Угол естественного откоса отрубей
Ход определения угла естественного откоса и трения
Метод высыпания зерновой массы из воронки.
Угол естественного откоса зерновой массы определяют при помощи прибора, состоящего из воронки емкостью около 2—3 л с закрывающейся задвижкой выпускного отверстия.
Рис 1. Установка для определения угла ствен- естественного откоса зерновой массы 1– воронка; 2–штатив; 3–транспортир.
В воронку, укрепленную на определенной высоте, засыпают образец зерна (2 кг). Затем приоткрывают задвижку, и зерно высыпаясь на горизонтальную поверхность, образует конус. При помощи транспортира с линейкой измеряют угол φ.
Приборы и материалы:
— установка для определения угла естественного откоса (рис 1);
— установка для определения угла трения — (горка Ревякина),
— образцы зерна различных культур
Определение угла естественного откоса сыпучего продукта.
Угол естественного откоса сыпучих продуктов (зерна, муки, отрубей, жмыха, шрота, комбикорма) по ОСТ 8 — 15 — 75 определяют при помощи специального устройства, выполненного из органического стекла (рис. 2). Устройство состоит из двух смежных вертикальных стенок размером 395×195 мм, смонтированных на горизонтальной плоскости размером 395×395 мм.
Рис 2. Устройство для определения угла естественного откоса сыпучего продукта (зерна, муки, комбикормов и др.)
В месте соединения вертикальных стенок с центром в точке пересечения их внутренних плоскостей по всей высоте сделано отверстие диаметром 25 мм. В него вставляют металлическую воронку с удлиненной трубкой в которой по всей высоте выполнен вырез, соответствующий вырезу в стенках.
Определение проводят следующим образом. Трубку с воронкой вставляют в отверстие так, чтобы вырез был обращен вовнутрь ящика. Пробу, осторожно, без сотрясения устройства засыпают в воронку, не допуская накопления продукта в ней. Продукт свободно осыпается по трубке и через вырез выходит на плоскость, образуя конус. Засыпку продукта заканчивают, когда вершина конуса сравняется с верхней плоскостью устройства в точке пересечения внутренних кромок боковых стенок.
Угол естественного откоса в градусах определяют по делениям, нанесенным на боковой стенке. Опыт проводят не менее чем в трех повторностях, не допуская расхождений между значениями углов более 2 град.
. 
Рис. 3. Четырехгранный сосуд для определения угла естественного откоса:
. 1 — стекло; 2 — зерно
Рис. 4. Определение угла естественного откоса зерновой массы в ящике с выдвижной стенкой.
Метод свободного расположения в четырёхгранном сосуде.
Четырёхгранный сосуд с прозрачными стенками находящийся в вертикальном положении, заполняют на 1/3 объёма испытуемой зерновой массой, поверхность зерна в сосуде выравнивают, его медленно поворачивают на 90°. Зерновая масса при повороте осыпается и образует поверхность под углом естественного откоса φ (рис. 3), который измеряют транспортиром. Правильное пределение угла φ предусматривает спокойный без толчков поворот сосуда, по возможности с одинаковой скоростью.
Задание 1. Определить угол естественного откоса зерновой массы методом свободного расположения зерна в четырехгранном сосуде в 3-кратной повторности. Варианты задания определяет преподаватель.
Таблица 1 Угол естественного откоса зерновых масс.
Хранение зерна ржи
Рожь, как и пшеница, относится к важнейшим продовольственным и кормовым культурам. Нетребовательность к климату и морозоустойчивость способствовали ее широкому распространению. Ржаной хлеб ценится в Германии, Швеции, Норвегии, России. В Финляндии его нежно называют «Лейпя».
«Матушка рожь кормит всех сплошь, пшеница — по выбору». В этих словах русского народа дана оценка ржи не только как продукта питания, но и своеобразная историческая и социальная характеристика. До первой аграрной реформы 1906-1908 года пшеничная мука и пшеничный хлеб для большинства населения были недоступны.
Пшеница на исконно российских территориях, в европейской части, на зерново-подзолистых почвах не удается. «Хлеб наш насущный: хоть черный, да вкусный» — гласит народная мудрость. Рожь бывает озимая и яровая, но практически высевается только озимая рожь.
Рожь используют для получения муки для выпечки ржаного хлеба, а также для выработки солода, спирта, крахмала и в комбикормовой промышленности. Но основное значение зерна ржи – продовольственное. Для населения многих районов страны, особенно севера, рожь – одна из основных продовольственных культур.
Озимую рожь перерабатывают в муку. В зависимости от вида помола ржаную муку подразделяют на сеяную, обдирную и обойную. Сеяная мука – тонкого помола, белого цвета со слегка сероватым или синеватым оттенком. Сеяную муку получают сеяным помолом, она мягкая (так как отсеивают более 20% отрубей).
Сеяная мука, получаемая из эндосперма ржи, характеризуется по сравнению с другими сортами более низким содержанием белка, сахара и самым высоким наличием крахмала. Обдирная мука имеет более крупный размер частиц, большое количество оболочек (12-15 %); ее цвет серовато-белый. Обдирную муку вырабатывают обдирным помолом, отсеивают 12% отрубей.
Обойная мука – крупного помола, серого цвета, с заметными частицами отрубей (20-25%); по составу соответствует зерну ржи. Обойную муку получают обойным помолом, выход её — 95%. В ржаной муке от 10 до 15% белков (обойная мука), до 74% крахмала (мука сеяная).
Ржаной хлеб по калорийности и качеству мало уступает пшеничному, больше, чем пшеничный хлеб, содержит лизина (незаменимой аминокислоты), хотя хуже по переваримости и усвояемости. Рожь относится к хлебным культурам. Качество хлеба, в том числе и ржаного, определяется состоянием белкового комплекса. Белки отличаются повышенной чувствительностью к высоким температурам, поэтому при сушке важно не допустить их денатурации. Белки ржи более термоустойчивы, чем пшеницы, этому способствуют более плотные оболочки, менее выраженная бороздка, удлиненная форма зерна.
Рожь используется и на корм скоту: зерно ее применяют в качестве концентрированного корма, а зеленую массу – для ранней подкормки и даже для приготовления травяной муки. Солома идет на подстилку животным. Урожай соломы ржи обычно в два раза выше урожая зерна.
Поэтому рожь в наших условиях, при переходе на нулевые обработки, целесообразно использовать для получения мульчи. Недостатком зерна ржи считается его повышенная кислотность, поэтому лучше употреблять пшенично-ржаной хлеб, а на корм скоту включать в комбикорма не более 15% зерна ржи.
В зависимости от ботанических особенностей и района произрастания рожь делится на три подтипа: озимая северная, озимая южная и яровая. Зерновка ржи похожа на зерновку пшеницы, отличается от последней формой: зерновка ржи более вытянутая, тонкая и округлая. Окраска зерна ржи чаще мучнистая. Масса 1000 зерен колеблется от 10 до 45 г, натура — 680…750 г/л.
На величину массы 1000 зерен и натуру влияет влажность, засоренность, зрелость зерна и другие факторы. Скважистость насыпи ржи — 35-40%, угол естественного откоса — 23-48 градусов. Повышение влажности и засоренности увеличивает угол естественного откоса.
Зерно ржи более гигроскопично, чем зерно пшеницы. Величина критической влажности ржи находится в пределах 14,5-15%. Насыпь ржи характеризуется низкой тепло- и температуропроводностью, что способствует задержанию тепла и развитию процесса самосогревания.
Химический состав зерна ржи несколько отличен от химического состава пшеницы. Содержание белка колеблется в пределах 12-17%. Белковые вещества ржи образуют клейковину, однако условия ее образования отличны от клейковины пшеницы. Рожь содержит 56-63% крахмала, который характеризуется более легкой клейстеризацией, чем у пшеницы.
Рожь богата сахарами (4-8%), содержит 1,5-2,5% слизей, образующих с водой вязкие растворы. Наличие водорастворимых веществ у ржи также значительно выше (12-17%), чем у пшеницы (5-7%). Содержание жира, клетчатки и минеральных веществ у ржи и пшеницы практически одинаково.
Зерно ржи на хлебоприемные предприятие принимают с учетом базисных и ограничительных кондиций. Базисные кондиции предусматривают следующие показатели: влажность в зависимости от района произрастания — 14, 15 или 17% (ГОСТ 16990-71), натура 680, 700 или 715 г/л, содержание сорной примеси — 1%, содержание зерновой примеси — 1%, зараженность вредителями хлебных запасов не допускается.
