Спецвозможности
Технологии

Где больше всего повреждается зерно

16.07.2021
1384
Где больше всего повреждается зерно фото, иллюстрация
Из-за механического повреждения зерна машинами уменьшается валовой сбор зерна, ухудшаются хлебопекарные, посевные и продуктивные качества семян. Поэтому предотвращения механических повреждений зерна машинами - очень актуальная задача сегодняшнего дня. Большое количество операций при сборе зерновых культур и послеуборочной его обработке создает разной степени причины механического повреждения зерна.
 
Незнание причин, приводящих к ухудшению питательных свойств зерна из-за его травмы, побуждает к созданию машин с рабочими органами (даже комплексных поточных линий), настройка регулировок которых (а соответственно, и режимы сушки) вызывают технологически недопустимое значительное повреждение зерна. Абсолютно на всех стадиях производства зерна (сбор, транспортировка, хранение и реализация) возникают его потери: количественные (прямые) и качественные (побочные).
 
К прямым (невосполнимым) потерям относят зерно, которое утрачено полностью - его невозможно собрать повторно (недомолот комбайном, наличие оторванных колосков и в соломе, и на поле, рассыпание зерна из транспорта на поле и во время транспортировки и т. д.). Прямые потери собранного зерна происходят из-за халатной транспортировки, плохо организованного хранения зерна.
 
К предыдущим потерям относят зерно, утратившее посевные, питательные, товарные, технологические и хлебопекарные качества по разным на то причинам. Все факторы работают в комплексе. Например, существенное содержание в хлебной массе повышенной влажности механически травмированного зерна вызывает самосогревание из-за интенсивности дыхания, бурное развитие микроорганизмов. Если своевременно не применить соответствующие меры по ликвидации этих явлений, зерно не только будет иметь низкие посевные и хлебопекарные качества, но даже не будет отвечать требованиям зерна на фуражные цели.

 

Классификация механических пошвреждений

Макропошкодження — це вибитий зародок насінини або вибита 1/4 частина насіння

Общепринято, что механические повреждения зерна разделяют на две большие группы: макро- (видимые без дополнительных оптико-технических средств) и микро- (определенными с помощью дополнительных оптико-технических средств - увеличительного стекла или микроскопа) повреждения. Макроповреждения - это выбитый зародыш семени или выбитая 1/4 часть семян; семена битые или вдоль, или поперек; семена, которые поели кузьки; вмятины в семенах.

К микроповреждениям относят: семена, поврежденные в месте прикрепления ножки; надрыв оболочки зародыша; внешние и внутренние трещины; «синяки». Внутренние трещины появляются не только от механических повреждений, но и от резкого изменения температур во время созревания или сушки. «Синяки» появляются от лопания внутренних клеток во время нанесения удара недозрелых или с большой влажностью зерен.

Прежде чем попасть в элеваторы не хранения, зерно, дозревающее в поле, подвергается целому ряду механических операций: обмолоту, сушке, транспортировке к элеватору. Технологический процесс обмолота барабанными молотильными устройствами рассчитан на полное удаление всего зерна из колосьев за один прием. С этой целью молотильному барабану сообщают высокую круговую скорость (30-36 м/с, что соответствует 1000, 1200 об./мин), а молотильный зазор составляет 16 мм на входе и 4 мм - на выходе. Идеальным может быть такой процесс обмолота, когда нет потерь от недомолота, механических повреждений зерна, а солома не перебивается на мелкие частицы. Именно к такому процессу стремится изобретательская и конструкторская мысль при создании молотильных устройств, на это направлены старания механизаторов зерноуборочных комбайнов. Молотильные устройства барабанного типа имеют ряд недостатков, главным из которых является повреждение зерна. Хотя процесс обмолота барабаном известен уже более 150 лет, но теоретические его идеи до сих пор не имеют полного решения, ведь, в основном, детально разработаны лишь отдельные вопросы процесса, такие как энергоемкость, скоростной режим и т. п. Теория обмолота пока охватывает вопросы агробиологических и агротехнических основ процесса молотильного оборудования, его энергетики, скоростного режима, автоматики управления и регулирования, научных основ эксплуатации.

Весь процесс обмолота состоит из четырех этапов: удара била по хлебной массе; радиальной пульсации слоя зерна; волнового движения слоя хлебной массы к выходу молотильного устройства; ее пропуска через щели между барабаном и подбарабаньем. Теория обмолота охватывает три составляющих: агробиологическое состояние хлебной массы, обмолот в молотильном устройстве и отделение зерна от соломы. Центральное место в теории обмолота занимает изучение движения хлебной массы между барабаном и подбарабаньем, то есть процесс вымолачивания зерна из колоса (метелки, початка). Применение современных средств и методов в экспериментальных исследованиях молотильного оборудования (скорость видеосъемки, тензометрирование, применение вычислительной техники со скоростным процессором) позволяют получить данные о процессе обмолота в режиме онлайн. Это дает возможность расширить теоретические исследования процесса обмолота и разработать новые основы работы молотильных устройств. Анализ имеющихся классификаций молотильных устройств, каждое из которых обладает определенными и недостатками и преимуществами, показал, что наиболее эффективны молотильные устройства, принцип действия которых основан на комбинированном действии на хлебную массу сил инерции и сцепления. Лучшие показатели обеспечивают ударно-вытиральные и вибрационно-вытиральные методы обмолота.

 

Факторы, влияющие на качество работы молотильного устройства

Спрацювання робочих органів зернозбиральних комбайнів та неправильні налаштування системи обмолоту головні чинники масового пошкодження зернаОсобенно много исследований процесса обмолота во всем мире стали выполнять с широким применением зерноуборочных комбайнов. Полное изучение факторов, влияющих на качественные показатели работы бильного и штифтового молотильных устройств, выполнил Н. А. Пустыгин. Именно он установил зависимости недомолота и измельчения зерна, степени перебивки соломы и скорости вылета ее из барабана, потери зерна через подбарабанья, частоты вращения барабана (круговая скорость), величины молотильных зазоров, способа подачи массы, влажности зерна, соотношение зерна к соломе и другие физико механические свойства хлебной массы. Он доказал, что повреждение (измельчение) зерна при обмолоте уменьшается с повышением производительности (скорости подачи зерновой массы в секунду), при снижение оборотов (круговой скорости), с увеличением молотильных зазоров, с повышением влажности зерна, при увеличении засоломлення и крупности зерна. Исследуя работу комбайнов различных марок отечественного и зарубежного производства, известный ученый Панеш разделил все факторы на две группы: факторы, связанные с характеристикой молотильных, сепарирующих органов, и факторы, связанные с характеристикой хлебной массы. Обобщая все определенные факторы, влияющие на травмирование зерна при обмолоте, можно разделить их на пять групп. Мастерство комбайнера (стаж его работы, полученный опыт, образование и отношение к работе) можно отнести к шестой группе. Анализ всех факторов показал, что проблема улучшения обмолота (уменьшение повреждения и, соответственно, потерь зерна) может быть решена совместной работой селекционеров, агротехников, конструкторов, инженеров-технологов, инженеров-эксплуатационников, агрономов и ученых.

Під час проходження через очисну машину зерно пошкоджується на шнеках, транспортерах і в трієрах

После обмолота зерна транспортируют на ток, где решают вопрос его послеуборочной обработки. В зависимости от влажности свежеубранного урожая, его обрабатывают по трем технологическим направлениям. Если его влажность до 17%, применяют первичную и вторичную очистки, при которой оно теряет до 2-3% влаги. При влажности 17-20% нужно его просушить между двумя этапами очистки. А вот при влажности более 20% следует выполнить аж двойную сушку. Поэтому, даже если зерно и невлажное и не требует просушки, то как минимум оно может травмироваться в процессе первичной очистки.

Послеуборочную обработку зерна (очистка, сортировка, сушка) выполняют так, чтобы она отвечала требованиям стандарта по влажности, количеству сорняков, примесей, натуральной массы и пр. Зерновой ворох пропускают через машины неоднократно, что ухудшает определенные качественные показатели, а это, в свою очередь, - другие, в частности, увеличивает количество поврежденного зерна.
 
Необходимость очистки зерна связана с наличием в ворохе соломы, плевел, комочков земли, семена сорняков. Сортируют (сепарируют) зерно для распределения его по фракциям (калибру). Очистку, как правило, выполняют перед сортировкой. Очень много машин для очистки являются универсальными, с различным диаметром отверстия сит.
 
Особенности технологии обработки отдельных культур и партий заключаются в отделении трудноотделяемых примесей. В частности, рекомендуется отделять:
 
• гречиху татарскую от массы пшеницы - на ситах с продолговатыми ячейками шириной 2 мм с последующим пропуском на кукольных триерах с диаметром ячеек 5,5 мм. Рабочие кромки лотков находятся в нижнем положении;
 
• амброзию трехраздельной от зерновой массы пшеницы и ячменя - на ситах с продолговатыми (шириной 3,5-4,5 мм) или круглыми (диаметром 4-6 мм) ячейками и на овсюжных триерах (диаметр ячеек в цилиндрах - 8,5 мм) . Скорость воздушного потока - 8,5-9 м/с;
 
• семена редьки дикой от зерна ржи - на решетах с продолговатыми ячейками шириной 2,2 мм и триерах с диаметром ячеек в цилиндрах 8,5 мм;

семена овсюга от зерна овса - на фрикционных сепараторах с рабочей поверхностью из байки или на полотняных горках.

При прохождении через очистительную машину зерно повреждается на шнеках, транспортерах и в триерах. Машины, работа которых базируется на принципе воздушного деления на фракции, наносит повреждения зерну и, благодаря удалению более мелкого и легкого, уменьшает количество поврежденного зерна. Также степень повреждения во время очистки зависит от вида и сорта зерна. Так, пшеница повреждается гораздо больше, чем ячмень, поскольку не имеет защитных цветочных пленок, которые защищают ячмень от механического травмирования. При использовании специальных машин и вторичной обработки придерживаются ряда правил.

1. Для высококачественной работы триеры регулируют, начиная с крайнего верхнего или нижнего положения лотка, контролируют также чистоту выхода семян и отходов. В зависимости от размеров зерна основной культуры и примесей, подбирают соответствующие цилиндры по размерам ячеек (частота вращения триерных цилиндров для пшеницы ржи, ячменя и овса составляет 40-45 об./мин).

2. Перед началом работы сортировочных столов проверяют целостность рабочей сетки, налаживают угол продольного (5-6°) и поперечного (2-3°) наклонов деки; устанавливают параметры частоты колебания деки и подачи воздуха, доведя зерновую массу до состояния легкого «кипения».

3. Во время работы горок путем установления угла наклона (2-6,5°) полотен достигают нужного качества фракций зерна.

4. С помощью электромагнитных машин, которые отделяют шершавые семена сорняков от гладких (клевер, люцерна), регулируют массу добавленного (1-25%) магнитного порошка.
 
Следует отметить, что сухое зерно повреждается больше, чем влажное. Также на степень травмирования влияет и производительность машин. Такая зависимость обратная: чем ниже производительность, тем выше количество поврежденного зерна. Это объясняется тем, что при перемещении зерна неплотным потоком большее количество зерен бьется о рабочие органы машин. Поэтому в процессе очистки и сортировки нужно внимательно следить за правильным подбором и установкой решет, оптимальным режимом работы и технологическим регулированием машин, чтобы не допускать лишних пропусков зерна.
 
После очистки и сепарации зерно следует высушить. Во время сушки оно повреждается из-за того, что:
 
• перемещается в сушилке и касается рабочим органов (решеток, шнеков, стенок и т. п.);
 
• в процессе удаления влаги (контакта зерна с агентом сушки) за резкого перепада температур поверхность зерна может трескаться. То есть, в таком зерне появляется трещиноватость или поверхность покрывается трещинами.

Чтобы избежать этих нежелательных факторов травмирования зерна и его потерь вследствие этого, к зерносушилкам выдвигают определенные агротехнические требования (в частности, и к режиму сушки), позволяющие сохранить качество зерна. Поэтому в сушильной камере должна быть обеспечена одинаковая скорость сушки (1%) при конечной влажности 15%; допустимая неравномерность нагрева зерна - в пределах 3-4°С. Относительная влажность отработанного агента должна составлять 65-75%, снятие влаги за один проход - максимум 6-8% (злаковые) и 4-5% - бобовые, кукуруза, рис (в товарном производстве зерна есть технические решения, которые позволяют сушить зерно до базовых показателей даже при влажности более 25%); разница температур зерна на выходе из сушилки и окружающей среды должна составлять не более 10-15°С. Несоблюдение этих правил приводит к необратимым процессам, как денатурация белка в зародыше и растрескивание поверхности зерна.

Количество зерна с трещинами увеличивается с повышением температуры сушки и удлинением экспозиции сушки. Также возможно растрескивание (травмирование) зерновой массы в процессе охлаждения после сушки, что обусловлено резким перепадом температур теплоносителей. Доказано, что большее влияние на степень травмирования имеет даже не резкий перепад температур при охлаждении зерновой массы, а малое время выдержки после сушки. Ведь даже принудительное активное вентилирование воздухом с температурой 12°С только что высушенного зерна может нанести куда больший вред, чем просто способ удаления излишней влажности из зерна методом его отлеживания. Поэтому рекомендуют сушку чередовать с промежуточным отлеживанием нагретого в процессе сушки зерна вместо подвергать его охлаждению. Такой метод уменьшает трещиноватость зерна втрое по сравнению с сушкой без отлеживания.

В системе послеуборочной обработки зерна огромное значение имеет его транспортировка. В машинах для послеуборочной обработки зерна есть разные транспортировочные механизмы, такие как нории (элеваторы) ковшовые, скребковые элеваторы, шнеки, ленточные транспортеры и т. п. Все эти устройства могут повредить зерновой материал во время транспортировки. Так, в ковшовых нориях травмирование зерна возможно в результате динамического сжатия зерновой массы в нижней головке нории и свободного ударяния зерен со скольжением в верхней ее головке. Величина этой нагрузки зависит от многих факторов, в частности, от неодинаковой производительности нории (чем она больше, тем меньше дробленого зерна в результате - скорость нории должна быть в пределах 2,2-2,6 м/с. В то же время нижняя кромка ковшей при прохождении через башмак нории должна быть на расстоянии 5-6 см от дна, а влажность зерна - в пределах 12-16%). Также имеет значение и состояние ленты самой нории (старый или новый материал). Ленточные транспортеры занимают второе место по травмированию зерна после норий. Технология таких транспортеров проста: зерновая масса подается на верхнюю плоскость ленты, натянутой на валиках, переносится на длину транспортера из одного места в другое без механического воздействия на зерно. Такой способ будто бы и безопасен, но исследования показали, что механические повреждения зерна происходят в насыпном лотке, на самой транспортировочной ленте (во время ее движения по роликам) и в момент сброса зерна из ленты. Анализ работы транспортера позволил сделать следующие выводы: чтобы уменьшить травмирование зерна, целесообразно конструировать транспортеры с регулируемой скоростью подачи материала. Также на повреждение зерна влияет кратность пропусков через транспортер и влажность самого зернового материала.

Успешное решение проблемы - сведение к минимуму, если не к нулю, потерь зерна по любым причинам, в том числе и из-за механических повреждений, - имеет огромное значение для АПК и является одной из главных задач общегосударственной Программы сохранения сельскохозяйственной продукции. И эта проблема имеет место не только в Украине, но абсолютно во всех странах, специализирующихся на выращивании зерновых, бобовых и масличных. Проблематика избежания потерь продукции растениеводства, в том числе механического повреждения зерна, на такое уж простая и легкая. Она состоит из огромного количества факторов и сложных взаимосвязей между ними и требует комплексного решения в различных сферах производства и потребления продукции. Поэтому кто, как не государство, должен быть больше всего заинтересован во внедрении новейших достижений агроинженерии, механизации, автоматизации и проводить мониторинг передового опыта других аграрных стран мира, не бояться вкладывать капитал в свои же отрасли производства, поддерживать малые и средние фермерские хозяйства, давать в лизинг технику, обеспечить малый процент кредитов.

 

М. Федотова, Д. Трушаков, кафедра автоматизации производственных процессов, Центральноукраинский Национальный технический университет

Журнал «Пропозиція», №7-8, 2020 р.

Интервью
Ольга Насонова, ресторанный эксперт, концептолог и аналитик
В Европе и Америке уже давно ценится все, что отличается от массового продукта в маркетах, так называемый hand made, к которому относятся в том числе и продукты, выращенные на частных фермерских
С каждым годом украинский агробизнес становится более инновационным, высокотехнологичным и сложным. Такие глобальные изменения в некогда привычном и традиционном для Украины секторе требуют от управленца новых подходов к ведению бизнеса и... Подробнее

1
0