Механічні властивості зерна. Фізичні властивості насіння та його значення для очищення
Об'ємна маса.
Сушильне обладнання, як правило, використовують разом з іншими установками та машинами для післязбиральної обробки зернового врожаю, а також . У зерносушильних комплексах зазвичай використовують ємності для вологого (буферного сирого зберігання) з конусним дном. Лінійки недорогих силосів для зберігання зерна будуть опубліковані пізніше. Зерносушарки - у пріоритеті.
Для розрахунку продуктивності сушильного обладнання, місткості приймальних, резервних і компенсуючих ємностей необхідно знати об'ємну масу зернового матеріалу, що підлягає обробці, тобто. відношення маси матеріалу до займаного нею обсягу. У літературі можна зустріти різні назви цього показника: щільність зернової маси, натура, насипна маса та ін Об'ємну масу (В) зазвичай виражають у кілограмах або тоннах матеріалу в 1 м 3 ємності. На величину об'ємної маси впливають форма, розміри та щільність окремих зерен, а також стан їхньої поверхні. Якщо поверхня оболонки зерна шорстка, то зернова маса може мати менш щільне укладання, ніж при гладкій поверхні, а отже, і нижчу величину об'ємної маси. Зі зміною вологості зерна змінюється щільність укладання та зерновок, що впливає на об'ємну масу. Характер цього впливу окремих культур і навіть сортів різний. Як правило, при зниженні вологості збіжжя об'ємна маса підвищується (у зерна пшениці при зниженні вологості з 30 до 15% об'ємна маса підвищується на 12-15%). У таблиці наведено дані щодо об'ємної маси попередньо очищеного зерна різних культуру діапазоні вологості матеріалу 15-30%. Межі коливання цього показника обумовлені сортовими особливостями та зміною вологості матеріалу у вказаному діапазоні. При розрахунку розмірів ємностей для тимчасового зберігання зерна необхідно орієнтуватися на дані з переважних культур (найменшу об'ємну масу мають овес і соняшник, найбільшу просо, конюшина, горох).
Об'ємна маса В і кут природного укосу зерна різних культур
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Величина об'ємної маси залежить від способу засипання зерна в ємність, що зумовлює різну щільність укладання (відмінність може досягати 10-12%). Тому конструкція лабораторного приладу «пурки» для визначення об'ємної маси зерна - судини місткістю 1 л забезпечує еталонний спосіб рівномірного засипання матеріалу в ємність.
Засміченість зернового вороху також істотно впливає на його об'ємну масу. При цьому на величину об'ємної маси впливає не лише кількість домішок, а й їх якісний склад. Великі домішки можуть сприяти розпушенню зернової маси, а дрібні ущільнювати її (за рахунок заповнення міжзернового простору). Істотне значення мають також вологість та щільність частинок домішок.
Сипучість.
Найважливішим властивістю зернової маси є її сипкість, яка характеризується кутом природного укосу та кутом тертя про різні поверхні. Зі зниженням вологості зернової маси зменшується кут її природного укосу, тобто. кут між основою та утворюючим конусом при вільному падінні зернової маси на горизонтальну площину. Залежність величини кута природного укосу від вологості зернової маси різних культур ілюструється даними таблиці.
З підвищенням засміченості матеріалу та щільності його укладання зростає кут природного укосу. Наприклад, сильно засмічена зернова купа високої вологості, ущільнений від струшування в кузові машини, може мати кут природного укосу 70-80 град.
Багато операцій післязбиральної обробки зернового вороху передбачають переміщення матеріалу по різних поверхнях: по трубах та лотках, транспортерній стрічці тощо. У зв'язку з цим важливо знати величини кутів тертя зернової маси різним поверхнямта їх залежність від вологості матеріалу. Діапазони зміни кутів тертя зерна в інтервалі вологості 15-35% складають по металевим поверхням 22-35 град, по транспортерній стрічці - 25-40.
При монтажі транспортуючих пристроїв слід використовувати дані по кутах нахилу самопливних труб та їх перерізів.
Опір зернового шару повітряного потоку.
При підборі вентиляторів для сушіння та вентилювання зерна необхідно знати величину аеродинамічного опору зернового шару S. Ця величина залежить від товщини зернового шару б, швидкості руху повітря через зернову масу V та аеродинамічних властивостей зернової маси. Опір зернового шару можна визначити за формулою
S = А б V n ,
де А та n коефіцієнти, що залежать від виду зерна.
| Культура | Коефіцієнти формули (1.4) | Розрахункові величини опору зернового шару завтовшки 1 м при швидкості руху повітря V, м/с | |||||
| Пшениця | А | n | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 |
| 1410 | 1,43 | 0,51 | 1,38 | 2,48 | 3,74 | 5,13 | |
| Жито | 1760 | 1,41 | 0,67 | 1,78 | 3,16 | 4,75 | 6,5 |
| Овес | 1640 | 1,42 | 0,61 | 1,63 | 2,91 | 4,39 | 6,02 |
| Ячмінь | 1440 | 1,43 | 0,52 | 1,41 | 2,53 | 3,82 | 5,25 |
| Кукурудза | 670 | 1,55 | 0,19 | 0,54 | 1,02 | 1,59 | 2,24 |
| Просо | 2340 | 1,38 | 0,95 | 2,49 | 4,37 | — | — |
На величину S впливають щільність укладання зернової маси при її засипанні, ступінь ущільнення зернового шару в процесі сушіння, засміченість матеріалу, а також його вологість, параметри повітря та ін Особливо великий вплив мають спосіб засипання матеріалу та його засмічення. При несприятливому вплив цих факторів аеродинамічний опір зернового шару може зрости на 30-50%. Для зменшення цього впливу доцільно: при виборі засобів завантаження вентильованих ємностей та сушильних камервіддавати перевагу тим, які забезпечують рівномірне пухке укладання матеріалу;
перед вентилюванням та сушінням зернової маси проводити попереднє очищення вихідного матеріалу з обов'язковим виділенням дрібних домішок;
застосовувати «гасники» швидкості зерна під час його завантаження.
Бахітов Т. А. 1, Федотов В. А. 2
1 Кандидат технічних наук, Оренбурзький державний університет, 2 ORCID: 0000-0002-3692-9722, Кандидат технічних наук, Оренбурзький державний університет
ВПЛИВ СТРУКТУРНО-МЕХАНІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЗЕРНА ПШЕНИЦІ НА ЇЇ ТЕХНОЛОГІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ
Анотація
У статті розглядаються питання цільового призначення борошна із зерна пшениці залежно від ступеня дисперсності. Описано відмінності у формуванні помольних партій зерна відповідно до його структурно-механічних властивостей.Виявлено значні зв'язки показника твердозерності зерна та реологічними властивостями тесту. Визначено характер зв'язків, розроблено рівняння регресії, що дозволяють прогнозувати технологічні властивості зерна за його твердозерністю. Наведено важливість оцінки структурно-механічних характеристик при переробці зерна пшениці на виробництві.
Ключові слова: хліб, твердозерність зерна, кількість та якість клейковини, експрес-аналіз.
