ЭлБиб

ñèñòåìû çåðíà (ñåìåíè) [6, 14]. Êàê âèäèì, áîëü-

øèíñòâî ýòèõ ïðè÷èí íå çàâèñèò îò ïàðàìåòðîâ òåõ-

íîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà è óïðàâëåíèþ íå ïîääàåòñÿ.

Òåïåðü ðàññìîòðèì, èç ÷åãî â ïåðèîä ïàäàþùåé

ñêîðîñòè ñóøêè ñêëàäûâàþòñÿ âûñîêèå ýíåðãåòè÷å-

ñêèå çàòðàòû è íàñêîëüêî îíè îïðàâäàíû.

Ïðåæäå âñåãî òåïëîâàÿ ýíåðãèÿ, ïîòðåáëÿåìàÿ íà

óäàëåíèå âíóòðåííåé âëàãè, ðàñõîäóåòñÿ íà ðàçðûâ

åå ñâÿçåé ñ ñóõèì âåùåñòâîì çåðíà, íà ïåðåìåùå-

íèå âëàãè ïî ñåòè ìèêðîêàïèëëÿðîâ â ïîâåðõíîñò-

íûå ñëîè çåðíîâûõ ÷àñòèö, íà ïðîöåññ èñïàðåíèÿ

âëàãè è ïåðåíîñ ïàðîâ âîäû â ìåæçåðíîâîå ïðî-

ñòðàíñòâî ÷åðåç ïîãðàíè÷íûé ñëîé, îêðóæàþùèé

êàæäóþ çåðíîâêó.

Ñðåäè ïåðå÷èñëåííûõ íàïðàâëåíèé ýíåðãîçàòðàò

ïåðâûå äâà âíîñÿò íàèáîëåå ñóùåñòâåííûé âêëàä â

óâåëè÷åíèå ýíåðãîïîòðåáëåíèÿ, êîòîðîå ïðîèñõîäèò

â ïåðèîä óäàëåíèÿ èç çåðíà âíóòðåííåé âëàãè ïðè

âûñîêîòåìïåðàòóðíîé êîíâåêòèâíîé ñóøêå.

Âî-ïåðâûõ, ýòî ìîæíî îáúÿñíèòü òåì, ÷òî âëàãà,

ðàñïîëîæåííàÿ â ãëóáèíå çåðíîâûõ ÷àñòèö, â îòëè-

÷èå îò ïîâåðõíîñòíîé, èìååò áîëåå ïðî÷íûå ñâÿçè ñ

áèîïîëèìåðàìè çåðíà, äëÿ ðàçðûâà êîòîðûõ òðåáó-

þòñÿ äîïîëíèòåëüíûå çàòðàòû ýíåðãèè. Âî-âòîðûõ,

ïåðåìåùåíèå âëàãè â ìèêðîêàïèëëÿðàõ çåðíîâûõ

÷àñòèö ïðîèñõîäèò íå åäèíûì ïîòîêîì, à ïóòåì ïå-

ðåñêîêà ñîâîêóïíîñòè îòäåëüíûõ ìîëåêóë âîäû ñ îä-

íèõ öåíòðîâ ñîðáöèè áèîïîëèìåðîâ çåðíà íà äðóãèå.

Ïðè÷åì ýòîò ïðîöåññ ïðîèñõîäèò â îñíîâíîì õàî-

òè÷íî, ñ ïîâûøåíèåì òåìïåðàòóðû ìàòåðèàëà îí

èíòåíñèôèöèðóåòñÿ, è ïîñëå ðàçðûâà ñâÿçåé ìîëå-

êóë âîäû â ïåðâîíà÷àëüíîì ìåñòå èõ ðàñïîëîæåíèÿ

îíè ñðàçó æå ñâÿçûâàþòñÿ â äðóãîì ìåñòå àêòèâíûìè

ôóíêöèîíàëüíûìè ãðóïïàìè ñóõîãî âåùåñòâà çåðíà

èëè ìîëåêóëàìè àññîöèèðîâàííîé âîäû, èìåþùè-

ìè íåêîìïåíñèðîâàííûå ýíåðãèè ñâÿçè àêòèâíûõ

ôóíêöèîíàëüíûõ ãðóïï áèîïîëèìåðîâ. Ïîýòîìó

âíîâü è âíîâü âîçíèêàåò íåîáõîäèìîñòü ðàçðûâàòü

ñâÿçè âëàãè ñ çåðíîì äëÿ ïðîäîëæåíèÿ ïðîöåññà

åå óäàëåíèÿ, à ýòî òðåáóåò ïîñòîÿííîãî ðàñõîäîâà-

íèÿ áîëüøîãî êîëè÷åñòâà òåïëîâîé ýíåðãèè.

