§ 2. Влажное зерно как объект сушки

Влага в зерне. В сушильных процессах влажное зерно рассматри­вают как смесь абсолютно сухого вещества и влаги:

М =М_С + w, С**"¹)

где М и М_с — соответственно масса влажного и абсолютно сухого зерна, кг; w — масса (количество) влаги, кг.

В технике и практике сушки пользуются тремя понятиями, опреде­ляющими содержание влаги в зерне: влажность на общую массу, влаж­ность на сухое вещество и влагосодержание.

Влажность на общую массу (%) рассчитывают как отношение коли­чества влаги (W) зерна к общей его массе

н> = WIM 100 = . (ХХ-2)

М_с + W

Влажность на сухое вещество (w_c) представляет собой отношение массы влаги в зерне к массе сухого его вещества, т. е.

w_c = W/M_c.

Если соотношение (XX-3) выражают не в процентах, а в килограм­мах на килограмм сухого вещества, т. е. в долях единицы, то его обычно называют влагосодержанием и обозначают через И:

И = W[M_C = wj 100.

Формы связи влаги в зерне. Влага в зерне имеет различные формы связи с твердым скелетом: от самой прочной, обусловленной молеку­лярными силами, до чисто механического удерживания влаги на поверх­ности зерна. Для удаления из зерна влаги необходимо разрушить их связи, затратив определенную энергию.

П. А. Ребиндер предложил классифицировать формы связи воды со скелетом твердого тела при сушке зерна. Связь влаги с зерном харак­теризуется величиной свободной энергии изотермического обезвожи­вания — работой, необходимой для удаления 1 моля при постоянной температуре без изменения состава вещества при данном влагосодержа- нии.

(ХХ-5)

Энергия (Дж/моль), затраченная на удаление 1 кг/моль воды из влажного зерна, определяется по уравнению

Е = -ДГ1п<£,

где R универсальная газовая постоянная, Дж/ (моль • К); - относительная влажность воздуха, доли единицы.'

При наличии в зерне свободной влаги = 1 и Е = 0. По мере уда­ления влаги прочность связи ее с зерном увеличивается и энергия связи влаги Е возрастает.

Согласно классификации П. А. Ребивдера все формы связи влаги делят на три большие группы: химическая связь, физико-химическая связь, физико-механическая связь.

К термодинамическим параметрам влагопереноса зерна относятся потенциал влагопереноса, удельная изотермическая влагоемкость и тер­моградиентный коэффициент. Потенциалами влагопереноса служат химический потенциал // и экспериментальный потенциал переноса влаги

Химический потенциал ц применяют в области гигроскопического состояния влаги. Он определяется влагосодержанием и температурой зерна, выражается в Дж/моль и по абсолютной величине тождествен энер­гии связи влаги Е.

(XX-3)

(ХХ4)

Универсальным потенциалом влагопереноса в области гигроскопи­ческого и влажного состояния при любом влагосодержании является экспериментальный потенциал влагопереноса 0_Э« величина которого зависит как от влагосодержания, так и от внешних параметров — темпе­ратуры и влажности воздуха.

Удельная изотермическая влагоемкость С (моль/Дж) введена по аналогии с удельной теплоемкостью и служит характеристикой влаго- аккумулирующей способности зерна. Для практических целей величину С можно определять двумя способами: исходя из химического потен­циала влагопереноса, рассчитанного по термодинамическим уравнениям, причем для гигроскопической области | ju| =Е, или исходя из экспери­ментального потенциала переноса влаги 0_Э.