Bahitov T. A. 1 , Fedotov V. A. 2
1 PhD in Engineering, Orenburg State University, 2 ORCID: 0000-0002-3692-9722, PhD in Engineering, Orenburg State University
INFLUENCE OF WHEAT GRAIN STRUCTURAL-MECHANICAL PROPERTIES ON ITS TECHNOLOGICAL QUALITY
Abstract
The articleрозглянути питання purpose для wheat grain flour depending on dispersion degree. Існують відмінності в формі глибокого шлунка в погодженні з його структурними і механічними властивостями в матеріалі. Це явно виражені значні відносини індикатора риси hardness and rheological properties of the dough. Це визначено природу relationship, що розвивається відповідно до регресування еквіваленту, використовуваного для того, щоб вирішити технологічні особливості риси. We show the importance of assessing structural and mechanical characteristics in the processing of wheat grain production.
Keyword: хребет, граніт hardness, gluten quantity and quality, rapid analysis.
Технологи хлібопекарського та кондитерського виробництв пред'являють різні вимоги до борошна, що використовується для різних видіввиробів. Кількісні та якісні характеристики вуглеводно-амілазного та білково-протеїназного комплексу зерна, а звідси і співвідношення компонентів борошна схильні до значних коливань, що істотно впливає на її технологічні властивості.
Розміри частинок повинні відповідати цільовому призначенню борошна. Відомо, що для високоякісних макаронних виробів переважна мука з твердої пшениці з переважанням частинок розміром більше 250 мкм. У хлібопекарському борошні другого сорту кількість частинок величиною понад 250 мкм не повинна перевищувати 2 %, у вищому та першому сортах обмежують вміст частинок розміром понад 140 і більше 190 мкм відповідно. Для кексів та деяких інших видів борошняних кондитерських виробів бажане борошно з м'якозерної пшениці низькосклоподібної з частинками величиною до 30 мкм. Вважається, що борошно з III драної системи максимально відповідає вимогам до борошна для баранкових виробів (36 - 38% сирої клейковини з середньою пружністю і розтяжністю в межах 16 - 22 см). Для випікання хлібобулочних виробів вищої якості (типу саратовського калача, міської булки) потрібне борошно з пружною клейковиною І групи в кількості 35 - 40%. Встановлено, що борошно, що містить 17 – 26 % сирої клейковини, дає печиво (цукрове та затяжне) кращої якості, ніж борошно з 31 – 34 % клейковини, яка була прийнята за зразок.
У таблиці 1 наведено оптимальну характеристику борошна для хлібобулочних виробів, печива, тістечок, кексів, крекерів, бісквітів.
Ряд дослідників вважає, що за нормальних умов зростання пшениці її сила визначається сортом і вмістом білка. Так, зернові стандарти США поділяють типи пшениці (за винятком білозерної) на товарні класи, які відображають спадкові відмінності властивостей сортів та можливості потенційного використання.
Таблиця 1 - Оптимальна характеристика борошна для потреб хлібопекарського та кондитерського виробництв
| Цільове призначеннязерна | Розміри частинок, мкм | Зольність, % | Вміст білка, % | Якість клейковини |
| Хліб | 50 | 0,50 | 11,5 | Сильна |
| Печиво | 30 – 50 | 0,44 | 9,5 | Слабка |
| Тістечка | 30 – 50 | 0,44 | 8,5 | Слабка |
| Крекери | 35 – 50 | 0,44 | 9,5 | Сильна |
| Бісквіти | 30 – 45 | 0,40 | 10,0 | Сильна |
Незалежно від вмісту білка сорту твердозерної червоної пшениці дають крупчасте борошно, яке користуються в основному для хлібопечення. При великій кількості білка борошно з високоякісних сортів цих типів пшениці характеризується високими значеннями показників седиментації по Зелені, в'язкості, водопоглинальної здатності, змішувальної цінності та об'ємного виходу хліба та інших дріжджових виробів.
Сила муки помітно зростає зі збільшенням кількості білка. Борошно з м'якозерної пшениці середньої сили використовують у чистому виглядіабо в суміші з більш сильним або слабшим борошном з м'якозерної та твердозерної пшениці для виготовлення печива, крекерів, пирогів та інших цілей (таблиця 2).
Сорти пшениці з невеликою кількістю протеїну (до 9,5 %) забезпечують відмінну якість борошна для виготовлення кексів, бісквітів, печива. Високі значення вмісту білка та ступеня пошкодження крохмалю при помелі твердозерних сортів м'якої пшениці зумовлюють доцільність її використання для вироблення хлібопекарського борошна.
Таблиця 2 – Цільове призначення зерна залежно від фізичних властивостейтіста
Відомо, що твердозерні сорти відрізняються хорошими борошномельними та хлібопекарськими властивостями, деякі з них можна використовувати для виробництва макаронних виробів. При переробці м'якої твердозерної пшениці виходить близько 45% крупки та 10% півкрупки із зольністю 0,54; 0,80% та 0,43; 0,60% відповідно.
Диференційований помел доцільно проводити на борошномельних заводах з декількома секціями, які використовують як покращувачі сорту сильної та найбільш цінної твердозерної пшениці.
Борошно, отримане при хлібопекарському помелі сортів пшениці твердозерної, відрізняється великими розмірами частинок (крупічастістю) в порівнянні з готовим продуктом з м'якозерної пшениці. Це зумовлює погіршення показника білизни та збільшення часу утворення тесту. Водночас водопоглинальна здатність фаринографу і водопоглинання при випіканні хліба, а також лужноводоутримуюча здатність у борошна з твердозерної пшениці, як правило, вища, ніж у борошна з м'якозерної, що обумовлено підвищеним вмістом білка і ступенем пошкодження крохмалю.
Однак у борошні, виробленому з сортів сильної та цінної пшениці зі склоподібною консистенцією ендосперму, вміст білка (клейковини) у більшості випадків перевищує оптимальний рівень кількості білка в борошні, призначеному для хлібопечення. Як правило, клейковина такого борошна занадто пружна і недостатньо розтяжна, що також ускладнює вироблення високоякісних хлібобулочних виробів. Тому для забезпечення необхідних властивостей хлібопекарського борошна на борошномельних заводах змішують твердозерну та м'ясозерну пшеницю (зазвичай два – три компоненти, на окремих заводах до десяти). При цьому необхідно роздільно готувати компоненти помольної партії відповідно до їх структурно-механічних властивостей.
Виявлено значні зв'язки твердозерності та показників водопоглинальної здатності борошна, часу утворення тесту, стійкості тесту (таблиця 3).
Цікавим є розробка експрес-аналізів ступеня твердозерності зерна, що дозволяють оперативно змінювати параметри помелу та співвідношення зерна в помольних партіях.
Для цього використовувалися методи оптичної мікроскопії з метою отримання зображення частинок розмелювання зерна, технічний зір– для пошуку та класифікації частинок за формою та розміром. Зібрані статистичні дані дозволили розробити спосіб визначення твердозерності зерна пшениці (патент на винахід № 2442132).
Особливості технологічних властивостейсортів твердозерної та м'якозерної пшениці слід враховувати для формування помольних партій зерна. Борошномельні заводи, знаючи структурно-механічні характеристики пшениці, можуть активно впливати на результати її переробки в процесі підготовки до помелу та подрібнення.
Таблиця 3 – Результати регресійного аналізу залежності реологічних властивостей тесту від показника твердозерності Х, кг/мм²
Список литературы / References
- Федотов В.А. Фактори формування споживчих властивостей зерномучних товарів/В. А. Федотов// Вісник Оренбурзького державного університету. - 2011. - № 4. - С. 186-190.
- Калачов М.В. Малі підприємства для виробництва хлібобулочних та макаронних виробів / М. В. Калачов. - М.: ДеЛі принт, 2008. - 288 с.
