ANALIZA STOPNIA ROZDROBNIENIA ZIARNA PSZENICY

Transkrypt

1 Inżynieria Rolnicza 1(99)/2008 ANALIZA STOPNIA ROZDROBNIENIA ZIARNA PSZENICY Jarosław Chlebowski, Tomasz Nowakowski Katera Maszyn Rolniczych i Leśnych, Szkoła Główna Gospoarstwa Wiejskiego w Warszawie Streszczenie. Celem pracy jest ocena przyatności automatycznego analizatora wielkości cząstek AWK o wyznaczenia stopnia rozrobnienia ziarna pszenicy i charakterystyk skłau ziarnowego śruty. Wyznaczono śrenie śrenice arytmetyczne, powierzchniowe i objętościowe ziarna pszenżyta i cząstek śruty pszenicy. Na tej postawie określono stopień rozrobnienia ziarna pszenicy. Scharakteryzowano uzyskaną śrutę wyznaczając krzywe skłau ziarnowego (skumulowanego uziału cząstek). Zastosowanie automatycznego analizatora wielkości cząstek AWK pozwala na wyznaczenie stopnia rozrobnienia ziarna pszenicy oraz charakterystykę śruty za pomocą krzywych skłau ziarnowego i równania RRSB. Słowa kluczowe: stopień rozrobnienia ziarna, pszenica, śruta Wstęp Postawowym skłanikiem mieszanek paszowych jest ziarno pszenicy, które charakteryzuje się użą wartością pokarmową. Jenak ziarno to opiero po rozrobnieniu lub zgnieceniu może być w pełni wykorzystane przez zwierzęta. Niekiey ochozi o namiernego rozrobnienia ziarna, które powouje znaczne zapylenie powietrza w buynkach inwentarskich i pomieszczeniach magazynowych. Wpływa to na powstawanie chorób ukłaów oechowych zwierząt i luzi. Ponato zbyt mocno rozrobnione ziarno powouje schorzenia ukłau pokarmowego zwierząt. Natomiast zbyt słabe rozrobnienie ziarna jest powoem nie przyswajania paszy przez zwierzęta i powouje jej straty [Grochowicz 1998]. Efekt rozrobnienia ziarna zależy o rozaju zastosowanych urzązeń oraz o ich parametrów technicznych i eksploatacyjnych (śrenica otworów w sitach rozrabniaczy lub szczelina mięzy elementami rozrabniającymi w śrutownikach). W celu scharakteryzowania śruty przeprowaza się analizę sitową. Wyniki analizy sitowej można przestawiać w postaci tabel lub wykresów. Stosuje się wa sposoby graficznego przestawienia wyników. W postaci krzywych rozkłau ziarnowego lub krzywych skłau ziarnowego [Dmitrewki 1978]. Krzywa rozkłau ziarnowego przestawia zależność procentowego uziału anej frakcji w masie całej próbki o wymiarów cząstek. W krzywej skłau ziarnowego rzęne oznaczają procentowy skumulowany uział wszystkich frakcji o wymiarach cząstek większych (krzywa plusowa ) lub mniejszych ( krzywa minusowa ) o frakcji opowiaającej anej ociętej [Dmitrewki 1978]. Innym parametrem charakteryzującym śrutę jest stopień jej rozrobnienia opisywany jako stosunek śrenich rozmiarów cząstek prze i po rozrobnieniu. 65

