Основы обработки зерна. Лекция 1.1. Основы обработки зерна.. Лекция 1 Основы обработки зерна Производство зерна в сельском хозяйстве завершается послеуборочной обработкой
 Скачать 437.14 Kb.
|
|
Лекция №1.1. Основы обработки зерна Производство зерна в сельском хозяйстве завершается послеуборочной обработкой. Послеуборочная обработка — это сложный комплекс взаимосвязанных технологических транспортных операций по приемке, очистке, сушке и активному вентилированию зерна. В настоящее время широкое распространение получила так называемая обработка зерна в потоке, которая представляет собой систему операций. проводимых в определенной последовательности и выполняемых одна за другой. При этом можно совмещать самые разнообразные операции обработки зерна в зависимости от особенностей культуры, исходного качества, климатических условий, целевого назначения и материально-технической базы предприятия. В общем производственном процессе возделывания, уборки и послеуборочной обработки урожая зерновых и других культур, основные затраты приходятся на послеуборочную обработку, заключающуюся в очистке, сушке и доведении до требуемых кондиций по чистоте, влажности и другим покателям зерна и семян. Одной из причин низкой урожайности зерновых в нашей стране является плохое качество семян. По данным Госсеминспекции, за последние 5 лет в России высевают не более 20 % высококлассных семян, а некондиционных - до 34,9%. За счет повышения качества семян можно снизить нормы высева и, как следствие, сократить семеноводческие посевы и получить дополнительно 17...19 млн т зерна, что сопоставимо с общим объемом высеваемых семян. Главная причина снижения качества семян - их травмирование при уборке и послеуборочной обработке, а также образование больших «завалов» необработанного зерна из-за недостаточной производительности зерноочистительной и зерносушильной техники. Травмирование зерна приводит также к ухудшению его технологических свойств, потере стойкости к хранению. Своевременное и качественное выполнение работ по послеуборочной обработке, снижение затрат и сокращение потерь при этом возможны на базе комплексной механизации всех работ в сочетании с поточными методами, т. е. при переводе обработки зерна и семян на индустриальную основу. Для выполнения работ связанных с очисткой, сортированием, сушкой и хранением зерна используются машины, агрегаты, зерноочистительно- сушильные комплексы, семяочистительные приставки, отделения бункеров активного вентилирования, а также другое оборудование. В процессе послеуборочной обработки вороха зерновой (семенной) материал должен быть доведен до требуемых кондиций (норм), которые устанавливаются соответствующими государственными стандартами. Для эффективного использования дорогостоящей сложной техники для послеуборочной обработки зерна специалисты в этой области должны хорошо знать принципы работы и конструкцию машин и оборудования, уметь настраивать их на оптимальный режим работы, а также предупреждать, выявлять и устранять неисправности, своевременно и грамотно проводить техническое обслуживание при соблюдении правил охраны труда и окружающей среды. Очистка и сортирование зерна Задачи очистки, сортирования и калибрования семян Зерновой ворох, поступающий от комбайнов и молотилок, состоит из зерна убираемой культуры и примесей. Примеси разделяют на зерновые и сорные. К зерновым примесям относятся битое, изъеденное зерно основной культуры (остатки менее половины зерна), зерно проросшее, щуплое, зерна других культурных растений (например, рожь в пшенице), к сорным – семена сорной растительности, органические примеси (полова, части стеблей), а также вредные примеси (куколь, головня, спорынья, горчак, вязель и др.) В зерне могут быть также металлические примеси, которые попадают в него при уборке и перевозке. Если зерен основной убираемой культуры в общей массе меньше 85%, то такой зерновой продукт считают «смесью». Количество примесей, содержащихся в зерновой смеси, выраженное в % к массе навески, называется засоренностью. Очистка - это разделение (сепарация) зерновой смеси на отдельные фракции, различающиеся по каким-либо физико-механическим свойствам (размеру, плотности