СПОСОБ ПОСЛЕУБОРОЧНОЙ ОБРАБОТКИ ЗЕРНА И СЕМЯН
METHOD FOR POSTHARVEST TREATMENT OF GRAIN AND SEEDS

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к технологическим процессам послеуборочной обработки зерна и семян, преимущественно зерновых культур.
В настоящее время в сельском хозяйстве для послеуборочной обработки зерна и семян используют сложные технологические процессы, включающие многостадийную обработку зерна после уборки комбайном, с использованием комплекса энергоемкого оборудования для каждого вида обработки.
Обязательными процессами послеуборочной обработки зерна и семян являются предварительная, первичная, вторичная очистка зерна, триерование и дальнейшая отдельная сушка каждой фракции зерна.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ послеуборочной обработки зерна и семян [1], включающий очистку, разделение и сушку зерна. При этом зерновой ворох, поступивший от комбайнов, сначала разгружают на площадке отделения приема, временного хранения и очистки, осуществляют предварительную и первичную очистку зерна на воздушно-решетных машинах. После предварительной и первичной очистки зерновой материал направляют на вторичную очистку, при этом первичная, вторичная и предварительная очистка проводятся на воздушно-решетных машинах. На стадии вторичной очистки зерновой материал разделяют по крупности зерен на три фракции (крупную, среднюю и мелкую), после чего полученные крупная и средняя фракции обрабатываются раздельно на соответственно овсюжных и кукольных триерных блоках. Очищенные от примесей крупная, средняя и мелкая зерновые фракции подаются раздельно на сушку в бункера активного вентилирования, где проводят сушку с подачей в каждый бункер агента сушки смеси топочных газов с воздухом, высушенные до необходимых кондиций зерна крупной и средней фракций окончательно очищают на воздушно-решетных машинах, на которых от основного зерна отделяют легкие примеси (пыль, прах), появившиеся при сушке, и уменьшение в размерах меньше стандартного зерна в результате выделения ими влаги, при этом подсевы крупной фракции направляют на вторую обработку вместе со средней фракцией, а подсевы средней фракции направляют на фураж, основное зерно большой и средней фракций подают в бункера-накопители, откуда оно поступает в весовыбойные аппараты, и затаривается в мешки, мешки зашивают на мешкозашивочных машинах, укладывают на деревянные поддоны и на автокарах перевозят на место временного хранения или в зернохранилища, или зерно из бункеров-накопителей высыпают в кузова транспортных средств и перевозят россыпью на склад, высушенное фуражное зерно подают в бункер-накопитель, высыпают в кузов транспортного средства и перевозят на склад, легкие примеси по воздуховодам подаются в циклоны, установленные над бункером-накопителем, крупные и мелкие примеси подают в бункера-накопители, затем все эти примеси высыпают в кузова транспортных средств и перевозят в место утилизации.
Недостатком данного способа является невысокая технологичность, трудоемкость процесса, энергоемкость, что обусловлено многостадийностью осуществления процесса переработки с использованием большого комплекса энергоемкого оборудования. Кроме того, способ сушки зерна загрязняет окружающую среду, поскольку в нем используются топочные газы.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования процесса послеуборочной обработки зерна и семян, в котором путем объединения нескольких технологических процессов достигается повышение эффективности технологического процесса и снижения энергоемкости, а также повышение качества полученного после обработки зерна.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе послеуборочной обработки зерна и семян, включающем очистку, разделение и сушку зерна, согласно изобретению зерновой ворох после комбайна загружают в приемный бункер аэродинамического сепаратора, в котором зерновой поток одновременно подвергают резистивному и конвекционному тепловому воздействию, а затем зерновой поток подают в камеру сепарации аэродинамического сепаратора, в которой проводят дополнительное конвекционное тепловое воздействие на зерновой поток и одновременно очищают и разделяют зерно на фракции сформировавшимся воздушным потоком, который подается в камеру сепарации, а разделенное на фракции зерно направляют в соответствующие сборники и далее на хранение и переработку.