2 Jarosław Chlebowski, Tomasz Nowakowski Poczas wykonywania analizy sitowej śruty występują pewne nieogoności. Uciążliwe jest ważenie frakcji i oczyszczanie sit w celu uzyskania okłanych pomiarów. Występują truności w uzyskaniu 100% masy próbki po wykonaniu pomiarów. Ponato analiza sitowa jest procesem czasochłonnym. Dlatego też la łatwiejszego określenia rozkłau wielkości cząstek śruty poszukuje się innych meto. Celem pracy jest ocena przyatności automatycznego analizatora wielkości cząstek AWK o wyznaczenia stopnia rozrobnienia ziarna pszenicy i charakterystyk skłau ziarnowego śruty. Zakres pracy obejmował: opracowanie metoyki pomiaru z zastosowaniem automatycznego analizatora wielkości cząstek AWK, określenie stopnia rozrobnienia ziarna i wykonanie charakterystyk skłau ziarnowego śruty pszenicy. Materiał i metoy W pracy określono charakterystykę śruty ziarna pszenicy z wykorzystaniem automatycznego analizatora wielkości cząstek AWK. W urzązeniu tym wykorzystywana jest metoa bezkontaktowego pomiaru w czujniku, w którym strumień promieniowania poczerwonego jest rozpraszany przez przelatujące cząstki baanego materiału w strefie pomiaru. Każej cząstce opowiaa impuls elektryczny proporcjonalny o jej wielkości. Zbiór cząstek jest wstępnie zielony na 4096 klas wymiarowych i następnie przekształcany (kalibrowany) na 256 klas ostępnych la użytkownika. Stanowisko może pracować w czterech zakresach pomiarowych D min D max : µm, µm, µm, µm. Przyrzą był kalibrowany przy pomocy cząstek sferycznych weług stanarów i atestów firmy Duke Scientific Corporation Palo Alto, California, USA. Do baań, na postawie wstępnych pomiarów, wybrano rugi zakres pomiarowy. Na postawie pomiarów system automatycznie oblicza charakterystyki, które jenoznacznie określają zbiór cząstek. Zarejestrowane wyniki pozwalają na obliczenie śrenich śrenic występujących w anej strefie obszaru zbioru cząstek, jak również w całym zbiorze. Komputer okonuje obliczeń i poaje wielkość cząstek w postaci śreniej: śrenicy arytmetycznej - n, śrenicy powierzchniowej - s, śrenicy objętościowej - v. Wybór śreniej śrenicy zależy o zieziny zastosowania. Na postawie pomiarów można obliczyć charakterystyki, które jenoznacznie określają zbiór cząstek. Przestawiona metoa opracowania anych umożliwia szybkie otrzymanie wyników w pewnej usystematyzowanej formie przy pomocy meto numerycznych. Na postawie zarejestrowanych wyników można obliczyć śrenie śrenice występujące w anej strefie obszaru zbioru cząstek. Mając aną liczbę cząstek w każej klasie pomiarowej la wszystkich stref obszaru baanego można obliczyć śrenie śrenice cząstek la całego zbioru. Do baań wykorzystano śrutę otrzymaną z pszenicy (omiana Flair). Ziarno rozrobniono za pomocą śrutownika walcowego RUD 2-16, stosując szczelinę mięzy walcami wynoszącą 0,3 mm. Do baań wybrano zakres pomiarowy D min D max : µm. 66

3 Analiza stopnia rozrobnienia... Śrenicę zreukowaną ziarna z wyznaczono na postawie wzoru: z m = 1,24 3 (1) z ρ m gzie: m masa próbki [kg], z liczba ziaren [szt], ρ m masa właściwa [kg m -3 ]. Stopień rozrobnienia ziarna pszenicy ( λ ) określono jako stosunek śreniego wymiaru ziarna prze rozrobnieniem o śreniego wymiaru cząstek po rozrobnieniu ziarna: gzie: D śreni wymiar ziarna prze rozrobnieniem [μm], śreni wymiar cząstki po rozrobnieniu ziarna [μm]. D λ = (2) Wymiary D, wyznaczono za pomocą automatycznego analizatora wielkości cząstek AWK. Właściwości ziarna pszenicy określono zgonie z polskimi normami i zestawiono w tabeli 1. Tabela 1. Właściwości ziarna pszenicy Table 1. Properties of wheat grain Wyszczególnienie Wartości Wilgotność [%] 11 Gęstość usypowa [kg m -3 ] 723 Masa 1000 nasion [g] 40,8 Masa właściwa [kg m -3 ] 1095 Śrenica zreukowana [μm] 4140 Źróło: obliczenia własne Wyniki baań Na postawie wyników pomiarów śrenich wymiarów ziarna pszenicy oraz śrenich wymiarów cząstek śruty wyliczono stopień rozrobnienia ziarna pszenicy λ n, λ s, λ v la śrenicy arytmetycznej - n, śrenicy powierzchniowej - s, oraz śrenicy objętościowej - v (tabela 2). 67