- Медведєв П.В. Вплив твердозерності зерна з його макаронні властивості / П. У. Медведєв, У. А. Федотов, І. А. Бочкарьова // Міжнародний науково-дослідний журнал. - 2015. - № 11 (42). - С. 68 - 74.
- Медведєв П.В. Комплексна оцінка споживчих властивостей зерна та продуктів його переробки / П. В. Медведєв, В. А. Федотов, І. А. Бочкарьова // Міжнародний науково-дослідний журнал. - 2015. - № 7-1 (38). - С. 77-80.
Список літератури на англійською/ References in English
- Fedotov V.A. Фактори формування потребительских зерномучних товарів / В. А. Федотов // Вестник Оренбурзького державного університету. - 2011. - № 4. - P. 186-190.
- Kalachev M.V. Мале предприятия для виробництва хлібобулочних і макаронних виробів / М. В. Калачев. - M.: DeLi print, 2008. - 288 p.
- Medvedev P.V. Вліяння твердозірності зерна на його макаронні вироби / P. V. Medvedev, V. A. Fedotov, I. A. Bochkareva // Международний науково-дослідник 'Журнал. - 2015. - № 11 (42). - P. 68 - 74.
- Medvedev P.V. Комплексна оцінка споживачів своїх зерна і продуктів його переробки / P. V. Medvedev, V. A. Fedotov, I. A. Bochkareva / / Meddunarodny nauchno-issledovatel'ski zhurnal . - 2015. - № 7-1 (38). - S. 77-80.
Ключові слова
РОБОЧІ ОРГАНИ / НАСІННЯ / СЕЯЛКА / ВЛАСТИВОСТІ / ЗЕРНОВІ КУЛЬТУРИ/ СОШНИК / НАСІННЯПРОВІД / WORKING ORGANS / SEEDS / SEED / DRILL / PROPERTIES / GRAIN CROPS / OPENER / SEED STEMАнотація наукової статті щодо сільського господарства, лісового господарства, рибного господарства, автор наукової роботи - Євченко О.В.
Розробка робочих органів селекційних машин можлива лише за достатнього вивчення фізико-механічних властивостейнасіння конкретних сортів. Форма та розміри насіння мінливі та залежать як від ґрунтових, так і від погодних умов у період вегетації. Вивчення розмірів насіння, їх геометричної форми і структури їх поверхні дозволить визначити характер взаємодії єдиного зерна з поверхнями насіннєвого ящика, сім'япроводу, відбивача насіння та обмежувальними поверхнями сошника і уточнити параметри конструкції селекційної зернової сівалки. Мета дослідження: вивчити фізико-механічні властивості насіння районованих і перспективних сортів зернових культур Тарського району Омської області. Завдання дослідження: визначити кореляційну залежність між ознаками (лінійними розмірами) насіння, кути природного укосу, коефіцієнти статистичного тертя насіння різним матеріалам(Сталь, полі-етилен, органічне скло, технічна гума). Досліджено такі сорти зернових культур: пшениці Росинка та Світланка; ячменю Тарський-3; вівса Тарський-2. Лінійні розміри насіння визначені за допомогою мікрометра з точністю до 0,01 мм. Вологість визначена за ГОСТ Р 50189-92 «Зер-но». Встановлено кореляційна залежність між ознаками (лінійними розмірами) насіння; кути природного укосу насіння зернових культур, що у межах від 29025/ до 39012/; коефіцієнти внутрішнього тертя і коефіцієнти статичного тертя, рівні відповідно 0,564-0,815 і 0,234-0,410.
Схожі теми наукових праць із сільського господарства, лісового господарства, рибного господарства, автор наукової роботи - Євченко О.В.
-
Фізико-механічні властивості плодів баштанних культур
2017 / Цепляєв О.М., Кітов О.Ю. -
Властивості лісового насіння з крилатками, знекрилених, плодів-бобів і без оплоднів
2015 / Синельников Олександр Вікторович -
Основні фізико-механічні властивості насіння гарбуза сорту «Зимовий солодкий»
2011 / Деревенко В. В., Коробченко О. С., Оленкіна І. М. -
Основні фізико-механічні властивості насіння гарбуза, вирощеного в Таджикистані
2012 / Деревенко В. В., Мірзоєв Г. Х., Лобанов А. А., Дікова О. В., Клімова О. Д. -
Дослідження фізико-механічних властивостей кедрового горіха
2010 / Куриленко Н. І. -
Флагман сибірської селекції
2013 / Рутц Р. І. -
Відбір елітних рослин ячменю у первинній ланці насінництва
2017 / Кошеляєв В.В., Карпова Л.В., Кошеляєва І.П. -
Оцінка впливу шнекових робочих органів транспортуючих пристроїв на показники якості насіннєвих матеріалів
2015 / Московський М.М., Адамян Г.А., Тихонов К.М. -
Залежність розвитку грибної інфекції зернових культур від сезонної динаміки кліматичних факторів
2017 / Шешегова Т.К., Щеклеїна Л.М., Щеннікова І.М., Мартьянова О.М. -
Підвищення ефективності апаратів точного висіву дрібнонасіннєвих культур
2015/Шварц А.А., Шварц С.А.
Розвиток робочих місць з використанням машин є можливим тільки під можливим вивченням фізичних і механічних властивостей косметики конкретних видів. Склад і розмір сідни є варіаційним і залежить від бруківки і погодних умов протягом зростаючого сезону. Study of size of seeds , their geometrical shape and their surface structure allows us to determine the nature of the interaction of single grain surfaces the seed box, seed stem , seed coulter reflector and bounding surfaces and refine design parame-ters of selection grain drill. Objective of the work was to study physical and mechanical properties of seeds zoned and promising varieties of crops of Tarsky district of Omsk region. pur-pose was to determine the correlation між signs (linear dimensions) of seeds ; to determine the angles of repose; до виходу з coefficients of fric-tion статистичних seeds для різних матеріалів (стел, polyethylene, органічні glass, and technical rubber). The following varieties of crops були investigated: wheat “Rosinka” and “Svetlana”; barley "Tarsky-3"; oats "Tarsky-2". Linear dimensions seeds determined using micrometer with an accuracy of 0.01 mm. Humidity був визначений відповідно до State standard 50189-92 “Grain”. Correlation dependence between variables (linear dimensions) seeds , installed angle of repose of cereal seeds were in the range of 29025//39012/; coefficients of internal friction and static friction coefficients re-spectively були equal to 0.564-0.815 and 0,234-0.410.
Текст наукової роботи на тему «Аналіз фізико-механічних властивостей насіння зернових культур»
АНАЛІЗ ФІЗИКО-МЕХАНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЬ НАСІННЯ ЗЕРНОВИХ КУЛЬТУР
ANALYSIS OF PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF GRAIN CROPS SEEDS
Євченко О.В. - канд. техн. наук, доц. кав. агрономії та агроінженерії Тарської філії Омської державної аграрного університету, м. Тара. E-mail: [email protected]
Розробка робочих органів селекційних машин можлива лише за достатньому вивченні фізико-механічних властивостей насіння конкретних сортів. Форма та розміри насіння мінливі та залежать як від ґрунтових, так і від погодних умов у період вегетації. Вивчення розмірів насіння, їхньої геометричної форми та структури їхньої поверхні дозволить визначити характер взаємодії єдиного зерна з поверхнями насіннєвого ящика, сім'япроводу, відбивача насіння та обмежувальними поверхнями сошника та уточнити параметри конструкції селекційної зернової сівалки. Мета дослідження: вивчити фізико-механічні властивості насіння районованих та перспективних сортів зернових культур Тарського району Омської області. Завдання дослідження: визначити кореляційну залежність між ознаками (лінійними розмірами) насіння, кути природного укосу, коефіцієнти статистичного тертя насіння з різних матеріалів (сталь, поліетилен, органічне скло, технічна гума). Досліджено такі сорти зернових культур: пшениці - Росинка та Світланка; ячменю – Тарський-3; вівса – Тарський-2. Лінійні розміри насіння визначені мікрометром з точністю до 0,01 мм. Вологість визначена за ГОСТ Р 50189-92 "Зерно". Встановлено кореляційну залежність між ознаками (лінійними розмірами) насіння; кути природного укосу насіння зернових культур, що знаходяться в межах від 29025 до 39012/; коефіцієнти внутрішнього тертя та коефіцієнти статичного тертя, рівні відповідно 0,5640,815 та 0,234-0,410.
