RESEARCH PAPER
KEYWORDS
ABSTRACT
Recent years have brought a dynamic development to techniques and research methods concerning structure of corn grains and their properties. These methods make use of the following: laser beams, ultrasounds, infrared radiation and X-rays. Most of them concerns mechanical, chemical and biological properties and their use in practice.
In this context, the lack of research on grain electric properties can be easily seen. There is also no development in techniques using electric energy to process corn. Moreover, there are not any scientific centers in Poland that are specialised in this type of research.
Comparatively much attention has been paid to the investigation of grain electric properties and their practical use in the processes of cleaning and sorting. The most often investigations have been limited to the phenomenon research. For example, the influence of electric field on biologic and technologic grain quality during culture has been considered. Among other things, some laboratory attempt has been made to the pre-sowing treatment of grain in the electric field and the results are the following:
- 25% increase of crop quantity,
- 0.5% increase of protein content.
Most of the research has been carried out by Russians. They have also constructed most of electric models of cleaning - sorting machines. Americans have paid a lot of their attention to the dependence of grain electric permit¬tivity on its humidity. This relationship has been used in construction of the electric instruments to measure humidity.
It is essential to know precisely the mechanism of the electric field energy influence on a living organism, such as a grain, to define the optimal conditions and ways of this influence which enables the control of treatment processes.
The essence of the processes occurring in the grain can be explained only through the versatile investigations, such as: elcctrotcchnological, biochemical, biophysical, cytologic, agronomic, etc.; either before or after the processing in the electric field and at different parameters.
It is even more difficult to analyse these phenomena because of complex geometry and structure of the grain. The analytic approach to the phenomenon and the generali¬zation of results are impossible.
The simplified theoretical considerations assume that any grain is a uniform sphere. This model was used by S. Pabis [36] to solve the drying equation. Such a simplified model let him obtain the highly-practical results.
Some more research carried out by the author and his team at the Department of Electrotcchnology and Electrification of Agriculture, Academy of Agriculture, Lublin (1980 - 1990) within the research project CPBR 10.15. and then by the Department of General Elcctrotechnology, Lublin Technical University (1991-1995) within the re¬search project N°: PB 0629/S3/92/02 funded by the Scientific Research Committee have also contributed to the knowledge of grain electric properties. Individual author's works and J. Baran's enabled the analysis of many electric phenomena such as, for instance, the striction forces in a grain model in the form of a laminar spheroid.
This work presents the recent results and gives a series of hypothetical explanations to the less known phenomena which may be important for practical purposes.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Wpływ pola elektrycznego na ziarniak zbóż
Analiza zjawisk zachodzących w ziarniakach zbóż pod wpływem pola elektrycznego jest trudna m.in. z takich powodów jak skomplikowany kształt geometryczny i złożona struktura ich budowy. Stąd trudności uniemożliwiające analityczne ujecie zjawisk i syntetyczne wyciągnięcie wniosków.
Dotychczas w uproszczonych rozważaniach teoretycznych ziarno było zastępowane jednorodną kulą. W przedstawionej pracy ziarniak analizowano w postaci dielektrycznej sferoidy o strukturze warstwowej w układzie współrzędnych sferoidy wydłużonej. Zgodnie z naturalną budową ziarniaka, w modelu uwzględniono również trzy warstwy. Dla takiego modelu przedstawiono rozkład pola elektrycznego w poszczególnych warstwach. Wyznaczono również elektryczny moment orientacji działający na ziarniak w polu elektrycznym. Przedstawiono także praktyczne wykorzystanie momentu orien¬tacji do pomiaru przenikalności dielektrycznej pojedynczego ziarniaka w postaci opisu eksperymentu pomiarowego.
W pracy podano opis teoretycznego wyznaczania sił elektrostrykcyjnych powstają¬cych w ziarniaku pod wpływem pola elektrycznego. Zagadnienie zilustrowano w postaci sił objętościowych, naprężeń elektrycznych i sił powierzchniowych na granicach warstw ziarniaka. Dodatkowo wyniki tych rozważań teoretycznych zweryfikowano eksperymen¬talnie.
Oprócz wyników badawczych przedstawiono w publikacji możliwości praktycznego wykorzystania właściwości elektrycznych ziarniaka w takich procesach technologicznych jak: suszenie oraz czyszczenie i sortowanie.
W zakończeniu przedstawiono perspektywy i kierunki rozwoju badań nad za¬chowaniem się ziarniaka w polu elektrycznym. Podkreślono tam niedoskonałości używanych dotychczas modeli matematyczno-fizycznych ziarniaka. Przy ich pomocy nie można m.in. wyjaśnić mechanizmu oddziaływania pola elektrycznego na ziarniak – jako żywy organizm.