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酒糟物理特性参数的测定|-渔业机械仪器1996年第4期酒糟物理特性参数的测定食埘.200090)7,7上海水产太学食品学院(上海市.)…,,A..【摘要】列酒糟的物理特性参数进行了测定和分析阐述了测试方法得到了颗粒密关键词:受塑曼-塑里壁丝塑童分析王燥一酒糟含有比较丰富的蛋白质粗脂肪,碳水化合物粗纤维和钙磷等养份.是极好的蛋白饲料源将酒糟烘干粉碎后作为配合饲料的生产原料是减少城镇污染提高企业经济效益的有效途径.设计结构合理的福槽干燥机已成为开发和利用废槽的关键问题.物料的物理特性直接影响干操机的性能.所以酒槽特性参数的测定.无论是对酒糟干燥机的设计.还是干燥过程的分析.都是十分重要的.另一方面,酒糟属于槽渣类物料的一种.这类物料的物理形态一般差异较大.有片状粒状等多种形态.目前.有关糟渣类物料物理特性研究的文献尚不多见,进行酒糟特性参数的测定试验,本质上也是对槽渣类物料物理特性测试方法的探讨物料的物理参数较多,干燥中常用的主要有:比热颗粒的密度体积比表面积悬浮速度,阻力直径和物料的临界水分等参数.候彩云(1991)'已利用混合法测定了酒糟的比热本文将结合酒糟的特点.对酒糟的上述其它五个特性参数进行测定.l试验物料被测物料是北京酿造总厂提供的白酒槽.鲜槽水分一般为-'/5%～65%因原糟中舍有大量的有机成份,加上水分较高.极易受微生物作用而迅速腐败.鲜槽的贮藏期一般不宜超过2～3天.否则将产生发臭,长毛等一系列变质特征.若酒糟水分约在30%以上.自然堆积下的料堆中内部温度较高,一般为30～5O℃.有时高达近60℃表观上.酒糟主要由酿酒的填充剂——稻壳和酿酒的残渣一粮渣组成,其中稻壳较多,约占酒糟(绝千)总重量的80%左右.水分较高时,粮渣粘贴在稻壳表面,致使酒糟呈一定的粘性.酒糟的另一个表面特征是比较蓬松.水分为34.1%时,容重为237kg?m一.即使水分高选60.5%.容重也仅为339.5kg?m一酒糟的第三个表观特征是颗粒形态极不规则,大小不均.稻壳多呈长片状,粮渣无统一形状.酒糟的筛分直径从几十微米到几毫米不等酒糟的流动性较差,水分为60%时.自然堆积角为37.(图1);水分为39%时.高达60.左右同时,酒糟对输送机械的磨损性较大.一l7一渔业机械仪器1996年第4期而本身的破损较小.这主要是由千酒糟中含有犬量的皮糠类纤维质所致.八\7777777一_图I酒糟的自然堆毛I!角2物理特性参数的测定2.】颗粒密度p(干物质)kg?m颗粒密度系指单位质量下包括颗粒本身内外孔在内的体积.试验采用液体置换法测定原理是将物料浸入液体中.测定加人颗粒问隙中的液体量求密度.采用该方法时.应保证液体不渗透进入物料.并使液体能到达物料表面所有凹坑或缝隙中.因甲苯有以下特点(周祖锷.1985)":①谷粒等物料几乎不吸收这种液体;②对物料几乎没有溶解作用;③暴露在大气中比重和粘度不变;④沸点高;⑤比重小故本文采用甲苯作为置换液测定的主要步骤如下:2.1.】用比重瓶测定温度l(℃)时.浸液的密度pL:-!!::业(kg.nl一)mw—InO式中.n10为比重瓶的质量(kg);m为比重瓶装满水时的质量(kg);pw为温度t℃下的水的密度(kg?nl_.,常温下可取为IO00);mL为比重瓶装满浸液时的质量(ks)2.1.2取部分物料用烘箱法测出物料水分Md(%.干基)2.1.3取另一部分物料置于质量为111(kg)的量筒中.用玻璃棒轻轻压实,以免加入浸液时漂起称得试样和量筒的质量m2(ks)一l8—2.1.4将温度为t(℃)的浸液加入景简中.直到浸液覆盖试样表面且物料与浸液中的气泡完全消失为止读取试样和浸液混合物的体积V(),称得试样浸液和量简的总质量m(kg).根据以上步骤.颗粒密度的算式为::f二翌12!"【Vm一(m3一m2)/pLJ(100+Md)试验是在室温下进,厅的.测得酒糟的颗粒密度如表1所示.试验表明.高水分酒糟的颗粒密度变化不大.而低水分酒糟因体积收缩,颗粒密靡有新增加表1酒糟的颗粒密度水分M(%)06.344.660269.9颗粒密ppj653.1623.5543.6537.95382(于物质.kg?m)2.2颗粒的体积比表面积S(ITI)颗粒单位体积的表面积.称为颗粒的体积比表面积.以下简称比表面积测定不规则物料比表面积常用的方法有透过法,气相或液相吸附法但是这些方法只适合于比表面积径小于0.2ram的物料.对酒糟这种颗粒大多较大的物料是不适合的故本文试用Hedlin和Collin~(】96】)提出的涂层法进行了测定Bakker—Arkema.F.W等(】97】)曾用这种方法成功地研究了谷物表面积对干燥床中热质传递速率的影响.涂层法是利用粘贴剂将金属粉末涂在试样表面.并使试样表面形成单层金属粉末层,通过测定试样涂抹前后的重量变化,并与一已知表面积的物品粘附金属粉末的量值进行比较,由此测定出试样的表面积为保证颗粒表面形成单层,均匀的金属粉末层及物料被涂前后的重量差易于测定.根据Hedlin和Collins(1961)的建议,本文采用渔业机械仪器I996年第4期清漆作为粘贴剂,镍粉(Ni)作为涂料,镍粉的粒度经显微镜测定为0.03～0.05ram采用尼龙板作为参照物.测定的酒糟水分为0～22%主要操作步骤如下:22l将经过清漆浸泡的酒糟摊放在金属网上.于室温下自然干燥l5分钟左右,并经常翻动2.22将上述酒糟与镍粉混合.用手揉搓混合物.223筛去混合物中剩余的镍粉,称取涂有镍粉的酒糟重量2.2.4重复(2),(3)步.直到酒槽不再增重.225用类似的方法对尼龙板进行滦层根据以上步骤,颗粒的比表积算式为:s:f=V(w—Wl)式中.W1,W2为带清漆的酒槽被涂镍粉前后的重量(kg);W'1,W'为带清漆的尼龙板被涂镍粉前后的重量(kg);S为尼龙板的表面积();V为酒糟颗粒的体积().因酒槽的颗越密度P.已测定,故VI可根据下式计算:v:螋QP.(100+Md)式中.G为试样的重量(kg).经显微镜观察,酒槽表面的镍粉层是单层的,同时试验的重复性较好,说明橡层法可用于酒槽比表面积的测定试验梗I得酒糟的比表面积约为17×10"m23悬浮速度vt(m?s)物体处于向上流动的流体中,若能在某一水平位置保持摆动状态,刚此流体速度称作物体的悬浮速度.悬浮速度在数值上等于沉陴速度鉴于酒糟为多组分物质的混合物,每种组分悬浮速度不同,为了使测定的参数具有代表性.本文采用重量平均法求取酒糟的平均悬浮速度VtVI的表达式为:tlV1三lxiV"式中,X为第i组分的重量分数;n为总组分数利用中国农业大学机械工程学院现有的悬浮速度测试装置进行了试验.装置如图2所示风速可通过手控的风量调节阀连续调节在本试验中,原风速测试孔被兼作喂料口使用工作时,系统内为负压.风机遁明倒锥管标尺风速测试孔料盒图2悬浮速度测定装置测定的参数有风速,试样重量,集料盒中的落料量和酒糟的水分风速由微压计和毕托管测定酒糟水分由烘箱法测定.