и др.). Очистка может быть предварительная, первичная и вторичная. Задачей очистки является выделение из вороха всех примесей, а также выделение щуплого, битого и поврежденного зерна основной культуры для повышения чистоты зернового сырья. Очистке подвергают все убранное зерно. Предварительнуюочисткуиспользуют для свежеубранного зерна влажностью до 35 %. При этом в очищенном зерне снижается содержание наиболее крупных и мелких примесей (с 15...20 до 3 %), удаляется часть избыточной влаги, увеличивается его сыпучесть, облегчаются последующие процессы (особенно сушка), повышается устойчивость зерна к самосогреванию при временном хранении в насыпи. Первичной очистке подвергают свежеубранное зерно влажностью не более 22 % или предварительно обработанное и высушенное зерно влажностью не более 18 %. При этом из зерна выделяются крупные, легкие и мелкие примеси, дробленое и щуплое зерно; содержание примесей в зерне снижается с 8...10 до 1...3 %. Исходный зерновой ворох разделяется на три фракции: очищенное зерно, фуражные отходы и примеси. Вторичная очистка способствует выделению из зерна близких к нему по размерам примесей, трудноотделимых семян сорняков. В результате исходный зерновой ворох разделяется на семенную фракцию, зерно второго сорта, легкие, мелкие и крупные примеси. Продовольственное и фуражное зерно подвергают в основном предварительной и первичной очистке, а семенное - еще и вторичной. Сортирование зерна - это процесс механического разделения очищенно го от примесей зерна на фракции, различающиеся хлебопекарными (для продовольственного) или посевными (для семенного) качествами, проводящееся с целью получения высококачественного продовольственного и семенного материалов. Зерно сортируют по размерам (толщине, ширине и длине), весу, аэродинамическим свойствам и другим признакам. Продовольственное зерно в целях повышения его качества также подвергают сортированию. Во многих зерноочистительных машинах очистка и сортирование зерна выполняются одновременно. Калиброванием называют разделение очищенных семян на фракции по их размерам. Размеры семян каждой фракции находятся в определенных пределах, обусловленных требованиями равномерности высева аппаратами сеялок. Калиброванием семена кукурузы, сахарной свеклы, подсолнечника, хлопка и других культур подготавливают к высеву сеялками точного высева или к переработке зерна в муку и крупу. Использование калиброванных семян позволяет равномерно распределять их по гнездам или в рядах, что обеспечивает снижение затрат труда по уходу за посевами, экономию посевного материала и повышение урожайности. Требования к качеству зерна и семян Своевременно и хорошо очищенное зерно (семена) лучше хранятся. Хорошо очищенные и отсортированные семена снижают засорённость полей, повышают всхожесть семян и урожайность. Биологически полноценные, выровненные, свободные от примесей и болезней семена обеспечивают наиболее высокие энергию прорастания и лабораторную всхожесть, дружные и сильные всходы, высокую урожайность. Основные показатели товарного качества зерна следующие: засорённость, влажность, масса 1000 семян, натура, запах, вкус, цвет, заражённость вредителями. Из посевных качеств семян государственными стандартами нормированы: чистота, всхожесть, влажность, засорённость болезнями и вредителями. В зависимости от назначения (для посева, продовольственных или фуражных целей) к зерну предъявляют различные требования. Так, для посева используют семена сортов, гибридных популяций, гибридов и родительских форм гибридов, внесенных в Государственный реестр селекционных достижений и допущенных к использованию. Семена классифицируют на категории: оригинальные (ОС), элитные (ЭС), репродукционные для семенных (PC) и товарных (РСТ) целей. Семена должны быть проверены на сортовые и посевные показатели качества (приложение Б, таблица 1-3) и удостоверены соответствующими документами. Семена, не отвечающие сортовым и посевным качествам для заявленных категорий, переводят в более низкую категорию. Такой перевод допускается только при невозможности повышения качества семян за счет дальнейшей обработки. Допускается с разрешения уполномоченных