книги из ГПНТБ / Егоров Г.А. Влияние тепла и влаги на процессы переработки и хранения зерна

Полученные формулы можно использовать в расче­ тах, если необходимо определить направление влагопереноса и т. п.

Сопоставляя химический потенциал для гидратируемых основных биополимеров зерна, а также его анато-' мических частей, можно определить направление внут­ реннего влагопереноса. Расчет величины ц показывает, что при обычной комнатной температуре вплоть до 22% влагосодержания наибольшее количество влаги связы­ вает крахмал, наименьшее — клетчатка; клейковина за­ нимает промежуточное положение. Уже одно это обес­ печивает при отволаживании з.ерна направление влаго­

играть также взаимодействие белков и крахмала в эн­ досперме. Наконец, не последнее значение принадлежит биологической системе зерна, которой в целом подчи­ няются все протекающие в зерне процессы.

Итак, при рассмотрении термодинамических особен­ ностей взаимодействия зерна с водой получены интерес­ ные результаты. Прежде всего выявлено, что самопро­ извольное развитие процесса увлажнения зерна обус­ ловлено тепловым эффектом, сопутствующим связыва­ нию воды веществами зерна; . энтропийные изменения играют подчиненную роль, но обнаруженное снижение

Вторым важным наблюдением является обнаружен­ ная принадлежность всей влаги в покоящемся зерне к физико-химически связанной, что обеспечивает высокую подвижность ее, в частности подверженность заметным изменениям под влиянием температуры.

Принципиальное значение имеет вскрытие физиче­ ской сущности термодинамического потенциала влагопереноса; показано, что его роль выполняет энергия связи влаги, вода в зерне перемещается туда, где эта энергия выше.

Наконец, широко проведенное изучение влияния различных факторов на плотность поглощенной воды зерном позволило выявить'; конкретные особенности ее состояния и установить, что при связывании воды на­ блюдается фазовый переход первого рода. Важность этого результата состоит в необходимости учета затрат тепла на этот переход при расчете процесса сушки.

Г л а в а IV

ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССОВ ПЕРЕНОСА ТЕПЛА И ВЛАГИ В ЗЕРНЕ

В этой главе рассмотрен комплекс величин,'опреде­ ляющих перенос тепла и влаги в зерновой массе и еди­ ничном зерне, а также тепло-влагообмен зерна с окру­ жающей средой.

Зерно представляет собой лабильную систему, чутко реагирующую на малейшие изменения влажности и температуры атмосферы посредством ответного измене­ ния своих физико-химических и технологических свойств. Эти изменения пропорциональны приложенному воздей­ ствию, т. е. степени изменения параметров внешней сре­ ды. При этом важно, что большое влияние на величи­ ну изменения свойств зерна оказывает также интен­ сивность процессов переноса тепла и влаги в зерне: степень преобразования свойств зерна возрастает при повышении интенсивности.

Следует иметь в виду, что перенос тепла и влаги в зерне происходит постоянно. Нахождение молекул воды в закрепленном состоянии у активных центров ограни­ чивается «временем жизни», равновесие при хранении зерна имеет явно выраженный динамический характер. При изменении же параметров среды термодинамиче­ ское равновесие нарушается и зерно переходит в новое равновесное состояние, обмениваясь с атмосферой вла­ гой и теплом.

Особенно велико значение процессов тепло-влагопе­

Различная комбинация этих коэффициентов с гео­ метрическими характеристиками материала и парамет­ рами внешней среды позволяет составить несколько об­ общенных переменных (критериев подобия), определя­ ющих возможность весьма общего анализа процесса переноса тепла. Такими критериями являются следую­ щие.

1. Критерий Био

внутреннего его переноса, не осложненного внутренним влагопереносом.

где т — время.

Критерий Fo устанавливает взаимосвязь между оп­ ределяющим размером тела, его температуропровод­ ностью и длительностью процесса; поэтому он высту­ пает в качестве безразмерного времени.

теплообмена по сравнению с внутренним теплопереносом; таким образом, он представляет собой модифици­

(-—) —температурный коэффициент влагопереноса,

него влагопереноса под воздействием градиента темпе­

—градиент температуры.

Вкачестве обобщенных переменных наибольшее значение имеют:

массообменный критерий Био

противляемость материала влагопереносу и поэтому яв­ ляется характеристикой образования во влажном

С/Д/к/пг-град

же, как изменяется степень влияния поглощенной зер­ ном влаги на его удельную теплоемкость при 11,5% влагосодержания. Это обусловлено изменением тепло­ емкости связанной воды, что проанализировано выше (см. рис. 25).

Но по абсолютному значению удельная теплоем­ кость пшеницы и кукурузы несколько различается. В пределах 10—35% влагосодержания зависимость ее от влагосодержания описывается следующими выра­ жениями:

Данных о влиянии влагосодержания на удельную теплоемкость зерна других культур меньше; поэтому достоверность их обобщения ниже. Для риса-зерна в диапазоне влагосодержания 9,2—27,2% есть 11 точек

Это уравнение с небольшой погрешностью действи­ тельно и для ошелушенного и шлифованного риса.

Для овса и овсяной крупы имеются только пять то­ чек [188], и для вывода уравнения данных недоста­ точно.

Таким образом, для каждой культуры зависимость удельной теплоемкости от влагосодержания имеет ин­ дивидуальный характер. Скорее всего это связано с раз­ личием в химическом составе зерна, в особенности с соотношением белка и крахмала. Интересно, что зависи­ мость для риса и крахмала почти одинакова

ной теплоемкости от влагосодержания для анатомиче­

органическое целое оболочек и алейронового слоя. Ока­ залось, что значения удельной теплоемкости их выше,

пературопроводность неподвижного и движущегося зер­