АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ ПОСЛЕУБОРОЧНОЙ ОБРАБОТКИ ЗЕРНА - Студенческий научный форум

XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ ПОСЛЕУБОРОЧНОЙ ОБРАБОТКИ ЗЕРНА

Волхонов Р.М. 1
1ФГБОУ ВО Костромская ГСХА
 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Почти все фуражное зерно и семена очищают, сушат и хранят, а также подрабатывают продовольственное зерно перед сдачей его на хлебоприемные предприятия. Качество семян и зерна в основном зависит от того, насколько своевременно и правильно проведены послеуборочная обработка и хранение. Наименьшие затраты труда и средств на обработку обеспечиваются при поточной послеуборочной обработке семян и зерна. Для поточной обработки продовольственного и фуражного зерна промышленность выпускает зерноочистительные агрегаты и зерноочистительно-сушильные пункты (ЗОСП).

Поступление зернового вороха на ЗОСП зависит от многих факторов: продолжительность росы, состояние хлебной массы, температуры влажного воздуха, осадков, количество комбайнов, продолжительности и организации их работ и др.- являются случайной их величиной.

Качественные показатели семян: всхожесть и энергия прорастания – зависят от многих факторов: спелости зерна на момент уборки, засоренности, режима работы зерноуборочного комбайна, технологии приема на обработку и принятого режима обработки семян на ЗОСП.

Наши наблюдения за составом и состоянием зернового вороха, поступающего на ЗОСП Костромской области, показали, что влажность вороха 20-22 % бывает раз в 3-4 года. При этой влажности получить кондиционные семена на сушилках шахтного типа и барабанных сушилках не вызывает трудностей. В основном влажность зерна основной культуры находится в пределах 24-27 %, т.е. при физиологически недозрелом зерне. Количество засорителей: сорняков 5-20 %, влажностью до 50 %, перебитой соломки, частей колоса 5-10 % влажностью до 20 %. Семенная фракция составляет 28-40 %, степень травмирования семян до 70 %, относительная влажность воздуха 80 % и более.

При задержке с очисткой на 3-4 часа семена не редко увлажняются на 1-2 % , что требует дополнительного пропуска их через сушилку. Особенно опасна склонность свежеубранного вороха к самовозгоранию и возможность быстрой утраты семенных качеств. При поступлении на ток зерновую массу в первую очередь очищают от посторонних примесей, щуплого и поврежденного зерна, обладающего пониженной сопротивляемостью к поражению микроорганизмами.

На длительное хранение засыпают зерно влажностью до 14%

Для естественной сушки зерно рассыпают слоем 10-15 см и периодически перелопачивают или перебрасывают с места на место зернопультом, зернометателем или зернопогрузчиком.

Естественную сушку применяют, если влажность зерновой смеси меньше 20%.

При влажности более 20% зерно сушат в зерносушилках. Высушиваемый материал перемещают с небольшой скорость в потоке теплоносителя. Зерносушилка должна обеспечивать определенный и постоянный режим сушки, регулируемый температурой теплоносителя толщиной слоя зерна и скорость движения теплоносителя сквозь слой зерна. Температуру теплоносителя выбирать в зависимости от культуры и первоначальной влажности зерна.

Зерно сразу после сушки необходимо охлаждать до температуры атмосферного воздуха не более чем на 10-150С.

Закладывать на хранение нагретое зерно запрещается, т.к. оно может погибнуть или потерять товарные качества.

При среднем значении влажности зерна 22 % около 10 % имеют влажность 17 % и более, 20 % зерен – выше 25 %. М.В. Киреев отмечает, что даже 30 – минутное пребывание вороха в завальной яме, резко снижает всхожесть семян. Для исключения потери всхожести предложено оборудование завальных ям аэрожелобами.

В случае прямого комбайнирования, которое, согласно требованиям, начинают при средней влажности зерна 17-18 %, в ворохе содержится значительное количество зерен с влажностью 24-27 % для исключения потерь по всхожести авторы работы предлагают вести в два этапа: проветривание, а затем очистка. И.В. Захаренко отмечает, что влажность отдельных зерен на корню в начальный период уборки урожая пшеницы комбайнами колеблется от 10 до 50 % и в начале полной спелости в разных частях колоса составила: в верхней части – 15 %, в средней – 18 %, в нижней – 23 % . Особенно большая неравномерность созревания зерновых наблюдается в увлажненных районах Нечерноземной зоны.

