Что такое предварительная очистка зерна
Этапы очистки зерна
В массе свежеубранного зерна, помимо основной культуры, содержится значительное количество нежелательных включений: зерна других сельскохозяйственных культур и прочих растений, поврежденные зерна, зерна мелкого размера, примеси органического, минерального происхождения, в том числе и вредные.
Очистка зерновой массы от посторонних включений производится методом сепарирования – механического процесса разделения смеси зерна на составляющие, имеющие более однородный состав. Разделение на фракции производится по набору определенных признаков:
Цепочку технологических операций, целью которых является очистка зерна и семенного материала можно разделить на три основных этапа: предварительная очистка свежеубранного зернового вороха, первичная очистка, вторичная очистка зерна и сортирование.
Предварительная очистка свежеубранного зернового вороха
Является вспомогательной операцией очистки зерна, проводится с целью подготовить зерновой материал для проведения последующих операций по обработке убранного зерна, подготовка для сушки. Проведение операции очистки зернового вороха позволяет повысить устойчивость зерна к возникновению повреждающих его процессов в зерновой массе, особенно это касается самосогревания зерна.
Машины, предназначенные для предварительной очистки зерновой массы, должны эффективно выполнять эту функцию при влажности зернового вороха до 40 %, при содержании сорных примесей не более 20 %. При этом в отходах не должно находиться более 0,05 % полноценного зерна от той массы зерна основной культуры, что находилась в первоначально полученном зерновом ворохе.
Результатом процесса предварительной очистки зерна становится разделение всей первоначальной массы на две фракции: очищенного зерна и отходов.
Предварительная очистка эффективна только при условии, если проводится сразу же после доставки зернового материала на зерноочистительный комплекс.
Первичная очистка зернового и семенного материала
Операция проводится после предварительной очистки и проведения сушки зернового вороха. В тех районах, где убранное зерно содержит невысокий процент влаги, послеуборочная обработка начинается с процесса первичной очистки. Целью операции является выделение как можно большего количества примесей при минимальной потере основного материала. Влажность поступающей на первичную очистку массы зерна не должна составлять более 18 % при содержании сорных примесей, не превышающем 8 %.
Машина для первичной очистки зерна выполняет функцию разделения основной массы зернового материала на фракции – фуражную и основную, состоящую из продовольственного и семенного зерна, при этом проводя очистку массы зерна от механических примесей.
Потеря основного зерна при проведении первичной очистки не должны составлять более 1,5 % от общей массы основной культуры в первоначально полученном зерновом материале. После обработки материал не должен содержать более 3 % примесей. Эффективность отделения частиц примесей мелкого и крупного размеров и веса должна составлять не менее 60 %.
Вторичная очистка зернового и семенного материала
Машины для произведения вторичной очистки применяются большей частью для обработки зернового материала, предназначенного для семенного использования, после прохождения им первичной очистки.
Вторичная очистка проводится с применением сложной техники. Воздушно-решетные машины выполняют разделение зернового материала на четыре основных фракции:
Допустимая потеря семян, попадающих в удаляемые фракции примесей не должна составлять более 1 %.
Влажность зерна для вторичной очистки должна быть не более 18 %, чтобы обеспечить заданные показатели качества обработки.
Предварительная очистка зерна и семян
Машины предварительной очистки должны выполнять очистку свежеубранного зернового вороха влажностью до 40 % с содержанием сорной примеси до 20 %, в том числе фракции соломистых примесей до 5 %. В процессе очистки должно выделяться не менее 50 % сорной примеси, в том числе практически вся соломистая примесь. В очищенном материале содержание соломистых примесей длиной частиц до 50 мм должно быть не более 0,2 %, а частиц длиной более 50 мм вообще не должно быть. Содержание полноценных зерен в отходах не должно превышать 0,05 % от массы зерна основной культуры в исходном материале. В процессе предварительной очистки зерновой ворох разделяется на две фракции: очищенное зерно и отходы.
