Schüttdichte

Die Schüttdichte von Holzhackschnitzeln ist geringer als die Dichte von Holz, da die Hohlräume zwischen den Hackschnitzeln das Volumen vergrößern.

Als Schüttdichte ρ_Sch (englisch bulk density oder auch poured density), umgangssprachlich auch „Schüttgewicht“, bezeichnet man die Dichte, d. h. die Masse pro Volumen, eines Gemenges aus einem körnigen Feststoff („Schüttgut“) und einem kontinuierlichen Fluid, welches die Hohlräume zwischen den Partikeln ausfüllt. Das Fluid kann auch Luft sein. Die einzelnen Komponenten dürfen sich nicht ineinander lösen.

Die Schüttdichte ist ähnlich, aber nicht identisch mit dem spezifischen Gewicht, das die Gewichtskraft pro Volumen angibt.

Von der Schüttdichte unterscheidet man Stampfdichte (englisch tapped density) und Rohdichte (englisch ebenfalls bulk density).

Definition

Definiert ist die Schüttdichte $\rho _{\mathrm {Sch} }$ analog zur Dichte von Gasen, Flüssigkeiten und Feststoffen als das Verhältnis der Masse Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle m} der Schüttung zum eingenommenen Schüttvolumen Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle V_\mathrm{Sch}} :

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \rho_\mathrm{Sch} = \frac{m}{V_\mathrm{Sch}}}

Die abgeleitete SI-Einheit der Schüttdichte ist Kilogramm pro Kubikmeter:

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \left[ \rho_\mathrm{Sch}\right] = \mathrm{\frac{kg}{m^3}}}

Für ein aus $n$ Komponenten bestehendes Gemisch berechnet sich Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \rho_\mathrm{Sch}} mit:

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \rho_\mathrm{Sch} = \frac{m_1 + m_2 + \ldots + m_n}{V_1 + V_2 + \ldots + V_n}}

Im Fall der Mischung eines Feststoffs (Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle m_\mathrm{s}, V_\mathrm{s}, \rho_\mathrm{s}} ) mit einem Gas (Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle m_\mathrm{g}, V_\mathrm{g}, \rho_\mathrm{g}} ) lässt sich die Schüttdichte auch unter der Einbeziehung der Porosität $\varepsilon$ bestimmen:

Fehler beim Parsen (Konvertierungsfehler. Der Server („https://wikimedia.org/api/rest_“) hat berichtet: „Cannot get mml. Server problem.“): {\displaystyle \varepsilon ={\frac {V_{\mathrm {g} }}{V_{\mathrm {s} }+V_{\mathrm {g} }}}}

$\Rightarrow \rho _{\mathrm {Sch} }={\frac {m_{\mathrm {ges} }}{V_{\mathrm {ges} }}}={\frac {m_{\mathrm {s} }+m_{\mathrm {g} }}{V_{\mathrm {s} }+V_{\mathrm {g} }}}=(1-\varepsilon )\cdot \rho _{\mathrm {s} }+\varepsilon \cdot \rho _{\mathrm {g} }$

Wenn die Porosität Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \varepsilon} kleiner als 0,98 ist und das Gas bei mäßigen Drücken vorliegt ($\rho _{\mathrm {g} }\ll \rho _{\mathrm {s} }$), kann der Summand Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \varepsilon \cdot \rho_\mathrm{g}} vernachlässigt werden:

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \varepsilon \cdot \rho_\mathrm{g} \ll (1 - \varepsilon) \cdot \rho_\mathrm{s} \quad \Leftrightarrow \quad m_\mathrm{s} \gg m_\mathrm{g}}

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \Rightarrow \rho_\mathrm{Sch} \approx (1 - \varepsilon) \cdot \rho_\mathrm{s} = \frac{m_\mathrm{s}}{V_\mathrm{s} + V_\mathrm{g}}}

Korndichte

In DIN EN ISO 17892-3 (vormals DIN 18124) ist die Korndichte Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \rho_s} als ein bodenmechanischer Kennwert definiert. Sie wird bestimmt, indem die Substanz bei 105 °C getrocknet, gewogen und dann das Verdrängungsvolumen Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle V_k} in einer Messflüssigkeit gemessen wird; dabei muss die Substanz in der Messflüssigkeit unlöslich sein. Die Korndichte ist – wie oben gezeigt – das Verhältnis von Trockenmasse Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle m_d} zum Verdrängungsvolumen:

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \rho_s = \frac{m_d}{V_k}}

und wird wie die Reindichte in kg/m³ angegeben. Als Prüfgerät wird z. B. ein Kapillarpyknometer verwendet.

Hektolitermasse

typische Hektolitermassen von Getreide
(100 kg/hl = 1000 kg/m³ = 1 t/m³)

Typ	Getreide	Hektolitermasse
Schwergetreide	Brotweizen	72–82 kg/hl
	Roggen	70–75 kg/hl
	Futterweizen	65–71 kg/hl
Leichtgetreide	Gerste	60–65 kg/hl
	Hafer	45–50 kg/hl
Getreideprodukt	Weizenmehl	50–55 kg/hl
	Roggenschrot	ca. 50 kg/hl

Datei:Molen Spoordonkse watermolen hectolitergewichtsbepaling (2).jpg

Getreideprober

Datei:Molen Spoordonkse watermolen hectolitergewichtsbepaling (4).jpg

Tafeln für Gerste

In Lagerhäusern und Mühlen für Getreide sowie in allen lebensmittelverarbeitenden Betrieben, in denen Getreide, Getreideprodukte oder mehlförmige Produkte verarbeitet werden, verwendet man anstelle der Schüttdichte meistens die Begriffe Hektolitermasse (früher Hektolitergewicht) oder Naturalgewicht (physikalisch korrekt wäre Naturalmasse), jeweils in der Maßeinheit kg/hl.

Die Hektolitermasse von Getreide wird mit Getreideprobern ermittelt, die ein Volumen von ¼ l, 1 l oder 20 l haben. Diese werden gefüllt und die Masse mithilfe einer Waage ermittelt.

Die Werte der 20-l-Prober gelten als Referenz, sie müssen nur noch mit dem Faktor 5 auf 1 hl = 100 l hochgerechnet werden:

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \frac{m}{20 \; \text{l}} = \frac{5 \, m}{100 \; \text{l}} = \frac{5 \, m}{\text{hl}} \left(= \frac{50 \, m}{\mathrm{m^3}} \right)}

Wird die Schüttdichte jedoch mit einem 1/4-l- oder mit einem 1-l-Prober ermittelt, so müssen die Werte anschließend mit „amtlichen Tafeln“ korrigiert werden, da die Schüttdichte auch vom Volumen des Probers abhängt (!):

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \mathrm{\rho_{hl}} = f(V) \neq \text{konst.}}

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \Rightarrow \frac{m}{1 \; \text{l}} \ne \frac{100 \, m}{100 \; \text{l}} = \frac{100 \, m}{\text{hl}}}

Die Hektolitermasse wird ermittelt, um den Bedarf an Lagerraum im Silo zu kennen, wenn z. B. Getreideposten eingelagert werden sollen. Eine Aussage über die Getreidequalität anhand der Hektolitermasse lässt sich nicht zuverlässig treffen, da die Hektolitermasse von vielen verschiedenen Faktoren abhängt (Kornform, Feuchtigkeit, Verschmutzung usw.). Von der Tendenz her verspricht eine höhere Hektolitermasse eine bessere Qualität.

Da es sich bei Getreide um ein Naturprodukt handelt, können die Werte je nach Erntebedingungen stärker schwanken als oben angegeben.

Siehe auch

• Pulververdichter
• Hausner-Faktor

Weblinks

Wikisource

Wikisource: Bekanntmachung, betreffend die Aichung des Getreideprobers, vom 14. Mai 1891. (Deutschland) – Quellen und Volltexte

• Schüttdichtebestimmung (PDF-Datei; 47 kB)

Literatur

• Matthias Stieß: Mechanische Verfahrenstechnik – Partikeltechnologie 1. 3. Auflage, Springer Verlag, Berlin 2007, ISBN 3-540-32551-4