В Нечерноземье, где зерновые культуры выравнивают в основном для фуражных целей, хозяйственных и межхозяйственных предприятий, занимающихся переработкой фуражного зерна, немного и зерно используют на корм скоту в лучшем случае в размолотом виде.

Одна из основных задач послеуборочной обработки зерна – доведения убранного урожая до состояния, при котором обеспечивается его устойчивое хранение с наименьшими затратами труда и средств. В соответствии с назначением зерна установлены стандарты на семена и продовольственное зерно. По посевным качествам семена зерновых культур подразделяют на три класса с уточнением категорий районированных и перспективных сортов зерновых. Семена, высеваемые на семенных участках, на сельскохозяйственных предприятиях, по своим посевным качествам должны соответствовать нормам I класса. При отсутствии семян I класса к посеву допускаются семена II класса. При отсутствии семян II класса к посеву допускаются семена III класса. Требования на посевные качества семян зерновых (ГОСТ 10467-63, ГОСТ 10470-63), трав (ГОСТ 817-55) и льна долгунца (ГОСТ 12388-66) приведены в табл..1.

Таблица.1

Требования ГОСТа на посевные качества семян.

Культура

Класс

Семена основной культуры, %

Семена других культур, %

Семена других растений шт. на 1 кг.

Из них семян сорняков шт. на 1 кг.

Всхожесть не менее, %

Пшеница озимая

1

2

3

99

98.5

97

1

1.5

3

10

50

200

5

25

50

95

90

90

Пшеница яровая

1

2

3

99

98.5

97

1

1.5

3

10

50

200

5

25

100

95

90

90

Рожь

1

2

3

99

98

97

1

2

3

10

100

200

5

50

100

95

90

90

Ячмень, овес

1

2

3

99

98.5

97

1

1.5

3

10

100

300

5

25

100

95

95

90

Просо

1

2

3

99

98.5

97

1

1.5

3

16

100

300

10

75

200

95

90

85

Горох

1

2

3

99

98

97

1

1.5

3

5

10

50

0

2

5

95

92

90

Клевер белый и розовый

1

2

3

97

95

90

1

2

4

--

1000

3000

12000

80

70

65

Продолжение таблицы 1

Культура

Класс

Семена основной культуры %

Семена других культур, %

Семена других растений шт. на 1 кг.

Из них семян сорняков шт. на 1 кг.

Всхожесть не менее %

Клевер красный

1

2

3

98

96

92

1

2

3

--

500

2500

6000

90

80

65

Ежа сборная

1

2

3

96

90

80

0.2

1.5

3

--

250

1000

4000

90

80

70

Лисохвост луговой

1

2

3

90

80

75

0.5

2

4

--

500

2000

4000

85

75

65

Мятлик луговой

1

2

3

95

85

75

0.5

2

4

--

500

4000

12000

75

65

50

Стандартами установлены базисные и ограничительные кондиции на зерно, продаваемое государству предприятиями. Они отражают уровень качества зерна, который гарантирует его полную сохранность, нормальные технологические свойства при дальнейшем использовании.

Ограничительные кондиции на зерно, продаваемое государству, следующие, %:

- влажность – не более 19;

- зерновая примесь – не более15 (в том числе проросших зерен 5);

- сорная примесь – для пшеницы и ржи – 5, прочих зерновых и бобовых – 8.

Зерно базисных кондиций должно иметь нормальный цвет, вкус, запах; недопустимо заражение амбарными вредителями.

Общеизвестно, что зерновой ворох после обмолота различными способами представляет собой смесь, состоящую из полноценных, щуплых и поврежденных семян основной культуры, семян различных культурных и сорных растений, а также примесей органического и минерального происхождения.

При выборе технологии и технических средств сушки необходимо учитывать следующие факторы:

- назначение высушиваемого материала;

- влажность и засоренность зернового вороха и характер изменения во время уборки;

- интенсивность потока зернового вороха, поступающего на обработку;

- количество, очередность поступления партий зерна различных культур.

Количественные и качественные показатели зерна зависят от многих факторов; почвенно-климатических условий, температуры и влажности воздуха, погодных условий. Эти факторы изменяются во время уборки, что осложняет получение количественных зависимостей.

В уборочный период температура воздуха сравнительно большая, а влажность его повышенная, выпадают также и осадки. Это приводит к тому, что влажность убираемого зерна, как правило, превышает кондиционную для хранения его необходимо в обязанном порядке сушить. В целом по стране необходимо подвергать сушке до 50 % собранного зерна, а в Нечерноземной зоне необходимо высушивать практически все зерно.