Ключові слова: робочі органи, насіння,
Evchenko A.V. - Cand. Tech. Sci., Assoc. Prof., Chair of Agronomy and Agroengineering, Tarsky Branch, Omsk State Agrarian University. Tara. E-mail: [email protected]
сівалка, властивості, зернові культури, сошник, сім'япровід.
Розвиток робочих місць з використанням машин є можливим тільки під можливим вивченням фізичних і механічних властивостей косметики конкретних видів. Форма і розмір сідни є варіаційною і залежить від бруківки і погодних умов протягом зростаючого сезону. Study of size of seeds, they geometrical shape and their surface structure allows us to determine the nature of the interaction of single grain surfaces the seed box, seed stem, seed coulter reflector and bounding surfaces and refine design parameters of selection grain drill. Objective of the work was to study physical and mechanical properties of seeds zoned and promising varieties of crops of Tarsky district of Omsk region. purpose was to determine the correlation між signs (linear dimensions) of seeds; to determine the angles of repose; до виходу з coefficients of friction of statistical seeds for divers materials (стел, polyethylene, органічні glass, and technical rubber). Наступні варіанти кроків були розглянуті: wheat "Rosinka" and "Svetlana"; barley "Tarsky-3"; oats "Tarsky-2". Linear dimensions seeds determined using micrometer with an accuracy of 0.01 mm. Humidity був визначений відповідно до State standard 50189-92 "Grain". Correlation dependence between variables (linear dimensions) seeds, installed angle of repose of cereal seeds were in the range of 29025//39012/; coefficients of internal friction and static friction coefficients respectively були equal to 0.564-0.815 and 0,2340.410.
Keywords: working organs, seeds, seed, drill, properties, grain crops, opener, seed stem.
Вступ. Розробка робочих органів селекційних машин можлива лише при доста-
точного вивчення фізико-механічних властивостей насіння конкретних сортів. Форми та розміри насіння мінливі та залежать як від ґрунтових, так і від погодних умов у період вегетації. При вивченні фізико-механічних властивостей насіння важливі не лише середні розміри, а й усі показники мінливості окремих властивостей насіння зернових культур.
Вивчення розмірів насіння, їхньої геометричної форми та структури їхньої поверхні дозволить визначити характер взаємодії єдиного зерна з поверхнями насіннєвого ящика, сім'япроводу, відбивача насіння, що обмежують поверхнями сошника та уточнити параметри конструкції селекційної зернової сівалки.
Ціль досліджень. Вивчити фізико-механічні властивості насіння районованих та перспективних сортів зернових культур Тарського району Омської області.
Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі завдання:
1) визначити кореляційну залежність між ознаками (лінійними розмірами) насіння;
2) кути природного укосу;
3) коефіцієнти статистичного тертя насіння за різними матеріалами.
Матеріал та методи досліджень. Досліджено такі сорти зернових культур: пшениці - Росинка та Світланка; ячменю - Тарський-3; вівса – Тарський-2. Зразки насіння було взято з урожаю селекційних ділянок ФДБНУ «СибНДІСГ» у 2012-2014 роках.
Методика відбору навішення аналогічна всім зразків насіння. З трикілограмового середнього зразка методом хрестоподібного поділу виділено навішування, що містить 200 300 шт. насіння, яке потім було виміряно і зважено.
Лінійні розміри насіння визначені мікрометром з точністю до 0,01 мм. Вологість визначена за ГОСТ Р 50189-92 "Зерно". Співвідношення та зв'язок між ліній-
ними розмірами насіння представлені через кореляційно-регресійний аналіз. Між ознаками (розмірами) проведено п незалежних парних спостережень, за отриманими значеннями визначено вибіркові емпіричні коефіцієнти кореляції (К), регресії (Вух), стандартна помилкакоефіцієнта кореляції (Ег), критерій суттєвості коефіцієнта кореляції (Тг) та помилка коефіцієнта регресії (Ев).
Кути природного укосу визначено за допомогою приладу, виготовленого у навчальній майстерні філії. Прилад є прямокутним ящиком, одна з бічних стінок якого виконана з органічного скла, з розмірами: довжина - 365 мм; ширина – 200; висота – 230 мм. У днищі ящика є проріз (125^200 мм), що перекривається засувкою. Ящик встановлюється горизонтально і заповнюється насінням, потім висувається засувка, і матеріал висипається через проріз горизонтальну поверхню, утворюючи конус з кутом природного укосу. Розмір кутів природного укосу встановлена кутоміром з точністю ±0,50. Повторність дослідів прийнята восьмиразовою, середнє значення кутів природного укосу визначено як середнє арифметичне.
Коефіцієнт внутрішнього тертя між поверхнями окремих зерен у їх сукупності визначено як тангенс кута природного укосу.
Коефіцієнти статичного тертя визначені на похилій площині (рис.1) за чотирма матеріалами: сталі, поліетилену, органічного скла та технічної гуми.
Результати досліджень. Внаслідок проведених досліджень фізико-механічних властивостей насіння встановлено, що геометричні розміри досліджуваних сортів зернових культур варіюють у широких межах. Середні та екстремальні розміри їх наведені у таблиці 1.
Мал. 1. Схема сил, що діють на досліджуваний матеріал: а - кут між похилою (вісь Х) та горизонтальною площинами; в - вага вантажу, встановленого на досліджуваний матеріал; N - нормальний тискна досліджуваний матеріал із боку вантажу; в, вп - проекції ваги вантажу на осі координат Х і У; Т - сила тертя насіння по сталі, поліетилену, органічного скла; технічній гумі
Таблиця 1
Лінійні розміри насіння зернових культур урожаю 2014 року, мм
Культура та сорт Довжина L (максимальний) Ширина В (середній) Товщина А (мінімальний)
Пшениця - Росинка 6,75 3,22 2,92
Пшениця - Світланка 6,58 3,46 3,09
Ячмінь - Тарський-3 10,05 4,05 2,96
Овес - Тарський-2 11,8 3,32 2,61
Аналіз таблиці 1 показує, що довжина насіння Тарський вівса-2 перевищує довжину насіння пшениці Світланка більш ніж на 5 мм. За однойменними розмірами - шириною і товщиною -насіння знаходиться у вузькому діапазоні, не пре-
що висить 1 мм.
Кореляційно-регресійний зв'язок основних розмірних характеристик насіння за значенням критерію Т05 = 2,07; То, 1 = 2,81; Т001 = 3,77 представлена таблицях 2-5.
