СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ПРОДУКТОВОЙ МАССЫ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР
METHOD FOR INCREASING PRODUCT MASS OF CEREAL CROPS

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности, к способам повышения продуктовой массы зерновых культур путем рациональной уборки, обработки и использования сырья для производства выпечных изделий.
Уровень техники
Известны способы индустриально-поточной уборки зерновых культур со сбором и обработкой всего урожая на стационаре, обеспечивающие увеличение выхода продуктовой массы путем снижения полевых потерь.
К ним относится так называемый трехфазный способ уборки зерновых, когда вся надземная масса урожая свозится на ток, где обмолот зерна и разделение вороха осуществляется на молотильно-сепарирующих устройствах. Зерно после очистки отправляют в хранилище, а солому и полову с отходами перерабатывают на корм скоту. Вариант такого способа уборки под названием «Гигрокомплекс» предусматривает подсушку всей массы перед ее обмолотом и сепарацией.
В так называемом кубанском способе индустриальной безотходной уборки зерновых вся надземная масса урожая также свозится на ток, обмолот зерна выполняется комбайнами на стационаре. Выделенное зерно отвозят к местам хранения, полову с отходами по воздуховодам транспортируют в специальное хранилище, солому скирдоформирователем укладывают в скирды.
Наиболее близким к заявленному способу является способ повышения продуктовой массы зерновых культур, названный «невейкой» (прототип), включающий сбор и транспортировку на стационарный пункт невеяного вороха с оставлением соломы в поле. На стационаре выполняется отделение зерна от половы и отходов ворохоочистительными машинами с подачей первого в зерноочистительный комплекс типа ЗАВ, а половы с отходами - на брикетирование или гранулирование (см. Жалнин Э.В., Савченко А.Н. Технологии уборки зерновых комбайновыми агрегатами. - М.: Россельхозиздат, 1985, с.41-47; Серый Г.Ф. и др. Зерноуборочные комбайны. - М.: Агропромиздат, 1986, с.39-51; Жалнин Э.В. Стратегия перспективного развития механизации уборки зерновых культур. // Тракторы и сельскохозяйственные машины, 2004, №9)
Недостатком прототипа является то, что им, как и другим известным способам повышения выхода продуктовой массы в процессе уборки, послеуборочной обработки и использования урожая, разделение поступающего с поля невеяного вороха выполняется лишь на две фракции - зерно и полову с отходами и примесями (солома оставлена в поле) с использованием их по указанному выше назначению.
Другими словами, ни один из известных способов не предусматривает сбор очищенной от примесей половы для последующего помола ее в муку и использования в качестве компонента выпечки.
Введение сторонних растительных примесей в состав зерновой муки практиковалось и ранее. Известны способы и приемы увеличения продуктовой массы в процессе приготовления хлебобулочных изделий путем введения растительных добавок пониженного энергосодержания и вкусового достоинства в состав пшеничной муки, а именно, крупки ячменя, гороха, амаранта (см. патент РФ №2249366 C1, A21D 8/02, 2/36, 2004), порошка, приготовленного из выжимок тыквы (см. патент РФ №2300888 C1, A21D 8/02, 2/36, 2005), одного или нескольких видов непшеничной муки (см. патент РФ №2297148 С2, A21D 8/04, 13/02, 2003 - прототип) и другие.
Недостатками названного способа повышения продуктовой массы хлебопечения, равно как и других, является введение в пшеничную муку одного или нескольких видов муки непшеничных культур - ржи, овса, ячменя, кукурузы, гречки, амаранта, картофеля, проса, бобовых.
При этом такая ценная составная часть урожая зерновых культур, как полова, от примесей не очищалась, в муку не размалывалась и в выпечке хлебобулочных изделий не использовалась.
Полова зерновых культур (пшеницы, ржи, тритикале, ячменя, овса) состоит из наружных покровов семян, частичек листьев, недозрелых и недоразвившихся зерен, колосовых чешуек, семенной кожуры и т.п. Соотношение массы зерна, половы и отходов с примесями зависит от сортовидового состава и урожайности зерновых культур, принятого способа уборки, других факторов. Питательная ценность и усвояемость половы достаточно высоки, а химический состав ее хорошо изучен (см. Авров О.Е., Мороз З.М. Использование соломы в сельском хозяйстве. - Л.: Колос, 1979, - с.34-38; Злыднев Н.З. и др. Кормление сельскохозяйственных животных. - Ставрополь: кр. тип., 2000, - с.242-253).
Введение муки из половы в состав зерномучной в соотношениях близких по массе их естественному содержанию в колосе согласно мнения некоторых ученых-диетологов отвечает оптимальному сочетанию питательных и усвояемых веществ, находящихся в составных частях плодов и колосьев, благоприятствует течению физиологических процессов пищеварения, лучшему усвоению продукта (Задворский Б.И., Крыгин А.К. Здоровое питание. - Хабаровск: изд. ДВГУ, 2000, с.12-35; Мактофель Л.Т. Правильное питание и долголетие. - Свердловск: Урал, 1978, с.112).
Осуществление предложенного способа позволит существенно повысить сбор и улучшить использование продуктовой массы зерновых культур.
Раскрытие изобретения
Задачей заявленного способа является увеличение выхода продуктовой массы зерновых культур путем снижения полевых потерь зерна за счет сбора невеяного вороха и, главным образом, послеуборочного разделения невеяного вороха на три фракции - зерно, полову, отходы с примесями, с последующим раздельным измельчением зерновой и половистой составляющих урожая в муку, смешивания их в соотношениях, близких их естественному содержанию в колосе, и использования в производстве выпечных изделий с пониженным содержанием зерномучной составляющей. Предложенный способ предназначен преимущественно для использования в случае, например, массового неурожая, стихийного бедствия, возникновения других чрезвычайных ситуаций, связанных с острой нехваткой зернопшеничной муки.
Технический результат сводится к механизированному сбору невеяного зернополовистого вороха, машинному разделению его на три фракции - зерно, полову, отходы с примесями с последующим помолом первых двух в муку, просеиванием и смешиванием их в требуемом соотношении и после нормализации по витаминам и микроэлементам введения специй и вкусовых добавок, использованию для выпечки хлеба с пониженным содержанием зерномучной составляющей; а отходы с примесями после измельчения или без такового скармливаются скоту либо вводятся в качестве компонента в состав силосуемой массы.
Технический результат заявленного способа достигается предложенной последовательностью действий, позволяющей увеличить выход продуктовой массы урожая путем снижения полевых потерь зерна за счет сбора и вывоза с поля всего невеяного вороха и, главное, разделением на стационаре вороха на составляющие (зерно, полову, отходы с примесями) с размолом половы в муку и введением ее в пшеничную в соотношении (0,12…0,18):1, с последующим использованием для выпечки хлебобулочных изделий.
В научно-технической и патентной литературе не обнаружена совокупность признаков, аналогичная заявляемой, что отвечает изобретательскому уровню предложения.
Поскольку предлагаемое техническое решение повышения продуктовой массы зерновых культур дает существенный положительный эффект и может быть реализовано с использованием имеющихся машин и оборудования, можно утверждать, что предложенный способ соответствует критерию «промышленная применимость».
Краткое описание чертежей
На чертеже представлена схема последовательности осуществления заявленного способа.
Осуществление изобретения
3
3
3
Технический результат достигается тем, что сбор невеяного вороха, выполняемый, например, зерноуборочным комбайном ДОН-1500Б, ACROS или другим механическим средством с подачей его в зерновой бункер и/или другую емкость повышенного объема. Собранный ворох, представляющий собой смесь зерна, половы со сбоиной и отходов с примесями, автомашинами и/или тракторными прицепами транспортируется на крытый и/или открытый ток и/или мукомольный и/или комбикормовый цех. Насыпная плотность невеяного вороха составляет 120-160 кг/м, загруженного в бункер - 140-170 кг/м, уплотненного подвижной стенкой емкости - 220-280 кг/м.
Положительным эффектом уборки урожая со сбором невеяного зернового вороха является повышение производительности полевой молотилки на 25-30% за счет вывода из рабочего процесса рабочих органов очистки зерна, уменьшение потребности в транспорте на 10-15% в сравнении с раздельной перевозкой зерна и половы, снижение потерь зерна за комбайном с минимальных 1,5-2,5% до 0,3-0,5%, потерь половы - с 40-50% до 6-8%.
Доставленный на ток ворох при необходимости досушивают на конвейерных и/или шахтных и/или других сушилках до влажности 18-22%. Отношение сбора зерна озимой пшеницы к незерновой части зернового вороха составляет 1:0,4. Примерное соотношение массы зерна, половы и отходов в ворохе составляет 1:0,26:0,14. Энергетическое содержание их, выраженное в мегаджоулях (МДж) ОЭ, равно 1:0,092:0,025.
Зерновой ворох передвижными очистителями вороха типа ОВП, ОВС или стационарными зерноочистительными агрегатами типа ЗАВ, КЗС или другими зерноочистительными машинами последовательно разделяют на три фракции - зерно, полову, отходы с примесями. Незадействованные излишки зерна отправляют в хранилище и/или элеватор, излишки половы, а также отходы с примесями - на корм скоту.
Требуемые объемы зерна и половы раздельно размалывают на вальцевых станках ЗМ2, А1-БЗН и других, на скоростных дробилках типа ДБ-5, ДДМ или на размольных мельницах других моделей, измельчают в несеяную (обойную) зерновую и половистую муку, модуль помола которых отвечает кулинарным требованиям, а затем просеивают на просеивающих машинах А1-КСБ, ПБ-1,5 или других.
Раздельно приготовленную муку обеих видов отправляют в хранилища, откуда по мере необходимости извлекают, смешивают в требуемом соотношении и после нормализации мучной смеси по витаминам и микроэлементам введения специй и добавок осуществляют выпечку хлебобулочных изделий.
Отходы, представленные преимущественно сбоиной, семенами сорной растительности и ограниченным количеством щуплого, недозрелого и битого зерна, после доизмельчения на молотковых дробилках типа КДУ и КДМ включают в состав кормосмесей и скармливают скоту либо вводят в качестве компонента в состав силосуемой массы.
Выход продуктовой массы и энергетическое содержание составляющих компонентов озимой пшеницы урожайностью 40 ц/га при сборе и переработке работке по предложенному способу в сравнении с известным способом «невейка» представлены в таблице 1. Порядок и последовательность расчетов изложены в приложении к таблице.
Из анализа таблицы видно, что согласно предложенному способу общий выход продуктовой массы возрастает на 26,3% - с 3920 кг зерна до 4951 кг суммарного сбора зерна и половы. Энергетическое содержание продуктовой массы увеличивается на 10,9% - с 49157 МДж в зерне до 54534 МДж суммарного содержания в зерне и полове. Указанный рост достигается за счет снижения полевых потерь зерна (с 80 до 16 кг), но главным образом, путем сбора всего зернового вороха, послеуборочного разделения его на три фракции - зерно, полову, отходы с примесями, с раздельным помолом зерна и половы в муку, с последующим введением муки из половы массой 967 кг с энергосодержанием 4574 МДж в состав зерномучной в соотношении (0,12…0,18):1 и после нормализации по витаминам и микроэлементам, добавления специй, ароматизаторов и вкусовых добавок, использования для производства выпечки. Включение в зерномучную смесь указанного объема муки из половы сопровождается снижением удельного содержания обменной энергии в 1 кг продуктовой массы на 12,2%, т.е. примерно на одну восьмую часть, в то время как общий сбор продуктовой массы для производства выпечки возрастает на 26,3%, т.е. более чем на четверть, что делает предложенный способ экономически целесообразным и рентабельным.
Выделенные же отходы с примесями массой 521 кг и энергосодержанием 1204 МДж, составляющие 9,5% собранной массы урожая, после измельчения или без такового скармливают скоту или вводят в состав силосуемой массы.
ПРИЛОЖЕНИЕ к таблице 1
Расчет выхода продуктовой массы и энергетического содержания составляющих урожая при уборке и послеуборочной обработке невеяного вороха озимой пшеницы урожайностью 40 ц/га, перерабатываемые по известному способу «невейка» и по предложенному способу.
1. Содержание массы зерна в невеяном ворохе  и дополнительный сбор зерна  по предложенному способу в сравнении с известным способом уборки определяется по формулам
и
зер
зер
где У - урожайность зерна биолог., кг; У=4000 кг;
,  - потери зерна соответственно при раздельном сборе зерна и половы и при сборе невеяного вороха, в процентах и долях единицы;
и
Подставив цифровые значения в формулы (1) и (2), получим соответственно
и
пол+сб
2. Сбор массы половы и отходов с примесями (сбоины) (С) при уборке и послеуборочной обработке невеяного вороха по предложенному способу определяется как
пол+сб
пол+сб
где В - массовое содержание половы и отходов с примесями в составе невеяного вороха, в процентах и долях единицы от урожайности зерна; В=40%=0,4;
- суммарные потери половы и сбоины при сборе невеяного вороха, в процентах и долях единицы
пол+сб
Согласно формуле (3) получаем С=(4000×0,4)(1-0,07)=1488 кг.
Масса отходов составляет 0,3-0,4 часть (принимаем 0,35) в смеси половы и сбоины. После отделения сбоины на ворохоочистительной машине масса половы в зернополовистом ворохе составит
сб
сб
где В - содержание (выход) отходов с примесями, в процентах и долях единицы В=35%=0,35.
пол
Тогда С=1488×(1-0,35)=967,2 кг.
сб
Масса сбоины С определяется соответственно как
или
пол
пол
где В - содержание (выход) половы с примесями, в процентах и долях единицы В=65%=0,65.
сб
Получаем С=1488×(l-0,65)=520,8 кг.
3. Сбор массы половы и сбоины  при уборке известным способом с разделением зерна и половы зерноуборочным комбайном рассчитывается по формуле (3) с заменой составляющей  на  - представляющую выраженные в процентах и долях единицы суммарные потери половы и сбоины при раздельном сборе их.
ПРИЛОЖЕНИЕ к таблице 1 (окончание)
Подставив цифровые значения, получим
Масса сбора половы и масса сбоины при указанном ранее соотношении их определяются по формулам (4) и (5), где соответствующие составляющие заменяются на значение, полученное по формуле (3а)
Согласно расчету сбор половы и сбор сбоины составят соответственно
и
4. Дополнительный сбор зерновой и незерновой части (половы и отходов с примесями) при уборке и послеуборочной обработке урожая предложенным способом определяется как разница между соответствующими данными п.2 и п.3 либо как разница между величинами потерь (столбцы 9 и 8 таблицы).
В абсолютных значениях они составляют по сбору зерна - 64 кг, сбору половы - 395 кг, сбору отходов с примесями - 213 кг.
хх)
5. Энергетическое содержание собранной продуктовой массы в целом и по компонентам в отдельности вычисляется в соответствии с табличными данными .
Так, например, энергетическое содержание дополнительного  и общего  сбора продуктовой массы по предложенному способу определяется как
,  - соответственно дополнительный и общий сбор i-гo компонента составляющей продуктовой массы (зерна, половы, сбоины), кг;
i
Э - энергетическое содержание 1 кг массы i-го компонента продуктовой массы, МДж.
Тогда согласно данным п.4 и формулы (7) суммарное энергетическое содержание дополнительно собранной продуктовой массы составляет
при общем согласно формуле (8) расчетном сборе
6. Убранная по известной технологии масса зерна составляет 3920 кг, энергетическое содержание его равно 49157 МДж при принятом удельном содержании обменной энергии в 1 кг зерна 12,54 МДж.
Продуктовая масса, убранная, переработанная и предназначенная для производства выпечных изделий по предложенному способу, составляет 3984+967=4951 кг. Энергетическое содержание ее равно 49960+4574=54534 МДж. Удельная обменная энергия 1 кг зернополовистой массы соответственно равна 54534:4951=11,01 МДж.
Снижение удельного содержания обменной энергии 1 кг зернополовистой продуктовой массы по отношении к зернопродуктовой составляет
Однако выполнение работ по предложенному способу увеличивает сбор продуктовой массы для производства выпечки на
Энергетическое содержание продуктовой массы при этом возрастает соответственно на
Приведенные расчеты подтверждают высокую эффективность предложенного способа повышения продуктовой массы зерновых культур.