Очистка зерна и семян представляет собой сложный технологический процесс. Он подразделяется на несколько этапов, каждый из которых имеет свою цель и предполагает использование особых технологий.
Весь процесс очистки состоит из:
- Предварительной очистки зернового вороха;
- Первичной очистки;
- Вторичной очистки и сортировки.
Предварительная очистка зерна
Предварительная очистка считается вспомогательным этапом. Его в обязательном порядке проходит зерновой ворох, не соответствующий требованиям для поступления на первичную очистку. Без этого процесса не обойтись, если на начальном этапе материал сильно засорен и имеет высокую влажность. Такие свойства характерны для урожая, собранного на северо-западе страны. В южных регионах качество вороха значительно выше: влажность находится в рамках допустимых норм, примесей при этом не так много. Поэтому допускается пропуск первого этапа.
Предварительная очистка призвана улучшить качество сырья и упростить обработку на последующих этапах, создав максимально благоприятные условия для них. Особенно важно это для качественной просушки материала.
Условия процесса
Предварительный этап – это грубая очистка. Даже после его прохождения в материале остается большое количество посторонних смесей. Тем не менее он имеет важное значение во всем технологическом процессе, так как значительно увеличивает сыпучесть зерна. В дальнейшем это упрощает передвижение собранного с полей биоматериала в зерносушилке.
Также предварительная очистка благотворно влияет на способности зерна противостоять факторам, вызывающим его порчу. В частности, пройдя через этот этап, масса становится менее склонна к самосогреванию, которое способно привести к значительным потерям.
Существует несколько факторов, которые должны учитываться при подготовке к первому этапу процесса очистки семян:
- Для максимальной эффективности зерновой ворох должен поступать в машины сразу после поступления с комбайнов. Даже незначительное промедление может снизить эффективность процедуры. К тому же, дожидаясь своей очереди на переработку, зерно может напитаться влажностью от других культур. В результате пострадает его качество;
- Влажность предназначенной для первого этапа очистки смеси не должна быть превышать 40%;
- Общее количество разных примесей не более 20%;
- Соломистых примесей допускается не более 5%.
Количество более мелкого соломистого мусора допускается, но в незначительном количестве, не более 0.2% от общей массы.
При таких исходных данных уже на этапе предварительной очистки получается устранить до 50% разнообразных посторонних примесей и практически 100% соломистых. По крайней мере в ней не должно остаться кусочков соломы длиной свыше 50 мм.
По окончании этапа предварительной очистки вся изначальная масса будет разделена на две части.
Первую составит смесь, состоящая преимущественно из качественного зерна. В таком виде она готова пройти более тонкую очистку.
Вторая часть – это отходы производства. Допускается, что сюда попадет и небольшое количество зерен. При соблюдении технологии доля утраты качественного сырья будет небольшой, не более 0,05%.
Технические средства
Для предварительной очистки используют воздушно-решетные машины, которые еще называют ворохоочистителями. Они имеют простейшую конструкцию, но выполняют при этом несколько задач. В настоящее время в сельском хозяйстве используют две модели стационарных машин:
-
- МПО-50, позволяющую обрабатывать 50 тонн в час;
-
- ЗД-10.000, позволяющую обрабатывать 20 тонн в час.
Эти агрегаты удаляют примеси разного рода. Для легких достаточно обработки воздушным потоком, для более тяжелых используется решето. Из недостатков можно отметить отсутствие в конструкции этих машин еще одного решета, подсевного.
Специалисты отмечают, что оно помогло бы выделить мелкие сорные примеси. Но за отсутствием такового смесь, соринки остаются в смеси, поступая в ее составе на сушку. Там они снижают эффективность действий сушильных машин за счет своей высокой влажности.
Первичная очистка зерна
Цель этой операции состоит в удалении максимально возможного количества ненужных примесей, как мелких, легких, так и тяжелых. Весь поступивший на этот этап обработки материал сепарируется по разным показателям: толщине, ширине и аэродинамике. Для этого в сельском хозяйстве используют специальные воздушно-решетные машины. Дополнительную сортировку по длине производят триеры.
По итогам первичной обработки может оставаться лишь незначительное количество посторонних примесей к основному зерну, не более 3%. Если суммировать этот результат с тем, что получен на этапе предварительной обработки, то получится, что количество смеси уменьшилось на 60% от своего первоначального состояния.
При первичной обработке вся поступившая масса разделяется уже по четырем фракциям. В первую поступает качественное зерно, во вторую некачественные, щуплые представители основной культуры маленького размера, образовывая так называемое фуражное зерно, в третью крупные отходы, и, наконец, в четвертую – легкие.
Пока не существует технологии и оборудования, которые помогли бы обходиться на данном этапе без потерь основного зерна. Даже самая точная настройка машин не позволяет сохранить его на 100%. Допускаются потери до 1,5% от основной массы зерна.
Технология процесса
Первичная очистка состоит из нескольких операций. Первая, которую еще называют «отвеиванием», подразумевает разделение на две фракции. В одной соберутся легкие культуры, в другой тяжелые. Происходит это благодаря потоку воздуха, который движется со специально рассчитанной скоростью.
В результате от всей массы отделяются самые легкие частицы, обладающие иными по сравнению с зерном аэродинамическими свойствами. Для расчетов используется такое понятие как «скорость витания». Этим термином определяют скорость потока воздуха, при которой те или иные частички переходят в состояние взвешенности, то есть фактически начинают витать в воздухе.
Скорость витания качественного зерна, которое и необходимо очистить, отличается от скорости витания различных примесей, начиная от соломы и заканчивая пылью. Это связано с тем, что они имеют разную массу, плотность и парусность. Зерно большинства культивируемых сегодня злаковых культур поднимается в воздух при скорости 8-12 м/сек. Для легких сорных культур достаточно гораздо более медленного потока.
Это свойство позволяет довольно легко и точно разделить всю поступившую массу надвое. Скорость потока воздуха внутри очистительных машин превышает скорость витания наиболее легких примесей. В итоге, поднимаясь в воздух, они выносятся за границы рабочего канала.
Вторичная очистка
Эта процедура применяется в основном для зерна, предназначенного на семена. Специальные устройства позволяют добиться норм по чистоте, характерных для I и II классов посевного стандарта всего лишь за один пропуск. Но иногда требуется и дополнительная очистка с использованием специальных агрегатов. Речь идет о тех случаях, когда в смеси содержатся трудноотделимые примеси. У разных сельскохозяйственных культур могут существовать свои «двойники», убрать которые обычными способами невозможно.
Для этого этапа очистки используют воздушно-решетные машины сложной конструкции. Они позволяют разделить весь материал по четырем фракциям. В первую поступают непосредственно качественные семена, во вторую зерна, относящиеся ко 2 сорту, в третью аспирационные и крупные отходы, в четвертую мелкие примеси.
Потерь качественного зерна при вторичной очистке избежать не удается. На сегодняшний день существуют допустимые нормы:
- В зерне должно остаться не более 1% сора;
- Зерна второго сорта должны содержать не более 3% качественных семян;
- Количество раздробленных зерен и семян не должно составлять более 1%.
Обеспечить такие показатели может соблюдение нормативов:
- Влажность материала 18% и менее;
- Общее количество разных примесей 8% и менее;
- Сорных примесей 3% и менее.
Специальные способы очистки зерна
Воздушно-решетные устройства оказываются бессильны в тех случаях, когда зерновая масса содержит трудноотделимые частицы. К таковым причисляются зерна культур двойников, схожих по своим размерам, плотности и аэродинамике с основными зернами. Это могут быть:
- «Бракованные» зерна относящиеся к основной культуре, то есть проросшие, недоразвитые или имеющие любой другой недостаток;
- Головневые или фузариозные;
- Семена сорных растений некоторых видов.