Таблиця 2
Кореляційно-регресійний зв'язок пшениці Росинка
X У R Sr Tr Byx Sв Зв'язок
Товщина Ширина 0,547 0,174 3,14 0,755 0,241 **
Товщина Довжина 0,43 0,188 2,28 0,845 0,367 *
Ширина Довжина 0,503 0,180 2,79 0,71 0,712 **
Кореляційно-регресійний зв'язок пшениці Світланка
X У R Sr Tr Byx Sв Зв'язок
Товщина Ширина 0,657 0,157 4,18 0,650 0,155 ***
Товщина Довжина 0,613 0,164 3,73 1,157 0,309 **
Ширина Довжина 0,344 0,134 2,56 0,651 0,253 *
Таблиця 4
Кореляційно-регресійний зв'язок ячменю Тарський-3
X У R Sr Byx Sв Зв'язок
Товщина Ширина 0,674 0,140 4,79 0,85 0,177 ***
Товщина Довжина 0,262 0,201 1,303 1,069 0,819
Ширина Довжина 0,466 0,152 3,06 1,553 1,685 **
Таблиця 5
Кореляційно-регресійний зв'язок вівса Тарський-2
X У R Sr Byx Sв Зв'язок
Товщина Ширина 0,694 0,150 4,62 0,697 0,150 ***
Товщина Довжина 0,274 0,201 1,363 1,512 1,106
Ширина Довжина 0,11 0,207 0,531 0,606 1,138
Аналіз таблиць 2, 3 показує, що насіння пшениці має середню кореляційну залежність. У пшениці сорту Росинка близько 24% мінливості залежної змінної (результативної ознаки) пов'язано із мінливістю незалежної змінної (факторіальної ознаки), у пшениці сорту Світланка – 29%.
Аналіз таблиць 4, 5 показує різну кореляційну залежність між ознаками (розмірами). Так, у ячменю Тарський-3 за ознакою «товщина – ширина» та «ширина – довжина» середня кореляційна залежність, а за ознакою «товщина – довжина» – слабка. У ов-
са Тарський-2 за ознакою «товщина – ширина» середня кореляційна залежність, а за іншими ознаками – слабка.
На рисунках 2-4 представлені варіаційні криві розподіли по довжині, ширині та товщині 100 штук насіння пшениці, вівса, ячменю. Аналіз варіаційних кривих розподілу насіння переконує, що характер розподілу має закономірність нормального розподілу: випадкові величини групуються навколо центру розподілу, при видаленні якого вправо чи вліво частоти їх поступово зменшуються.
Мал. 2. Варіаційні криві розподілу довжини насіння
Мал. 3. Варіаційні криві розподілу ширини насіння
Мал. 4. Варіаційні криві розподілу товщини насіння
p align="justify"> Коефіцієнт внутрішнього тертя між поверхнями окремих зерен в їх сукупності з деякими припущеннями визначений як тангенс кута природного укосу.
Теоретичними дослідженнями доведено, що з вільному пересипанні куль однакового діаметра кут природного укосу може бути від 25057/ до 70037/. Звідси випливає, що величина кута природного укосу залежить від діаметра куль. Але, як відзначають дослідники, властивості їхньої поверхні впливають на щільність укладання і через неї на величину кута природного укосу.
Форма досліджуваного насіння далека від правильної форми кулі, проте щільність їх
укладання визначається конкретними коефіцієнтами тертя, внаслідок цього кути природного укосу зернових культур по кожному сорту не мають значних відмінностей та варіюють у незначних межах. Результати експериментів наведено у таблиці 6.
Отримані кути природного укосу насіння всім сортів зернових культур перебувають у межах від 29025/ до 39012/ і відповідно коефіцієнти внутрішнього тертя дорівнюють 0,564-0,815.
В результаті обробки експериментальних даних одержано коефіцієнти статичного тертя по фрикційних поверхнях (табл. 7).
Вісник^КРАСТЯУ. 2016. № S
Таблиця 6
Значення кутів природного укосу Q та коефіцієнт внутрішнього тертя насіння ^ досліджуваних культур
Культура та сорт Абсолютна маса 1000 насінин, г Кут природного укосу, Q Коефіцієнт внутрішнього тертя, ^
макс. середній хв. макс. середній хв.
Овес - Тарський-2 43,4 38018/35005/32010/0,789 0,644 0,628
Ячмінь - Тарський-3 41,8 39012/34018/29025/0,815 0,682 0,564
Пшениця - Росинка 35,8 36020/ 33015/ 30022/ 0,735 0,655 0,585
Пшениця - Світланка 38,6 37005/33050/31008/0,775 0,670 0,604
Таблиця l
Коефіцієнти статичного тертя насіння по фрикційним поверхням
Культура та сорт Вологість, % Коефіцієнт статичного тертя
Сталь Поліетилен Технічна гума Органічне скло
Пшениця-Росинка 15,4 0,354 0,321 0,410 0,328
Пшениця-Світланка 16,2 0,344 0,302 0,403 0,303
Ячмінь-Тарський-3 15,8 0,311 0,271 0,350 0,274
Овес-Тарський-2 16,4 0,325 0,288 0,383 0,234
Аналіз таблиці 7 показує, що відмінності у величині коефіцієнтів статичного тертя за однойменними матеріалами між культурами незначне. Зі зміною фрикційної поверхні коефіцієнти статичного тертя змінюються від 0,234 до 0,410. Найменший коефіцієнт статичного тертя отримано при контакті з поліетиленом та органічним склом, максимальний – при контакті з технічною гумою.
1. Встановлено кореляційну залежність між ознаками (лінійними розмірами) насіння.
2. Встановлено кути природного укосу насіння зернових культур, що знаходяться в межах від 29025/ до 39012/, коефіцієнти внутрішнього тертя дорівнюють 0,564-0,815.
3. Встановлено, що із зміною фрикційної поверхні коефіцієнти статичного
тертя змінюються від 0,234 до 0,410.
Література
1. Євченко А.В., Кобяков І.Д. Посівні машини / М-во сільського госп-ва Російської Федерації, Тарський філ. ФГЗУ ВПО «Омський держ. аграрний ун-т». – Омськ, 2006.
2. Євченко A.B. Удосконалення робочих органів пневматичних селекційних сівалок: дис. ... канд. техн. наук. – Омськ, 2006.
1. Evchenko A.V., Kobjakov I.D. Поседние машины / М-во сельського хоз-ва Российской Федерації, Тарський fil. FGOU VPO «Омський гос.
2. Evchenko A.V. Сувенствування рябочих органів пневматичних селекційних се-ялок: діс. ... kand. tehn. nauk. – Omsk, 2006.
До фізичних властивостей зерна і насіння відносяться: форма зерна, лінійні розміри і крупність, об'єм, виконаність і щуплость, вирівняність, маса 1000. , зараженість шкідниками, засміченість
1 Існують наступні форми зерна: куляста, чечевицеподібна, еліпсоїд обертання; форма з різними розмірами у трьох напрямках (довжина, ширина, товщина)
2 лінійні розміри – довжина, ширина, товщина зернівки. Довга відстань між основою та верхівкою зернівки. Ширина – найбільша відстань між бічними сторонами. Товщина – відстань між спинкою та черевною стороною зернівки. Інтегральний п-ль крупності, де a, b, l – лінійні розчини. Класифікують: великі-L>4мм., середніL=2,5-4 мм, дрібні 2,5>L/
3 обсяг з-на необхідний розрахунку свердловості зернової маси, визначення режимів очитування і подрібнення, вважається, що більше V зернівки, тим вихід готової продукції. V з-на визначається шляхом занурення навішування з-на в мірну колбу, де нахродиться рідина, що не викликає набухання з-на (толуол). Об'єм однієї зернівки може бути: пшениця – 12-36 мм3, бешиха – 10-30 мм3, ячмінь – 20-40 мм3, гречка – 9-20 мм3. Об'єм зерна враховується через такий п-ль як сферичність (стосовно об'єму до площі поперечного перерізу зернівки (пшениця – 0,52-0,85мм, бешиха – 0,45-0,75мм), встановлено що якість клейковини впливає на обсяг зернівки., при погіршенні якості клейковини зменшується обсяг зернівки.
