Основные направления совершенствования технологии подготовки семенного материала высших репродукций подсолнечника

МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур

доктор технических наук

В. Д. Шафоростов,

научный сотрудник Е. А. Перетягин,

А. А. Тюрин,

2005, вып. 2

инженер ВНИИ масличных культур

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПОДГОТОВКИ СЕМЕННОГО МАТЕРИАЛА ВЫСШИХ РЕПРОДУКЦИЙ

ПОДСОЛНЕЧНИКА

УДК 631.531.14:633.854.78

Технология послеуборочной обработки семян - это сложная функциональная система, которая оказывает многогранное влияние на конечный результат, т.е. на качество полученных семян.

Неудовлетворительное качество семян приводит к существенному снижению результативности технологий производства сельскохозяйственной продукции, большому перерасходу посевного материала и недобору урожая (1).

Мероприятия в области улучшения качества семенного фонда следует отнести к категории первоочередных в силу их эффективности и немедленной результативности. Фактические влияния послеуборочной обработки и хранения на состояние семян и обусловленную им урожайность весьма значительны.

Исходное состояние семян, агротехника производства, условия уборки в той или иной степени проявляются в семенном материале до того, как он становится объектом послеуборочной обработки. Зачастую приемы воздействия на семена в послеуборочный период направлены прежде всего на ослабление или нейтрализацию влияния предшествующих условий.

В практике сельскохозяйственного производства применяют различные технологии послеуборочной обработки семян (2):

- многоэтапную, когда обработка производится с применением отдельных разрозненных машин;

- поточную, когда обработка семян предполагает, как минимум, непрерывное их движение по технологической линии, начиная от приема и до получения готовых семян;

- двухэтапная, когда на первом этапе ведется подготовка на зерноочистительных или зерноочистительно-сушильных комплексах поступающего на ток материала к хранению и на втором - подготовка семян с доведением их до требуемых кондиций.

При работе на току с разрозненными машинами ворох семян поступает в семяо-чистительные машины посредством скребковых транспортеров (ОП-20А, ОВС-25, МС- 4,5) или с помощью нории.

Перемещение семян на току, приводит к существенному увеличению их травмирования и ухудшению посевных качеств.

Все это говорит о преимуществах поточной технологии обработки семян, при которой эти операции отсутствуют. При этом существенно уменьшается количество механических воздействий на семена. Внедрение поточной технологии позволило существенно снизить затраты труда (в 7-10 раз) и в 2-3 раза себестоимость их производства по сравнению с индивидуальным использованием техники на зернотоках (2).

Поточные технологические линии зерноочистительных агрегатов включают приемные устройства (завальная яма, бункера, приемники норий), транспортирующие органы (нории, шнеки, скребковые транспортеры, самотечные устройства, ленточные

транспортеры), рабочие машины (машины предварительной очистки, ветрорешетная машина, триерный блок, сушилка, пневмосортировальный стол).

В технологии поточной обработки находят отражение следующие операции (3):

- конструктивно-технологическое оформление отдельных операций самостоятельные унифицированные отделения (блоки) максимальной заводской готовности;

- обеспечение полнопоточности за счет межоперационных аэрируемых емкостей;

- фракционирование исходного или частично обработанного вороха.

Совершенствование технологического процесса должно базироваться на полном

учете свойств обрабатываемого материала.

Большое значение имеет обеспечение более полного выхода качественного семенного материала. Поэтому необходимо обосновать минимальное, но достаточное для получения семян число технологических обработок.

Широкое внедрение поточного метода при обработке семян не всегда сопровождается применением научно обоснованных сочетаемых операций. Совершенствование поточной обработки - важнейшая задача как научных, так и производственных работников (4, 5).

На современном этапе применения поточного метода необходимо более отчетливо представить, как разнообразие естественно-климатических условий влияет на влажность, засоренность, наличие недозрелых и морозобойных семян. Не зная этого, невозможно определить меры, обеспечивающие сохранность природных качеств зерна, сведение к минимуму потерь и снижение затрат.

В зоне повышенного увлажнения на обработке высоковлажного зерна производительность зерноочистительно-сушильного комплекса КЗС существенно снижается (5). Необходимо складировать материал на открытых площадках, что нарушает поточность обработки, вызывает повышение себестоимости и увеличение потери зерна.

