Послеуборочная обработка и хранение зерна и семян

Факторы, снижающие посевные характеристики и особенности зерна и семян

К числу факторов, определяющих состав и свойства зерновых масс, относятся: сортовые и посевные особенности зерна; условия развития растения и формирования зерна; условия обработки урожая, условия временного хранения (до послеуборочной обработки) зерновых масс.

Сортовые и посевные особенности зерна.

Большое разнообразие партий зерна, поступающих на предприятие, занятых в сфере послеуборочной обработки и хранения зерна, предопределяется ботаническими признаками (роды, виды, разновидности, сорта) и показателями их качества.

Установлено, что даже в пределах одной культуры (одного рода) семена различных сортов при прочих равных условиях могут обладать различными физиологическими свойствами (иметь различную интенсивность дыхания).

Сортовые особенности проявляются также в различии физических свойств и основных показателей качества зерновых масс.

Все перечисленное вызывает необходимость проведения раздельной послеуборочной обработки (с использованием различных режимов) и последующего раздельного хранения зерновых масс с учетом их сортовых особенностей.

Условия развития растений и формирования зерна.

Последствием условия развития растений и формирования зерна является неоднородность зерновой смеси по степени зрелости, влажности, химическому составу, выполненности, крупности и т. д.

Большое значение имеют погодные условия. Например, при засухе в период молочно-восковой спелости зерно остается невыполненным (щуплым), а при засухе в период восковой спелости – выполненным, но мелким. Ранние заморозки прекращают процесс формирования зерна. Такое зерно (морозобойное) характеризуется низкими технологическими свойствами и меньшей стойкостью в хранении. Влияние погодных условий сказывается также на видовом составе микрофлоры, населяющей растение, на поврежденности зерна в период его формирования вредному воздействию бактериозов и микозов, на снижении его урожайности и качества.

При отсутствии эффективных мероприятий по борьбе с полевыми вредителями последние могут повреждать зерно на корню, например, укусы клопа-черепашки снижают урожайность и хлебопекарные достоинства зерна пшеницы.

Несвоевременное проведение или неэффективность специальных агротехнических мероприятий, а также использование семян низкой сортовой чистоты могут привести к повышенной засоренности отдельных партий зерна и, как следствие, к необходимости проведения специфической обработки. Кроме того, это зерно следует размещать отдельно от других партий.

Условия уборки урожая и временного хранения (до послеуборочной обработки) зерновых масс.

Под условиями уборки принято понимать погодные условия, сроки и способы ее проведения. Погодные условия в период уборки оказывают решающее значение на влажность зерна и на характер протекающих в зерне процессов.

Зерновые культуры убирают однофазным и раздельным способами. При однофазном способе (прямое комбайнирование) скашивание растений и вымолот зерна осуществляется в один прием, а при раздельном – растения сначала скашивают, а затем после дозревания и подсыхания в валках подбирают комбайнами и обмолачивают. Выбор способа уборки зависит от степени зрелости зерна, погодных и других условий.

В условиях хозяйственной самостоятельности и рыночных отношений большая часть свежеобмолоченного зерна поступает на тока для обработки и последующего временного или длительного (в течение нескольких месяцев) хранения до реализации на внутренние нужды или в форме товара.

Временное пребывание зерновых масс на токах до обработки может привести к таким нежелательным явлениям, как увлажнение, активизация жизнедеятельности микроорганизмов и дыхания, самосогревание; заражение насекомыми и клещами. Аналогичные явления могут возникать при перевозках.

Рассмотрев факторы, влияющие на состав и свойства зерновой массы, можно сделать вывод, что на предприятия могут поступать партии зерна различного качества и состояния. Первоочередная задача соответствующих предприятий – точно определить качество и состояние каждой партии зерна, подобрать более эффективные способы обработки и установить оптимальный режим хранения.

Технологические приемы повышения стойкости зерна и семян при хранении

Очистка зерна

Свежеубранная зерновая масса, кроме зерна основной культуры и некоторого количества зерен других культур, содержат в своем составе нежелательные компоненты: семена сорных растений, мелкие, поврежденные и дефектные зерна основной культуры, органические, минеральные и вредные примеси.

Примеси в зерновой массе нежелательны и они должны быть удалены. Эту задачу решает важнейший прием послеуборочной обработки – очистка зерна.

