Поступающий от комбайнов зерновой ворох состоит из зерна убираемой культуры и примесей. Примеси бывают: зерновые (зерно других культур), сорные (семена сорняков), а также органические (полова, части стеблей), вредные (головня, спорынья и др.) и индифферентный сор (песок, камни и т. д.), на долю которых в зависимости от погодных условий, засоренности посевов, качества уборочных работ приходится до 15 % и более. Поэтому к технологическим операциям послеуборочной обработки зернового вороха наряду с сушкой относятся очистка и сортировка.
Очистка – удаление из зернового материала, полученного при уборке урожая, примесей (сорняков, пыли, половы и др.), а также щуплого, битого и поврежденного зерна основной культуры (второй сорт).
Сортирование – разделение очищаемой культуры на сорта. В зависимости от назначения зерно сортируют на семенное, продовольственное и фуражное. Очищенное и отсортированное зерно должно соответствовать требуемым кондициям, регламентируемых стандартами на семенное, продовольственное и фуражное зерно.
Калибрование – разделение очищенных семян на фракции по размерам.
Очищают, сортируют и калибруют семена на зерноочистительных машинах, принцип работы которых основан на различии физико-механических свойств зернового материала (размеры семян, аэродинамические свойства, состояние поверхности, форма, плотность, упругость, механическая прочность, цвет, электрофизические свойства и др.).
По конструктивному исполнению зерноочистительные машины подразделяются на безрешетные, воздушно-решетные, воздушно-решетно-триерные и специальные, которые бывают стационарными и передвижными. По назначению различают машины предварительной, первичной и вторичной очистки.
Предварительная очистка производится сразу после поступления зернового вороха на ток. Из вороха должно быть удалено не менее 50 % грубых примесей, а количество оставшихся частиц длиной 50 мм не должно превышать 0,2 %. Потери основной культуры с отходами допускаются 0,05 %. Предварительная очистка позволяет исключить влагообмен между примесями и семенами основной культуры, улучшить условия сушки вороха в сушилках, значительно уменьшить объём работ при последующих операциях.
Для предварительной очистки вороха применяются стационарные машины МПО-50, К-527А и передвижная ОВС-25. Пропускная способность этих машин на зернотоку должна соответствовать или в 1,2…1,5 раза превышать производительность комбайнов. Только при таких условиях свежеубранный зерновой ворох возможно обработать без потерь.
Первичная очистка обычно выполняется после сушки. Если влажность вороха не более 18 % и сорных примесей не более 8 %, то первичная очистка может производиться и до сушки. Из зерновой массы, прошедшей первичную очистку, должно выделяться до 60 % примесей. Потери семенного зерна в фуражных отходах, легких и крупных примесях не должны превышать 1,5 %. После первичной очистки многие партии продовольственного зерна не требуют повторных очисток и соответствуют базисным кондициям. Для первичной очистки используют машины ЗВС-20А, ЗАВ-10.30000А.
Вторичная очистка производится с целью доведения семенного зерна до кондиционных норм. Проводят вторичную очистку после сушки, когда зерновая масса достаточно стойкая к хранению. Для этого применяются:
– стационарные машины – воздушно-решетная СВУ-5, воздушно-решетно-триерная К-531/1 «Петкус-Гигант»;
– передвижная воздушно-решетно-триерная СМ-4;
– специальные – стол пневматический сортировальный СПС-5 и магнитная машина К-590.
Агротехнические требования. Содержание сорных примесей в продовольственном зерне пшеницы и ржи допускается до 5 %, для других зерновых и зернобобовых культур – не более 8 %, в пивоваренном ячмене – до 6 %. Самые высокие требования предъявляются к семенному зерну. Сортовая чистота оригинальных и элитных семян должна быть не менее 99 %, а семян 1…3 репродукций – не менее 98 %. Посевные качества семян оценивают по: всхожести (лабораторной и полевой); чистоте; влажности; зараженности болезнями и амбарными вредителями; жизнеспособности и энергии прорастания.
Признаки разделения семян. Разделение по аэродинамическим свойствам производится в воздушном потоке. Этот способ широко применяется на зерноочистительных машинах и основан на различии в весе и аэродинамических свойствах семян и примесей.
Разделение семян по размерам производится на решетах и триерах. По толщине семена разделяются на решетах с продолговатыми отверстиями, по ширине – на решетах с круглыми отверстиями (рис. 12) и по длине – на триерах.
По назначению решета подразделяют на колосовые, сортировальные и подсевные. На колосовых решетах выделяют крупные примеси. Отверстия этих решет подбирают так, чтобы зерно с мелкими примесями шло проходом, а крупные примеси – сходом.
| Рис. 12. Схемы разделения семян на решетах: а – параметры зерна; b – решето с прямоугольными отверстиями; с – решето с круглыми отверстиями. |
На подсевных решетах с круглыми или продолговатыми отверстиями выделяют мелкие примеси.
Триер представляет собой цилиндрическую поверхность с ячейками внутри. На валу цилиндра подвешен неподвижный желоби закреплен шнек.
Триерные цилиндры, у которых диаметр ячеек меньше основного зерна, выделяют короткие примеси и называются кукольными. Цилиндры, у которых диаметр ячеек больше длины основного зерна, выделяют длинные примеси и называются овсюжными. В этих цилиндрах короткой примесью является основное зерно, вычерпываемое ячейками в желоб. Длинные примеси идут сходом с поверхности цилиндра,
Разделение семян по состоянию их поверхностей производят на фрикционных зерноочистительных машинах. Поверхность семян может быть гладкой и плотной, шероховатой и пористой, иметь бугорки, ямки, ребра, бороздки и т. д. Семена с гладкой поверхностью имеют меньший коэффициент трения, чем с шероховатой, бугорчатой или сморщенной оболочкой. Электромагнитная семяочистительная машина работает по этому же принципу. Шероховатые семена сорных растений хорошо обволакиваются тонко помолотым магнитным порошком. К семенам культурных растений с гладкой поверхностью порошок не пристает.
Если такую смесь пустить на вращающийся магнитный цилиндр, то шероховатые семена с приставшим магнитным порошком притянутся к цилиндру и унесутся в приемник отходов. Гладкие семена скатываются с цилиндра в приемник основной культуры.
Разделение семян по форме производится винтовыми сепараторами.
Разделение семян по плотности производится на пневматических сортировальных столах СПС-5, ПСС-2,5 в основном для получения семенного зерна высокого качества.
Зерносушилки. Влажность – важнейший показатель качества зерна и семян. От содержания воды в зерне зависит его пищевая и кормовая ценность, стойкость при хранении, рентабельность перевозок, технология переработки. Стандартами установлены четыре состояния зерна по влажности: сухое, средней сухости, влажное и сырое.
На длительное хранение необходимо засыпать зерно сухое или средней сухости (кондиционной влажности), в котором жизнедеятельность и дыхание самого зерна почти приостанавливаются, прекращается развитие вредителей и микроорганизмов. Поэтому для сохранности зерна необходимо влажность его снижать и доводить до кондиционной. Для большинства зерновых культур она составляет 14…16%. Процесс удаления влаги из зерна называется сушкой.
В настоящее время в хозяйствах республики в основном применяется искусственная тепловая сушка в сушилках с конвективным способом передачи тепла. Современные зерносушилки автоматизированы, надежны в работе, просты и безопасны в обслуживании, универсальны и при умелом и правильном их использовании способны сушить зерно любой начальной влажности с полным сохранением, в зависимости от назначения, семенных, продовольственных и технологических его достоинств.
Способы сушки. Тепловая искусственная сушка основана на применении искусственного тепла. В зависимости от способа передачи теплоты различают конвективный, кондуктивный (контактный), комбинированный (конвективно-контактный), электрический (токами высокой частоты), радиационный, молекулярный (сублимация) способы тепловой сушки.
Конвективный способ при сушке зерна получил наиболее широкое распространение. При этом способе источником тепла служит нагретый воздух или смесь продуктов сгорания топлива с воздухом (сушильный агент, теплоноситель). Теплоноситель является как источником тепла, так и влагопоглотителем, который "омывает" влажное зерно, нагревает его, поглощает влагу и выходит наружу. В качестве теплоносителя чаще используется нагретый воздух. Сушка им сохраняет качество зерна и обеспечивает противопожарную безопасность, так как при этом исключён непосредственный контакт топочных газов с зерном.