Для устранения этих недостатков было предложено ввести в состав поточных линий оперативные емкости - бункера активного вентилирования. Это позволило осуществлять накапливание и временное хранение зерна перед сушкой, выравнивание температуры и влажности обрабатываемого материала - после нее накапливание и временное хранение зерна - перед очисткой. Выполнение этих операций позволило избежать негативного влияния на всхожесть семян и уменьшить расход тепловой энергии.

С целью расширения технологических возможностей отгрузочные транспортеры могут переставляться, что влечет за собой изменение технологической схемы в зависимости от характеристики обрабатываемого материала.

Для повышения производительности, ряд авторов предлагают модернизировать комплексы за счет замены оборудования, что не решает проблему кардинально (6).

Известны варианты компоновки семяочистительных машин (7):

- горизонтальная;

- вертикальная;

- комбинированная.

В первом варианте машины размещаются на одном уровне, и семенной материал передается от одной машины к другой транспортируемыми органами, чаще всего нориями. Путь транспортирования семенного материала достигает больших величин. При вертикальной компоновке машины размещаются друг над другом. Таким способом можно компоновать семяочистительные линии с небольшим набором машин, т. к. при их большом количестве резко возрастает общая высота агрегата. В этом варианте обеспечивается наименьшая протяженность транспортирования семенного материала в линии. Третий вариант компоновки машин - комбинированный, когда часть их расположена по вертикали, часть по горизонтали.

Авторами были проведены сравнительные испытания первого и третьего вариантов компоновки. Из-за повышенного травмирования сделан вывод о невозможности по-

лучения высококачественного семенного материала при горизонтальной компоновке машин.

Для существенного уменьшения травмирования семян семяочистительные машины линии следует располагать по вертикали, что уменьшает количество транспортирующих органов. Комбинированное расположение машин в линии также позволяет уменьшить количество транспортирующих органов.

Эту точку зрения поддерживают представители проектных организаций (8). Для уменьшения травмирования семян необходимо сокращать число процессов, связанных с послеуборочной обработкой и уменьшать протяженность межоперационных связей. Для реализации этих условий необходимо применять вертикальную схему.

Кроме снижения травмирования семян, при вертикальной схеме уменьшается размер земельного участка, за счет высоты здания упрощается схема управления.

Как считает Мерчалова М.Э. (9), при проектировании технологических линий для послеуборочной обработки в основу должен быть положен принцип минимально возможных воздействий на семена, при этом следует избегать применения шнековых и скребковых транспортеров. Количество норий должно быть минимальным.

В перспективных технологических линиях следует применять вертикальную или комбинированную компоновку машин.

Анализируя доводы сторонников вертикальной, горизонтальной и комбинированной схем комплектовки машин, Крючков А. Г. (10) приходит к выводу, что главное требование технологов-семеноводов - как можно меньше норий.

Традиционная технология очистки семян предусматривает последовательный принцип всего обрабатываемого материала через весь комплекс зерноочистительных машин, на каждой из которых выделяются те или иные примеси (11). При этом семена основной культуры подвергаются многократным воздействиям рабочих органов (питающих, сепарирующих и транспортирующих устройств).

Такая технология обусловливает повышенное травмирование семян, а также необходимость комплектования поточной линии машинами примерно одинаковой производительности.

Существенную трудность при внедрении семяочистительных предприятий составляет строительная часть объекта. Стоимость строительных работ, как правило, превышает стоимость оборудования.

Традиционное проектирование обусловливает размещение семяочистительных машин по вертикали на многих этажах производственного здания из железобетонных конструкций. Применение разрозненных семяочистительных машин приводит к неэффективному использованию строительного объема здания.

Перспективным представляется следующее решение: скомпоновать семяочисти-тельный агрегат промышленного изготовления из отдельных сепарирующих рабочих органов, связанных транспортерами для его загрузки и отвода полученных фракций. Агрегатный принцип компоновки рабочих органов позволит при создании семяочиститель-ных предприятий сократить примерно на 70 % объем здания.

Одним из путей совершенствования поточной технологии является применение в процессе сортирования фракционирования.

Овсянников Н.И. (12) предложил семенной материал сначала разделить по крупности на две фракции, обрабатывать их раздельно, а после завершения очистки вновь соединить. Полученные автором экспериментальные данные показывают, что выход семян возрос на 4,9 % при одинаковом качестве.

Бодртдинов А.З. (13) предложил в процессе поточной технологии производить предварительную, первичную и вторичную очистки на ветрорешетных машинах. При этом в процессе вторичной очистки материал разделить по крупности на 3 фракции: крупную, среднюю и мелкую. После этого крупную и среднюю фракции обрабатывать отдельно на соответственно овсюжных и кукольных триерных блоках. Очищенные от

примесей семена всех трех фракций сушат раздельно, а затем крупную и среднюю фракции раздельно направляют на окончательную очистку на воздушно-решетных машинах.

Белоконь А. Г. (14) предложил в процессе послеуборочной обработки семян подсолнечника разделять их на фракции, по меньшей мере, за два пропуска через 3 -ступенчатую пневмосепарационную колонку. Каждую полученную фракцию размещают в отдельные контейнеры, которые используют для последующей транспортировки и хранения. Применение этого способа позволит повысить качество очистки, снизить степень травмирования семян и уменьшить затраты на их хранение.

Увеличение производительности сепарирующего оборудования линий и улучшения качества обработки могут быть достигнуты при разработке и внедрении в производство специализированных линий, основанных на фракционном принципе обработки, который заключается в делении исходной зерновой смеси на потоки, отличающиеся друг от друга видом примесей с последующей раздельной обработкой потоков подбором сепарирующих органов, соответствующих виду примеси в каждом потоке (15).

Тулькибаев М. А. (16) считает, что при разработке технологических схем необходимо применять принцип быстрейшего выделения из обрабатываемого материала конечной фракции в максимальном количестве. Это позволит сократить количество операций, а значит и машин, а следовательно уменьшить его травмирование, причем для каждой конкретной партии семян должна быть своя технология.

Все эти выводы должны базироваться на анализе поступающего вороха.

Основные работы по подготовке семян проводят в потоке с уборкой. Посевные качества полученных семян контролируются только после всей обработки, т. е. готовой продукции. Значит, все работы выполняются вне зависимости от качества семенного материала. Это приводит в конечном итоге к увеличению затрат на обработку из-за повторной очистки или к уменьшению выхода из-за выбраковки отдельных партий. Кроме того, невозможно определить на каком этапе произошла утрата качества (17).

Все это послужило основанием для разработки двухэтапной технологии.

1 этап - семена доводят до состояния, обеспечивающего их сохранность, и отправляют в хранилище.

2 этап - после отлёжки и прохождения периода покоя (если он имеется) проводят лабораторный анализ, определяют качество семян и назначают технологию их обработки.

При разработке технологий послеуборочной обработки семян преследовать цель - поточность при полной механизации, при этом производительность и стоимость вторичны. В то же время при обработке влажных семян, многих партий эта цель нарушается. В этой связи для послеуборочной обработки небольших партий семян целесообразно применять двухэтапную технологию: при обработке больных партий семян - поточно-пульсирующую, когда материал в потоке только принимают и сушат.

В этой связи необходимо:

1 - отказаться от поточной технологии подготовки семян и перейти на двухэтапную или поточно-пульсирующую;

2 - линия не должна иметь жестких связей между отдельными операциями;

3 - осуществлять прием вороха на обработку вне зависимости от работы всей

линии;

4 - применять в процессе подготовки семян фракционирование;

5 - совершенствовать разработку методов и способов очистки и сортирования, имеющих своей целью получение заданного количества и качества семян.

Широко применяемый в настоящее время способ послеуборочной обработки семян - поточный. Он подразумевает, что ворох, пройдя всю линию, полностью очищается от примесей, и полученные семена соответствуют всем необходимым требованиям.

Однако многие исследователи (18, 19) считают, что это далеко не так и рекомендуют применять двухэтапную технологию:

1 этап - очистка, сушка, хранение;

после получения качественных показателей семенного материала

2 этап - окончательное сортирование для подготовки к реализации со всеми сопутствующими документами.

Такая технология позволяет уменьшить капитальные вложения на издание базы послеуборочной обработки за счет сокращения затрат на капстроительство, сократить количество используемого оборудования, потребность в высококвалифицированных кадрах в уборочный период и обеспечить их более полную и длительную загрузку в течение года, свести к минимуму процесс и приведенные затраты.

Приведенные исследования (2) показывают, что при дальнейшем совершенствовании технических средств для послеуборочной обработки семян должен быть изменен концептуальный подход. В основу совершенства средств механизации должен быть положен принцип минимального воздействия на семя, т.е. количество операций должно быть доведено до минимально необходимого, а протяженность технологических линий максимально сокращена и прежде всего за счет уменьшения транспортирующих органов. Это может быть достигнуто за счет перехода от горизонтальной к каскадной, вертикальной или комбинированной компоновке машин в линию.

При этом наряду с травмированием семян, уменьшается материало- и энергоемкость технологических линий. Нельзя допускать при обработке семян повторных пропусков их через одни и те же машины и агрегаты, т. к. это приводит к повышенному их травмированию.

Увеличение травмирования семян, как правило, приводит к снижению их всхожести, причем с повышением уровня травмирования всхожесть уменьшается более интенсивно, чем ниже лабораторная всхожесть семян, тем ниже и полевая, разница между ними возрастает со снижением лабораторной всхожести.

Одной из основных причин уменьшения всхожести травмированных семян является проникновение микроорганизмов через нарушенные и целые плодовые оболочки.

Целые отборные семена поражаются грибными и бактериальными болезнями не более 1 %, тогда как травмированные до 32 % (20).

Лебедев В. Б. (21), Крючков А. Г. (22) в своих исследованиях отмечают, что наибольшее травмирование семенам наносят транспортирующие устройства - до 50 %, самотечное оборудование, загрузка в бункера - до 30 %.

Для уменьшения величины травмирования, по их мнению, необходимо:

1 - дифференцировать скорость транспортирующих рабочих органов в зависимости от влажности вороха;

2 - уменьшать скорость движения семян в самотеках, устанавливая гасители скоростей и оптимальные углы наклона самотеков;

3 - шире применять пластмассы у транспортирующих рабочих органов.

На определенном этапе развития сельскохозяйственного производства резкое увеличение технико-экономических показателей невозможно лишь за счет интенсификации классических технологических схем и конструкций известных рабочих органов зерноочистительных машин. В этом случае возникает необходимость коренного изменения технологического процесса с тем, чтобы он наиболее полно отвечал особенностям семян различных культур.

Целенаправленность поисков новой технологии определяется, в первую очередь, производственными задачами, а именно - улучшением качества готового продукта, повышением его выхода при снижении затрат на подготовку семян.

В их основу должен быть заложен принцип коренной замены известных технологических операций, которые не соответствуют физико-механическим и биологическим свойствам обрабатывающей культуры.

Особенностями семян подсолнечника, как объекта обработки, являются:

- низкая стойкость лузги к воздействию рабочих органов сепарирующих и транспортирующих машин;

- быстрое самосогревание влажного обмолоченного вороха;

- наличие периода покоя.

Анализ технологических схем семзаводов по обработке семян подсолнечника и результаты их испытаний позволили определить основные требования, предъявляемые к этим комплексам. Принимая во внимание использование для транспортирования семян подсолнечника тихоходных норий типа НТХ, рекомендуется применять горизонтальную схему размещения оборудования. Это позволяет значительно сократить затраты на кап-строительство и существенно уменьшить себестоимость семян. Травмирование семян в процессе сортирования существенно сократилось, но остается еще достаточно большим.

В наиболее полной мере соответствуют всем требованиям семян подсолнечника контейнерные технологии (24). Семена на линии принимаются в контейнеры, и все дальнейшие операции по транспортированию, сушке, хранению осуществляются посредством их. Более того, они служат питателями-дозатарами для загрузки машин, а также емкостями для принятия отходов после очистки и сортирования. В процессе обработки семена проходят предварительную очистку, разделяются на фракции, каждая фракция сортируется на машине первичной очистки и на пневмосортировальном столе. Причем последние операции проводят после прохождения периода покоя и проведения лабораторного анализа на качество.

Как показали производственные испытания, травмирование семян в процессе их подготовки практически свелось к минимуму, т. к. резко сократилось количество силовых воздействий на них. Вследствие этого возрос выход кондиционных семян.

Использование контейнеров в качестве универсального средства значительно сократило объем капвложений, что в свою очередь существенно уменьшило себестоимость обработки.

Литература

1. Анискин В. И., Гозман Г. И., Олейников В. Д. Основные принципы перспективного развития послеуборочной обработки и хранения в сельском хозяйстве // Проблемы механизации сельскохозяйственного производства. Уборка и послеуборочная обработка, транспорт, использование техники и ТЭР. - М., 1985. - Ч. 2. - С. 11-15.

2. Тарасенко А. П. Снижение травмирования зерна при очистке // Снижение травмирования семян при уборке и послеуборочной обработке. - Воронеж, 2003. - С. 136182.

3. Анискин В. И. Решение проблемы совершенствования послеуборочной обработки и хранения семян зерновых культур // Селекция и семеноводство. - 1983. - № 7. -С. 2-8.

4. Голик М. Г., Демидович В. Н., Мельник Б. Е. Научные основы обработки зерна в потоке. - М., 1972. - 259 с.

5. Лебедев В. Б. Совершенствование технологии обработки и хранения семян // ЦНИИТЭМ М-ва заготовок СССР. - М., 1985. - 47 с.

6. Борисов М. И. Реконструкция машинного отделения семяочистительного комплекса // Техника в сельском хозяйстве. - 1987. - № 9. - С. 17-18.

7. Тарасенко А. П., Солнцев В. Н., Мерчалова М. Э. Влияние компонентов семяо-чистительных агрегатов на показатели качества их работы // Сб. науч. тр. (Воронеж. с.-х. ин-т). - 1989. - С. 101-111.

8. Стеблюк Н. А. Основные направления в проектировании объектов семеноводства // Селекция и семеноводство. - 1983. - № 12. - С. 37-39.

9. Мерчалова М. Э. Снижение травмирования семян пшеницы за счет совершенствования технического процесса его послеуборочной обработки // Автореф. дис. канд. техн. наук. - Воронеж, 1992. - 23 с.

10. Крючков А. Г., Чабанюк А. Н. Какие нам нужны семяобрабатывающие комплексы? // Селекция и семеноводство. - 1985. - № 5. - С. 11-12.

11. Бабченко В. Д., Матвеев А. С. Анализ развитий технологий и технических средств очистки зерна и семян // Сб. науч. тр. ВИМ. - 1987. - Т. 115. - С. 18-24.

12. Овсянникова Н. И. Очистка семян зерновых культур с применением фракционирования // Интенсификация механизированных работ в земледелии нечерноземной зоны РСФСР: Сб. науч. тр. НИПТИ МЭСХ Нечерноземной зоны. - 1988. - Вып. 52. -С. 125-127.

13. Патент № 02054977, МКП В07В 9/00. Способ послеуборочной обработки зерна и семян / А.З. Бодртдинов. - № 5023947/03; заявл.01.03.92.: опубл. 02.27.96.

14. Патент № 02109582, МКП В07В 9/00. Способ очистки и сушки семян подсолнечника / А.П. Белоконь. - №96119223/13; заявл.09.26.96; опубл.04.27.98.

15. ЛопакА .А. Обоснование технологии очистки и сортирования семян пшеницы в системе промышленного семеноводства // Автореф. дис. канд. техн. наук. - Челябинск, 1981. - 23 с.

16. Тульпибаев М. А. Методика построения технологической схемы обработки зерна // Развитие комплексной механизации производства зерна с учетом зональных условий: материалы совещания (26-29 акт, 1982). - М., 1982. - С. 183-184.

17. Брюханов В. В. Изменение организационной формы обработки семян колосовых культур // Техника в сельском хозяйстве. - 1984. - № 12. - С. 44-45.

18. Могильницкий В. М., Эрк Ф. Н. Основные направления совершенствования технологии послеуборочной обработки семян в нечерноземной зоне // Механизация процессов производства семенного зерна // Сб. науч. тр. НИИСХ Юго-Востока. - 1988. - С. 3-9.

19. Тиунцев Г. П. Двухэтапная технология послеуборочной обработки семян в условиях повышенного увлажнения // Селекция и семеноводство. - 1984. - № 9. - 47 с.

20. Абрамова Г. К., Топаков В. Н. Влияние травмирования семян в процессе уборки и послеуборочной обработки их на посевные качества // Записки Ленинградского СХИ. -1970. - Т. 139. - Вып. 2. - С. 31-36.

21. Лебедев В. Б. Обработка и хранение семян. - М.: Колос, 1983. - 208 с.

22. Крючков А. Г., Чабанюк А. Н., Курлаев А. П. Какие нам нужны семяобрабатывающие комплексы // Селекция и семеноводство. - 1985. - № 5. - С. 11-12.

23. Никитчин Д. И. Послеуборочная обработка семян подсолнечника // Подсолнечник: биохимия, семена, возделывание. - 2002. - С. 303-330.

24. Патент № 02174658, МКП А01С 1/00, A01F 12/44, В02В 1/00, В07В 9/00, Б26В 3/00, 5/00, 7/00, 9/00, 11/00. Способ очистки и сушки семян подсолнечника и линия для его осуществления / В.П. Бражник, В.Д. Шафоростов, А.А. Тюрин, Т.Г. Мазина. -2000114282/13; Заявл. 06.05.2000; Опубл. 10.10.01.