СПОСОБ ОБРАБОТКИ СЕМЯН СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
METHOD OF AGRICULTURAL CROP SEED PROCESSING AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для сушки, предпосевной обработки и оздоровления семян льна, различных трав, зерновых, бобовых и других культур растительного происхождения.
Известен способ обработки семян, в котором используется смачивание семян раствором сернокислой меди и затем на смоченные сернокислой медью семена воздействуют воздушно-тепловым обогревом в течение суток (RU 2002112203 A, 2003.11.20).
Недостатками данного способа являются длительная тепловая обработка семян, требующая значительных энергозатрат, а также применение химически активного вещества, наносящего ущерб окружающей среде.
Известен способ обработки семян, включающий замачивание семян в течение 12…18 часов в растворе стимуляторов роста и использующий в качестве стимулятора 0,15…0,20%-й водный раствор зоогумина (RU 2005114802, A, 2006.11.20).
К недостаткам данного способа следует отнести ограниченный диапазон использования и высокую трудоемкость технологического процесса.
3
3
Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является способ обработки семян сельскохозяйственных культур, включающий обработку с помощью активного рабочего органа (массообменного агрегата) потока вращающихся семян со скоростью 120…150 об/мин озоновоздушной смесью, нагнетаемой устройством производительностью 30 м/ч, с концентрацией озона 10…80 мг/м и временем обработки 5…7 мин, причем сформированные потоки вращающихся семян движутся по винтообразной траектории поступательно в противоположных направлениях, при этом скорость вращения активного рабочего органа для мягких семян составляет 60…70 об/мин (RU 2299543, C2, 27.05.2007).
В данном способе используется принцип активной обработки потока вращающихся семян озоновоздушной смесью, нагнетаемой в массообменный агрегат, в котором происходит процедура озонирования. Для увеличения эффективности обработки семян озоновоздушным агентом применяется механическое перемещение биомассы по винтообразной траектории поступательно и в противоположных направлениях с определенной скоростью, зависящей, главным образом, от размеров, конфигурации, плотности семян, а также от концентрации озоновоздушного агента.
Приведенные требования параметров технологического процесса известного способа невозможно выполнить, если семена имеют высокую влажность, поскольку они будут слипаться между собой, а также прилипать к рабочим органам технологического оборудования.
Данный способ невозможно реализовать и в случае сложной конфигурации семян, так как при механическом перемещении они будут сцепляться, образуя прочные агломераты.
3
Применение высоких концентраций озоновоздушного агента 50…80 мг/м приводит к интенсивному разрушению механических деталей и узлов технологического оборудования. Поэтому, для реализации данного способа необходимо использовать дорогостоящие, высоколегированные, нержавеющие марки сталей и химически стойкие полимерные материалы.
В действительности эффективность реализации данного способа имеет низкое значение, поскольку перемещение биомассы требует дополнительных затрат энергии и, к тому же, в каждом отдельном случае требуется тщательная настройка рабочих органов и режимов обработки семян.
Недостатками данного способа являются низкая эффективность обработки семян, высокая стоимость технологического оборудования, повышенный расход электроэнергии на единицу массы продукции, а также ограниченный диапазон использования.
Технической задачей изобретения является создание способа обработки семян сельскохозяйственных культур озоновоздушной смесью, позволяющего обеспечить сушку, предпосевную обработку и оздоровление семян льна, различных трав, зерновых, бобовых и других культур, подавление бактерий, вирусов, грибковой микрофлоры любого происхождения, обладающего высокой эффективностью использования, экономичным расходом электроэнергии, а также широким диапазоном применения.
Эта задача достигается тем, что в предлагаемом способе обработки семян сельскохозяйственных культур озоновоздушной смесью, помещенных в массообменный агрегат, соединенный с системой вентиляции, через насыпной слой семян пропускается увлажненный, подогретый, озоновоздушный агент, движение которого обеспечивает система вентиляции, работающая в режиме аспирации, причем температура озоновоздушного агента превышает температуру обрабатываемой биомассы семян на 5…12°С.
На чертеже представлена функциональная схема устройства для обработки семян сельскохозяйственных культур, поясняющая работу предлагаемого способа.
Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого изобретения является устройство для обработки семян сельскохозяйственных культур, содержащее емкость с крышкой (массообменный агрегат) и озоногенератор (озонатор) с нагнетающим устройством, причем внутри емкости расположен двухвальный рабочий орган, валы которого установлены с возможностью противоположного вращения относительно друг друга посредством многоскоростного электродвигателя, при этом на крышке емкости установлены вентилятор, вытяжная труба и бункер (RU 2299543, C2, 27.05.2007).
Недостатками данного устройства являются повышенный расход электроэнергии, низкая эффективность использования вентиляционной системы, а также ограниченный диапазон применения.
Технической задачей изобретения является создание устройства для обработки семян сельскохозяйственных культур, позволяющего обеспечить сушку, предпосевную обработку и оздоровление семян льна, различных трав, зерновых, бобовых и других культур, подавление бактерий, вирусов, грибковой микрофлоры любого происхождения, обладающего высокой эффективностью использования, экономичным расходом электроэнергии, а также широким диапазоном применения.
Эта техническая задача достигается тем, что в устройство для обработки семян сельскохозяйственных культур, содержащее массообменный агрегат, разделенный горизонтальной воздухопроницаемой перегородкой, на которой размещается обрабатываемая продукция, воздухонагреватель, озонатор и центробежный вентилятор, введен увлажнитель воздуха, обеспечивающий увеличение влажности семян на 0,5…3%, причем воздухопроницаемая перегородка в верхней части массообменного агрегата конструктивно образует смесительную камеру, соединенную с воздухонагревателем, озонатором и увлажнителем воздуха, а в нижней части формирует камеру разряжения, подключенную к центробежному вентилятору, работающему в режиме аспирации.
Устройство содержит массообменный агрегат 4, разделенный горизонтальной воздухопроницаемой перегородкой 7, на которой размещается обрабатываемая продукция 6, воздухонагреватель 1, озонатор 2, увлажнитель воздуха 5 и центробежный вентилятор 9, причем воздухопроницаемая перегородка 7 в верхней части массообменного агрегата 4 конструктивно образует смесительную камеру 3, соединенную с воздухонагревателем 1, озонатором 2 и увлажнителем воздуха 5, а в нижней части формирует камеру разрежения 8, подключенную к центробежному вентилятору 9, работающему в режиме аспирации, при этом озоновоздушный агент, образующийся в смесительной камере 3, проходит через насыпной слой семян 6 в камеру разрежения 8 и выбрасывается наружу центробежным вентилятором 9.
Описание работы устройства
Озонирование - один из наиболее прогрессивных современных технологических процессов обработки семян. Основными достоинствами использования озона являются: высокий окислительный потенциал, возможность получать его на месте потребления из кислорода воздуха, простота и доступность получения озона в электрических аппаратах, экономическая целесообразность, безотходность производства, экологическая совместимость озона с окружающей средой.
Устройство для обработки семян сельскохозяйственных культур состоит из воздухонагревателя 1, озонатора 2, массообменного агрегата 4, разделенного горизонтальной воздухопроницаемой перегородкой 7, увлажнителя воздуха 5 и центробежного вентилятора 9. В верхней части массообменного агрегата 4 над горизонтальной воздухопроницаемой перегородкой 7 конструктивно образована смесительная камера 3. В нижней части агрегата 4 находится камера разряжения 8, которая соединена с центробежным вентилятором 9. Воздухонагреватель 1, озонатор 2 и увлажнитель воздуха 5 подключены воздушными каналами к смесительной камере 3 массообменного агрегата 4 в верхней ее части. Озонатор 2 вырабатывает озон из окружающего атмосферного воздуха. Движение воздушногазовых потоков на функциональной схеме показано стрелками.
Семена сельскохозяйственных культур 6, подлежащие обработке, загружаются в смесительную камеру 3 непосредственно на воздухопроницаемую перегородку 7. Центробежный вентилятор 9 работает в режиме аспирации. Он отсасывает воздух из камеры разрежения 8, создавая в ней отрицательное давление. В результате этого воздух, находящийся в смесительной камере 3, через воздушные каналы биомассы 6 и воздухопроницаемую перегородку 7 перемещается в камеру разрежения 8 и затем центробежным вентилятором 9 выбрасывается в атмосферу. Таким образом, в объеме массообменного агрегата 4 создается отрицательное давление, которое способствует перемещению нагретого воздуха из воздухонагревателя 1, озона - из озонатора 2 и влажного воздуха - из увлажнителя 5 в смесительную камеру 3, где в результате перемешивания воздушно-газовых компонентов образуется озоновоздушный агент.
В процессе сушки семян 6 на первом этапе в смесительную камеру 3 подается только один компонент - озон. Воздушные каналы воздухонагревателя 1 и увлажнителя 5, соединяющие их со смесительной камерой 3, перекрываются. В этом случае производительность центробежного вентилятора 9 становится минимальной, поскольку озонатор 2 оказывает значительное сопротивление воздушному потоку, а разрежение в камере 8 достигает своего максимального значения. Влажная биомасса 6 насыщается озоном, поступающим из смесительной камеры 3, при этом отвод влаги происходит за счет вакуумирования массообменного агрегата 4. На этом этапе происходит обеззараживание семян: подавление бактерий, вирусов, вредных насекомых, грибковой микрофлоры любого происхождения и другой патогенной среды.
На втором этапе сушки в смесительную камеру 3 вместе с озоном подается нагретый воздух из воздухонагревателя 1, обеспечивая оптимальный режим сушки при максимальной производительности центробежного вентилятора 9. Применение озонированного воздуха во время сушки влажной биомассы дает значительный экономический эффект, поскольку в процессе озонолиза выход влаги из семян резко интенсифицируется.
Предпосевная обработка имеет свои специфические особенности. Обрабатываемые семена представляют собой высушенную биомассу, содержащую 8…14% влаги. В связи с этим обычная обработка озоном высушенных семян имеет не высокую эффективность, поскольку интенсивность диффузионных процессов озона с сухим веществом падает при уменьшении влажности.
Эффективность предпосевной обработки резко повышается, если озон смешать с влажным воздухом и полученный озоновоздушный агент пропустить через насыпной слой семян. Озон прекрасно растворяется в воде, он очень эффективен во влажной среде, так как при разложении его образуется высокореакционные гидроксильные радикалы. В дополнении к этому время жизни озона в воде больше, чем в сухом воздухе. В результате на поверхности семян образуется влажная пленка, в которой растворен озон, при этом влажность семян в процессе обработки не должна увеличиться более чем на 0,5…3%, иначе биомасса перестанет быть сыпучей из-за склеивания семян. Для ускорения процесса образования поверхностной влажной пленки необходимо повысить температуру озоновоздушного агента на 5…12°С по отношению к биомассе с целью образования конденсата на поверхности семян.
Предлагаемое устройство позволяет проводить предпосевную обработку семян 6 с помощью озоновоздушного агента, получаемого в результате смешивания озона с влажным и нагретым воздухом в смесительной камере 3, при этом технологические режимы обработки устанавливаются путем изменения величин воздушных потоков воздухонагревателя 1, озонатора 2 и увлажнителя воздуха 5, а также изменением режима работы центробежного вентилятора 9. При необходимости влажность биомассы можно довести до оптимального значения.
Процесс оздоровления семян принципиально не отличается от процесса сушки и предпосевной обработки, его особенности характеризуются определенными технологическими режимами, которые легко реализуются при использовании предлагаемого устройства.
Основным достоинством предлагаемого способа является высокая эффективность лечебной обработки, в течение которой необходимо за короткое время подавить бактерии, вирусы, грибковую микрофлору и другую патогенную среду и одновременно провести быстрое оздоровление сельскохозяйственной продукции.
Использование аспирационной системы обработки продукции позволяет в 1,5…2 раза снизить затраты электроэнергии по сравнению с существующими системами приточной вентиляции.
Обработка семян предлагаемым способом обладает универсальным действием: повышает их сохранность и увеличивает защиту от вредителей и грызунов. Имеет несомненные преимущества перед известными традиционными методами обработки, позволяющие отказаться от дорогостоящих дефицитных и токсичных химических препаратов, обеспечивая экологическую чистоту продукции.
Его использование особенно эффективно при проведении биотехнологий высокого уровня в научно-исследовательских целях.
Применение данного способа не нарушает экологию окружающей среды, а также не вызывает генетических и структурных изменений обрабатываемой продукции.