Миграция влаги в зерновой массе

09.05.2015

Переходя от рассмотрения поглощения влаги отдельными зёрнами к процессу увлажнения зерновой массы в целом, т. е. к тому состоянию, с которым мы имеем дело при работе в производственных условиях, нужно отметить, что в данном случае, помимо указанных выше моментов, вступают в действие новые факторы, а именно:
1) наличие межзерновых заполненных воздухом пространств, составляющих у пшеницы и ржи 35—45%, а у необрушенного риса и овса доходящих до 60% общего объёма зерновой массы;
2) наличие сорных примесей в зерновой смеси, то тормозящих (галька), то усиливающих (полона) продвижение воды в зерновой массе;
3) наличие резко выраженной разницы во влажности отдельных зёрен, доходящей в одной и той же партии до 100%, что влияет на равномерность поглощения воды зерновой массой;
4) связанная с градиентом влажности передача влаги от более влажного зерна к менее влажному;
5) влияние относительной влажности окружающего воздуха.
При этом нужно подчеркнуть, что влагонасыщенность воздуха и межзерновых пространствах связана не только с влажностью зерна, но и с жизнедеятельностью всей зерновой массы в целом. Между влажностью зерна и влажностью воздуха, находящегося в межзерновых пространствах, существует подвижное равновесие, так как насыщаемость воздуха в этих пространствах происходит двумя путями — за счёт испарения влаги зерна и за счёт физиологических процессов в зерне.
Лабораторные опыты Шаройко показали, например, что при влажности зерна 10,8 % относительная влажность воздуха в межзерновых пространствах φм.п колеблется в пределах 50—60%. При влажности зерна 19,7% φм.п=82—87%. Когда же начинается самосогревание зерна, т. е. в действие вступают физиологические процессы, φм.п доходит до 100%.
Таким образом, самосогревание зерна резко нарушает равновесие воздуха в межзерновых пространствах.
Надо добавить, что в производственных условиях технологу приходится иметь дело не только с наличием пшеницы разных сортов, но и в пределах сорта с зёрнами различной величины. В результате этого ясно, что миграция влаги в зерновой массе проходит в весьма сложной обстановке и зависит от многих переменных величин.
Необходимо указать, что поступление влаги в отдельные зёрна, находящиеся в составе зерновой массы, происходит разными путями: 1) непосредственно через соприкосновение с водой, 2) путём обрызгивания, 3) путём передачи от зерна к зерну, 4) путём увлажнения зерна парами воды.
Первые два случая увлажнения мы разобрали; теперь перейдём к рассмотрению передачи влаги от одного зерна к другому.
Вопрос этот заслуживает особого внимания, так как одно время технологи па мельницах умышленно смешивали более влажное зерно с менее влажным, рассчитывая таким образом выровнять зерновую массу по влажности путём передачи влаги от влажного зерна сухому. Приём этот давно забракован и в Западной Европе и в США. Однако снова пытаются реставрировать этот не оправдавший себя метод выравнивания влаги, забывая, что исследования последних лет доказали полную его неэффективность и, наоборот, лишний раз подтвердили необходимость раздельного хранения пшеницы в силосах в зависимости от влажности даже в пределах одного сорта.
Попытки смешивать влажное зерно с сухим нецелесообразны в технологическом отношении, с одной стороны, потому, что процесс выравнивания влажности, как показывают приводимые ниже опыты, протекает крайне медленно, в пределах недель и даже месяцев, что уже говорит о нерентабельности этого предложения. С другой стороны, мы вовсе не заинтересованы в одинаковой для всех сортов пшеницы влажности при размоле, так как необходимо, чтобы каждый сорт, как компонент, вошёл в смесь со своей оптимальной технологической влажностью. Таким образом, при этом способе выравнивания влаги вопросы качества зерна не учитываются.
Поэтому необходимо смешивать пшеницу не на завальной яме, а непосредственно перед I драной системой, чтобы сохранить дифференцированое распределение влаги по сортам.
Опыты Филлипс ещё в 1921 г. показали, что при смешивании двух партий пшеницы разных сортов (белой и красной) с перепадом влаги 5,4% (9,7 и 15,1%) потребовалось 7 дней, чтобы довести разницу влажности до 1,5%.