试验时,由大到小依次改变风速,对同一水分的酒糟连续进行多次试验(一般五次左右).通过测定集料盒中的落料量,求出相应风速下稻糟的分离率,分离率的表达式为:((%):二×100m式中,(为分离率(%);m为试样的重量(kg);nlb为落料量(kg)将悬浮速度处于连续的第k次和k一1次试验相应风速问的酒糟记为第i组分,刚第j组分的重量分数可由下式求得:一l9一渔业机槭仪器1996年第4期X:=L=100硎第k次试验柏应的风速近似作为i组分的悬浮速度Vti,并根据平均悬浮速度的表达式.求得Vt的值试验结果如表2所示.由表可见.水分越高,恳浮速度越大.在试验范围内悬浮速度约为3～6m?s一衰2酒糟的悬浮速度酒糟水分M(%)032.742.1586.悬浮速度vl(m?s)3224374715572.4临界水分(M.)湿物料的Il界水分是物料干燥时恒速干燥段与降速干燥段的分界点.它标志着干燥行为的转变,是高温干燥过程中的重要参数由于影响临界水分的因素较多.诸如物料种类.水分与物料的结合方式等等.目前尚只有采用试验手段求得.试验采用烘箱测定法该方法是将物料置于小盘中并放人烘箱中烘干.记录物料的干燥失重与时间数据.由得到的失重与时间关系曲线直接读出物料的Il缶界水分图3为一组试验结果.烘箱温度为90℃.试样初始重量为42.3g,初始水分为55.3%.从图中可以看出:时间小于75分钟时干燥速率基本不变.酒糟处于恒速干燥段;时间大于75分钟时干燥速率迅速下《五丹*的失t量图3恒定干燥条件下酒糟的干燥速度一20一跌.酒糟处于降速干燥段.说明干燥时间为75分钟时所对应的水分为酒糟的Il缶界水分根据分界点对应的料重,试样初始重量和水分求得I临界水分M为27.8%2.5颗粒的阻力直径dr(mm)若一非球形颗粒与粒径为的球形颗粒在流体中受到的流体对颗粒的作用力相等.则称df为非球形颗粒的阻力直径.它是计算非球形颗粒在流体中运动速度的重要参数当颗粒悬浮在空气中.空气对颗粒的作用力等于颗粒自身的重力故通过测定颗粒的悬浮速度.并根据颗粒在悬浮状态下的受力分析,可确定出阻力直径由Allen定律.df的计算式为:^2口2一土dr(去V1×l00o式中.p为湿物料的密度(kg?m).ppD(100+Md)/1o0;g为重力加速度(N?k;岛为空气的密度(kg?m一:为空气的动力粘度(Pa?s)前面已对酒糟的颗粒密度和悬浮速度进行了测定.空气的特性参数可由查表获得根据df的计算式算得酒糟的阻力直径为1.09mm(见表3)采3酒糟的颗粒阻力直径酒糟水分M%)032742I586阻力直径d,(ii1.111)1.00112I151.093结论糟渣物料种类繁多.不同糟渣的物理特性相差较大即使对于同种糟渣,不同厂家的糟渣成分也不同.从而导致诸如粒度体积比表面积等特性参数不尽相同.要获得具体厂家提供的糟渣的特性参数.实际测量是唯一可行的办法.渔业机械仪器1996年第4期本文对北京酿酒总厂提供韵白酒糟进行了参数测定试验.3l用液体置换法{曼I定了颗粒密度.发现酒糟水分较低时颗粒密度(于物质密度.下同)有所增加,水分较高时颗粒密度几乎不受水分影响水分为0～58,6%时,颗粒密度为540～660(干物质)kg-m一.32用涂层法测得颗粒的体积比表面积为l7×】0m～3.3利用悬浮速度测试装置测定了颗粒悬浮速度结果表明,水分越高悬浮速度越大,水分为0～60%时,悬浮速窿为3～一I6m-s3.4用烘箱法测得临界水丹约为28%35用颗粒密窿和悬浮速度数据求得阻力直径为1.1mD_l注:?候彩云1。