4 виконаність. Виконаними називаються зерна, що досягли при повному дозріванні вирівняності всіх структур характерного для даного сорту. Виконаними можуть бути дрібні та нормально розвинені зерна. Щуплим називається зерна недостатньо виконані, неприродно зморщені внаслідок несприятливих умов при формуванні зернівки. На підприємстві щуплость та виконаність не визначають. У наукових дослідженнях визначають відношення параметра поперечного перерізу зерна та периметра кола рівної площі – коеф. крупності.(Для нормального зернак=1.11)
5 вирівняність: ступінь однорідності окремих зерен складових зернову масу за окремими показниками якості (вл-ти, кольору, хімічний склад. і т д). Вирівняність визначають двома методами: 1-масі максимального залишку на ситі 2- максимальній сумарній масі залишків на двох суміжних ситах.
6 маса 1000 зерен: х-т кількість в-в що містяться в зерні, і оцінює крупність зерна, при високій М1000 менша кількість оболонок і зародка. М1000 визначають сухе в-во.М100=(100-W)*M1000 сир в-ва/100. Пшениця 10-75 гр, бешиха 10-45 гр, ячмінь 20-55 гр., гречка 15-40 гр. М1000 пов'язана з крупністю, склоподібністю, щільністю з-на, вмістом ендосперму, чим вище ці п-лі, тим вище М1000. При збільшенні М1000 збільшується вихід готової продукції та покращується її якість.
7 склоподібність – непрямий показник, що характеризує вміст білка в зерні. Склоподібність враховується під час виборів режимів ГТО. По склоподібності зернова маса підрозділяється на слід групи: 1- високосклоподібні (Ст>60%), 2-середньосклоподібне (СТ 40-60%), 3-низькосклоподібне (Ст< 40%). Сущ понятие ложная стекловидность (неумелое хранение или неправильная сушка), которая появляется в результате закалки рыхлого эндосперма. При переработке такое з-но растирается как мыльный парашек, определяется в результате замачивания з-на и последующего растирания в руках. Внутренняя часть зерновки – в виде мажущейся или жидкой массы.
8 щільність з-на. Різницю в щільності з-на та домішок використовують при очищенні з-на. Щільність визначають за допомогою пікнометра. Пшениця-1.33-1,55 г/м3, рож-1.26-1.42 г/см3, гречка1.22-1.32 г/см3.
9 плівчастість та лузжистість. Плівчастість - сод-е в % в з-не квіткових оболонок (ячмінь, просо, рис, овес), плодових (гречка) або насіннєвих (кліщевина) оболонок, при х-ці олійних культур плівчастість замінюється на лушпиння. Сод-е оболонок х-т цінність з-на під час переробки. Чим менше оболонок, тим більше з-не ендосперму, а слід. та піт. речей-в. У великому з-ні міститься менше оболонок, ніж у дрібному. Є кілька способів визначення плівчастості для просо і сорго застосовуються лабораторні лущення, для деяких культу застосовуються лушпиння ГДФ. Овес-18-46%, ячмінь-7-15, просо-12-25%, рис-16-24% гречка-18-28, соняшник 35-78%.
10 натура з-на-маса 1л з-на грамах визначається на пурці. На вел-ну натури впливає: вологість, сод-е і склад домішок, ф-ма з-на, стан поверхні, крупність, вирівняність, зрілість, виконаність, М1000, щільність та плівчастість. 1 високонатурне (пшениця> 785 г/л, ячмінь> 605 г/л, пирог> 715 г/л, овес > 510 г/л, соняшник> 460 г/л) 2-середньонатурне 3 низьконатурне (пшениця< 745 г/л, ячмень><543 г/л, рож< 675г/л, овёс < 460 г/л) фізичні св-ва зернової маси.
До фізичних властивостей відносяться сипкість, самосортування, шпаруватість і щільність укладання, сорбційні властивості та тепломасообмінні властивості (теплофізичні).
Сипучість. Зернова маса є дисперсною двофазною системою: зерно-повітря і відносяться до сипких матеріалів.
Сипучість або рухливість зернової маси пояснюється тим, що у своїй основі зернова маса складається з окремих дрібних твердих частинок: зерно основної культури, фракції зернової домішки.
Хороша сипкість зернових мас має величезне практичного значення. Тому що правильне використання цієї властивості дозволяє повністю уникнути витрат ручної праці.
Зернова маса легко переміщається різними транспортними засобами (конвеєрами, пневмотранспортними установками), легко поміщати зернову масу в різні за розмірами та формами автомобілі, судна, ємності (склад, бункер, силос). Завдяки сипучості зернові маси можна переміщати самопливами. На основі принципу самопливу побудовано всі технологічні процеси.
Сипучість зернової маси характеризує показниками, які називають кутом тертя – найменший кут, при якому зернова маса починає ковзати якоюсь поверхнею. При ковзанні зерна по зерну цей кут тертя називається кутом природного укосу.
Сипучість та кут природного укосу залежить від багатьох факторів: форма, розміри, стан поверхні зерна, вологість, кількість домішок та їх видовий склад, матеріал та стан поверхні, якою переміщується зернова маса.
Найбільшу сипкість має зернова маса що складається з зерен кулястої форми, чим більше форма зерна відхилена від форми кулі, тим менше його сипкість.
Чим більш шорстка поверхня зерна, тим менше сипкість, тим більше кут природного укосу.
Домішки в зернових масах можуть збільшити або зменшити сипкість і це залежить від їхнього характеру кількості. Якщо домішки мають гладку поверхню (кулястої форми), то такі домішки підвищуватимуть сипкість, проте зазвичай зустрічаються домішки (солома, насіння бур'янів). Вони зменшують її сипкість, аж до повної втрати такі зернові маси без попередньої очистки не можна завантажувати на зберігання.
Зі збільшенням вологості зернової маси її сипкість зменшується. Це характерне для всього зерно, але для кулястої форми воно менше виражене.
На сипкість впливає різні фактори, від яких вона зменшується або збільшується, і тому кут природного укосу для однієї і тієї ж культури лежатиме в межах: для пшениці 23 - 38 °, просо20-27 °.
Самосортування – здатність зернових мас втрачати однорідність при переміщенні чи вільному падінні, тобто. розшарування зернових мас, що відбувається в результаті відмінності властивостей складових її частинок (щільність, аеродинамічні св-ва).
Явище самосортування проявляється під час завантаження та випуску зерна з ємностей, при перевезеннях.
Явище самосортування практично збереження зерна є різко негативними і особливо під час завантаження, т.к. відбувається розшарування: найбільш важкі виконані великі зерна зосереджуються в нижніх і центральних шарах, у той час як дрібні, щуплі, дрібні зерна зосереджені біля стін і на поверхні силосу.
Таким чином, в результаті самосортування порушується однорідність зернової маси, що закладається на зберігання, що сприяє різним несприятливим процесам, що призводять до псування зерна, т.к. дрібні, щуплі зерна мають велику вологість.
Таким чином, перед завантаженням, зерно обов'язково потрібно очистити. Існують також проблеми з випуском зерна з ємностей, тому внаслідок самосортування якість зернових окремих порцій, що випускаються з силосу, будуть не однорідними, що позначається на ефективності переробки зерна, тому на борошномельних та круп'яних заводах проектується кілька випускних отворів.
Свердловість (S). Зерна укладається не щільно і між ними є простори, заповнені повітрям – свердловини.
Свердловість - це частина зернової маси заповнена свердловинами, тобто повітрям.
,
V1 – загальний обсяг зернової маси;
V – дійсний обсяг твердих частинок
Паралельно зі шпаруватістю використовується щільність укладання (t), яка визначається:
Щільність укладання – частина обсягу зернової маси, зайнята твердими частками.
Таке св-во як шпаруватість має велике значення у зберіганні зерна:
Свердловини заповнені повітрям, а це впливає на багато процесів, що протікають у зерні (процеси перенесення тепла, вологи, процеси дихання, забезпечення життєвих функцій зерна).
За рахунок свердловин забезпечується газопроникність зернових мас, що дозволяє проводити такі технологічні операції, як активне вентилювання, газацію, дегазацію. За рахунок свердловин можуть здійснюватися сорбційні св-ва.
Важлива як величина свердловистості, а й її структура. Структура свердловини - це її розмір та форма. Структура свердловини впливає на рівень повітря, газопроникність зерна, на рівень опору повітря при активному вентилюванні, а також на рівень адсорбції
Чим більший обсяг займають свердловини в зерновій масі, тим менше зерна у сховищі і тому необхідно збільшувати ємність складу для завантаження всієї партії.
Фактори, що впливають на свердловість:
Вологість впливає на шпаруватість подвійно. Зі збільшенням вологості зменшується сипкість і збільшується шпаруватість, але якщо зволоження відбулося в сховищі, то це призводить до набухання зерна і як наслідок зменшення шпаруватості.
Величина. Велике зерно має хорошу сипкість за рахунок більшої щільності та меншої кількості оболонок і тому укладаються щільніше ніж дрібні та зменшую свердловистість.
Шорсткість, зморшкуватість поверхні зменшує щільність укладання і збільшує свердловину і навпаки гладкі зерна укладаються з меншою свердловистістю.
Домішки. Великі – повів. шпаруватість, дрібні – поміщаючись у міжзерновому просторі зменш. її. Домішки з шорсткою поверхнею повів. свердловість.
Вирівняність. Вирівняне зерно укладається з більшою шпаруватістю, а менш щільне, не вирівняне з меншим. свердловини.
Форма. Зерно округлої форми укладається з більшою щільністю та зменшує. свердловистістю, а подовжене - укладається більш рихло, повів. свердловість.
Розмір зерносховищ. Чим більша площа складу, тобто. висота і ширина, тим вища щільність укладання і менше. свердловість.
Строки зберігання. Чим довше термін зберігання, тим більше ущільнюється маса і свердловість зменшується.
Залежно від цих факторів свердловість зернових мас може змінюватись у значних межах. Для всіх культур шпаруватість становить близько 50%.
СОРБЦІЙНІ ВЛАСТИВОСТІ ЗЕРНОВИХ МАС. СОРБЦІЯ РІЗНИХ ПАРІВ І ГАЗІВ ЗЕРНОВОЇ МАСИ
Сорбційні св-ва – це св-ва сорбентів поглинати чи виділяти ари чи гази різних речовин.
Зерно і продукти його переробки мають ці властивості. У зернових масах спостерігаються такі сорбційні явища як:
Адсорбція - явлн. поглинання або виділення парів та газів поверхнею продукту.
Абсорбція – явлн. поглинання або виділення парів та газів усім обсягом.
Хемосорбція – явлн. хімічної взаємодії парів і газів з реч-ва зерна.
Капілярна конденсація - явл. осідання зріджених парів та газів на поверхні макро- та мікропор.
Зерно і зернова маса загалом є добрими сорбентами і мають значну сорбційну ємність. Це пояснюється такими причинами:
зерно має капілярно пористу колоїдну структуру;
свердловість.
Зерно є типовим капілярно пористим колоїдним тілом. Між клітинами та тканиною зерна є макро- та мікро капіляри та пори. Стіни пір і є поверхнею, що бере участь у сорбційних проявах – це так зв. активна поверхнею.
Активна поверхня зернівки у багато разів перевищує справжню поверхню у 200 разів.
Сорбційні процеси особливо притаманні оболонок зерна, т.к. мають яскраво виражену капілярно пористу структуру.
Такі процеси як зволоження, активне вентилювання, сушіння, зберігання ведуть з урахуванням сорбційних св-в зерна.
Розрізняють 2 випадки сорбційних проявів: 1) сорбція різних пар та газів; 2) сорбція водяної пари (гігроскопічність).
Зерно і зернопродукти мають хороші гігроскопічні св-вами і тому необхідно враховувати це на всіх етапах роботи із зерном. При вирощуванні зерна в полі з бур'янами (полин, часник), що мають специфічний запах, який зерно може сорбувати. Таким чином зерно набуває полинового або часникового запаху, який важко видалити (видаляють при миття зерна).
При транспортуванні зерна в непридатній для цього машині (розлитий гас, бензин) призводить до сорбування цих речей. Також під час проведення дезінсекції необхідно врахувати сорбування зерном різних хімічних препаратів шкідливих як комах, але й тварин і людини.
Гігроскоп. св-ва – це поглинання чи виділення водяної пари.
ФІЗИКО-МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ПЛОДІВ, ВИНОГРАДНИКІВ І КОРМОВИХ КУЛЬТУР
1. Фізико-механічні властивості яблук, груш та прилади для їх вивчення.
1.1. Розмірно-масові показники.
1.2. Опір яблук статичному стиску.
1.3. Опір яблук динамічному впливу, допустиме ударне навантаження.
1.4. Опір плодів циклічним навантаженням.
1.5. Коефіцієнт тертя ковзання та кочення.
1.6. Міцність зв'язку плода з гілкою та плодоніжкою.
2. Фізико-механічні властивості сливи.
3. Фізико-механічні властивості вишні та черешні.
4. Фізико-механічні властивості кормових культур, сіна, силосу, соломи.
5. Зелені гідропонні корми (ЗКГ).
6. Прилади для вивчення фізико-механічних властивостей.
1. Фізико-механічні властивості плодів
1.1.Розмірно-масові показники
За формою плоди класифікують на:
· Плоскі;
· Округлі;
· Подовжені.
Залежно від відношення
Де Д– максимальний діаметр;
Н- Висота;
Плоскі К›1
Округлі К1
Подовжені К‹1
Різниця між max та min діаметром підвищується зі збільшенням розміру плода (П).
Зв'язок між середньою масою та його максимальним діаметром
Де Аі П- Коефіцієнти для кожного сорту
Ренет Симиренко А=0,00026 П=3,13
Ренет шампанський А=0,00026 П=3,07
Антонівка А=0,00037 П=3
Щільність: Симиренко – 0,816 г/см3
Антонівка – 0,792 г/см3
Насипна вага 617...650 кг/м3.
Питома вага яблук – 0,74…0,98 г/см3
Груш – 1,17…0,96 г/см3
Вишні – 0,78…1,43 г/см3
1.2. Опір плодів статичному стиску (плунжер розміром 8 мм)
Зусилля проколу шкірки: на боці – 0,086 кг/мм2
В основі – 0,1 кг/мм2
У вершини – 0,094 кг/мм2
Ударні навантаження - маятниковим копром або скиданням:
Енергія - … Дж.
