СПОСОБ ОЧИСТКИ СЕМЯН ПШЕНИЦЫ ОТ ТАТАРСКОЙ ГРЕЧИХИ
METHOD OF DETACHING BUCKWHEAT FROM WHEAT SEEDS

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности послеуборочной обработке зерна.
Татарская гречиха засоряет посевы зерновых культур в хозяйствах Сибирского Федерального округа, и она является наиболее трудноотделимой примесью в семенах пшеницы. Это объясняется тем, что вариационные кривые семян пшеницы (1) и татарской гречихи (2) по толщине (фиг.1, а), ширине (фиг.1, б), длине (фиг.1, в), углу трения (фиг.1, г), скорости витания (фиг.1, д) и плотности (фиг.1, е) перекрываются в той или иной мере. В меньшей степени их вариационные кривые перекрываются по длине, причем семена татарской гречихи имеют сравнительно меньшую длину, чем семена основной культуры. Семена пшеницы очищаются от коротких примесей в кукольных цилиндрах триеров. Рабочим органом триера является вращающийся вокруг своей оси цилиндр (3) с внутренней ячеистой поверхностью и с желобом (4), расположенным внутри цилиндра вдоль его оси (фиг.2). Короткие примеси выводятся наружу шнеком (5). Положение рабочей кромки желоба (6) определяется углом а наклона ее к горизонтальному диаметру цилиндра. Рабочим элементом триера является ячейка, которая в продольном разрезе имеет ковшеобразную форму (фиг.3а), а в плане-круглую (ОСТ - 23.2.103.84) (фиг.3б). Размер ячеек определяется диаметром d.
При работе триера короткие зерна (примеси) более глубже, чем длинные зерна (семена), западают в ячейки и забрасываются ими в желоб, откуда выводятся наружу шнеком. Длинные зерна (семена) идут сходом с цилиндра.
Качество очистки семян по длине в триерном цилиндре зависит от диаметра ячеек и положения рабочей кромки его желоба (Демин Г.С. и др. Очистка зерна на хлебоприемных предприятиях. - М.: Колос, 1968, с.87). При содержании коротких примесей в очищенном материале выше допустимой стандартом нормы рабочую кромку желоба рекомендуется опустить путем поворота его против часовой стрелки. При низком положении рабочей кромки желоба кукольного цилиндра семена выходят более чистыми, однако часть семян забрасывается ячейками в желоб, то есть попадают в отходы. Чем ниже установлена рабочая кромка желоба, тем выше эффективность очистки и потери семян в отходы и, наоборот. Кукольный цилиндр надо отрегулировать так, чтобы в желоб попадало большее количество коротких примесей и минимальное количество добротных семян. Настройка триера довольно трудоемкая работа и требует определенных практических навыков (Чижиков А.Г. и др. Послеуборочная обработка зерна в колхозах и совхозах. - М.: Колос, 1971, с.34, 35), (Промышленное семеноводство/ под. ред. И.Г. Строны. - М.: Колос, 1990, с.191).
Угол выпадения зерна из ячейки опрокидыванием вокруг своей нижней точки опоры зависит от угла γ наклона продольной оси зерновки к дну ячейки в период покоя. Чем выше значение данного угла зерновки, тем ниже (при меньшем угле а) она выпадает из ячейки цилиндра и, наоборот. Угол γ наклона мелких семян меньше, чем крупных, а угол наклона крупных примесей больше, чем мелких. Поэтому мелкие семена выпадают из ячеек выше, чем крупные, а крупные примеси выпадают из ячеек раньше (ниже), чем мелкие.
1
2
3
4
Известна методика выбора диаметра ячеек триера равным максимальной длине коротких зерен (примесей) (Демин Г.С.и др. Очистка зерна на хлебоприемных предприятиях. - М.: Колос, 1968, с.87). Недостатком данной методики является низкая эффективность очистки семян от коротких примесей (татарской гречихи). Такое явление объясняется тем, что крупные семена данного сорняка (фиг.4, а) не занимают в ячейках триера более устойчивое положение, чем мелкие семена пшеницы (γ>γ) (фиг.4, б), т.е. углы выпадения их из ячеек перекрываются, что не обеспечивает условие эффективного разделения компонентов зерна. Для повышения эффективности очистки семян пшеницы от коротких примесей необходимо выделить крупные семена татарской гречихи, перекрывающиеся с семенами основной культуры по длине, на решете с продолговатыми отверстиями как крупные примеси и выбрать диаметр ячеек кукольного цилиндра равным 1,05-1,10 максимальной длины указанных примесей. При этом обеспечивается более устойчивое положение коротких зерен (семян татарской гречихи) в ячейках кукольного цилиндра (фиг.5, а), чем семян пшеницы (γ<γ) (фиг.5, б), что приводит к выпадению их при разных углах и обеспечивает необходимое условие для эффективной очистки семян.
Известен способ очистки семян пшеницы от татарской гречихи с использованием: подсевного решета с продолговатыми отверстиями шириной 2,0 мм и триерного цилиндра с диаметром ячеек 5,5 мм (фиг.6). Проходом через решето выделяются мелкие семена пшеницы (7), а в цилиндре выделяются семена татарской гречихи как короткие примеси(8). Сходом с цилиндра идут очищенные семена (С). Предложено в схеме очистки и сортирования семян использовать подсевные и сортировальные решета с треугольными отверстиями размерами сторон 4,0 и 4,5 мм (Колышев П.П. и др. Машины для очистки и сортирования семян. - М.: ОГИЗ - Сельхозгиз, 1947. - 204 с.).
Разработан способ очистки пшеницы от татарской гречихи по толщине и форме (фиг.7). Проходом через решета с продолговатыми отверстиями выделяются мелкие семена (7). Сход с решета обрабатывается на решете с треугольными отверстиями, где проходом из обрабатываемого материала выделяются семена татарской гречихи (8) (Липовцев А.И. Очистка пшеницы от трудноотделимых примесей/ Мукомольно-Элеваторная промышленность. - 1961. - №12. - С.25-26).
В поточных линиях семенное зерно обрабатывается в воздушно-решетных машинах первичной и вторичной очистки, в овсюжных и кукольных цилиндрах с диаметром ячеек 9,5 и 5,0 мм и на пневмосортировальных столах, где осуществляется очистка семян по поперечным размера, скорости витания. длине и плотности. Эффективность очистки семян от татарской гречихи в данных линиях низкая. Одной из основных причин этого является то, что крупные семена татарской гречихи не вмещаются в ячейки 5,0 мм, и они занимают в ячейках неустойчивое положение и не выносятся в желоб, а идут сходом с цилиндра вместе с семенами, засоряя их.
Недостатком указанных способов очистки семян пшеницы от татарской гречихи и технологии поточной обработки семенного зерна является низкая эффективность очистки.
Цель изобретения - повышение эффективности очистки семян пшеницы от татарской гречихи.
Цель достигается путем очистки семян по комплексу признаков: толщине, длине, скорости витания, плотности, форме и углу трения, использования корреляции между поперечными размерами и длиной семян, выбора диаметра ячеек кукольного цилиндра равным 1,05-1,10 максимальной длины коротких примесей (татарской гречихи), установки рабочей кромки его желоба в определенное положение и соответствующей нагрузки.
Анализ вариационных кривых семян пшеницы и татарской гречихи показывает, что достичь высокой эффективности их разделения по одному из рассмотренных признаков не представляется возможным (см. фиг.1). Обоснование способа (технологии) очистки семян от трудноотделимых примесей и определение комплекса машин для ее реализации может быть осуществлено на основе исследования делимости зерновой смеси. При этом необходимо рассматривать комплекс четырех, пяти и более признаков (Дринча В.М.. Исследование сепарации семян и разработка машинных технологий их подготовки. - Воронеж: Изд-во МПО «Модэк», 2006. - 184 с.), а также корреляцию между признаками (В.Д. Бабченко и др. Исследование признаков делимости семян пшеницы и ячменя / НТБ ВИМ. - М., 1986. - Вып.64. - С.44-46). Машины выбираются с рабочими органами, разделяющими компоненты зерна по выявленным признакам делимости. Для оценки эффективности разделения двухкомпонентной смеси по тому или иному признаку может быть использован критерий, предложенный инженерами В.Г. Ньютоном и Г.В. Ньютоном (Исследование эффективности классификации / Сепарирование сыпучих тел: Тр. Московского Дома ученых. - М. - Л., 1937. - Вып.2. - С.59-74).
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
Наибольшего теоретического эффекта разделения Е=88% можно достичь при разделении исходной смеси по длине (см. фиг.1, в), а наименьший эффект Е=43-45% - при разделении зерновой смеси по поперечным размерам (см. фиг.1, а, б). Наибольшая эффективность разделения зерновой смеси по скорости витания составляет Е=75% (см. фиг.1, д), углу трения - Е=71 (см. рис.1, г), плотности - Е=55 (см. фиг.1, е). По значимости признаки разделения располагаются в следующей последовательности: длина (Е=88%), скорость витания (Е=75%), угол трения (Е=71%), плотность (Е=55%) и поперечные размеры (Е=43-45%).
К тому же семена татарской гречихи и пшеницы имеют различие по форме. Так, семена пшеницы имеют гладкую округлую форму, а семена татарской гречихи трехгранную форму с вогнутыми по середине гранями и, соответственно, острыми ребрами. Известно, что очистка семян по форме и углу трения осуществляется на ленточных фрикционных сепараторах (горках).
Таким образом, обоснована технология эффективной очистки семян пшеницы от татарской гречихи по комплексу признаков: толщине, длине, скорости витания, плотности, форме и углу трения. Мелкие (малопродуктивные) семена основной культуры и мелкие примеси, а также крупные семена татарской гречихи, перекрывающиеся с семенами основной культуры по длине, и другие крупные примеси выделяются соответственно на сортировальном и колосовом решетах с продолговатыми отверстиями. Легкие примеси, мелкие семена татарской гречихи выделяются в пневмоаспирационных каналах воздушно-решетных машин. Короткие примеси (татарская гречиха) выделяются в кукольных цилиндрах с диаметром ячеек равным 1,05-1,10 максимальной длины семян татарской гречихи при положении передней кромки желоба кукольного цилиндра с частотой вращения цилиндра 45 об/мин к его горизонтальному диаметру в зависимости от засоренности зерна под углом α=45-55°.
По плотности семена очищаются на пневмосортировальных столах, по форме и углу трения - на ленточных фрикционных сепараторах. Воздушно-решетная машина вторичной очистки и сортирования семян, кукольный триер (куколеотборник), пневмосортировальный стол и ленточный фрикционный сепаратор составляют комплекс машин для очистки семян пшеницы от татарской гречихи. В зависимости от крупности семян и их примесей скорость воздушного потока в первом и втором аспирационных каналах семяочистительной машины устанавливается соответственно 7-8 и 8-9 м/с, колосовое и сортировальное решета выбираются с продолговатыми отверстиями шириной 3,0-3,5 и 2,2-2,6 мм, кукольный цилиндр устанавливается с диаметром ячеек 5,6-6,3 мм. Предлагаемая схема очистки семян пшеницы от татарской гречихи приведена на фиг.8.
В первом и втором аспирационном каналах семяочистительной машины выделяются легкие примеси (9). Сходом с верхнего (колосового) решета идут крупные семена татарской гречихи (10), проходом через сортировальные решето идут мелкие семена и примеси (11). В кукольном цилиндре с диаметром ячеек 5,6-6,3 мм, из обрабатываемого материала выделяется татарская гречиха (8). На пневмосортировальном столе из обрабатываемого материала выделяется легкие примеси и семена (12) и тяжелые примеси (13). Семена низких категорий (Сн) после такой обработки, как правило, отвечает требованиям стандарта (по чистоте) и они поступают в склад. Семена высоких категорий дополнительно очищаются по форме и углу трения на ленточных фрикционном сепараторе, на котором семена татарской гречихи выносится вверх (8), а очищенные семена (Св) сходят с рабочей поверхности сепаратора.
Производственная проверка предлагаемого способа очистки семян осуществлена в процессе обработки репродукционных семян для производства товарной продукции и элитных семян со средней засоренностью свежеубранного зерна татарской гречихой (0,8%). При обработке репродукционных семян выход из пневмосортировального стола отвечал требованиям ГОСТ Р 52325-2005 по содержанию семян сорных растений (52 шт/кг при допустимом 70 шт/кг) при выходе семян 63,5%. При обработке этого зерна по старой схеме на поточной линии обеспечивалось получение семян (по частоте) лишь после второго пропуска через линию, при этом снизился выход семенного материала и повысилось его травмирование. При обработке по предлагаемой схеме элитных семян, у которых допустимое содержание семян сорных растений по стандарту составляет 5 шт/кг, выход семян составил 54,4%. Выход семян снизился из-за установки рабочей кромки желоба кукольного цилиндра в более низкое положение, чем в предыдущем случае, с целью обеспечения необходимой чистоты семенного материала. Использование в схеме очистки семенного зерна ленточного фрикционного сепаратора на конечном этапе обеспечило повышение эффективности очистки и выхода элитных семян на 8,2% за счет более высокого положения рабочей кромки желоба кукольного цилиндра. Затраты на обработку семян на ленточном фрикционном сепараторе малы по сравнению со стоимостью дополнительно полученных семян высокой категории. При обработке семян высоких категорий экономически целесообразно использование ленточного фрикционного сепаратора для окончательной очистки семян от татарской гречихи.
Заявленное изобретение обеспечивает повышение эффективности очистки семян на 15-17%, что, в свою очередь, ведет к повышению качества и выхода семенного материала.