При предварительной обработке семенного зерна на крупных предприятиях целесообразно разделить поток так, чтобы наряду с соломистыми примесями выделить 15-20% щуплого, малоценного зерна. Такое зерно можно направить на линию химической консервации или сушить на специальных установках при фуражном режиме, чем облегчается работа сушилок для сушки семян. Это лучше осуществлять при постановке на пункте двух последовательно стоящих машин предварительной очистки.
Данный вид очистки наиболее эффективен только в том случае, если проводится сразу же при поступлении зерна от комбайна на ток. Комбайны в зоне работают в среднем не более 10 часов в сутки, коэффициенты суточной и часовой неравномерности поступления зерна близки к 2. Задержка с очисткой даже на одну ночь связана с опасностью снижения качества и возникновения процесса самосогревания зерна. Кроме того, при задержке с очисткой происходит быстрое перераспределение влаги между зерном и более влажными примесями, в результате чего зерно становится еще более влажным, то есть происходит ухудшение его качества.
При предварительной очистке менее важна точность отделения, чем высокая проходимость. Предварительной очисткой можно снижать потери при сушке, улучшить однородность партии, снизить затраты на уход во время хранения и повысить товарность зерна.
Для проведения предварительной очистки чаще всего используют очистители вороха: ЗД-10.000, ОВП-20А, МПО-50, К-523, К-527А и другие очистительные машины.
Предварительная очистка зерна в хозяйстве производится очистителями вороха ОВП-20А с паспортной производительностью 25 т/ч. Эти машины предназначены для предварительной очистки вороха зерновых и других культур, поступающих на обработку от зерноуборочных комбайнов. Основная цель – убрать из зерновой массы наиболее сырые фракции (зелёные семена, семена сорняков). В процессе очистки должно выделяться не менее 50% сорной примеси, в том числе практически вся соломистая.
Основными рабочими органами машины являются загрузочный транспортер, приемная камера, воздушно-очистительная часть с отстойной камерой, два параллельно работающих решетных стана, отгрузочный транспортер, шнек фуражных отходов и пневмотранспортер отходов.
Загрузочный транспортер служит для подачи очищаемого материала в воздушно-очистительную часть машины. Состоит он из наклонного транспортера и двух Т-образно расположенных скребковых питателей. Питатели копируют поверхность площадки благодаря шарнирному соединению. При работе машины на стационаре в поточной линии загрузочный транспортер отключают, а ворох в машину подают норией.
Приемная камера образована пространством между двумя вертикальными воздушными каналами. В нижней части камеры смонтированы поддон и два питающих валика. Для регулировки подачи семян под валиком, установлены клапаны, положение которых меняют механизмом, вынесенным на раму. В верхней части камеры имеется распределительный шнек, выходной конец его снабжен лотком и служит зерно-сливом, освобождающим камеру от излишков семян.
Воздушная часть состоит из двух вертикальных воздушных каналов, вентилятора, воздуховода, отстойной камеры, инерционного пылеотделителя жалюзийного типа и пневмотранспортера отходов.
Верхний и нижний решетные станы (с четырьмя решетами Б1 и Б2, В и Г каждый) одинаковой конструкции и работают параллельно.
Машина перемещается при помощи механизма передвижения, включающего в себя электродвигатель мощностью 1 кВт, клиноременный вариатор, двухскоростной шестеренчатый редуктор, кулачковые муфты и цепные передачи на задние колеса. Клиноременный вариатор обеспечивает изменение скорости передвижения от 6,7 до 18 м/ч на первой передаче редуктора и от 140 до 380 м/ч на второй передаче.
Рисунок 1 – Технологическая схема работы очистителя ОВП-20А
1 и 2— аспирационные каналы; 3 — отстойная камера: 4, 7 — скатные доски; 5 — пневмотранспортер; 6 — шнек фуражных отходов: а — основной поток: б — крупные (сход с Б2) и легкие (из камеры 3) примеси; в — подсев (мелкие примеси); 2 — поток воздуха с легкими примесями.
Технологический процесс работы очистителя ОВП-20А показан на рисунке 1. При движении машины вдоль бурта шириной до 4,5 м скребковыми питателями и затем загрузочным транспортером ворох подается в приемную камеру, где шнеком распределяется по ширине. Из камеры питающими валиками ворох двумя равномерными потоками направляется в аспирационные каналы 1, 2. Воздушным потоком наиболее легкие примеси подаются в пневмотранспортер 5, откуда выводятся из машины, а более крупные легкие примеси оседают в отстойной камере 3. Зерновой ворох поступает на верхние решета обоих решетных станов, где и происходит (одинаково) дальнейшая очистка. На решете Б1 (фракционном) примерно половина (по массе) зерна более мелкого и с мелкими примесями проваливается сквозь отверстия решета, а другая с более крупными тяжелыми примесями сходом идет по решету и поступает на решето Б2. Сходом с решета Б2 выделяются крупные примеси, которые затем шнеком фуражных отходов 6 выводятся из машины. Провалившееся зерно по скатной доске 4 направляется в задний приемник, затем в шнек и отгрузочный транспортер. Провалившаяся сквозь отверстия решета Bi фракция (зерно с мелкими примесями) поступает на решето В, а затем Г, на которых проходом выделяются мелкие тяжелые примеси, щуплое дробленое зерно. По скатной доске 7 эта фракция направляется в шнек фуражных отходов и выводится из машины. Очищенное зерно сходом с решета Г поступает в приемник и далее вместе с потоком зерна, провалившегося сквозь отверстия решета Б2, отгрузочным транспортером выводится из машины. Отходы (легкие примеси) пневмотранспортером 5 отводятся в сборник отходов. Фуражные отходы (сход с верхних и проход нижних решет и легкие примеси из отстойной камеры) шнеком 6 отводятся в сторону.
Этапы, необходимость и оборудование для очистки зерна
Посторонние примеси
Согласно общепринятым стандартам, к посторонним компонентам в зерновом ворохе следует отнести:
Максимально допустимый объем примесей в зерновом ворохе определяется государственными стандартами для каждого вида культуры. Для примера, требования к засоренности пшеницы регламентирует ГОСТ 9353-90.
Если объем посторонних компонентов больше установленной нормы, зерновая масса не может быть использована по целевому назначению.
Важно! Зерновой ворох с уровнем засоренности, не превышающим нормы ГОСТа, также нуждается в очистке.
Результаты очистки зерна
Зерновая масса, обработанная по современным технологиям очистки зерна, отличается меньшей физиологической активностью. Именно в примесях имеется большой объём вредных микроорганизмов. Кроме того, их влажность обычно выше, чем влажность основной культуры.
Очистка повышает качество и увеличивает сохранность продукта. После нее, материал становится более пригодным для пищевых, технических, семенных и фуражных целей. Все примеси, включая бракованные зерна, удаляются.
Оборудование для очистки зерновой массы
Машины, предназначенные для очистки зерновой массы, тем или иным способом удаляют из основной продукции посторонние включения. Разными методами и на разных этапах обработки они разделяют ворох на фракции по таким признакам, как:
Для каждого этапа очистки зерна применяется собственный вид оборудования.
Ключевые этапы очистки зерна
Современные технологии очистки зерна предполагают проведение поэтапной обработки продукта. Далее рассмотрим их подробнее.
Предварительный этап
Цель предварительной обработки свежеубранной массы, проводимой сразу после ее доставки на предприятие, – подготовка к дальнейшим мероприятиям:
Оборудование, использующееся на предварительном этапе
Предварительная очистка осуществляется при помощи воздушно-решетных устройств. Ворохосемяочистительные машины, такие как ворохоочистители Р1-ВСО, обладают простой конструкцией (что положительно отражается на стоимости их ремонта и обслуживания, надежности), и вместе с тем эффективностью. Они разделяют общую зерновую массу на отходы и очищенное зерно. Тяжелые примеси удаляются с применением решет, легкие – воздушным потоком.
Первичный этап
Первичная очистка выполняется после предварительной обработки и сушки культуры.
Цель этапа: устранение максимального объема посторонних компонентов с сохранением как можно большего количества основного зерна. Ворох можно подвергать операциям первичной очистки при условии, что в нем содержится не более 8% сорных примесей, а влажность составляет менее 18%.