органов управления сельским хозяйством субъектов Российской Федерации использовать для посева семена, выращенные в неблагоприятные по погодным условиям годы, со всхожестью менее установленных норм для ОС и ЭС на 3 %, для PC и РСТ - на 5 %. Содержание семян овсюга в ОС и ЭС пшеницы, ржи, тритикале и проса не допускается, в ОС и ЭС овса допускается не более 3 ед/кг, а в PC проса - 4 ед/кг. В семенах гороха наличие живых жуков и личинок гороховой зерновки (брухуса) допускается не более 10 ед/кг. Запрещается использовать для посева семена, в которых обнаружены: сорняки (семена, плоды), вредители и возбудители болезней, имеющие карантинное значение для Российской Федерации согласно утвержденному перечню; живые вредители и их личинки, повреждающие семена соответствующей культуры, за исключением клещей, наличие которых допускается в РСТ не более 20 ед/кг; семена ядовитых растений — гелиотропа волосистоплодного и триходесмы седой. Запрещается использовать для посева семена рапса, в которых обнаружены семена ядовитых сорняков — чемерицы белой, болиголова пятнистого, белены черной, жерухи лекарственной, лютиков едкого, ползучего и ядовитого. Содержание зерновок кукурузы, пораженных нигроспорозом, серой и красной гнилью, фузариозом и белью в сумме на 100 початков при амбарной апробации не должно превышать 300 ед. в ОС и ЭС и 500 ед. в PC и РСТ. В семенах кукурузы не допускается содержание семян и плодов других растений. В категории ОС сортов и родительских форм гибридов подсолнечника не допускается примесь склероциев белой и серой гнили, а в категориях ЭС, PC и РСТ они не должны превышать 0,08 %. Масса 1000 семян сортов подсолнечника в Северо-Западном районе (кроме Саратовской и Волгоградской областей) должна быть не менее 60 г, а в остальных районах - не менее 50 г. Влажность семян подсолнечника, заготавливаемых в страховые фонды, должна быть не более 7 %. Для продовольственного зерна установлены базисные и ограничительные кондиции, отражающие его качество и гарантирующие сохранность и нормальные технологические свойства при дальнейшем использовании (приложение Б, таблица 4). Как семенное, так и продовольственное зерно должно иметь нормальные запах и цвет. Требования к зерну, применяемому в комбикормовой промышленности, приведены в таблице 5, приложения Б. Специальных требований к фуражному зерну, используемому в хозяйствах на корм, нет. Способы очистки и сортирования семян Операции по очистке, сортированию и калиброванию проводят в сепарирующих машинах, снабжённых различными сепарирующими рабочими органами. Принцип работы сепарирующих органов основан на различии физико- механических свойств отдельных частиц зерновой смеси. К этим свойствам относятся: аэродинамические свойства, размеры, форма, плотность, состояние поверхности, упругость, цвет, электрофизические свойства и др. Способы очистки и сортирования семян определяются в зависимости от физико- механических свойств составляющих исходного вороха. На практике получили распространение следующие способы очистки и сортирования: а) очистка семян воздушным потоком; б) разделение семян по размерам на решетках; в) разделение семян по длине на триерах; г) разделение семян по форме и свойствам их поверхности; д) очистка и сортирование семян по плотности; е) электрические методы разделения зерна. Очистка семян воздушным потоком Этот способ разделения широко применяют в зерноочистительных машинах. Он основан на различии в массе и аэродинамических свойствах семян и примесей. Аэродинамические свойства семян и примесей характеризуются сопротивлением, которое оказывает их движению воздух. Сопротивление воз- духа не одинаково для семян и многих примесей. Если как показано на рисунке 1 а в вертикально восходящий поток воздуха поместить несколько разных частиц, то на них будут действовать вес (сила тяжести) G, а также подъемная сила (при движении частицы вверх), или сила сопротивления воз- душного потока (при движении частицы вниз).Подъемную силу, или силу сопротивления Rв Н (ньютонах) можно определить по формуле R k ρ F (c u) 2 , где k– коэффициент сопротивления; ρ– плотность воздуха, кг/м3; F– площадь Миделева сечения частицы (площадь проекции частицы на плоскость, перпендикулярную относительной скорости), м2; с– действительная скорость частицы, м/с; и– скорость воздушного потока, м/с; с-и– относительная скорость частицы, м/с. Если G1  Рисунок 1 - Типы воздушных каналов зерноочистительных машин: а– силы, действующие на частицы в вертикальном воздушном канале; б –вертикальный канал нагнетательного действия; в – вертикальный канал всасывающего действия; г – двойной вертикальный воздушный канал; д – наклонный воздушный поток в камере зерноочистительной машины; 1 – вентилятор,2,5и6–воздушныеканалы;3–осадочнаякамера;4–приемная камера;7–питающийвалик. Критическую скорость различных частиц определяют из выражения R k p F u2 = G, откуда uкр  где G – сила тяжести, Н Частицы зернового вороха имеют разные критические скорости. Для выделения из вороха зерна и легких примесей необходимо, чтобы скорость воздуха иВнаходилась в промежутке между значениями критических скоростей разделяемых фракций, т.е. u'кр˃ uB ˃u"кр, где икр' - критическая скорость очищенного зерна, икр '' - критическая скорость лёгких примесей. В этом случае все легкие примеси (полова, соломинки, пыль и т.п.), будут уноситься воздушным потоком вверх, а все очищаемые семена будут падать вниз. Важным показателем аэродинамических свойств является коэффициент парусности kп, который выражается следующим отношением: kп k p g F G, где g – ускорение свободного падения, м/с2 (g≈9,81 м/с2). Подставив значение kп в формулу критической скорости, получим  u кр  Коэффициент парусности характеризует способность частиц оказывать сопротивление воздушному потоку: чем больше коэффициент парусности частиц (kп), тем меньше может быть скорость воздуха для выделения их из общей массы, и наоборот. Зерновую смесь разделяют на фракции в воздушных каналах и камерах зерноочистительных машин. Воздушные каналы бывают вертикальные и наклонные, прямоугольного сечения и цилиндрические. Различают вертикальные каналы одинарные (рисунок 1 б и в) и двойные (рисунок 1 г). Применяют каналы нагнетательного действия (рисунок 1 б и д), в которых зона обработки зерна воздушным потоком расположена на выходной части канала вентилятора, и всасывающего действия (рисунок 1 в и г), когда рабочая зона расположена на входной части канала вентилятора. Воздушным потоком выделяют из вороха полову, мякину, мертвый сор, некоторые семена сорняков, щуплое и дробленое зерно и другие примеси. Увлекаемые воздухом выделенные примеси поднимаются по каналу и попадают в осадочную камеру. В результате увеличения площади поперечного сечения камеры (в 2,5-3 раза по сравнению с каналом) скорость воздуха резко уменьшается до 0,5-1 м/с и примеси осаждаются. Для улучшения осаждения примесей в камерах делают перегородки, которые изменяют направление воздушного потока. Возникающие при этом центробежные силы способствуют осаждению примесей. Всего в камере осаждается до 80% примесей. Наклонным воздушным потоком очищают зерно в веялках-сортировках и других машинах. На частицы, поступающие в наклонный воздушный поток (рисунок 1 д), действуют силы R и силы тяжести G=mg. Тяжелые частицы (зерно) имеют меньшую парусность (kп) и под действием силы G быстро выпадают в приемник. Легкие примеси имеют большую парусность (большая площадь Миделева сечения и малый вес) и вместе с воздухом летят дальше. Для создания воздушных потоков на зерноочистительных машинах устанавливают центробежные пылевые вентиляторы. В зависимости от создаваемого давления центробежные вентиляторы бывают низкого давления ρ=0,01 кгс/см2 (100 мм вод. ст.), среднего давления ρ=0,01-003 кгс/см2 (100-300 мм вод. ст. и высокого давления ρ=0,03-0,12 кгс/см2 (300-1200 мм вод. ст.). На зерноочистительных машинах устанавливают обычно пылевые вентиляторы общего назначения низкого и среднего давления. Скорость воздуха в рабочих зонах воздушных каналов регулируют заслонками, которыми изменяют сечения каналов или сечения входных окон вентилятора. Качество регулирования определяют по составу отходов, оседающих в осадочных камерах. В отходах по возможности не должно быть полноценного зерна, а в очищаемом материале – легких примесей, которые могли быть выделены воздушным потоком. |