При кондуктивной сушке источником тепла служат нагретые поверхности (металлические или кирпичные), с которыми соприкасается и от которых получает теплоту и нагревается влажное зерно путём кондукции (теплопроводности). Такой способ сушки малоэффективен, так как связан с большим расходом топлива, даёт низкую скорость и не обеспечивает необходимого качества сушки из-за неравномерного нагрева слоев зерновой массы, расположенных на разном уровне от нагретой поверхности.
Комбинированный способ сушки включает в себя конвективный и кондуктивный способы теплообмена. Комбинированный способ сушки используется и в рециркуляционных сушилках, где перераспределение теплоты кондуктивным способом происходит за счёт взаимодействия нагретого рециркулирующего (движущегося по замкнутому контуру) и холодного сырого зерна. Комбинированный способ позволяет значительно увеличить скорость сушки и сократить расход энергии.
Электрический, радиационный и молекулярный способы сушки ввиду большого расхода электроэнергии, низкого КПД и сложности оборудования широкого распространения не получили.
Разновидности зерносушилок. Наибольшее распространение в конструкциях известных зерносушилок получил конвективный способ теплопередачи. Одной из наиболее важных технологических характеристик сушилок конвективного действия является состояние слоя зерна во время сушки. Зерно при воздействии на него потока теплоносителя может находиться в следующем состоянии: плотном неподвижном; плотном подвижном; падающем.
Сушка в плотном неподвижном слое характеризуется тем, что скорость материала равна нулю, а скорость теплоносителя значительно меньше критической скорости зерна. (Критическая скорость – это скорость воздушного потока, при которой семечко находится во взвешенном состоянии). Сушка таким способом осуществляется в стационарных сушилках периодического действия: стеллажных, лотковых, ленточных, камерных, напольных, ромбических и бункерах активного вентилирования.
Неравномерность нагрева зерна по толщине слоя, низкая производительность и непригодность к работе по принципу потока ограничивают широкое применение сушилок данных типов.
Сушка в плотном подвижном слое получила наибольшее распространение в технике зерносушения – это шахтные, колонковые и карусельные зерносушилки (М-819, СК-20, СЗК-20 и др.)
При сушке в падающем слое зерно движется сверху вниз, а теплоноситель – снизу вверх или перпендикулярно к падающему зерну. За счёт конвективного теплообмена зерно нагревается и отдаёт влагу. Небольшой объём влаги, снимаемый при сушке в падающем слое, не позволяет использовать данный способ как самостоятельный.
Для увеличения съёма влаги применяют комбинированный способ сушки, совмещающий конвективный в падающем слое и контактный теплообмен. Такой способ сушки находит применение на барабанных и рециркуляционных сушилках.
Режимы сушки. При эксплуатации зерносушилок очень важно правильно выбрать нужный режим сушки, который зависит от максимально допустимой температуры нагрева зерна и устанавливается с учётом культуры, целевого использования и начальной влажности зернового материала (рис. 13). Так, температура нагрева зерна пшеницы на продовольственные цели не должна превышать 55°С, так как перегрев зерна приводит к снижению незаменимых аминокислот (лизина, триптофана), ухудшает хлебопекарные свойства, пищевую и кормовую ценность.
Рожь и ячмень сушат при верхнем значении допустимых температур нагрева, а овёс, у которого легко отделяются цветочные плёнки и возможно их воспламенение, – не более 50° С. При сушке зерновых колосовых на семена температура нагрева зерна не должна превышать 49° С. Семена зернобобовых (горох, люпин, вика и др.) при температуре нагрева свыше 30°С растрескиваются, поэтому сушат их при более низкой температуре.
С увеличением влажности зерна температура нагрева его должна уменьшаться, так как чем больше влажность, тем устойчивость зерна к температуре ниже.
Если исходная влажность зерна высокая, целесообразно применять ступенчатую сушку (за несколько пропусков). Для каждой ступени устанавливают свой температурный режим.
Основными показателями, определяющими режим сушки зерна, являются температура подаваемого теплоносителя и время пребывания зерна в сушильных шахтах (экспозиция сушки) (рис. 13).
Температуру теплоносителя устанавливают подачей топлива в горелку топки и не должна превышать температуру окружающей среды более чем на 110 °С.
Экспозиция сушки регулируется производительностью выпускных механизмов от 10 до 50 т/ч.
| Рис.13. Структурная схема регулировок шахтных зерносушилок |