Ограничительными кондициями предусматривают влажность в зависимости от района произрастания — 17, 19%, содержание сорной примеси — не более 5%, в том числе гальки — не более 1%, вредной примеси также не более 1%. В числе вредной примеси допускается не более 0,5% спорыньи, горчака ползучего, горчака-софоры, мышатника (по совокупности) не более 0,1%, вязеля — не более 0,1%, гелиотропа опушенноплодного — не более 0,1%. Не допускается содержание триходесмы седой.
Содержание зерновой примеси допускается до 15%, в том числе проросших зерен — не больше 5%. Зараженность вредителями хлебных запасов, кроме клеща, не допускается. При размещении и хранении учитывают состояние зерна по влажности и засоренности.
К чистому зерну относят зерно с содержанием сорной примеси до 1% включительно и зерновой до 2% включительно, к зерну средней чистоты соответственно свыше 1 до 2% включительно и свыше 2 до 4% включительно и к сорному — свыше 2 и свыше 4%.
Свежеубранное зерно ржи, поступающее на хлебоприемные предприятия, содержит семена сорных растений, в том числе и вредную примесь (горчак ползучий, плевел опьяняющий, триходесму седую и др.), а также спорынью, головню, также относящиеся к вредной примеси, органическую примесь (части стеблей, ости, пленки), прогнившие, обуглившиеся, поджаренные зерна ржи, ячменя, полбы, пшеницы с явно испорченным эндоспермом, минеральную примесь и др.
Для доведения партии до требований ограничительных кондиций рожь при поступлении на предприятие очищают на ситах, указанных в инструкции по приемке и ее хранению. После отделения крупных примесей в ворохоочистителе зерно ржи поступает в сепараторы.
Сход с подсевных сит с отверстиями размером 1,8 х 20…2,0 х 20 мм представляет собой крупную фракцию, а проход (мелкую фракцию) направляют на другой сепаратор, где устанавливают подсевные сита с отверстиями размером 1,4 х 20 мм. Очистку крупной фракции ржи от длинных примесей проводят в овсюгоотборочных машинах с ячеями ø 9,5…12,5 мм, а для выделения из мелкой фракции коротких примесей используют куколеотборочные машины с ячеями ø 4,5…5,6 мм.
Рожь, засоренную костром ржаным, очищают на подсевных ситах с отверстиями размером 1,8 х 2…2 х 20 мм, при этом толщина слоя зерна не должна превышать 5-10 мм для обеспечения непосредственного контакта семян костра ржаного с поверхностью сита. Семена костра ржаного вместе с мелкими, изъеденными и битыми зернами ржи идут проходом, а сходом идет рожь. Если очистка недостаточно эффективна, ее повторяют.
При наличии в поступившей ржи рожков спорыньи исходное зерно очищают в сепараторах с подвесными ситами с отверстиями размером 1,7 х 20 мм, спорынья идет сходом с этих сит и далее сход поступает на триеры с ячеями ø9,5 мм для выделения длинных рожков и с ячеями ø 4,5 мм для выделения коротких.
Плоды вязеля разноцветного выделяют из ржи проходом через подсевные сита с отверстиями размером 1,8 х 2…2 х 20 мм, плоды редьки дикой – сходом с сортировочных сит с отверстиями размером 2,6 х 20…3 х 20 мм, проход зерна направляют в триеры с ячеями ø 6,3…7,1 мм. Зерно ржи от гречихи вьюнковой и вьюнка полевого очищают в сепараторах с треугольными отверстиями с размером сторон 5-5,5 мм.
Для отделения легких примесей в пневмосепарирующих каналах сепараторов скорость воздушного потока должна быть 5-6 м/с. При сушке зерна ржи в шахтных прямоточных зерносушилках предельная температура нагрева зерна независимо от начальной влажности составляет 60°С, предельная температура агента сушки при одноступенчатом режиме — 160°С, при двухступенчатом в I зоне — 130, во II – 160°С.
При сушке в рециркуляционных зерносушилках с нагревом зерна в падающем слое температура нагрева зерна предельная, температура его нагрева не зависимо от первоначальной влажности составляет 60°С, а предельная температура агента сушки в I зоне — 130°С, во II – 160°C.
Рожь, предназначенную для переработки, высушивают до влажности 14,5-15,5%, для краткосрочного хранения – до 14-15%, для длительного – до 13-14%. При длительном хранении зерно ржи вентилируют на всех существующих типах установок, предназначенных для активного вентилирования зерна в складах и элеваторах. Сроки устойчивого хранения зерна ржи в зависимости от температуры и влажности аналогичны данным для пшеницы.
Физические свойства БВД
Рациональное хранение и использование БВД требуют знания их физических свойств. БВД — это сыпучий продукт, представляющий собой смесь самых разнообразных компонентов, имеющих различную крупность, влажность, структуру, плотность и т. д.
От качества и соотношения этих компонентов зависят объемная масса, скважистость, сыпучесть, гигроскопичность и другие физические свойства БВД. Крупность рассыпных и гранулированных БВД, а также прочность гранул нормируются стандартом.
Объемная масса большинства исследованных образцов рассыпных БВД разных рецептов составляет не менее 500 г/л (414…490 г/л), хотя у отдельных образцов она достигала 620…627 г/л. Такие колебания в величинах объемной массы объясняются тем, что в БВД различных рецептов содержатся в неодинаковом количестве компоненты с высокой и низкой объемной массой, причем колебания по этому показателю могут быть очень значительны. Так, например, объемная масса отрубей составляет около 350 г/л, травяной муки — 219… 300, гороховой муки — 620…715, рыбной муки — 564…620, поваренной соли — 1121…1182, обесфторенного фосфата — 1469 г/л и т. д.
По величине объемной массы рассыпные БВД значительно уступают таким зерновым кормам, как пшеница, рожь, ячмень, кукуруза. Гранулирование увеличивает объемную массу БВД.
Скважистость и сыпучесть — это свойства, присущие всем мелкодисперсным продуктам, в том числе БВД. Величина скважистости и степень сыпучести БВД зависят от количественного соотношения и физико-механических свойств их компонентов — размеров, формы и структуры частиц, влажности и других факторов.
Скважистость БВД различного состава колеблется от 38 до 58 %. По общей величине она близка к скважистости зерновых масс, но по своей мелкопористой структуре подобна скважистости муки, отрубей и других мелкодисперсных продуктов. Такой характер скважистости уменьшает газопроницаемость и газообмен в насыпи, затрудняет проникновение в нее насекомых — вредителей. По величине и характеру скважистости БВД сходны с комбикормами.
Сыпучесть — одно из основных физических свойств БВД, так как от нее зависят правильность дозирования и равномерность смешивания при включении добавок в состав комбикорма.
Угол естественного откоса БВД различного назначения и разных рецептов колеблется от 39 до 44°. БВД менее сыпучи, чем зерно пшеницы, ржи, ячменя, кукурузы, и по степени сыпучести близки к комбикормам. Исследования физико-механических свойств БВД (В. Э. Перельман и др., 1970) показали, что при влажности 8,4…9,7. % они обладают достаточно хорошей сыпучестью.
Гигроскопичность играет очень важную роль при хранении БВД и их компонентов. От степени гигроскопичности зависит изменение влажности продукта, а, следовательно, и его стойкость при хранении.
Сорбционные свойства БВД обусловлены как количественным соотношением компонентов, входящих в их состав, так и качественными их особенностями — химическим составом, степенью измельчения, анатомическим строением частиц и т. д.
Анализ полученных данных показывает, что величины равновесной влажности БВД и отдельных видов сырья довольно существенно различаются при одних и тех же условиях хранения. При невысокой относительной влажности воздуха (до 70 %) незерновое сырье (мясо-костная мука, рыбная мука, кормовые дрожжи, шрот подсолнечный, травяная мука) имеет более низкую равновесную влажность, чем зерно пшеницы или пшеничные отруби. При этом равновесная влажность БВД выше, чем у перечисленных видов незернового сырья, но ниже, чем у отрубей и зерна. При относительной влажности воздуха 70 % равновесная влажность БВД составляла 14,2 %, т. е. уже превышала норму, установленную стандартом (14 %).
Увеличение относительной влажности воздуха выше 70 % сопровождается довольно резким увеличением равновесной влажности незернового сырья, которая приближается к влажности зерна и отрубей, а затем и превышает ее (травяная мука, кормовые дрожжи). Равновесная влажность БВД при этом быстро возрастает, превышая величины равновесной влажности всех исследованных видов сырья.