На этапе созревания общее количество воды в зерне и его влажность уменьшаются. Скорость высыхания зависит от количества и продолжительности осадков, относительной влажности воздуха и т.д. Средняя влажность зернового вороха в условиях нечерноземной зоны достигает 21...40 %. Содержание основной культуры в ворохе составляет 85...98 % . Пройдя предварительную очистку, зерновая смесь приобретает более стабильные показатели качества: влажность уменьшается на 1...3 %, засоренность составляет 3...5 % .

Качественные показатели семян и работа ЗОСП во многом зависят от принятой технологии уборочных работ и настройки зерноуборочного комбайна. При воздействии рабочих органов комбайна зерновка влажностью w = 40 – 50 % легко сжимается, в клетчатке зачастую возникает гидравлический удар, оказывающий разрушительное действие на клеточные мембраны, вызывающий дезорганизацию клеточного содержания, и гибель клеток возрастает.

При восковой спелости w от 40 – 21 % устойчивость зерновых к ударам возрастает. При полной спелости w = 18 – 14 % зерновка переходит в состояние покоя, при ударе преобладают упругие деформации без существенных повреждений. У влажных, несозревших зерновок при w> 22 - 28 % главным типом повреждения, приводящего к резкому снижению посевных качеств при обмолоте, являются микроповреждения – смятие.

Таким образом, для обеспечения надежной работы ЗОСП и сохранения посевных качеств зерна при уборке можно наметить следующие пути: обеспечить уборку урожая при кондиционной влажности 14 % и близкой к ней w = 20 %, но частично или полностью потерять семена за счет само осыпания; можно снизить энергию удара при воздействии на зерновку при w= 22 – 28 %, согласившись с потерями – недомолотом, низкой выработкой комбайнов, - и этим снизить степень травмирования; перейти к бескомбайновой технологии уборки урожая.

Для обеспечения высокого качества работы ЗОСП и в получении биологически полноценных семян не целесообразно преждевременно отделять зерновку от материнского растения. Преждевременное отделение зерновки от растения снижает схожесть и энергию прорастания. Для решения этой задачи имеется два пути. Первый это скашивания всего биологического урожая с досушкой в ригах. Второе – скашивание всего биологического урожая с последующим подбором из волков с запрессовкой в рулоны, кипы, или возможен подбор валков с частичным измельчением и с перевозкой запрессованной или измельченной зерносоломистой массы на стационарные пункты переработки.

Одним из показателей снижения всхожести и энергии прорастания семян, не учитывая травмирования их рабочими органами зерноуборочного комбайна, является накопления углекислого газа CO2 в межзерновом пространстве уже в бункере комбайна. Так например, при влажности вороха озимой ржи до 30 % зерновая масса содержит CO2 около 5 – 7 %. Такая высокая концентрация углекислого газа и недостаток кислорода приводят к анаэробному дыханию зерна, резко снижают всхожесть семян, вплоть до ее полной потери.

Процесс сушки зависит главным образом от пяти факторов: сушащей способности подводимого агента сушки; часовой подачи воздуха; влажности засыпанного материала; вида зерновой культуры; высоты (толщины) высушиваемого слоя.

Из всего многообразия известных искусственных методов сушки материалов наиболее доступным, как отмечал С.Д. Птицын, в настоящее время является конвективный и он оправданно имеет наибольшее применение. Исследования и практика применения сушки подогретым воздухом показали основное преимущество этого метода – сокращение длительности сушки в 7..10 раз в сравнении с естественной сушкой.

Современная технология послеуборочной обработки зерна предполагает, что зерновой ворох без промедления доставляется на пункт сушки, зерноочистительно-сушильного комплекса (ЗОСП). Учитывая, что зерно, поступающее на послеуборочную обработку, неоднородно по важности и спелости, необходимо размещать в приемных отделениях, оборудованных аэрожелобами или в отделениях временного хранения, бункерах активного вентилирования, но не в завальную яму ЗОСП.

Принимая это во внимание, поступивший от комбайнов зерновой ворох следует разместить в приемном отделении, оборудованном аэрожелобам. Основная цель этой операции:

а) разрыхление вороха, исключение анаэробного дыхания зерна;

б) подсушка вороха путем удаление поверхности влаги для предотвращения развития вредных организмов и повышения сыпучести вороха для надежной работы ворохоочистителей;

в) придать ему стойкость к потере урожайных свойств семян, а в период времени при ожидании последующей обработки, выборок опытных образцов, наметить режимы очистки, сортирования и сушки.