Используя современное оборудование, можно добиться того, что степень засоренности составит не более 2-3%.
Применяемое оборудование на первичном этапе
На данном этапе используются следующие машины:
В аспираторе БДЗ реализован замкнутый цикл применения воздуха. Благодаря сокращению аспирационных систем, затраты электроэнергии существенно уменьшаются.
Эффективность отделения лузги разного веса и величины после первого шелушения зависит от модели аспиратора БДЗ и обрабатываемой культуры. Но в любом случае составляет не менее положенных по стандарту 60%.
Также используются триерные блоки. Машины проводят сортировку сырья по геометрическим размерам (длине). В технологической цепочке это оборудование стоит поставить после сепаратора. Оно проведет более глубокую очистку.
Обратите внимание: триерные блоки могут быть специализированными, например, только для отбора куколя или овсюга, и универсальными. Последние станут удалять и мелкие, и длинные примеси одновременно.
Вторичный этап
Вторичная обработка выполняется, в основном, для подготовки сырья, которое будет предназначаться для семенного использования. Разделение материала проводится по свойствам поверхности, плотности, величине и удельному весу. После классифицирования наиболее тяжеловесные и плотные зерна с максимальным объёмом эндосперма становятся семенной массой.
Оборудование вторичной очистки
На данном этапе обработки рекомендуется использование таких устройств, как:
Этапы очистки зерна и семян
Очистка зерна и семян представляет собой сложный технологический процесс. Он подразделяется на несколько этапов, каждый из которых имеет свою цель и предполагает использование особых технологий.
Весь процесс очистки состоит из:
Предварительная очистка зерна
Предварительная очистка считается вспомогательным этапом. Его в обязательном порядке проходит зерновой ворох, не соответствующий требованиям для поступления на первичную очистку. Без этого процесса не обойтись, если на начальном этапе материал сильно засорен и имеет высокую влажность. Такие свойства характерны для урожая, собранного на северо-западе страны. В южных регионах качество вороха значительно выше: влажность находится в рамках допустимых норм, примесей при этом не так много. Поэтому допускается пропуск первого этапа.
Предварительная очистка призвана улучшить качество сырья и упростить обработку на последующих этапах, создав максимально благоприятные условия для них. Особенно важно это для качественной просушки материала.
Условия процесса
Предварительный этап – это грубая очистка. Даже после его прохождения в материале остается большое количество посторонних смесей. Тем не менее он имеет важное значение во всем технологическом процессе, так как значительно увеличивает сыпучесть зерна. В дальнейшем это упрощает передвижение собранного с полей биоматериала в зерносушилке.
Также предварительная очистка благотворно влияет на способности зерна противостоять факторам, вызывающим его порчу. В частности, пройдя через этот этап, масса становится менее склонна к самосогреванию, которое способно привести к значительным потерям.
Существует несколько факторов, которые должны учитываться при подготовке к первому этапу процесса очистки семян:
Количество более мелкого соломистого мусора допускается, но в незначительном количестве, не более 0.2% от общей массы.
При таких исходных данных уже на этапе предварительной очистки получается устранить до 50% разнообразных посторонних примесей и практически 100% соломистых. По крайней мере в ней не должно остаться кусочков соломы длиной свыше 50 мм.
По окончании этапа предварительной очистки вся изначальная масса будет разделена на две части.
Первую составит смесь, состоящая преимущественно из качественного зерна. В таком виде она готова пройти более тонкую очистку.
Вторая часть – это отходы производства. Допускается, что сюда попадет и небольшое количество зерен. При соблюдении технологии доля утраты качественного сырья будет небольшой, не более 0,05%.
Технические средства
Для предварительной очистки используют воздушно-решетные машины, которые еще называют ворохоочистителями. Они имеют простейшую конструкцию, но выполняют при этом несколько задач. В настоящее время в сельском хозяйстве используют две модели стационарных машин:
Эти агрегаты удаляют примеси разного рода. Для легких достаточно обработки воздушным потоком, для более тяжелых используется решето. Из недостатков можно отметить отсутствие в конструкции этих машин еще одного решета, подсевного.
Специалисты отмечают, что оно помогло бы выделить мелкие сорные примеси. Но за отсутствием такового смесь, соринки остаются в смеси, поступая в ее составе на сушку. Там они снижают эффективность действий сушильных машин за счет своей высокой влажности.
Первичная очистка зерна
Цель этой операции состоит в удалении максимально возможного количества ненужных примесей, как мелких, легких, так и тяжелых. Весь поступивший на этот этап обработки материал сепарируется по разным показателям: толщине, ширине и аэродинамике. Для этого в сельском хозяйстве используют специальные воздушно-решетные машины. Дополнительную сортировку по длине производят триеры.
По итогам первичной обработки может оставаться лишь незначительное количество посторонних примесей к основному зерну, не более 3%. Если суммировать этот результат с тем, что получен на этапе предварительной обработки, то получится, что количество смеси уменьшилось на 60% от своего первоначального состояния.
При первичной обработке вся поступившая масса разделяется уже по четырем фракциям. В первую поступает качественное зерно, во вторую некачественные, щуплые представители основной культуры маленького размера, образовывая так называемое фуражное зерно, в третью крупные отходы, и, наконец, в четвертую – легкие.
Пока не существует технологии и оборудования, которые помогли бы обходиться на данном этапе без потерь основного зерна. Даже самая точная настройка машин не позволяет сохранить его на 100%. Допускаются потери до 1,5% от основной массы зерна.
Технология процесса
Первичная очистка состоит из нескольких операций. Первая, которую еще называют «отвеиванием», подразумевает разделение на две фракции. В одной соберутся легкие культуры, в другой тяжелые. Происходит это благодаря потоку воздуха, который движется со специально рассчитанной скоростью.
В результате от всей массы отделяются самые легкие частицы, обладающие иными по сравнению с зерном аэродинамическими свойствами. Для расчетов используется такое понятие как «скорость витания». Этим термином определяют скорость потока воздуха, при которой те или иные частички переходят в состояние взвешенности, то есть фактически начинают витать в воздухе.
Скорость витания качественного зерна, которое и необходимо очистить, отличается от скорости витания различных примесей, начиная от соломы и заканчивая пылью. Это связано с тем, что они имеют разную массу, плотность и парусность. Зерно большинства культивируемых сегодня злаковых культур поднимается в воздух при скорости 8-12 м/сек. Для легких сорных культур достаточно гораздо более медленного потока.
Это свойство позволяет довольно легко и точно разделить всю поступившую массу надвое. Скорость потока воздуха внутри очистительных машин превышает скорость витания наиболее легких примесей. В итоге, поднимаясь в воздух, они выносятся за границы рабочего канала.
Вторичная очистка
Эта процедура применяется в основном для зерна, предназначенного на семена. Специальные устройства позволяют добиться норм по чистоте, характерных для I и II классов посевного стандарта всего лишь за один пропуск. Но иногда требуется и дополнительная очистка с использованием специальных агрегатов. Речь идет о тех случаях, когда в смеси содержатся трудноотделимые примеси. У разных сельскохозяйственных культур могут существовать свои «двойники», убрать которые обычными способами невозможно.
Для этого этапа очистки используют воздушно-решетные машины сложной конструкции. Они позволяют разделить весь материал по четырем фракциям. В первую поступают непосредственно качественные семена, во вторую зерна, относящиеся ко 2 сорту, в третью аспирационные и крупные отходы, в четвертую мелкие примеси.
Потерь качественного зерна при вторичной очистке избежать не удается. На сегодняшний день существуют допустимые нормы:
Обеспечить такие показатели может соблюдение нормативов:
Специальные способы очистки зерна
Воздушно-решетные устройства оказываются бессильны в тех случаях, когда зерновая масса содержит трудноотделимые частицы. К таковым причисляются зерна культур двойников, схожих по своим размерам, плотности и аэродинамике с основными зернами. Это могут быть:
Однако они все же имеют специфические признаки, по которым можно отделить их от зерен основной культуры. Добиться этого позволяют устройства специального предназначения, речь о которых пойдет нижею
Пневмовибрационное сепарирование
Самые существенные различия между зернами основной культуры и трудноотделимых примесей заключаются в плотности эндосперма. Разделить культуры по этому признаку могут пневматические сортировальные столы. Производительность таких агрегатов, равно как и их качество зависит от скорости воздушного потока внутри и характеристик деки устройства:
Самые высокие показатели очистки сортировальные столы обеспечивают при максимальной частоте 400 – 550 колебаний в минуту. При чересчур малой частоте семена устремляются к заниженному краю, при завышенной – вдоль деки, к месту, где должны скапливаться тяжелые фракции.
Разделение по форме и состоянию поверхности
Еще одно существенное различие между основными зернами и сорными заключается в величине трения частиц о различные поверхности. По этому принципу можно сортировать не только различные культуры, но и отделять некачественные зерна основной. А также разделять на несколько фракций полноценные зерна основной культуры на основании различий их формы.
Для такого типа сепарирования используют наклонные поверхности, подвижные и неподвижные. Изготавливают их из материалов, различающихся по своим фрикционным свойствам.
Простейшим примером такого оборудования является винтовая горка или змейка. Она позволяет отделить семена, схожие по многим свойствам, но имеющие разную форму, округлую или продолговатую. Этот аппарат эффективен, к примеру, в тех случаях, когда нужно отделить горох от овса.
Принцип действия винтовой горки основан на том, что семена гороха или вики при скатывании по винтовой плоскости будут обладать большей скоростью и инерцией, чем схожие с ними, но гораздо более медленные за счет своих скользящих свойств семена овса и вики.
В результате семена двух культур, оказавшись на змейке, неминуемо образуют два потока, передвигающихся с разной скоростью. Расположенные на агрегате перегородки ловят их и направляют в разные приемники.
Другие устройства подобного типа отделяют зерна основной культуры от примесей на основе их фрикционных свойств, то есть различиях в углах трения. В результате этой процедуры шероховатые и гладкие зерна оказываются в разных фракциях. Такие машины называют фрикционными сепараторами или полотняными горками.
Основная задача настройки горок заключается в правильном выборе угла наклона. Он должен превышать угол трения гладких семян, но при этом быть меньше, чем угол трения шероховатых. В таком случае гладкие будут скатываться вниз, а шероховатые устремляться наверх.
Недостаток горки заключается в том, что максимальную точность это устройство гарантирует в том случае, если на его поверхности семена будут расположены тонким слоем. Это здорово снижает его производительность. Исправить это позволяют многоуровневые горки, состоящие из нескольких секций, расположенных одна над другой. Они могут работать параллельно. В таком случае повышаются количественные показатели. А могут последовательно, чтобы увеличить показатели качественные.
Так, показательна работа горки, предназначенной для свеклы. Ее конструкция подразумевает четыре полотна с углом наклона от 19 до 28 градусов и линейной скоростью от 0.5 до 0.7 м/с. Все секции работают одновременно и параллельно, а очищенные с их помощью семена отправляются в один приемник.
Электромагнитные установки
Повилка, плевел, подорожник, василек и горчак ползучий усложняют процесс очистки в хозяйствах, выращивающих такие культуры как лен, клевер или люцерну. Сорняки сходны с семенами культурных растений по большинству признаков. Отделить их не способны ни воздушно-решетные агрегаты, ни триеры. Справляются с этой задачей только специальные электромагнитные машины.
Суть процедуры состоит в том, что в зерновую смесь добавляют некоторое количество специального магнитного порошка. Он состоит из 20% мела и 80% окиси-закиси железа. Требуется такого порошка немного: расход составляет примерно 1-2.5% от общей массы семян.
Сорные зерна довольно шероховаты, и порошок легко пристает к ним. В то же время гладкие зерна люцерны, льна и клевера остаются практически чистыми.
Далее смесь выкладывают на поверхность непрерывно вращающегося барабана. Семена с большим количеством магнитных частичек на поверхности, прикрепляются к нему, задерживаясь на определенное время. Те же, которые не содержат порошка, то есть качественные семена основной культуры, скатываются сразу.