Зв'язок між площею удару та величиною кінетичної енергії зіткнення
Де Т- Кінетична енергія зіткнення, Дж
S– площа забиття на плоді, см2
Т 0 – кінетична енергія, без слідів забиття.
Де До=4,5…4,6;
Т 0 = 4,0…5,4
Допустима висота падіння на жорстку поверхню 3...3,5 см, при якій не залишається слідів забиття - Антонівка - 7...9.
На гуму – 20...40 см
На яблука – 5…7 див.
Коефіцієнт відновлення – До 0
При ударі об нерухому поверхню
Де Vо- Швидкість на початку удару;
Vкінець- Швидкість в кінці удару.
До 0 – для яблука: дерев'яна поверхня – 0,20…0,27;
яблуко – яблуко – 0,32;
яблуко - шар стружки 1 см - 0,27 ... 0,34.
1.4. Опір циклічним навантаженням
Після 10 тис. циклів впливу ударяючим тілом пружні властивості плодів втрачаються, глибина проникнення в м'якуш майже дорівнює ексцентриситету шатуна (А-1,2 мм, частота = 35 Гц). Площа тиску 1 см2 досягається у Антонівки при 2500 циклів.
1.5. Коефіцієнт тертя кочення FkВизначається у площині найбільшого поперечного діаметру
Де Rn- Радіус кочення плода;
- Кут нахилу площини, при якій починається кочення.
За допомогою лінійки Желіговського визначають кут кочення та коефіцієнт тертя ковзання
1.6. Міцність зв'язку з плодухоюпри вологості 86...89%, діаметр плода 52...69 мм, діаметр плодоніжки 1,1...2,7 мм; зусилля відриву від 8 до 36Н (0,8 ... 3,6 кг) - розмір крони - 5 м, схема посадки 5х5 м.
Для машинного збору висоту штамба краще робити щонайменше 100 див.
Обрізані дерева мають компактну кулясту форму, під механізований збір. У дерев без обрізки ярусів немає, гілки згинаються під урожаєм, вимагають підпору, це ускладнює збирання за допомогою комбайнів.
2.Слива
Плоди сливи мають форму:
У ренклодів – круглі (індекс довжини – 0,92…1,01)
У угорок - довгасті (індекс - 1,05 ... 1,28)
Вага окремих плодів - 7,6 ... 43 г
Питома вага – 1,003-1,150 кг/м3
Насипна вага – 670…719 кг/м3
Діаметр плодоніжки-1,1…1,6;
Довжина – 48…59 мм.
Міцність зв'язку – зусилля відриву, кг ( Н):
Плоду від плодоніжки - 0,22 (2,2 ... 11,4 Н) ... 1,14 кг;
Плодоніжки від гілки 0,54...1,14 кг (5,4...11,4Н)
Твердість проколу шкірки – 0,087…0,101 кг/мм2
- 0,87 ... 1,01 Н / мм2
Стиснення плодів за товщиною – 2,24…4,42 кг – ренклоди;
5,08…11,0 кг – угорки.
При навантаженні більше 0,59 кг починає витікати сік у плодів без плодоніжки, а при 2,24 кг – утворюється тріщина.
Допустима висота вільного падіння – 20…40 см – на алюміній та фанеру; 70 ... 80 см - на грунт; 100 см – по дереву.
Таблиця-Твердості плодів сливи
З таблиці слід, що потрібно вивести сорти дозрівають однаково.
3. Вишня та черешня
Середня вага черешні в залежності від сорту – 2,02…7,65 г
Вишні – 2,2 …5,5 г
Міцність зв'язку плода з плодоніжкою
Твердість плодів, кг/мм2 – 0,024…0,066 – черешня
0,012…0,022 – вишня
Висота дерев – 6 м – черешня, вишні – 6,4 м
Розмір штамбу - 15 ... 18 см
Діаметр крони – вздовж ряду 4,2…7,1 м, поперек – 5,2…6,8 м
4.Фізико-механічні властивості кормових культур (силос, сіно)
Об'ємні та масові показники силосу
Валки люцерни (Вл – 54%), відстань між валками 20 м, вага валка – 8,4 кг/м, об'ємна вага 71,5 кг/м3.
Коефіцієнт тертя різнотрав'я свіжоскошене
Вологість - 58 ... 83% - по сталі 0,64 ... 1,47
Бобові (вологість - 64 ... 71%) - по сталі 0,83 ... 1,29
Злакові (вологість - 54 ... 62%) - по сталі 0,56-0,65.
Об'ємна вага пресованого сіна, кг/м3, за вологості 22…26% – 377 кг/м3.
5. Зелені гідропонні корми (ЗКГ)
ЗГК – 10-денні проростки культур (ячмінь, овес, пшениці, горох та ін. злакових та бобових культур). Їх скошують і всю масу разом в корінням згодовують як зелене вітамінне підживлення - взимку і ранньою весною.
3...4 діб насіння пророщують, а потім сходи на стелажах протягом 7 діб висвітлюють люмінесцентними лампами при t-18...20°С.
Щільність висіву – 75…120 тис. насіння на 1 м2 (3…7 кг/м2 схожих зерен), через 10 діб зеленого корму одержують 30 кг/м2 (тобто у 4…10 разів більше, ніж у висіяно).
Полив суворо дозований.
Висота – кукурудзи – 30…35 см
Пшениці, вівса, ячменю – 18...20 см
Вологість: 90…95% – у корінні
86 ... 95% - у верхньому шарі
Зелений корм при згодовуванні має мало суху масу (5…10%)
Коефіцієнт тертя спокою – ячмінь – по сталі – 0,85…0,92
Коефіцієнт тертя руху – 0,56…0,93.
6. Прилади, що застосовуються для вивчення фізико-механічних властивостей
Екстензометр – ЕТ-5
Ді Намограф-роботомір ДР-100
Призначений для вимірювання опору рослин різання та вигину.
Робота, що витрачається на деформацію зразка і зусилля, що виникають, встановлюються з діаграм. - Запис приладу "шлях - сила".
Максимальна сила спротиву – 120 кг. Змінні пружини дозволяють виміряти сили 10, 30, 60, 100 та 120 кг.
Принцип, як і твердомір Ревякіна, тільки папір для запису обертається з барабана пропорційно до переміщення (поступального) робочого органу.
Динамограф малих зусиль Д-10.
Прилад для виміру зусиль стиснення-розтягування до 10 кг – 3 діапазони вимірювання:
I – 0,1-1,0 кг
ІІ – 0,3-3 кг
ІІІ – 1-10 кг.
Дисковий прилад тертя ДПТ – дозволяє виміряти сили тертя від 50 до 1000 г
Прилад ПТСМ - Для визначення коефіцієнта тертя сипких матеріалів.
Ротаметричний порційний пневмокласифікатор РПП-30 . Призначений для вивчення аеродинамічних властивостей насіння та поділу насіннєвої суміші на компоненти, а також для оцінки якості роботи повітряних каналів зерноочисних машин. Вакуум створює вентилятор.
Література
1. Четвертаков А. В., Брутер І. М., С. Б. Бранд. Машини для товарного оброблення плодів. - М.: Машинобудування, 1977.
2. Методика вивчення фізико-механічних властивостей с.-г. рослин. - М.: ВІСХОМ, 1960.
3. Довідник конструктора с.-г. машин. Том 1. - М: Машинобудування, 1967.
4. Наукові праці науковців університету.