При этом, конвекционное тепловое воздействие проводят путем подачи теплового воздуха в воздушные карманы, образованные стенками приемного бункера и сеткой.
Кроме того, конвекционное тепловое воздействие в приемном бункере сепаратора проводят при температуре 30-80°C в течение 30-120 с.
Преимущественно, когда резистивное тепловое воздействие в приемном бункере сепаратора проводят при температуре 30-70°C в течение 30-120 с.
Кроме того, дополнительное конвекционное тепловое воздействие на зерновой поток в камере сепарации проводят при температуре 30-70°C в течение 1-3 с.
При этом воздушный поток нагнетают с помощью осевого лопастного вентилятора низкого давления.
Кроме того, воздушный поток подают в камеру сепарации с разной скоростью.
Благодаря тому, что на зерновой поток в приемном бункере сепаратора оказывают резистивное тепловое воздействие инфракрасными лучами при температуре 30-70°C, капиллярная влага, содержащаяся внутри зерна, вытягивается на поверхность зерна. Экспериментально установлено, что избранный температурный режим является оптимальным для вытягивания капиллярной влаги и сушки зерна.
Одновременно поток зерна в приемном бункере сепаратора подвергают конвекционному тепловому воздействию путем подачи теплого воздуха в воздушные карманы, образованные стенками приемного бункера и сеткой. При этом на границе сетка-зерно создается псевдокипящий слой, который способствует снятию поверхностной влаги зерна и его сушке.
Конвекционное тепловое воздействие в приемном бункере сепаратора проводят при температуре 30-80°C, что является оптимальным и экономически целесообразным.
Следует отметить, что при воздействии на зерновой поток теплым воздухом с температурой меньше 30°C, не обеспечивается достаточное снятие поверхностной влаги, а влияние на зерновой поток теплым воздухом с температурой более 80°C является экономически нецелесообразным, кроме того, может привести к пересушиванию зерна, что снижает его качественные характеристики.
Время воздействия регулируется в зависимости от содержания влаги в зерне и скорости прохождения зерна в приемном бункере и количества зерна, находящегося в нем. Экспериментально установлено, что оптимальным является время теплового воздействия в течение 30-120 с.
Дополнительное конвекционное тепловое воздействие на зерновой поток в камере сепарации при температуре 30-70°C в течение 1-3 с обеспечивает снятие остаточной поверхностной влаги зерна и благоприятно влияет на дальнейшее качество очистки и разделения зерна.
При этом благодаря проведению процесса сушки с использованием конвекционного и резистивного теплового воздействия обеспечивается экологически безопасная сушка зерна, которая не загрязняет окружающую среду, что обусловлено тем, что такой процесс проведения сушки, в отличие от известных способов сушки с использованием топочных газов, не выделяет токсичных веществ.
Кроме того, в результате того, что предварительно подсушенное зерно из приемного бункера сепаратора попадает в камеру сепарации, где под действием сформированного определенным образом воздушного потока, нагнетаемого в камеру сепарации аэродинамического сепаратора, происходит эффективное одновременное очищение и распределение зерна на фракции. При этом не происходит травмирование зерна, что повышает его качество.
Благодаря тому, что воздушный поток нагнетают с помощью осевого лопастного вентилятора низкого давления, дополнительно снижаются энергозатраты и обеспечивается удобство в эксплуатации, так как для нагнетания воздуха используют существующие промышленные вентиляторы.
Благодаря тому, что сформированный воздушный поток подают в камеру сепарации с разной скоростью, обеспечивается эффективное очищение и разделение зерна на фракции.
Следует отметить, что благодаря вышеперечисленному, технологический процесс значительно упрощается, так как очистка и разделение зерна происходит в единой сепарационной камере, и отпадает необходимость проведения отдельных этапов очистки и разделения зерна с использованием специального оборудования для каждого вида очистки на различных этапах обработки: предварительной, первичной, вторичной и триерования. В результате этого значительно сокращается время обработки зерна и снижается количество используемых энергоемких агрегатов и механизмов для проведения обработки.
