Standaryzacja metod pomiaru właściwości fizyczno-mechanicznych roślinnych materiałów ziarnistych

W pracy dokonano przeglądu metod stosowanych w pomiarach właściwości fizycznych rolniczych materiałów granularnych pod kątem wypracowania jednolitych standardów pomiarowych. Analiza istniejącego stanu pozwoliła na stwierdzenie, w chwili obecnej brak jest w Polsce przyjętych i ogólnie uznanych standardów pomiaru wielu fizyko-mechanicznych właściwości nasion. W nielicznych przypadkach istnieją normy branżowe , które pozwalają na dokonanie znormalizowanych pomiarów określających pewne właściwości fizyczne ważne z punktu widzenia danego procesu technologicznego. Zazwyczaj są to więc wielkości wyrażane w jednostkach umownych, nie pozwalających na ich zastosowanie w ogólnych teoriach fizycznych. Istnieją dwa kierunki badań, które często nie zazębiają się ze sobą. Pierwszy z nich to badania przeprowadzane na pojedynczych nasionach. Większość ze stosowanych do tej pory sposobów pomiaru wykorzystywanych w tego typu badaniach ma swe źródło w pomiarach stosowanych przy badaniu materiałów konstrukcyjnych. O ile jednak w klasycznej wytrzymałości występuje pełna spójność i jednoznaczność stosowanego nazewnictwa, o tyle w badaniach roślinnych materiałów ziarnistych daje się zaobserwować pewną chaotyczność. Stosowane terminy są często nieadekwatne do opisywanych właściwości. Przeprowadzone badania wykazały, iż stosowany przy określaniu modułu Younga standard ASAE nie spełnia wymagań odnośnie dokładności i powtarzalności uzyskiwanych wyników. Przeprowadzona analiza pozwoliła na stwierdzenie, iż powodem tego jest błędne stosowanie praw mechaniki ośrodków ciągłych do opisu zachowania się obciążanych nasion. W związku z tym autorzy zaproponowali nowe metody określania sprężystości i twardości pojedynczych nasion, w których uwzględnione zostały specyficzne cechy materiału, jakim są nasiona (przede wszystkim jego typowo reologiczny charakter). Przeprowadzono również obliczenia mające na celu uzyskanie odpowiedzi na pytanie, czy istnieje powiązanie między współczynnikiem sprężystości nasienia oraz jego twardością. Wykorzystano w tym celu sztuczne sieci neuronowe. Okazało się, że w celu zwiększenia dokładności prognozowania niezbędne jest dokonanie podziału nasion na grupy, pod względem zawartości wody oraz gęstości teoretycznej. Drugi kierunek badań, rozwijający się bardzo dynamicznie, to badania nasion w złożu. Różnorakość stosowanych w tym wypadku metod wielokrotnie doprowadza do sytuacji, w której przedstawiciele istniejących ośrodków badawczych często nie rozumieją się dobrze, a nawet używają tych samych pojęć w różnym znaczeniu. Podobnie rozwój metod tworzenia charakterystyk materiałów przebiega w różnych kierunkach, zgodnie z zainteresowaniami poszczególnych grup. W prezentowanej pracy autorzy dokonali analizy aktualnego stanu i zaprezentowali przewidywane kierunki rozwoju standaryzacji metod charakteryzowania materiałów sypkich w poszczególnych grupach zastosowań. W zakresie metod pomiarowych służących weryfikacji modeli konstytutywnych materiału trwałym punktem odniesienia pozostanie metoda trójosiowego ściskania. Słusznie zarzuca się jej wprawdzie, że nie jest "prawdziwie" trójosiowa, jednak mimo wielu prób nie udało się dotychczas opracować efektywnej, dokładniejszej metody tego typu. Wyniki każdej nowej metody, dla jej uwiarygodnienia porównuje się z wynikami metody tradycyjnej. Inżynieria budowlana w zakresie projektowania silosów pozostanie przy metodzie bezpośredniego ścinania znanej w tej dziedzinie jako metoda Jenikego. Pierwszeństwo tej metody zostało utrwalone w Eurocode l -europejskiej normie projektowania, poprzez zalecenie jej do wyznaczania wytrzymałości przechowywanych materiałów. Badania autorów wykazały, że metoda w zakresie zastosowań przewidzianych Eurocode l nadaje się do stosowania dla ziarna zbóż i innych materiałów pochodzenia biologicznego. W przypadku materiału wilgotnego wymaga jednak wydłużenia drogi ścinania. Następne pole rozwoju różnych sposobów pomiaru, to kontrola in-line. Wprawdzie w tym wypadku można mówić o początkowym stadium rozwoju, ale wydaje się, że z powodu oczywistych korzyści płynących ze sterowania procesem tj. obniżenia kosztów i możliwości utrzymania stabilnej jakości produktu można prognozować szybki postęp w tym zakresie. Stosuje się różnego rodzaju przetworniki i wciąż prowadzi badania nad nowymi. Zasadnicze wyzwania to: obniżenie kosztu przetwornika, podniesienie jego niezawodności, opracowanie programów obróbki danych, które przetworzą sygnał z przetwornika w informację użyteczną dla sterowania procesem.