Очистку зерновых масс осуществляют путем сепарирования – механического разделения смесей на их составные, более однородные части (фракции), различающиеся по следующим основным признакам: геометрическим размерам, аэродинамическим свойством, плотности, форме и состоянии поверхности, магнитным и другим свойствам. Именно с учетом этих признаков и разработаны основные органы зерноочистительных машин – сепараторов, используемых для выделения из зерновых масс нежелательных компонентов.

Принципы и способы разделения зерна и примесей:

- по ширине – на ситах с круглыми отверстиями;

- по толщине – на ситах с продолговатыми отверстиями;

- по длине – на ячеистой поверхности;

- по форме - на ситах с фасонными отверстиями или на наклонной гладкой поверхности;

- по аэродинамическим свойствам – в пневмосепарирующих каналах;

- по форме и состоянию поверхности – на ворсистой наклонной поверхности;

- по упругости и коэффициенту ударного трения – виброударное сепарирование;

- по магнитным свойствам – магнитное сепарирование;

- по плотности и коэффициенту трения – вибрационное перемещение;

- по размерам, коэффициенту трения, плотности – на неподвижных наклонных ситах.

Существует большое разнообразие зерноочистительных машин, в рабочие органы которых реализованы один или несколько принципов разделения зерна.

Вся сложная цепочка технологических операций очистки зерна и семян по своему целевому назначению и применяемым техническим средствам подразделяется на следующие основные этапы: предварительная очистка свежеубранного зернового вороха, первичная очистка, вторичная очистка и сортирование.

Предварительная очистка свежеубранного зернового вороха.

Это вспомогательная операция по очистке зерна, ее проводят для обеспечения благоприятных условий при выполнении последующих технологических операций послеуборочной обработки зерна, главным образом его сушки. Предварительная очистка вороха повышает его устойчивость к факторам порчи, особенно развитию процесса самосогревания.

Машины предварительной очистки должны выполнять очистку свежеубранного зернового вороха влажностью до 40% с содержанием сорной примеси до 20%, в том числе фракций соломенных примесей до 5%. Содержание полноценных зерен в отходах не должно превышать 0,05% от массы зерна основной культуры в исходном материале. В процессе зерновой очистки зерновой ворох разделяется на две фракции: очищенное зерно и отходы.

Предварительная очистка эффективна только в том случае, если проводится сразу же при поступлении зерна на ток. Задержка с очисткой даже на ночь связана с опасностью снижения качества и самосогревания зерна. Кроме того, при задержке с очисткой происходит быстрое перераспределение влаги между зерном и более влажными примесями, в результате чего зерно несколько увлажняется, то есть ухудшается его качество.

Первичная очистка зерна и семян

Эту операцию выполняют после предварительной очистки и сушки зернового вороха. В районах с невысокой влажностью зерна послеуборочную обработку начинают с первичной очистки. Операция заключается в том, чтобы выделить возможно большее количество крупных, мелких и легких примесей при минимальных потерях основного зерна. Материал сепарируют по ширине, толщине и аэродинамическим свойствам в воздушно-решетных машинах. Зерновая масса, поступающая на первичную очистку, должна иметь влажность не выше 18% и содержать сорной примеси не более 8%.

В машинах первичной очистки выделяют не только примеси, но сортируют зерно на основную (продовольственную или семенную) и фуражную фракции. Для этого в решетный стан машины включено дополнительное решето, выделяющее в отдельную фракцию щуплые и мелкие зерна основной культуры.

Исходный материал делится при первичной очистке на 4 фракции: очищенное зерно, фуражное зерно (мелкие и щуплые зерна основной культуры), крупные и мелкие примеси и мелкие отходы. Даже при самой тщательной регулировке рабочих органов машины не удается избежать потерь основного зерна в отходы. Допустимые суммарные потери основного зерна во все фракции отхода не должны превышать 1,5% от массы основной культуры в исходном материале. В обработанном материале не должно содержаться более 3% примеси. Если сравнить предельные нормы содержания сорной примеси в исходном и конечном продукте, несложно подсчитать, что технологическая эффективность выделения крупных, мелких и легких примесей при первичной очистке зерна составляет примерно 60%.

Схема рабочего процесса воздушно-решетной машины ОВС-25

Рис. 1. Схема рабочего процесса воздушно-решетной машины ОВС-25:

1, 16 — транспортеры; 2— приемная камера; 3 — воздуховод; 4—заслонка; 5— вентилятор; 6-осадочная камера; 7—пылеуловитель; 8— пневмотранспортер; 9— шнек отходов; 10-колесо; 11 — рама; 12 —решетные станы; 13, 14 — пневмосепарирующие каналы; 15 — шнек

Передвижной очиститель вороха ОВС-25 (рис.1), предназначенный для предварительной очистки зернового вороха на открытых токах и площадках, включает в себя загрузочный транспортер, приемную камеру, воздушные каналы, решетные станы, отгрузочный транспортер.

Рама машины опирается на три колеса, ось переднего закреплена на поворачиваемой вилке. Машина может перемещаться со скоростью 0,1-0,3 м/мин и переезжать по току со скоростью 2,7-6,1 м/мин. Очиститель ОВС-25 оснащен тремя электродвигателями, суммарная мощность которых 9,6 кВт.

Загрузочный транспортер 1 составлен из наклонного скребкового транспортера и двух шарнирно соединенных с ним скребковых питателей, которые могут копировать поверхность тока. Загрузочный транспортер подает зерно в приемную камеру 2, а шнек 15 распределяет его равномерно. Кожух шнека снабжен регулируемым лотком – зерносливом, по которому ссыпается лишнее зерно.

Приемная камера делит зерно на две равные части, которые поступают на решетные станы 12. В нижней части камеры смонтированы ребристые питающие валики, подающие зерно в воздушные каналы 13 и 14.

Воздушные каналы 13 и 14 предназначены для очистки зерна от легких примесей. Каналы соединены с вентилятором 5 корпусом из листовой стали с окном, закрываемым передвижной заслонкой 4, при помощи которой регулируют скорость воздушного потока в каналах. Воздушный поток уносит легкие примеси в камеру 6, где часть примесей осаждается, а наиболее легкие поступают в пневмотранспортер8.

Решетные станы 12 работают параллельно. В них вставлены рамки с решетами Б1, Б2, В и Г. Станы приводятся в колебательное движение. Для уравновешивания инерционных сил станы движутся в противоположном направлении. Фракции зерна, получаемые в результате работы станов, сходят по скатным доскам и лоткам.

Снизу к решетам прилегают щетки, которые, двигаясь возвратно – поступательно, выталкивают зерна, застрявшие в отверстиях решет.

Зерно, очищенное от легких примесей, поступают из воздушных каналов 13 и 14 на решето Б1 каждого решетного стана. Мелкие примеси и часть зерна, пройдя сквозь решето Б1, попадают на решето В, крупные примеси и оставшееся зерно сходят на решето Б2. Таким образом, решето Б1 делит зерно на две фракции.

Решета В и Г, работающие последовательно, выделят мелкие тяжелые примеси, которые до дну решетных станов ссыпаются в горловину выгрузного шнека 9. Туда же поступают крупные примеси, сходящие с решета Б2. Зерно, прошедшее сквозь решето Б2, объединяется с зерном, идущим сходом с решета Г. Очищенное зерно поступает в приемник.

Отгрузочный транспортер 16, в нижнюю головку которого зерно ссыпается из приемника, подает его в кузов автомашины или бурт. Пневмотранспортер 8 сбрасывает отходы в бурт отходов.

Решето Б1 подбирают так, чтобы оно разделяло зерно на две примерно равные части. Сквозь отверстия решета Б2 должно проходить все зерно, а крупные примеси должны сходить с него. Отверстия в решетах В и Г должны быть меньше минимальной толщины зерна. Для получения семян решета В и Г берут с большими отверстиями, чем при очистке продовольственного зерна. Правильность подбора решет проверяют по выходам зерна, легких и крупных примесей, подсева.

Вторичная очистка зерна и семян

Машины вторичной очистки применяют в основном для обработки зерна семенного назначения, прошедшего первичную очистку. На этих машинах можно за один пропуск довести семена по чистоте до норм 1 и 2 классов посевного стандарта, если отсутствуют трудноотделимые примеси, для выделения которых необходимы специальные машины.