Фербродзер наблюдал такую же картину, экспериментируя с пшеницей различного происхождения с перепадом влажности до 8,6 %. Максимальный эффект в смысле быстроты выравнивания был достигнут лишь через 40 часов, а затем скорость выравнивания пошла на убыль и даже через 180 часов разница составляла всё ещё 2 %.
Аналогичные опыты с ещё более резким перепадом были проведены Соседовым и 1936 г. с полустекловидной пшеницей Украинка и с перепадом влаги 17,6% (10,4% естественной влажности и 28% искусственной). Через 8 часов разница составила 6%. К сожалению, к течение следующего промежутка времени наблюдения не производились.
Наиболее ценные исследования выполнены и 1939 г. в США Фишером (Fisher), который в сотрудничестве с Хайнс и Джонсоном (Hines and Jones) провёл опыты смешивания зерна пшеницы двух разнородных сортов — английской мучнистой и индийской стекловидной, причём повышенная влажность первой пшеницы, доходившая до 22%, была достигнута искусственным путём, а у второй оставалась на уровне естественной— 10%. Опыты были поставлены тщательно в разных вариантах и показали, что: 1) скорость перемещения влаги от более влажных зёрен к сухим является функцией перепада влаги; 2) наиболее интенсивно протекает влагообмен в первые дни и даже часы: 3) полного выравнивания влаги не достигается даже через несколько недель и, как правило, более влажная пшеница остаётся с некоторым избытком влаги.
Явление это известно из опытов с другими видами сырья не только растительного происхождения (хлопок), но и животного (шерсть). Таким образом, зерно не составляет исключения из общей закономерности.
Опыты Фишера лишний раз обесценивают значение средней влажности зерновой смеси, которая через 32 дня была почти одна и та же (17,31 и 17,36%) при разнице влажности по сортам до смешивания в 9,37%, а после смешивания в 1,12%.
Этот вывод характерен для технологической характеристики значения средней влажности зерновой смеси и неэффективности выравнивания влаги путём смешивания сухой и влажной пшеницы.
Результаты опытов Фишера, выполненных в лабораторных условиях в 1939 г. в США, были проверены в производственной обстановке в Москве в 1941 г. на комбинате имени Цюрупы, где были смешаны два сорта пшеницы различной влажности.
Опыты подтвердили выводы относительно: 1) длительности периода, в течение которого идёт выравнивание влаги; 2) особого значения первых дней, после которых наступает затухание процесса передачи влаги, и 3) невозможности полного выравнивания влаги и через несколько недель.
Поэтому всё ещё продолжающиеся попытки использовать этот способ для выравнивания влаги нужно признать неправильными. К этому нужно добавить, что такое смешивание влажного и сухого зерна не связывается с разнообразными технологическими качествами компонентов, нарушая элементарные требования к процессу смешивания зерна.
Смешивание сухого зерна с влажным можно оправдать лишь в том случае, если речь идёт не о выравнивании таким путём влажности зерна, а об использовании сухого зерна, как более пригодного для передвижения по Самотёчным трубам и потому увлекающего за собой массу влажного зерна. К этому приёму прибегают и в тех случаях, когда по самотёку транспортируют весьма влажное зерно. На томских мельницах автору пришлось встретиться с этим приёмом в 1943 г., когда влажность зерна доходила до 35%.
Суммируя сказанное, можно убедиться, что миграция влаги в зерновой массе представляет довольно сложный процесс, зависящий от многих переменных величин, из которых основными факторами являются:
1) сортовые отличия пшеницы, сохраняющие, как установили Эйдус и Куприц, независимо от района произрастания определённую устойчивость в мукомольном отношении; кроме того, имеют значение такие показатели, как твёрдость в указанном выше физическом смысле этого слова и архитектоника зерна — строение оболочки и эндосперма;
2) геометрическая характеристика зерна (его величина и выполненность) в пределах сорта;
3) объёмный вес зерновой массы, связанный с процентом её скважистости;
4) процент и сходной влажности;
5) термические условия в зерновой массе.
С большинством приведённых показателей связаны и степень зрелости зерна, и явления послеуборочного дозревания. Поэтому, чем тверже, холоднее и свежее пшеница, тем медленнее протекает процесс миграции влаги в зерновой массе, тем в более длительном отволаживании после увлажнения нуждается такая пшеница, имея в виду явления релаксации после замочки.
К этому надо прибавить внешние факторы, влияющие на кинетику миграции влаги — относительную влажность и температуру наружного воздуха, а также применение метода искусственного увлажнения.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: