Schüttdichte


Schüttdichte

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

Die Schüttdichte gibt ein spezifisches Gewicht an, das heißt ein Gewicht pro Volumen.

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 von der Masse der Schüttung $ m_\mathrm{Sch} $ zum eingenommenen Schüttvolumen $ V_\mathrm{Sch} $

$ \rho_\mathrm{Sch}=\frac{m_\mathrm{Sch}}{V_\mathrm{Sch}} \qquad \qquad \bigg \lbrack \rho_\mathrm{Sch}\bigg \rbrack = \mathrm\frac{kg}{m^3} $

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

Für ein aus $ \!\ n $ Komponenten bestehendes Gemisch berechnet sich $ \rho_\mathrm{Sch} $ mit:

$ \rho_\mathrm{Sch}= \frac{m_1+m_2+\ldots+m_n}{V_1+V_2+\ldots+V_n} $

Die Schüttdichte lässt sich auch unter der Einbeziehung der Porosität $ \varepsilon $ bestimmen. Im Fall einer Mischung aus einem Feststoff $ \rho_{s}, m_\mathrm{s} $ und einem Gas $ \rho_\mathrm{g}, m_\mathrm{g} $ ergibt sich:

$ \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 $ \varepsilon $ kleiner als 0,98 ist und das Gas bei mäßigen Drücken vorliegt also ($ \rho_\mathrm{g} \ll \rho_\mathrm{s} $), kann der Summand $ \varepsilon \cdot \rho_\mathrm{g} $ vernachlässigt werden.

Korndichte

Nach DIN 18124 wird der Begriff Korndichte als ein bodenmechanischer Kennwert definiert. Eine Bestimmung erfolgt, indem die Substanz zuvor bei 105 °C getrocknet wird und dann das Verdrängungsvolumen in einer Messflüssigkeit bestimmt wird. Dabei muss die Substanz in der Messflüssigkeit unlöslich sein. Die Korndichte ist dann wie oben gezeigt das Verhältnis von Trockenmasse zu Verdrängungsvolumen und wird wie die Reindichte in kg/m³ angegeben. Als Prüfgerät findet z. B. ein so genanntes Kapillarpyknometer Anwendung.

Hektolitermasse

In Lagerhäusern für Getreide, Mühlen und allen lebensmittelverarbeitenden Betrieben, in denen Getreide, Getreideprodukte oder mehlförmige Produkte verarbeitet werden, verwendet man anstelle von Schüttdichte meistens den Begriff Hektolitermasse (früher „Hektolitergewicht“) oder „Naturalgewicht“ (physikalisch korrekt wäre Naturalmasse) und gibt als Maßeinheit kg/hl an. Die Hektolitermasse von Getreide wird mit so genannten „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. Wird die Schüttdichte mit einem 1/4-l-Prober ermittelt, so müssen die Werte anschließend mit „amtlichen Tafeln“ korrigiert werden, da die Schüttdichte auch vom Volumen des Probers abhängt.

Beispiele: (100 kg/hl = 1000 kg/m³; 75 kg/hl = 0,75 t/m³)

  • Leichtgetreide: Hafer: 45–50 kg/hl; Gerste: 60–65 kg/hl
  • Schwergetreide: Roggen: 70–75 kg/hl; Brot-Weizen: 72–82 kg/hl, Futter-Weizen: 65–71 kg/hl
  • Weizenmehl: 50–55 kg/hl
  • Roggenschrot: ca. 50 kg/hl

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

Da es sich um ein Naturprodukt handelt, können je nach Erntebedingungen starke Schwankungen auch außerhalb der angegebenen Bereiche vorkommen.

Siehe auch

Weblinks

Literatur

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