Вторичную очистку семян проводят в сложных воздушно- решетных машинах с разделением исходного материала на 4 фракции: семена, зерно 2 сорта, аспирационные относы и крупные примеси, мелкие примеси. Потери семян основной культуры во все фракции примесей не должны превышать 1% и попадание полноценных семян во 2 сорт не более 3% от массы семян основной культуры в исходном материале. Общее дробление семян допускается в пределах до 1%. Для выдерживания установленных нормативов потерь исходный материал для вторичной очистки должен иметь влажность не выше 18%, содержать примесей всего до 8%, в том числе сорной до 3%.

Активное вентилирование

Активным вентилированием называют принудительное продувание зерна воздухом без его перемещения, что возможно вследствие скважистости зерновой массы. Воздух, нагнетаемый вентиляторами, вводится в зерновую массу через систему каналов или труб и пронизывает ее в различных направлениях.

Суть процесса активного вентилирования заключается в замене воздуха межзернового пространства насыпи атмосферным воздухом с определенными параметрами.

При этом особое значение имеют некоторые специфические свойства зерновой массы, такие как сыпучесть, самосортирование, скважистость, обеспеченность зерновой массы воздухом, аэродинамические свойства и гигроскопичность.

Активное вентилирование позволяет регулировать биологические процессы в зерне, предотвращать процессы порчи зерна и создавать неблагоприятные условия для развития вредителей и микроорганизмов в зерновой массе. В зависимости от назначения различают несколько видов активного вентилирования зерновой массы.

Временная консервация свежеубранного зерна с повышенной влажностью заключается в обработке предварительно очищенного свежеубранного зернового вороха воздушным потоком для снижения его температуры и выравнивания влажности.

Профилактическое вентилирование применяют для предотвращения возникновения очагов самосогревания, выравнивания температуры и влажности зерновой насыпи, уменьшения энергии дыхания, угнетания развития и жизнедеятельности микрофлоры, ликвидация амбарного запаха, сохранения жизнедеятельности семян и т.п. Этот способ проводят периодически с учетом параметров зерновой массы и наружного воздуха и особенностей обрабатываемой культуры.

Охлаждение зерна. Вентилирование в целях охлаждения зерна проводят для затормаживания всех физиологических и микробиологических процессов в насыпях. При этом температуру насыпи снижают до 10…0 С.

Ликвидация самосогревания. Вентилирование для ликвидации самосогревания проводят в целях быстрого охлаждения в любое время суток, независимо от погодных условий.

Сушка зерна и семян вентилированием. Вентилирование для сушки зерна и семян применяют, если по каким-либо причинам затруднена или невозможна обработка их в сушилках.

Вентилирование семенного зерна. Этот способ проводят для ускорения процесса послеуборочного дозревания свежеубранных недостаточно вызревших семян, для сохранения жизнеспособности при длительном хранении, повышении их энергии прорастания и всхожести.

Вентилирование для дегазации. Такое вентилирование проводится в целях удаления фумиганта. Дегазацию активным вентилированием проводят также при необходимости срочно реализовать загазированное зерно.

Во время дождя вентилятор обычно выключают, однако при длительной ненастной погоде влажное зерно необходимо все же периодически вентилировать (в течение 1-1,5 часа через каждые 4-6 часов). В этом случае всасывающее отверстие работающего вентилятора прикрывают козырьком для защиты для капель воды.

Вентилирование зерна целесообразно, когда температура его выше температуры окружающего воздуха на 4-6оС. В дождливую туманную погоду разница температур должна быть не менее 8оС. При этом зерно нормально охлаждается и не увлажняется. Обычно опасность увлажнения зерна с влажностью выше 17-18% возникает редко, так как воздух, проходя через вентилятор, всегда несколько подогревается и подсушивается.

Возможность дополнительного увлажнения зерновых масс при хранении и подработки зависит от равновесной влажности, влияния различной влагонасыщенности воздуха и его температуры.

Равновесная влажность – это такое состояние зерна, при котором скорость поглощения (адсорбция) водяного пара зерном равняется скорости выделения (десорбции) водяного пара из зерна.

Величина равновесной влажности зерна меняется с изменением относительной влажности воздуха и его температуры.

При повышении температуры воздуха влагоемкость его увеличивается, а при понижении, наоборот, уменьшается. В зависимости от этого и находит целесообразность вентилирования. Продолжительность вентилирования зависит от удельной подачи (нормы расхода) воздуха и разницы температур зерна и воздуха. Нормы расхода воздуха зависит прежде всего от влажности зерна. Чем выше влажность, тем больше следует подавать воздух в насыпь. При высокой первоначальной температуре зерна расход воздуха также увеличивают.

На основании многолетнего опыта вентилирования зерна выработаны нормы подачи воздуха на 1 тонну зерна. Они составлены в расчете на воздух с температурой 20оС. Если вентиляция ведется при температуре воздуха 5-10оС, то эти нормы могут быть уменьшены, а высота насыпи увеличена. Чтобы не испортить сырое зерно желательно охлаждать его не более 40-48 часов.

Сушка зерна и семян

Тепловая сушка зерна и семян в зерносушилках – основной и наиболее высокопроизводительный способ.

Сушка – технологически сложная операция, требующая строгого соблюдения температурных режимов с учетом вида культуры, целевого назначения и состояния по влажности. Отклонение и несоблюдение режимов приводит к снижению качества семян и зерна.

Процесс сушки основан на сорбционных свойствах зерна. Испарение влаги из зерна происходит за счет контакта его с каким – либо гигроскопическим материалом или путем непрерывного подвода к нему тепла в виде нагретого воздуха, который отдает часть тепла зерну и, образуя смесь с парами, удаляет их из зоны сушки.

Чтобы наиболее рационально организовать сушку зерна и семян, необходимо запомнить следующие основные положения:

- предельно допустимая температура нагрева

- оптимальная температура агента сушки

- особенности сушки зерна и семян в зерносушилках различных конструкциях.

При сушке обязательно учитывают целевое назначение партии. Предельная температура нагрева семенного зерна пшеницы 45°С, продовольственного 50°С. Особенности конструкций зерносушилок разных типов определяют возможности их использования для сушки семян различных культур. Наиболее распространены в хозяйствах шахтные, барабанные и напольные сушки.

Шахтные сушки

К ним относятся такие как: СЗС-8, СЗШ-8, СЗШ-16 и СЗШ-16р. Влажность продовольственного зерна пшеницы после сушки в них снижаются на 6%. Если зерновые массы с повышенной влажностью, то их пропускают через сушку несколько раз.

Стационарная сушилка СЗШ-16 состоит из 2-х шахт, расположенных на общей станине, на расстоянии 1м. друг от друга. Каждая шахта из 2-х секций с четырехгранными кораблями. Агент сушки попадает из топки 1 в пространство между шахтами, служащие диффузором. Охлаждают зерно в отдельно поставленных колоннах 2. Выпуск зерна идет непрерывно. Мощность сушилки 78,9КВт.


Технологическая схема зерносушилки СЗШ-16 при параллельной работе шахт

Рис. 2 Технологическая схема зерносушилки СЗШ-16 при параллельной работе шахт: 1 – топка; 2 – охладительная колонка; 3 и 4 – нории; 5 и 7 – шахты; 6 – надсушильный бункер; 8 – вентилятор.

Барабанные сушилки

Агент сушки воздействует при пересыпании зерна во вращающемся барабане, разделенным на 6 секторов с полками, захватывающими зерно. Загрузочная камера обеспечивает равномерное поступление зерна в барабан, где зерно пересыпается под воздействием подпора и потока агента сушки. Из разгрузочной камеры зерно направляется в шлюзовой затвор и охладительную колонку. Температура нагрева зерна здесь выше, чем в шахтных сушилках. Сушилки пригодны для зерновых масс повышенной засоренности.

Напольные сушки

Такая сушка представляет собой прямоугольный закром площадью 40-70м2, со стенками высотой 1,3 м. Внутри закрома на высоте 30-50см. от пола устанавливают решетчатый пол, покрытый металлической сеткой или мешковиной, на который насыпают серно слоем в 0,6-0,8 м. Загрузку осуществляют с помощью ленточных транспортеров выгрузку с помощью передвижных зернопогрузчиков.

В сельском хозяйстве распространена сушка газовоздушной смесью, где к топочным газам примешивают наружный воздух, который с помощью вентилятора попадает в камеру. Этот метод сушки получил название теплового.

Сушить зерно можно методом солнечной сушки – под лучами солнца. Таким способом зерновая масса может быть прогрета до 35°-50°С. При этом в результате облучения солнцем происходит частичная стерилизация зерновой массы от микроорганизмов и делает такие партии зерна более устойчивыми при хранении. Хранение зерна и семян в сухом состоянии необходимое условие для поддержания высокой жизнеспособности семян в партиях посевного материала всех культур.