4 Jarosław Chlebowski, Tomasz Nowakowski Tabela 2. Śrenie śrenice ziarna i cząstek śruty oraz stopień rozrobnienia ziarna pszenicy Table 2. Mean iameters of grain an groun grain an egree of wheat grain breaking-up Śrenia śrenica [μm] arytmetyczna powierzchniowa objętościowa Ziarno D n D s D v Śruta n s v Stopień rozrobnienia ziarna pszenicy la śrenic arytmetycznych powierzchniowych objętościowych λ n λ s λ v 4,14 3,87 3,49 Źróło: obliczenia własne autorów Wyniki z baań poano obliczeniom i wyznaczono procentowe skumulowane uziały cząstek śruty. Następnie wyznaczono krzywą skłau ziarnowego plusową i minusową (rys. 1). Przecięcie krzywych skłau ziarnowego wskazuje, że połowa cząstek jest większych o cząstki o wymiarze 645 μm. Z wykresów wynika również, że cząstek mniejszych o 1 mm jest, około 70%, co oznacza, że zgonie z zaleceniami baaczy [Hoppenbrock 1997], przygotowana śruta z pszenicy naaje się o żywienia trzoy chlewnej. W celu okłaniejszego scharakteryzowania śruty z pszenicy wyniki baań opisano funkcją Rosina-Rammlera Sperlinga-Boneta (RRSB) [Dmitrewki 1978; Korpysz 1990] mającą postać: t n c 0 R = 100 e (3) gzie: R t skumulowany uział cząstek o wymiarach większych o anego c [%], c wymiary cząstek (śreni wymiar cząstek w przeziale) [μm], o śreni wymiar cząstek la rozrobnionej próbki (wymiar cząstek o którego większych jest 36,8%) [μm], n współczynnik równomierności rozrobnienia ziarna. Krzywą RRSB przestawiono na rys 1. Dla baanej próbki parametry funkcji RRSB wyznaczone za pomocą regresji liniowej wynoszą: śreni wymiar cząstek la rozrobnionej próbki pszenicy 0 = 949 μm, współczynnik równomierności rozrobnienia ziarna pszenicy n = 1,24, współczynnik korelacji R = 0,99. 68

5 Analiza stopnia rozrobnienia... Skumulowany uział cząstek [%] Wielkość cząstek [μm] skumulowany uział cząstek "plusowy" skumulowany uział cząstek wg formuły RRSB skumulowany uział cząstek "minusowy" Rys. 1. Fig. 1. Krzywe skłau ziarnowego śruty pszenicy Curve of wheat groun grain composition Wnioski 1. Wyniki baań uzyskane przy zastosowaniu automatycznego analizatora wielkości cząstek AWK pozwalają na określenie stopnia rozrobnienia ziarna pszenicy i mogą posłużyć o wyznaczenia charakterystyk skłau ziarnowego śruty. 2. Ze wzglęu na najmniejsze różnice w wartościach śreniej śrenicy objętościowej D v i śrenicy zreukowanej z najwłaściwszymi parametrami o określenia stopnia rozrobnienia ziarna pszenicy są śrenia śrenica objętościowa ziarna i śrenia śrenica objętościowa cząstek śruty zmierzone za pomocą analizatora wielkości cząstek AWK. 3. Na postawie wyników baań la śruty pszenicy wykonanej śrutownikiem walcowym przy szczelinie mięzy walcami 0,3 określono parametry równania RRSB. Śreni wymiar cząstek la rozrobnionej próbki wyniósł 949 μm, a współczynnik równomierności rozrobnienia ziarna pszenicy 1, Wykonane baania wskazują, że śruta pszenicy uzyskana przy użyciu śrutownika walcowego przy szczelinie mięzy walcami równej 0,3 mm posiaa 70% cząstek mniejszych o 1 mm. 69

6 Jarosław Chlebowski, Tomasz Nowakowski Bibliografia Dmitrewski J Teoria i konstrukcja maszyn rolniczych. T3. Maszyny i urzązenia o proukcji zwierzęcej. PWRiL. Warszawa. s Grochowicz J. (re.) Zaawansowane techniki wytwarzania przemysłowych mieszanek paszowych. Lublin. ISBN Hoppenbrock K. L., Schmit U., Bütfering L Jaka powinna być śruta la świń? Top Agrar Polska. Nr 4. s Korpysz K Baania procesu rozrabniania ziarna w gniotowniku walcowym. Rozprawa oktorska. Warszawa. s ANALYSIS OF WHEAT GRAIN BREAKING-UP DEGREE Abstract. The paper was aime to assess the usability of an automatic rop an particle spectrum analyzer AWK to fin egree of grain breaking-up an groun grain composition characteristics. The arithmetical, surface an volume mean iameters of wheat grain an groun grain were etermine. Basing on the receive ata the egree of grain breaking-up was foun. The obtaine groun grain was characterize by means of grain composition curves (cumulate share of particles). Application of the automatic rop an particle spectrum analyzer AWK allows to eterminate the egree of grain breaking-up an characterize the with the curves of grain composition an RRSB function. Key wors: grain breaking-up egree, wheat, groun grain Ares o koresponencji: Jarosław Chlebowski; jaroslaw_chlebowski@sggw.pl Katera Maszyn Rolniczych i Leśnych Szkoła Główna Gospoarstwa Wiejskiego w Warszawie ul. Nowoursynowska Warszawa 70