Сочетание процессов одновременной сушки, очистки и разделения зерна и проведения всех вышеназванных процессов в едином сепарационном устройстве значительно повышает эффективность технологического процесса, сокращает время обработки зерна, значительно снижает энергоемкость и трудоемкость процесса обработки, и позволяет получить конечный продукт высокого качества.
Суть изобретения поясняется на фиг.1, на которой представлена схема послеуборочной обработки зерна и семян.
Способ осуществляется следующим образом.
Зерновой ворох после комбайна загружают в приемный бункер (1) аэродинамического сепаратора. В приемный бункер (1) подают воздух, нагнетаемый от вентиляторов (2), который подогревают нагревательными элементами (3) до температуры 30-80°C, поступающий в тепловые карманы (4), образованные стенками приемного бункера (1) и сеткой, установленной в бункере, что обеспечивает конвекционное тепловое воздействие на зерно в приемном бункере в течение 30-120 с. Под действием теплового воздуха на границе сетка-зерно создается псевдокипящий слой, который способствует снятию поверхностной влаги зерна и сушке.
Одновременно кучу зерна в приемном бункере (1) подвергают резистивному тепловому воздействию при температуре 30-70°C инфракрасными лучами от резистивных нагревателей (5), установленных в приемном бункере (1), в результате чего капиллярная влага, содержащаяся внутри зерна, вытягивается на поверхность зерна.
Время воздействия тепла на зерно регулируют в зависимости от содержания влаги в зерне, которое измеряют с помощью влагомера (не показано) и скорости прохождения зерна в приемном бункере, а также количества зерна, находящегося в нем.
После приемного бункера через разгрузочное отверстие зерновой поток подают в камеру сепарации (6). Воздушный поток нагнетают от осевого лопастного вентилятора низкого давления (7), расположенного в камере статического давления (9), где расположены нагревательные элементы (8), обеспечивающие дополнительный конвекционный подогрев зерна потоком воздуха в камере сепарации (6).
После камеры статического давления (9), воздушный поток, предварительно сформированный определенным образом, подают в камеру сепарации (6). При этом поток воздуха входит в камеру сепарации (6) с разной скоростью и разной направленности, обеспечивая эффективную очистку и разделение зерна.
В камере сепарации (6) проводят дополнительное конвекционное тепловое воздействие на зерновой поток при температуре 30-70°C в течение 1-3 с, что обеспечивает снятие остаточной поверхностной влаги зерна и благоприятно влияет на дальнейшее качество очистки и разделения зерна.
В камере сепарации (6), под влиянием плоских струй направленного воздушного потока происходит очищение и разделение потока зерна на фракции в зависимости от массы и удельного веса, формы и размера частиц. Отделенные более тяжелые фракции попадают в зону покоя и далее опускаются до соответствующих сборников (10). Более легкие фракции и пыль выносятся через боковое отверстие в верхней части камеры сепарации. Отобранное из сборников (10) зерно поступает далее на хранение и переработку.
Таким образом, предложенный способ позволяет совместить процессы одновременной сушки, очистки и разделения зерна и провести эти процессы в едином сепарационном устройстве, что значительно повышает эффективность технологического процесса, сокращает время обработки зерна, значительно снижает энергоемкость и трудоемкость процесса обработки, и позволяет получить конечный продукт высокого качества.
Данный способ послеуборочной обработки зерна и семян, испытуемый ООО «Научно-производственной компанией «Агро-Вигс», показал, что полученное после обработки высококачественное семенное зерно, благодаря предложенному способу обработки, имеет сходство до 97,5%, что подтверждено сертификатом семеноводческой станции Харьковской области.
Источники информации
1. Патент Российской Федерации №2054977 C1, МПК6 B07B 9/00, опубл. 27.02.1996.