и приведены правила обработки результатов измерений. Этот метод обеспечивает сравнительно высокую точность определения влажности материала (±0,5%), однако обусловливает большую длительность процедуры измерений. Поэтому при необходимости экспресс-контроля за состоянием обрабатываемого материала используют электрические влагомеры, основанные на измерении электрической проводимости (кондуктометрические) и диэлектрической проницаемости материала (диэлькометрические). Преимущественное использование имеют диэлькометрические влагомеры. Точность определения влажности зерна влагомерами (как кондуктометрическими, так и диэлькометрическими) ниже, чем при использовании для этой цели сушильных шкафов. Это обусловлено тем, что электрические параметры зерновой массы зависят не только от влажности, но и от физико-механических свойств сырья, его химического состава, температуры, засоренности, характера распределения влаги в зерновке и др.
Зависимость электрических свойств зернового материала от характера распределения влаги внутри зерновки обусловливает значительные ошибки при определении его влажности в процессе сушки. Выравнивание влажности внутри зерновки после сушки может происходить в течение нескольких часов. По мере перемещения влаги от центра зерновки к периферии изменяются показатели физико-механических свойств материала, а также его электрические свойства. Поэтому влагомеры, в которых используются датчики со свободной засыпкой зерновой пробы (без размола и сжатия), дают дополнительную ошибку при замере влажности материала сразу же после сушки в сушилке.
Информация о современных портативных влагомерах, которые предназначены для измерения влажности зерна и семян при настройке и регулировании режимов работы сушильных установок, формировании партий зернового вороха перед сушкой и т.п. – здесь. Время измерения влажности зерна этими влагомерами около 1 мин.
Равновесная влажность.
Равновесная влажность материала характеризует его гигроскопические свойства, т.е. способность поглощать и отдавать влагу. Эта способность зависит не только от химического состава и структуры материала, но и от параметров окружающей среды – воздуха. К числу важнейших параметров влажного воздуха относят его давление, абсолютную и относительную влажность, влагосодержание.
Относительная влажность характеризует способность воздуха насыщаться влагой. Чем выше абсолютная влажность воздуха, тем больше его относительная влажность (дли данной температуры). При нагревании влажного воздуха относительная влажность уменьшается и повышается его способность поглощать водяные пары. Наоборот, понижение температуры влажного воздуха приводит к увеличению его относительной влажности, которая при определенной температуре может достигнуть 100% (насыщенный воздух). Дальнейшее понижение температуры обусловливает конденсацию части водяных паров, т.е. осаждение их в виде мельчайших капель. Температуру влажного воздуха, при которой он достигает полного насыщения ( = 100%), называют точкой росы. Относительную влажность воздуха определяют с помощью прибора – психрометра.
Важнейший параметр влажного воздуха – влагосодержание, т.е. количество водяного пара (в граммах), содержащееся во влажном воздухе, отнесенное к 1 кг сухого воздуха (г/кг сух.возд.). Наибольшее влагосодержание воздух имеет при полном его насыщении dH. Разность между влагосодержанием насыщенного и ненасыщенного воздуха (dH – d) при определенных температуре и давлении называют влагоемкостью. Чем меньше относительная влажность воздуха при постоянной температуре, тем меньше влагосодержание, а следовательно, больше влагоемкость.
Между гигроскопическим материалом и окружающей воздушной средой происходит влагообмен. Влага в виде пара может перемещаться в двух направлениях: от материала к воздуху (сушка) и от воздуха к материалу (увлажнение). Если давление водяного пара у поверхности материала Рм больше давления водяного пара в воздухе Рп (Рм > Рп), то будет происходить сушка материала (давление водяного пара у поверхности материала тем больше, чем выше влажность и температура материала). Если давление водяного пара у поверхности материала меньше давления водяного пара в воздухе (Рм < Рп). то материал будет увлажняться. При том и другом процессе влагообмен прекратится, когда Рп и Рм становятся равными. В этом случае наступает состояние гигроскопического равновесия. Влажность материала, соответствующую этому состоянию равновесия, называют равновесной (Wp).
Если определить равновесную влажность материала при одной и той же температуре, но различной относительной влажности воздуха и на основании опытных данных построить график в координатах Wp и , то получится кривая равновесной влажности данного материала, называемая изотермой сорбции или десорбции, в зависимости от способа достижения равновесия (рис. 1.1). Кривая Wp (), как правило, имеет S-образную форму. Как видно из рисунка, изотерма сорбции располагается ниже, чем изотерма десорбции, и это несовпадение изотерм называют «сорбционным гистерезисом». Наибольшее расхождение между изотермами сорбции и десорбции – на участке с относительной влажностью воздуха 10-50%. Максимальная величина гистерезиса 1,5-1,8%.
На величину равновесной влажности материала влияет также температура воздуха. Для решения практических вопросов можно допустить, что при повышении температуры на 10 °С и постоянной относительной влажности воздуха равновесная влажность зерна уменьшается на 0,5-0,7%.
Известны многочисленные данные по равновесной влажности зерна различных сельскохозяйственных культур, предназначенные для обоснования режимов его активного вентилирования, сушки и хранения. При использовании этих данных необходимо учитывать методы их получения (статический, динамический) и способы достижения равновесия (сорбция, десорбция). Например, для установления конечной влажности материала после сушки необходимо использовать данные его равновесной влажности, полученные в процессе сорбции (из изотерм сорбции): конечная влажность не должна быть ниже равновесной, соответствующей условиям дальнейшего хранения материала. Иначе при хранении материал будет сорбировать из воздуха водяные пары до тех пор, пока не наступит состояние равновесия (пересушка при этом приведет к ненужным энергетическим затратам).
Это важно! Сушить необходимо не наобум, а исходя из довольно-таки значительного количества исходных данных, собранных и обработанных непосредственно на производстве. Наличие специалистов, способных произвести сбор исходных данных и предварительный расчет ( в приближении хотя-бы) – это показатель компетентности зернопроизводителя.
Для решения практических вопросов по выбору различных режимов вентилирования и хранения зерна можно использовать значения Wp, полученные в процессе сорбции и десорбции.