不同条件下粮食油料散落性的探讨

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粮食储藏技术

／ｄ的倒数λ＝１ｄ的增大呈指数衰减趋势。李强５

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＊

不同条件下粮食油料散落性的探讨

万忠民１　吴　凡１　李　红１　朱　平１　许庆田２　张荣广２

（）１　南京财经大学粮食储运国家工程实验室　２１００４６

（）２　南京铁心桥国家粮食储备库　２１００４６

摘　要　利用传统的木板法和固定漏斗法测定不同水分、杂质大豆、稻谷和油菜籽在不同材料上的自流角、静止角。结果表明：不同含水量的稻谷，随着含水量的增加，其自流角在增大；不同杂质含量的稻谷，随着含杂量的增加，其自流角在增大；不同材质的板材，随着摩擦力的增加，其自流角也在增大。不同含水量的稻谷，随着含水量的增加，其静止角在增大；不同杂质含量的稻谷，随着含杂量的增加，其静止角也在增大。相同水分的大豆、稻谷、油菜籽，稻谷的摩擦力最大，自流角和静止角也最大；大豆、稻谷、油菜籽相比，大豆粒大、饱满、表面光滑，油菜籽次之，因此，在外界条件相同情况下，大豆的散落性最好，油菜籽次之，稻谷最差。

关键词　谷物　自流角　静止角　散落性

　　散落性作为粮食重要的物理性质之一，在粮食储藏、运输装卸机械设施的设计中都是一个重要的因素。粮油储藏期间散落性的变化，可在一定程度

１］上反映粮油储藏的稳定性。张存信、冯正用等［研

先应考虑粮食的散落性和悬浮速度的不同。因此，在设计、制造和选用输送设备时必须先了解粮食的相关物理特性，才能保证生产并降低成本。於海

６］

明、龚红菊等［设计了一种实用的圆盘式谷物休止

究了种子的散落性及其在储藏中的应用，研究表明，种子的散落性受种粒形状、表面状态、水分、杂质等因素影响，在储种时，可应用种子的散落性，测定其对仓壁的侧压、储种状态的变化及确定自流设备角度等，以增加储种的稳定性。田晓红、

２］

李光涛等［人分析了国内外多种测量颗粒状物料休

角快速测试仪，对传统的休止角测试方法进行了改进，减小了试验误差，降低了测试工作量，提高了测试的精度与观测速度，实现了谷物休止角的无冲击快速测试，并试验证明了该仪器技术的可行性。

７］

孙骊、王佺［对种子的休止角在湿度、跌落高度

（或流动速度）和漏孔大小（或流量）变化时所呈现的规律进行了研究，提出了描述这些参数关系的

８］休止角数学模型。张洪霞、马小愚等［对近年来国

止角的方法，并对他们的优缺点进行比较分析。周

３］

英、张国琴等［人研究了凹槽中颗粒堆积高度对静

止角的影响，发现在一定角度内静止角随堆积高度

４］的增加呈指数衰减趋势。另外周英和张国琴［还通

内外广泛开展了固体农业物料力学流变学特性的研究，概述了国内外谷物及种子的力学流变学特性方面的研究及进展情况，同时介绍了这一特性在农业工程中的应用。因此，为了获得较好的储粮稳定性，就要保证粮食具有良好的散落性，从而确保储粮的安全性。

采用固定漏斗法测定不同条件下大豆、稻谷和

过实验研究颗粒在通道中的崩塌现象，考察固定通道宽度条件下，颗粒直径大小对通道内所堆积颗粒的静止角θｒ的影响。研究发现静止角θｒ随颗粒直径

［］

在谈粮食的输送中指出，在研究粮食的输送时，首

）基金项目：国家科技支撑课题（２０１０ＢＡＤ０１Ｂ０７通讯地址：南京市栖霞区文苑路３号

油菜籽的自流角和静止角，具体分析影响粮食散落性的因素，为研究散落性在粮食储藏、装卸输送机械以及储藏设施的设计中应用提供理论基础。

１　材料与方法

１．１　材料

，原始水分７大豆（南京，２０１０年产）．４５％，含杂率０南京铁心桥国家粮食储备．１％；稻谷（，原始水分１库，２０１０年产）２．１％，含杂率，黑色，南京溧水，２０．１％；油菜籽（０１０年产）原始水分６．８％；黄色，原始水分６．９％，含杂率均为０．２％。１．２　实验仪器

、Ｊ量筒、恒温干燥箱（宁波产）ＦＳＤ粉碎机（、铁架台、直尺、木板、纸板、塑料板、上海产）

钢板、玻璃板、漏斗、棉线。１．３　实验方法

１．３．１　调节水分　称取４份１０００ｇ大豆，分别将水分从７．４５％调到８．５％、９．５％、１０．５％、１１．５％；称取４份５００ｇ稻谷，将水分从１２．１％调到１３．５％、１４．５％、１５．５％、１６．５％；分别称取４份５００ｇ油菜，将水分从６籽（黄）和油菜籽（黑）．９％、６．８％调到８％、９％、１０％、１１％。

／（１．３．２　配制杂质　含杂率（％）＝［ｘｘ＋］×１Ｍ）００％

——杂质的重量（）；ｘ—ｇ——实验样品重量（）。Ｍ—ｇ

按含杂率计算公式将实验样品的含杂率分别调到０．５％、１．０％、１．５％、２．０％。

１．３．３　测定自流角　采用直尺法测定粮堆开始下滑时的高度。选取固定长度ａ作为测量的底边，搭，称取２好实验装置（如图１所示）大豆０ｇ样品（），将配置好的样品均匀的平铺在介质上，称取５０ｇ抬高介质直至样品开始滑动记下下滑时的高度ｈ，

－１反复测量取平均值。根据公式自流角α＝ｔａｎ

图１　测定自流角装置

－１

（／斜边长ａ和高度ｈ，根据公式静止角θ＝ｓｉｎｈ

ａ）计算结果

。

图２　测定静止角装置

２　结果与分析

２．１　不同条件对自流角的影响

粮食油料的自流角与粮种密切相关，在选择储备的粮仓或是运输车辆时要充分考虑仓储设备的内摩擦力，根据不同的粮食油料选择不同材质的仓储内壁。尽可能的使粮食的摩擦力减小从而减小谷物的自流角，使粮食的滑动性能稳定，便于粮食的运输与储藏。

２．１．１　不同水分、杂质对大豆自流角的影响　不同条件对大豆自流角的影响从表１可以看出：在相同介质、含杂量条件下，大豆自流角随着水分含量增大而增大。以木板、含杂率为０．５％为例，；８７．４５％水分含量的大豆自流角是３．６５°．４％大；９；豆的自流角为５．０３°．３％的自流角为５．３５°；１１０．４％的自流角是５．４４°１．７％的自流角是

（／ｈａ）计算结果。

１．３．４　测定静止角　采用传统的固定漏斗法测定实验静止角。将漏斗固定于水平台上方一定高度（，从漏斗加入定量物料使得形成装置如图２所示）

的堆积圆锥顶部与漏斗底部刚好接触，

测定圆锥的

。由此可以看出７５．６５°．４５％、８．４％、９．３％、１０．４％、１１．７％的大豆在以木板为介质的情况下，随着含水量的增大，自流角逐渐增大。

表１　不同水分、杂质对大豆自流角的影响

含杂率

（％）

水　分　（％）

７．４５．４０．３００．４０１．７０　８　９　１　１

（）单位：°

；含水量１量１２．１％稻谷的自流角为１８．８°３．５％的；含水量１稻谷的自流角是２０．１°４．５％稻谷的自流；含水量１；角是２１．９°５．５％稻谷的自流角是２２．３°，因此，含水含水量１６．５％稻谷的自流角是２２．６°量１２．１％、１３．５％、１４．５％、１５．５％、１６．５％的稻谷随着水分的增大，自流角逐渐增大。

含有０．５％杂质的稻谷在塑料板上的自流角是，含有１１４．７０°．０％杂质的稻谷在塑料板上的自流，含有１角是１５．７０°．５％杂质的稻谷在塑料板上的，含有２自流角是１６．４０°．０％杂质的稻谷在塑料板，由此可见０上的自流角是１６．８０°．５％、１．０％、１．５％、２．０％不同杂质含量的稻谷，随着稻谷杂质含量的增加，稻谷的自流角也在增大。

表２　不同水分、杂质对稻谷自流角的影响

（）单位：°

０．５０．６５．０３．３５．４４．６５　３　５　５　５　５

木　板

．１８．３９．５４．５８．８４１．００　４　５　５　５　５．６７．５８．６７．８４．９２１．５０　４　５　５　５　５２．００．８４．２７．８４．９４．０２　４　５　５　５　６０．５０．６２．２．４５．５４．８　４　５　５　５　５

纸　板

１．００．８４．５７．６７．８９．９２　４　５　５　５　５．８８．６４．７１．０１．１７１．５０　４　５　５　６　６２．００．３６．８７．９３．２３．５４　５　５　５　６　６０．５０．４９．０３．３９．６４．７６　１　２　２　２　２

塑料板

１．００　

１．６．１６．５２．７２．９５　２　２　２　２

．７１．２０．６５．９１．０４１．５０　１　２　２　２　３２．００．８９．７３．９１．０４．１３　１　２　２　３　３０．５０．８２．２４．４９．６８．７９　２　４　４　４　４

玻璃板

１．００．５８．４５．６３．６５．８８　３　４　４　４　４１．５０．６９．５５．６５．９１．０１　３　４　４　４　５．８３．６２．８８．００．１４２．００　３　４　４　５　５０．５０．１８．１４．２３．２５．３２　４　５　５　５　５

钢　板

．６７．１９．１９．３６．４０１．００　４　５　５　５　５．７８．２７．３８．４５．５４１．５０　４　５　５　５　５２．００．８４．４９．５８．６７．７５　４　５　５　５　５

水　分　（含杂率％）

（％）１２．１０３．５０４．５０５．５０６．５０　１　１　１　１０．５０６．３０９．３０９．５０９．５０９．７０　１　１　１　１　１

木　板

１．００６．９００．３００．５００．６００．８０　１　２　２　２　２１．５０８．１００．５０１．２０１．４０１．６０　１　２　２　２　２２．００９．１００．８０２．００２．１０２．３０　１　２　２　２　２０．５０３．３０３．５０３．９０５．５０５．８０　１　１　１　１　１

玻璃板

１．００４．００４．２０４．４０６．００６．１０　１　１　１　１　１４．２０４．６０４．６０６．３０６．５０１．５０　１　１　１　１　１２．００４．４０４．８０５．１０６．５０６．７０　１　１　１　１　１０．５０４．７０４．９０７．７０７．８０８．１０　１　１　１　１　１

塑料板

１．００５．７０５．８０７．９０８．００８．３０　１　１　１　１　１１．５０６．４０６．５０８．００８．３０８．５０　１　１　１　１　１６．８０６．７０８．２０８．６０８．８０２．００　１　１　１　１　１０．５０８．８００．１０１．９０２．３０２．６０　１　２　２　２　２

钢　板

１．００９．３００．８０２．３０２．７０２．９０　１　２　２　２　２１．５０９．６０１．００２．６０３．２０３．９０　１　２　２　２　２２．０００．３０１．５０２．９０３．７０４．６０　２　２　２　２　２

　　在相同介质、水分条件下，大豆自流角随着含杂量增大而增大。以钢板为介质、水分为７．４５％；含杂为例，含杂率０．５％的大豆自流角为４．１８°；含杂率１率１．０％的大豆自流角为４．６７°．５％的大；含杂率２豆自流角为４．７８°．０％的大豆自流角是。由此可见，含杂率０４．８４°．５％、１．０％、１．５％、２．０％的大豆随着含杂率的增大，自流角也逐渐增大。

由表１还可以看出：水分含量为７．４５％、杂质含量为０．５％的大豆，在木板上的自流角为；在纸板上的自流角为４；在塑料板上的３．６５°．６２°；在玻璃板上的自流角是２；自流角是１．４９°．８２°。摩擦力：纸板＞木板在钢板上的自流角是４．１８°＞钢板＞玻璃板＞塑料板。由此可知随着介质摩擦力的增大，大豆的自流角增大。

２．１．２　不同水分、杂质含量对稻谷自流角的影响　不同条件对稻谷自流角的影响从表２可以看出：在以钢板为介质、含杂率为０．５％的条件下，含水

２．１％，　　从表２中我们还可以看出：水分含量１杂质含量０．５％的稻谷，在玻璃板上的自流角是，在塑料板上的自流角是１，在木板上１３．３０°４．７０°，在钢板上的自流角是１，的自流角是１６．３０°８．８０°由此可见随着材质摩擦力的增加，自流角在逐渐的增大。这是由于玻璃板、塑料板、木板、钢板的表面变得越来越粗糙，摩擦力变得越来越大，稻谷的自流角也在变得越来越大。

２．１．３　不同水分、杂质对油菜籽自流角的影响　由表３和表４可以看出：随着油菜籽水分的增大，自流角呈现出增大的趋势。相同水分的油菜籽

（，油菜籽（黑）和油菜籽（黄）黑）的自流角小于油菜籽（黄）的自流角。在玻璃板上、水分６．８％，含杂率０；的油菜籽（黑）．５％时自流角为１０．０７°；含杂率１含杂率１．０％时自流角是１０．３４°．５％时；含杂率２自流角为１０．９２°．０％时自流角为，由此可见，在其它条件相同时，随着含杂１２．４４°率的升高，油菜籽的自流角增大。从整体上看，在玻璃板上的自流角最小，木板次之，塑料板最大。测量自流角时所用材质不同，自流角也不同。

表３　不同水分、杂质对黑油菜籽自流角的影响

（）单位：°

含杂率

（％）

水　分　（％）

６．８　

８　

９　

１０　

１１

；含杂率２；原流角为４．６７°．０％时自流角是４．８４°始水分的稻谷在含杂率为０．５％、１．０％、１．５％、、１、２．０％情况下，自流角分别是１６．３０°６．９０°、１；原始水分的油菜籽（黑）在含杂１８．１０°９．１０°率０．５％、１．０％、１．５％、２．０％时，自流角分别、１、１、１；原始水分的为１２．４６°２．５５°３．８１°４．０１°油菜籽（黄）在含杂率０．５％、１．０％、１．５％、、１、１、２．０％时，自流角分别为１２．０３°３．０７°３．４７°。由此可见，在相同条件下，稻谷的自流角１３．７６°最大，油菜籽（黑）和油菜籽（黄）相差不大，大豆由于粒大、饱满、表面光滑，自流角最小。２．２　不同条件对静止角的影响

２．２．１　不同水分、杂质对大豆静止角的影响　不同条件对大豆静止角的影响从表５可以看出：含杂；率为０．５％时，水分７．４５％的大豆静止角是９．６５°；水分９水分８．４％的大豆静止角是１１．２７°．３％的；水分１大豆静止角为１２．６８°０．４％的大豆静止角；水分１。是１３．００°１．７％的大豆静止角是１３．５４°由以上数据可见，大豆的静止角随着水分增大逐渐。在其它含杂率情况下有同样的规律）增大（

）表５　不同水分、含杂率对大豆静止角的影响（单位：°水　分（％）

７．４５　８．４　９．３　１０．４　１１．７　

０．５　９．６５　１１．２７　１２．６８　１３．００　１３．５４　

含杂率（％）１．０　１０．１５　１２．０３　１３．２８　１３．６３　１３．８５　

１．５　１２．７０　１２．９７　１３．８５　１３．９６　１４．５１　

２．０１２．７９１４．３１１４．４８１４．６０１４．８６

０．５２．４６３．１２３．１６２．９１３．０３　１　１　１　１　１

木　板

２．５５３．１６３．３０３．２０３．４９１．０　１　１　１　１　１１．５３．８１３．２４３．６４３．３５３．８７　１　１　１　１　１２．０４．０１３．６８３．９９３．６４４．１５　１　１　１　１　１０．５０．８０１．４６２．２１１．５６１．９５　１　１　１　１　１

塑料板

１．０２１．８０２．６７１．７５２．４０１．０　１　１　１　１　１１．５２．０１２．０５３．４１１．９２２．６８　１　１　１　１　１２．０３．１７２．３４３．６３２．２１３．０４　１　１　１　１　１０．５０．０７１．０６０．２４１．２０１．８８　１　１　１　１　１

玻璃板

１．００．３４１．８００．８７１．５７２．３４　１　１　１　１　１１．５０．９２１．９７１．１５１．９２２．６５　１　１　１　１　１２．０２．４４２．８７１．３０２．４５３．２１　１　１　１　１　１

　　表４　不同水分、杂质对黄油菜籽自流角的影响

（）单位：°

含杂率

（％）

水　分　（％）

６．９　

８　

９　

１０　

１１

０．５２．０３３．０２２．９９３．４０３．４５　１　１　１　１　１

木　板

１．０３．０７３．０７３．０７３．７９３．９２　１　１　１　１　１１．５３．４７３．９９３．８２４．２１４．５５　１　１　１　１　１２．０３．７６４．０３４．１７４．６７５．０６　１　１　１　１　１０．５２．１６２．０７３．２８３．５６３．５５　１　１　１　１　１

塑料板

１．０４．１０２．１６３．３７３．８９３．９１　１　１　１　１　１１．５４．１９２．２７３．８１４．２０４．３５　１　１　１　１　１５．４６３．５５４．０５４．５６４．７９２．０　１　１　１　１　１０．５１．８５２．５８１．８５２．４７２．５５　１　１　１　１　１

玻璃板

１．０２．１１２．６８２．１１２．８５２．９２　１　１　１　１　１１．５２．８０３．０２２．１３３．１８３．４１　１　１　１　１　１２．０４．２０４．２０４．１５３．５５３．７５　１　１　１　１　１

．５％、１．０％、　　原始水分的大豆在含杂率为０

、１、１．５％、２．０％时，静止角分别为９．６５°０．１５°、１，由此组数据可以看出，大豆的静１２．７０°２．７９°止角随着含杂率的增大而增大（在其它水分情况下。有同样的规律）

２．２．２　不同水分、杂质对稻谷静止角的影响　不同水分、含杂率对稻谷静止角的影响可以通过观察表６得出：含杂率为０．５％时，水分在１２．１％稻谷，１的静止角是１４．６０°３．５％的水分的稻谷的静止，水分在１角是１５．７０°４．５％稻谷的静止角是，水分在１，１６．２０°５．５％稻谷的静止角是１６．６０°；由此可见水分在１６．５％稻谷的静止角是１６．８０°１２．１％、１３．５％、１４．５％、１５．５％、１６．５％不同含

　　比较原始水分的大豆、稻谷、油菜籽含杂量与自流角的关系，原始水分（７．４５％）的大豆在木板；上测定自流角，含杂率０．５０％时自流角是３．６５°；含杂率１含杂率１．０％时自流角是４．１８°．５％时自

水量的稻谷，随着稻谷含水量的增加，其静止角在增大。

表６　不同水分、含杂率对稻谷静止角的影响

（）单位：°

水　分（％）１２．１　１３．５　１４．５　１５．５　１６．５　

０．５　１４．６０　１５．７０　１６．２０　１６．６０　１６．８０　

含杂率（％）１．０　１４．９０　１６．２０　１６．５０　１６．７０　１７．７０　

１．５　１５．００　１６．３０　１６．７０　１６．９０　１８．６０　

２．０１５．２０１６．６０１７．４０１７．６０１９．００

、１、１；油菜籽（黄）的静止角１４．８２°５．０６°５．２１°、１、１、１。由以上分别是１４．２０°４．４５°４．７０°４．９３°数据可见，大豆的静止角最小，稻谷和油菜籽的静止角相当，稻谷的静止角稍高。这是由于大豆粒大、饱满、表面光滑，粮粒之间粘滞性小，摩擦力小，稻谷呈椭圆形、表面不光滑，导致粮粒之间摩擦力大，而油菜籽相对其它两种谷物粒小，相同重量的大豆、稻谷、油菜籽，油菜籽的颗粒数多，在滑动的过程中阻力大。因此，大豆的静止角最小，稻谷和油菜籽的静止角相当，油菜籽（黑）和油菜籽（黄）相比，油菜籽（黄）稍高。

表８　不同水分、含杂率对黄油菜籽静止角的影响

（）单位：°

水　分（％）

６．９　８　９　１０　１１　

０．５　１４．２０　１５．６８　１７．１９　１７．２９　１７．６３　

含杂率（％）１．０　１４．４５　１６．６７　１７．６９　１７．３６　１７．７２　

１．５　１４．７０　１７．５４　１８．１４　１７．６９　１７．４９　

２．０１４．９３１８．２４１８．６０１８．０５１８．０９

，．５％的稻谷的静止角是１４．６０°　　杂质含量在０

，杂质杂质含量在１．０％的稻谷的静止角是１４．９０°，杂质含量含量在１．５％的稻谷的静止角是１５．００°；由此可见在２．０％的稻谷的静止角是１５．２０°０．５％、１．０％、１．５％、２．０％不同杂质含量的稻谷，随着稻谷杂质含量的增加，其静止角也在增大。

２．２．３　不同水分、杂质对油菜籽静止角的影响　不同条件对油菜籽的影响从表７和表８可以看出：在初始水分条件下，含杂率０黑）．５％的油菜籽（；含杂率１静止角是１黑）静４．６８°．０％的油菜籽（；含杂率１止角是１黑）静止角４．８２°．５％油菜籽（；含杂率２黑）静止角是是１５．０６°．０％油菜籽（。含杂率０１５．２１°．５％、１．０％、１．５％、２．０％的、１、黄油菜籽的静止角分别为１４．２０°４．４５°、１，由以上数据可以看出随着黑油菜１４．７０°４．９３°籽和黄油菜籽中含杂率的升高，油菜籽的静止角增大。

表７　不同水分、含杂率对黑油菜籽静止角的影响

（）单位：°

水　分（％）

６．８　８　９　１０　１１　

０．５　１４．６８　１６．７８　１７．５２　１７．０４　１７．３３　

含杂率（％）１．０　１４．８２　１６．８３　１７．６０　１７．３６　１７．５６　

１．５　１５．０６　１７．３３　１７．６３　１７．５５　１７．８３　

２．０１５．２１１７．５４１８．００１７．７５１７．９５

３　结论

粮食的散落性是影响粮食储藏的重要因素。储藏期间散落性的变化，可在一定程度上反映粮食储藏的稳定性。在相同材料上含杂率相同的粮食油料，随着水分增大，自流角和静止角增大；稻谷随着水分增大，自流角和静止角也增大；油菜籽随着水分的增大，自流角和静止角表现出明显的增大趋势。在相同材料上水分相同的粮食油料，随着含杂率增大，自流角和静止角也增大。相同水分、含杂率的粮食油料，用不同材质测定的自流角也不同。原始水分的粮食油料在含杂率相同的情况下，稻谷的自流角最大，黑油菜籽和黄油菜籽次之，大豆的自流角最小；稻谷、黑油菜籽和黄油菜籽的静止角相当，稻谷的静止角稍高，大豆的静止角最小。

参　考　文　献

］１　张存信等．种子的散落性及其在储藏中的应用［Ｊ．

）：２天津农林科技，２００３，（０１５～２８

］Ｊ．粮２　田晓红等．谷物自然休止角测量方法的探究［

）：６食加工，２０１０，（０１８～７１

］３　周英，张国琴．颗粒堆积高度对静止角的影响［Ｊ．

）：１中国科学，２００７，２７（３０～１２

　　比较原始水分的大豆、稻谷、油菜籽的静止角，在含杂率０．５％、１．０％、１．５％、２．０％时，、１、１、大豆静止角分别是９．６５°０．１５°２．７０°；稻谷静止角分别是１、１、１、１２．７９°４．６°４．９°５．０°；油菜籽（、黑）静止角分别是１１５．２°４．６８°