Однако они все же имеют специфические признаки, по которым можно отделить их от зерен основной культуры. Добиться этого позволяют устройства специального предназначения, речь о которых пойдет нижею
Пневмовибрационное сепарирование
Самые существенные различия между зернами основной культуры и трудноотделимых примесей заключаются в плотности эндосперма. Разделить культуры по этому признаку могут пневматические сортировальные столы. Производительность таких агрегатов, равно как и их качество зависит от скорости воздушного потока внутри и характеристик деки устройства:
- Частоты колебаний;
- Амплитуды;
- Углов наклона, как продольного, так и поперечного;
- Установки делителей на разгрузочной кромке.
Самые высокие показатели очистки сортировальные столы обеспечивают при максимальной частоте 400 – 550 колебаний в минуту. При чересчур малой частоте семена устремляются к заниженному краю, при завышенной – вдоль деки, к месту, где должны скапливаться тяжелые фракции.
Разделение по форме и состоянию поверхности
Еще одно существенное различие между основными зернами и сорными заключается в величине трения частиц о различные поверхности. По этому принципу можно сортировать не только различные культуры, но и отделять некачественные зерна основной. А также разделять на несколько фракций полноценные зерна основной культуры на основании различий их формы.
Для такого типа сепарирования используют наклонные поверхности, подвижные и неподвижные. Изготавливают их из материалов, различающихся по своим фрикционным свойствам.
Простейшим примером такого оборудования является винтовая горка или змейка. Она позволяет отделить семена, схожие по многим свойствам, но имеющие разную форму, округлую или продолговатую. Этот аппарат эффективен, к примеру, в тех случаях, когда нужно отделить горох от овса.
Принцип действия винтовой горки основан на том, что семена гороха или вики при скатывании по винтовой плоскости будут обладать большей скоростью и инерцией, чем схожие с ними, но гораздо более медленные за счет своих скользящих свойств семена овса и вики.
В результате семена двух культур, оказавшись на змейке, неминуемо образуют два потока, передвигающихся с разной скоростью. Расположенные на агрегате перегородки ловят их и направляют в разные приемники.
Другие устройства подобного типа отделяют зерна основной культуры от примесей на основе их фрикционных свойств, то есть различиях в углах трения. В результате этой процедуры шероховатые и гладкие зерна оказываются в разных фракциях. Такие машины называют фрикционными сепараторами или полотняными горками.
Основная задача настройки горок заключается в правильном выборе угла наклона. Он должен превышать угол трения гладких семян, но при этом быть меньше, чем угол трения шероховатых. В таком случае гладкие будут скатываться вниз, а шероховатые устремляться наверх.
Недостаток горки заключается в том, что максимальную точность это устройство гарантирует в том случае, если на его поверхности семена будут расположены тонким слоем. Это здорово снижает его производительность. Исправить это позволяют многоуровневые горки, состоящие из нескольких секций, расположенных одна над другой. Они могут работать параллельно. В таком случае повышаются количественные показатели. А могут последовательно, чтобы увеличить показатели качественные.
Так, показательна работа горки, предназначенной для свеклы. Ее конструкция подразумевает четыре полотна с углом наклона от 19 до 28 градусов и линейной скоростью от 0.5 до 0.7 м/с. Все секции работают одновременно и параллельно, а очищенные с их помощью семена отправляются в один приемник.
Электромагнитные установки
Повилка, плевел, подорожник, василек и горчак ползучий усложняют процесс очистки в хозяйствах, выращивающих такие культуры как лен, клевер или люцерну. Сорняки сходны с семенами культурных растений по большинству признаков. Отделить их не способны ни воздушно-решетные агрегаты, ни триеры. Справляются с этой задачей только специальные электромагнитные машины.
Суть процедуры состоит в том, что в зерновую смесь добавляют некоторое количество специального магнитного порошка. Он состоит из 20% мела и 80% окиси-закиси железа. Требуется такого порошка немного: расход составляет примерно 1-2.5% от общей массы семян.
Сорные зерна довольно шероховаты, и порошок легко пристает к ним. В то же время гладкие зерна люцерны, льна и клевера остаются практически чистыми.
Далее смесь выкладывают на поверхность непрерывно вращающегося барабана. Семена с большим количеством магнитных частичек на поверхности, прикрепляются к нему, задерживаясь на определенное время. Те же, которые не содержат порошка, то есть качественные семена основной культуры, скатываются сразу.