Ïîñêîëüêó îïèñàííûé õàðàêòåð äâèæåíèÿ ìîëå-

êóë âîäû ñîõðàíÿåòñÿ íà ïðîòÿæåíèè âñåãî ïåðèîäà

èõ íàõîæäåíèÿ â ìèêðîêàïèëëÿðàõ çåðíà â ïðîöåñ-

ñå ìèãðàöèè âëàãè èç âíóòðåííèõ òêàíåé çåðíîâûõ

÷àñòèö â ïîâåðõíîñòíûå, òî îäíîâðåìåííî ñ ïîâû-

øåíèåì ýíåðãîçàòðàò ýòî ñîçäàåò ñèëüíîå ñîïðîòèâ-

ëåíèå ïåðåìåùåíèþ âëàãè âíóòðè ìàòåðèàëà, èç-çà

÷åãî óâåëè÷èâàåòñÿ ïðîäîëæèòåëüíîñòü ñóøêè. Êðî-

ìå òîãî, ìàëàÿ ïî âåëè÷èíå èíòåíñèâíîñòü âíóòðåí-

íåãî âëàãîïåðåíîñà â ýòîò ïåðèîä ñâÿçàíà ñ íèçêîé

ïðîïóñêíîé ñïîñîáíîñòüþ ìèêðîêàïèëëÿðîâ çåðíà

[14]. Â ðåçóëüòàòå äåéñòâèÿ ñîâîêóïíîñòè ïåðå÷èñ-

ëåííûõ ôàêòîðîâ ñêîðîñòü ïåðåìåùåíèÿ âëàãè âî

âíóòðåííèõ òêàíÿõ çåðíîâûõ ÷àñòèö îòñòàåò îò ñêî-

ðîñòè âíåøíåãî âëàãîïåðåíîñà, ïîýòîìó, êîãäà ïî-

âåðõíîñòíàÿ âëàãà èç ìàòåðèàëà óäàëåíà, à êîëè÷åñò-

âî âíóòðåííåé âëàãè, âûäåëÿþùåéñÿ íà ïîâåðõíîñòü

çåðíà, îêàçûâàåòñÿ ìåíüøå, ÷åì ïîäâîäèòñÿ òåïëî-

âîé ýíåðãèè äëÿ åå èñïàðåíèÿ, ïðîèñõîäèò ïåðåãðåâ

çåðíà è ñíèæåíèå åãî êà÷åñòâà. Ïðè÷èíà ýòîãî —

óãëóáëåíèå çîíû èñïàðåíèÿ âíóòðü çåðíîâîê, èç-çà

÷åãî èõ ïîâåðõíîñòü îñòàåòñÿ îáåçâîæåííîé, ëè-

øåííîé çàùèòíîãî ôàêòîðà îò íåáëàãîïðèÿòíîãî

âîçäåéñòâèÿ âûñîêîé òåìïåðàòóðû [4].

Íåîáõîäèìî òàêæå îòìåòèòü, ÷òî çíà÷èòåëüíîå

ïîòðåáëåíèå òåïëîâîé ýíåðãèè íà ñóøêó íåîáõîäè-

ìî äëÿ ñîçäàíèÿ â ÷àñòèöàõ ìàòåðèàëà äâèæóùèõ

ñèë, êîòîðûå îáåñïå÷èâàþò ïåðåìåùåíèå âëàãè èç

öåíòðàëüíûõ îáëàñòåé çåðíîâîê â çîíó èñïàðåíèÿ.

Èíòåíñèâíîñòü ïîòîêà âíóòðåííåé âëàãè â çåðíî-

âûõ ÷àñòèöàõ îïèñûâàåòñÿ âûðàæåíèåì À.Â.Ëûêîâà,

êîòîðîå ðàñêðûâàåò îñíîâíûå äâèæóùèå ñèëû ïðî-

öåññà ïåðåìåùåíèÿ âëàãè íà ýòàïå ïàäàþùåé ñêîðî-

ñòè ñóøêè [6, 8]:

∇

= –

(

∇

(3)

ãäå

∇

— èíòåíñèâíîñòü ïîòîêà âíóòðåííåé

âëàãè â çåðíå, ñîîòâåòñòâåííî îáùàÿ, âûçâàííàÿ

äåéñòâèåì ãðàäèåíòà êîíöåíòðàöèè âëàãè è äåéñò-

âèåì ãðàäèåíòà òåìïåðàòóðû, êã/(ì

· ñ);