Приемные отделения, внедренные в ряде хозяйств Костромской области, позволили производить непосредственный прием зернового вороха от комбайнов, минуя предварительную очистку и стабилизировать работу зерноуборочных комбайнов. Структурная схема представлена на рис. 1. Условно приемные отделения можно разделить на три группы. К первой относятся с одной лентой аэрожелоба вместимостью до 40 т (рис.2 и 3). Ко второй группе относятся приемные отделения с двумя лентами аэрожелобов вместимостью от 40 до 100 т. К третей группе относятся приемные отделения с четырьмя и более лентами аэрожелобов вместимостью более 200 т, разделенные на секции для одновременного приема двух культур.

 

Рис. 1 Структурная схема приемного отделения.

Структурная схема приемного отделения обоснована нами на основе требований норм технологического проектирования, а именно, когда число приемных устройств соответствует числу приемных партий, приемные отделения изолированы друг от друга.

Приемное отделение – это комплекс сооружений, включающий вентиляционное отделение, основную емкость (бункер) для хранения зернового вороха, приямки для размещения норий, устройство для обеспечения приема зернового вороха с различных видов транспорта (типа ГУАР – 15; ГАП – 2Ц и другие), пандус для подъезда транспорта, машины для первичной очистки, оборудование для улавливания, сбора и отвода легкой примеси и сорняков (пылеприемники, система трубопроводов, циклон).

Технология приема вороха и подача на обработку следующая:

Транспортные средства (рис.2 и 3) в приемном отделение разгружаются с пандуса. При закрытых заслонках выпускного окна и включенном вентиляторе 1 зерновой ворох вентилируется, затем при открытой выпускной заслонке 6 ворох аэрожелобом подается норией 7 на предварительную очистку к ворохоочистителю. Поскольку емкость приемного отделения освобождается со стороны выпускной заслонки, вновь поступающая масса сбрасывается на освободившееся место. При непрерывном режиме работы ЗОСП в случае односекционной емкости приемного отделения воздействие воздушного потока на вновь поступившую массу кратковременно. С целью исключения указанного недостатка нами предложена поочередная выгрузка вороха из приемного отделения.

На рисунке 2 показано приемное отделение (продольный разрез), на рис.3 вид в плане. Приемное отделение выполнено в виде бункера прямоугольной формы, закрытого крышей.

Приемное отделение примыкает к ЗОСП. Чтобы не допустить неритмичной работы зерносушилки, очищенный ворох, может направляться в бункера активного вентилирования ЗОСП.

Технологический процесс воздействия воздушного потока зерновой ворох заключается в следующем:

Воздушный поток, нагнетаемый вентилятором в полость воздухораспре-делительного канала и рассеченный на ряд струй, выходящих из под лопаток жалюзи или чешуйчатой перегородки, воздействует на массу зерна под углом αна данной лопатке, смещает ее на другую, где продукт попадает под воздействие следующей струи и т.д.

К устройству аэрожелоба предъявляют высокие требования, обеспечивающие их надежность и эффективность. В перегородках аэрожелобов не должно быть щелей для недопущения попадания зерна в каналы, а также утечки воздуха из каналов. Конструктивные элементы должны иметь необходимую прочность, чтобы в
ыдерживать приходящие на них статические и динамические нагрузки.

Рис.2 Схема приемного отделения.

1-вентилятор; 2-патрубок; 3-воздухораспределительный канал; 4-грузонесущая перегородка; 5-транспортирующий канал; 6-выпускное окно с заслонкой; 7-нория.

Рис.3 Схема приемного отделения.

пандус; 2-вентилятор; 3-транспортный канал; 4-желзобетонная плита;

5-нория.

Анализ разрабатываемого технического решения

Разработанная нами опытная установка – подвод теплоты к аэрожелобу, должна соответствовать требованиям, предъявляемым к аэрожелобам. Себестоимость установки должна быть невысокой, а монтаж и изготовление можно было выполнить на месте объекта модернизации.

Выбор аналогов

Перечень отобранной в процессе поиска информации сведен в таблицы 2. и 3. Поиск осуществлялся как по патентной документации, так и по научно – технической литературе.

Таблица 2.

Патентная документация

Страны, по которым проведен поиск

Индекс патентной классифика-ции МКИ, МПК, НКИ

Источник информации

Глубина осущест-вленного поиска

Выявленные аналоги,

№ охранного документа, название изобретения

СССР

B65G53/18

Описание изобретения Сычугов Н.П., Тимкин В.И.

1980

А.с.№740651 Аэродинамическое устройство для транспортировки сыпучих материалов

СССР

B65G53/18

Описание изобретения Зимин Е.М., Куколевский В.А. и др.

1982

А.с.№981148 Аэрожелоб для вентилирования и транспортировки сыпучих материалов

РФ

B65G53/20

Описание изобретения Зимин Е.М., Березовский Г.С. и др.

1994

А.с.№2140143 Устройство для вентилирования и транспортирования зернового вороха

Таблица 3.

Научно-техническая литература

Наименование источника

информации, автор

Выявление

аналогий, название

Индекс УДК

Зимин Е. М.

Пневмотранспортные установки для вентилирования, транспортирования и сушки зерна (конструкция, теория и расчет)- Кострома: изд. КГСХА, 2000г.- 215стр.

Приёмные бункера с аэрожелобами

631.362.

631.531.

Бурков А.И., Андреев В.Л. и Машковцев М.Ф. Реконструкция типовых зерноочистительно-сушильных комплексов (рекомендации). - Киров: НИИСХ Северо-Востока, 2000.

Приёмные бункера с аэрожелобами

632.36

Доведение влажного зерна до кондиции очень энергоемкий процесс, он значительно превышает по затратам все предыдущие операции, включая уборку урожая.Исследованиями ряда ученых установлено, что сушка с использованием аэрожелобов является эффективной, т.к. удельные энергозатраты находятся в диапазоне 4800..5000 кДж/кг. испаряемой влаги, а стоимость одного образца аэрожелобной зерносушилки находится в пределах 170000..250000 руб.

Аэрожелоб – аэродинамический транспортер, представляющий собой короб, разделенный по всей длине пористой (жалюзийной) воздухопроницаемой перегородкой вогнутой формы, имеющей наклон в сторону движения продукта. При этом нижняя часть короба является воздухопроводящей, а верхняя – транспортирующей.С помощью аэрожелобов можно транспортировать цемент, древесную стружку и опилки, отруби, муку, зерно, зерновой ворох. В отличие от механического транспорта, аэрожелоба не имеют движущихся и трущихся деталей, они просты в устройстве, монтаже и обслуживании.

Давая экономическую оценку эффективности внедрения вентелирования с подсушкой вороха в аэрожелобах, многие авторы отмечают, что при небольшом удельном расходе воздуха на вентилирование, малой материалоемкости при изготовлении и незначительных эксплутационных расходах, они (аэрожелоба) имеют большой срок службы и высокую эксплутационную надежность.

Однако следует учитывать то, что хранить зерно на аэрожелобах с чешуйчатыми ситами следует ограниченное время и при влажности до 15,5 %, в противном случае аэрожелоба работают неудовлетворительно вследствие потери зерном сыпучести. Благодаря тому, что аэрожелоба совмещают функции: вентилирование зерна с возможной сушкой и охлаждением и механизацию разгрузки складов для зерна, - их применение дает не только социальный, но и экономический эффект.

Список литературы:

Зимин Е.М. Пневмотранспортные установки для вентилирования, транспортирования и сушки зерна (конструкция, теория и расчет) [Текст] – Кострома: Изд. КГСХА, 2000 г. – 215 с.

Послеуборочная обработка зерна с основами хранения зернопродуктов : монография /А. П. Журавлев, Л. А. Журавлева. – Самара : РИЦ СГСХА, 2012. –365.ISBN978-5-88575-295-4

Савостьянова Я. В., Селезнева А. А. Обеспечение продовольственной безопасности России в условиях продления санкций // Молодой ученый. — 2016. — №1. — С. 471-474.

Большая Энциклопедия / Аэрожелоб – Электронные данные – Режим доступа: http://www.ngpedia.ru/id131332p1.html – Загл. с экрана.

Патент 2140143 Российская Федерация, МПК6 6 А 01 F 25/08, В 65 G 53/20. Устройство для вентилирования и транспортирования зернового вороха [Текст] / Зимин Е. М., Березовский Г. С., Крутов В. С., Иванов С. В., Волхонов М. С. ; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО Костромская ГСХА. - № 98106649/13 ; заявл. 30.03.98 ; опубл. 27.10.99, Бюл. № 30. - 4 с.

Просмотров работы: 47