Следует отметить, что для БВД и их компонентов, так же как и для зерна, характерна неравномерность увеличения влажности при влагообмене, протекающем между ними и воздухом различной влагонасыщенности. Резкое, скачкообразное повышение равновесной влажности происходит при относительной влажности воздуха 80, 90 и 100 %. Так, равновесная влажность БВД рецепта 57-1Д при влажности воздуха 80 % составляла 18 %, при 90 % — 27,3, а при 100 % — 56,1 %.
При хранении БВД и их компонентов большое значение имеет не только величина равновесной влажности, но и скорость сорбции и десорбции парообразной влаги при различной относительной влажности воздуха. Проведенные исследования показали, что БВД и различные виды сырья обладают различной сорбционной способностью.
Приведены данные о среднесуточном приросте влаги в БВД и в сырье при относительной влажности воздуха 80, 90 и 100 %. Из этих данных видно, что самой высокой сорбционной способностью обладали БВД.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Экспериментальная задача «Конические горки»
Новые аудиокурсы повышения квалификации для педагогов
Слушайте учебный материал в удобное для Вас время в любом месте
откроется в новом окне
Выдаем Удостоверение установленного образца:
Слайд 1. « Конические горки»
Слайд 2. Условие задачи: не прилипающий гранулированный материал может при насыпании образовать конусоподобную горку. Исследуйте параметры, которые влияют на образование конуса и угол наклона его боковой поверхности.
Слайд 3. Цель: Исследование параметров, которые влияют на образование конуса и угол наклона его боковой поверхности.
Собрать экспериментальную установку для проведения опыта.
Изготовить модель устройства для определения угла естественного откоса сыпучего продукта.
Определить зависимость угла наклона боковой поверхности от вида материала.
Исследовать зависимость угла от шероховатости частиц материала, степени их увлажнения .
Слайд 4. Оборудование и материалы:
Воронки разного диаметра.
Слайд 5. Задача имеет практическое применение в:
пищевой промышленности (бункер для хранения сыпучих продуктов).
Величина угла важна для:
определения площади, занимаемой сыпучим материалом определенной массы и объема;
уровня загрузки транспортных средств;
количества загрузки емкостей сложной конфигурации.
Слайд 6. Теоретические сведения о величине угла.
Угол естественного откоса, или угол внутреннего трения (в механике грунтов), — угол, образованный свободной поверхностью рыхлой горной массы или иного сыпучего вещества с горизонтальной плоскостью. Иногда может быть использован термин «угол внешнего трения».
Частицы вещества, находящиеся на свободной поверхности насыпи, испытывают состояние предельного (критического) равновесия. Угол естественного откоса связан с коэффициентом трения и зависит от шероховатости зёрен, степени их увлажнения, гранулометрического состава и формы, а также от удельного веса материала.
Угол естественного откоса (градусы)
Гравий (натуральный с песком)
Слайд 8. Исследование зависимости угла естественного откоса от материала.
Вывод: в целом результаты эксперимента подтверждают теоретические данные. Угол естественного откоса зависит от структуры частиц материала.
Слайд 9. Исследование зависимости угла естественного откоса от высоты падения, диаметра воронки для сахара.
Вывод: от высоты падения угол естественного откоса практически не зависит. При увеличении диаметра воронки уменьшается разброс частиц вещества, следовательно, угол естественного откоса возрастает.
Слайд 10. Исследование зависимости угла естественного откоса от параметров материала.
Вывод: при увлажнении песка уменьшается сила трения, поэтому горка «растекается». При переувлажнении вступает в действие сила поверхностного натяжения воды.
Слайд 11. Исследование зависимости угла естественного откоса от формы частиц.
Вывод: более граненые частицы горного песка и сахара имеют больший угол естественного откоса по сравнению с «полированным» речным песком. Большой угол откоса пшена обусловлен практически идеальной сферической формой пшенной крупы.
Слайд 11. Выводы:
Угол естественного откоса зависит от формы частиц, влажности сыпучего материала, диаметра воронки.
Исследование угла естественного откоса имеет практическое значение при проектировании складских помещений, в логистике (транспорт, хранение), при добыче полезных ископаемых, в сельском хозяйстве.