— êîýô-

ôèöèåíò âëàãîïðîâîäíîñòè (ìàññîïðîâîäíîñòè)

çåðíà, ì

/ñ;

— ïëîòíîñòü àáñîëþòíî ñóõîãî çåð-

íà, êã/ì

;

— êîýôôèöèåíò òåðìîâëàãîïðîâîä-

íîñòè çåðíà, (°Ñ)

-1

;

∇

— ãðàäèåíò êîíöåíòðàöèè

âëàãè, êã/êã ÑÂ ·ì;

∇

— ãðàäèåíò òåìïåðàòóðû,

êã · °Ñ/(êã ÑÂ·ì).

Îñíîâíûì êîìïîíåíòîì ôîðìóëû (3), ïîä äåéñò-

âèåì êîòîðîãî ïðîèñõîäèò âíóòðåííèé âëàãîïåðå-

íîñ â çåðíå, ÿâëÿåòñÿ ãðàäèåíò êîíöåíòðàöèè âëàãè

(

∇

), âîçíèêàþùèé â êîíöå ïåðèîäà ïîñòîÿííîé

ñêîðîñòè ñóøêè â ðåçóëüòàòå îáðàçîâàíèÿ ïåðåïàäà

âëàãîñîäåðæàíèé ìåæäó ïîâåðõíîñòíûìè (ñóõèìè)

è âíóòðåííèìè (èçáûòî÷íî âëàæíûìè) òêàíÿìè çåð-

íîâûõ ÷àñòèö.

Çà ñ÷åò íèçêîé èíòåíñèâíîñòè ïåðåìåùåíèÿ âëà-

ãè â çåðíå è áîëåå âûñîêîé ñêîðîñòè åå óäàëåíèÿ èç

îáîëî÷åê ðàçíîñòü âëàæíîñòåé ìåæäó àíàòîìè÷åñ-

êèìè ñëîÿìè çåðíîâêè ñîõðàíÿåòñÿ äëèòåëüíîå âðå-

ìÿ, â ñâÿçè ñ ÷åì âåëè÷èíà ãðàäèåíòà (

∇

) îñòàåòñÿ

ñòàáèëüíî âûñîêîé è ïîñòîÿííîé ïî íàïðàâëåíèþ

äåéñòâèÿ âïëîòü äî äîñòèæåíèÿ çåðíîì êîíäèöèîí-

íîé âëàæíîñòè.

Â òî æå âðåìÿ äâèæóùàÿ ñèëà, ñîçäàâàåìàÿ ãðà-

äèåíòîì òåìïåðàòóðû (

∇

), âõîäÿùèì â ñîñòàâ óðàâ-

íåíèÿ (3), íàîáîðîò, ïðåïÿòñòâóåò âûäåëåíèþ âëàãè

èç çåðíà, òàê êàê â ïåðèîä ïàäàþùåé ñêîðîñòè ñóø-

êè ïîâåðõíîñòü ÷àñòèö âûñóøèâàåìîãî ìàòåðèàëà

èìååò áîëåå âûñîêóþ òåìïåðàòóðó, ÷åì èõ öåíòðàëü-

íûå ó÷àñòêè, ïðè ýòîì âåêòîð ãðàäèåíòà (

∇

) íàïðàâ-

ëåí îò öåíòðà ê ïîâåðõíîñòè, à ïåðåìåùåíèå âëàãè

ïîä åãî äåéñòâèåì äîëæíî ïðîèñõîäèòü îò ïîâåðõ-

íîñòè ê âíóòðåííèì òêàíÿì çåðíîâûõ ÷àñòèö. Îä-

íàêî çà ñ÷åò òîãî, ÷òî òåìïåðàòóðà íàãðåâà çåðíà â

ïðîöåññå ñóøêè â öåëÿõ ñîõðàíåíèÿ åãî êà÷åñòâà è

æèçíåñïîñîáíîñòè ïîääåðæèâàåòñÿ íà íåâûñîêîì

ïîñòîÿííîì óðîâíå (

ç. ïð.äîï

= 35...50 °Ñ), ãðàäèåíò

òåìïåðàòóðû, äåéñòâóþùèé â ÷àñòèöàõ ìàòåðèàëà â

ýòîò ïåðèîä, èìååò çíà÷èòåëüíî ìåíüøóþ âåëè÷èíó,

ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕРАБОТКА СЕЛЬХОЗСЫРЬЯ, № 12, 2011

Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека