Виды связи влаги в твердых материалах

Лабораторная работа № 1

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

Цель работы: изучить методы определения влаги в зерне. Ознакомиться с работой приборов для прямого и косвенного определения влаги. По результатам экспериментов оценить возможности длительного хранения зернового сырья.

Теоретические сведения

Влажность сырья, полупродуктов и некоторых видов готовой продукции (зернового сырья, солода, ферментных препаратов и др.) является одним из главных свойств материалов, определяющих их качество и оказывающих влияние на технологические процессы.

Влажностью называют содержание воды в материале, выраженное в процентах от его массы. По разности между массой материала и массой воды находят содержание сухих веществ в материале. Следовательно, чем больше воды содержит материал, тем меньше в нем сухих веществ и тем ниже его экономическая ценность.

Чтобы избежать непроизводительных расходов при приеме и отпуске зерна, солода и других материалов, определяют их влажность, и все расчеты, связанные с определением их количества и качества, а также выхода продукта из сырья, ведут на сухое вещество.

Вода, содержащаяся в материале, является балластом, который приходится оплачивать, хранить, транспортировать и т. д.; кроме того, она обусловливает режим многих технологических процессов (так, сроки и условия хранения зерна устанавливаются в зависимости от его влажности; при выработке солода изменяют степень замачивания зерна и скорость обезвоживания свежепроросшего солода при сушке и т. д.). Таким образом, степень влажности материалов на разных стадиях производства является одним из основных показателей, по которому ведется контроль и учет во всех отраслях бродильной промышленности.

Виды связи влаги в твердых материалах

В теории сушки материалы растительного происхождения (в частности, зерно и продукты его переработки) рассматриваются как коллоидные капиллярно-пористые тела. Вода, входящая в состав этих материалов, связана с сухими веществами различными силами. В зависимости от энергии, необходимой для удаления влаги из материала, всю влагу условно разделяют на свободную и связанную. Связанная вода прочно удерживается сухими веществами материала и с большим трудом удаляется при сушке. Свободная вода слабо связана с сухими веществами и легко испаряется при сушке.

Для коллоидных капиллярно-пористых тел П. А. Ребиндер предложил следующую классификацию форм связи воды с сухими веществами.

1. Химическая форма связи, при которой молекулы воды входят в состав вещества в точном количественном соотношении. Для удаления воды требуется особо интенсивная обработка теплом, приводящая к разрушению структуры материала.

2. Физико-химические формы связи— адсорбционная и осмотическая. Адсорбционно связанная вода удерживается силами Ван-дер-Ваальса поверхностных молекул коллоидных веществ (белков и углеводов) на границе раздела твердое тело – вода. Это силовое поле прочно удерживает молекулы воды вокруг коллоидов и поэтому адсорбированная вода называется связанной. В зерновых культурах при их влажности ниже 14 % вода находится в связанном состоянии. С увеличением влажности до 14,5 – 15,5 % (критическая влажность) появляется свободная влага.

Дальнейшее поглощение воды обусловливается силами осмоса и диффузии. Такая вода называется осмотически поглощенной, или структурной. Она менее прочно связана с сухими веществами, чем адсорбированная, и характеризует стадию набухания.

3. Физико-механические формы связихарактерны для воды, заполняющей капилляры, крупные поры пустоты в телах. Она удерживается капиллярами с большой силой. Влага, удерживаемая силами сцепления, наименее прочно связана с материалом и может быть удалена механическим путем.

Поиск по сайту: