2.3. Физические, теплофизические и массообменные свойства зерновой массы

2.3.1. Сыпучесть

Зерновая масса, состоящая из громадного числа зерновок и некоторого количества примесей с промежутками, заполненными между ними воздухом, является сыпучим материалом.

Способность зерна и зерновой массы перемещаться по какой‑либо поверхности, расположенной под некоторым углом к горизонту, называется сыпучестью. Наиболее сыпучи зерновые партии, состоящие из семян шарообразной формы с гладкой поверхностью (горох, просо, соя). Меньшая сыпучесть у зерновой массы, состоящей из зерен продолговатых, тонких, с шероховатыми оболочками или цветковыми пленками. Снижают сыпучесть примеси, особенно мелкие или с шероховатой поверхностью.

В практике хранения зерна и семян сыпучесть зерновых масс используется для перемещения зерна по принципу самотека. Поднятая на верхние этажи элеватора зерновая масса, под действием силы гравитации самотеком направляется на расположенные в нижних этажах зерноочистительные машины. Принцип самотека используется при отгрузке зерна из силосов элеватора, и в технологическом процессе работы шахтных сушилок. Благодаря сыпучести зерновая масса способна заполнять хранилища самой различной конфигурации.

Показатель сыпучести зерна и семян характеризуется углом естественного откоса. Под углом естественного откоса (углом ската) понимается угол между диаметром основания и образующей конуса, возникающий при свободном падении зерновой массы на горизонтальную плоскость. Угол естественного откоса составляет: для пшеницы и ржи 23–38є, для овса и подсолнечника 31–45є, для проса 20–25є, для кукурузы 30–40є, для риса‑зерна 27–48є. Тот наименьший угол, при котором зерно начинает двигаться самотеком по наклонной плоскости, получил название угла трения.

Высокой сыпучестью обладают партии зерна, имеющие зерно шаровидной формы и с гладкой поверхностью.

Сыпучесть зерновой массы зависит от вида культуры, засоренности, влажности и снижается при продолжительном хранении зерна без перемещения. Зерновая масса при длительном хранении уплотняется, и сыпучесть ее снижается. Очень сильно сыпучесть снижается при самосогревании зерновых масс.

2.3.2. Самосортирование

Этот процесс является следствием сыпучести, происходит в недостаточно подготовленной к хранению партии зерна, когда она неоднородна и в ней присутствуют тяжелое, выполненное зерно, тяжелые примеси, а также легкие зерна и примеси.

Зерновая масса, не прошедшая полную очистку и калибровку по крупности, чрезвычайно неоднородна по своему составу. Например, масса 1000 зерен овса, взятых из нижней части колоска метелки, нередко вдвое превышает массу других зерен того же колоска. Вследствие этого при засыпке недостаточно очищенного зерна овса в склад происходит его самосортирование. Отсортировавшаяся зерновая масса у подножия насыпи, по данным ВНИИЗ, содержит щуплых и мелких зерен 18 %, органической примеси 13,5 %. Пленчатость зерна в этой части насыпи намного выше (42 %), чем у основной массы зерна в насыпи (32 %).

При заполнении силосов элеватора неоднородной зерновой массой зерно падает с большой высоты и в процессе падения, вследствие различия в массе и аэродинамических свойств зерна и примесей, разделяется на тяжелую и легкую фракции. Тяжелые зерна и примеси располагаются у центра дна силоса, а легкие – ближе к его стенкам. В момент выпуска зерна из силосов самосортирование усиливается, в первую очередь вытекает тяжелое зерно. От этого в силосе нарушается однородность зерновой массы, в отдельных ее участках создаются условия для развития самосогревания.

В практике хранения рекомендуется для исключения самосортирования при выпуске зерна из силосов устраивать или специальные приспособления, или по всей площади днища делать несколько выпускных конусов и отверстий (рис. 48).

Самосортирование происходит и при загрузке складов транспортерами, что создает неодинаковые условия хранения. Явление самосортирования необходимо учитывать при отборе проб зерна для определения качества партий зерна. В методике взятия точечных проб зерна предусмотрено это явление, и поэтому пробы отбираются в различных слоях зерновой насыпи.