Малярно кузовной ремонт "ООО Терминал".


СЕПАРАЦИЯ СЕМЯН НА ПНЕВМАТИЧЕСКИХ СОРТИРОВАЛЬНЫХ СТОЛАХ – ПРАВИЛА И ПРАКТИКА

Василий ДРИНЧА, д.т.н., Александр ПЕРЕЛЮБСКИЙ, инж., Анатолий КРЕМНЕВ, инж., ОАО ГСКБ «Зерноочистка»; Сергей ПАВЛОВ, к.т.н., ВИМ

Повышение качества семенного материала – один из ключевых вопросов в семеноводстве зерновых культур, трав, технических, масличных и овощных культур. В последнее десятилетие в хозяйствах Российской Федерации из высеянных семян (приблизительно 15–17 млн т) значительную часть составляли семена, не соответствующие требованиям стандарта, при этом 15–20% площадей (7,3–9,7 млн га), занятых под зерновыми культурами, засевали некондиционными семенами. Основная причина несоответствия семян требованиям стандартов – повышенное содержание трудноотделимых примесей и низкая всхожесть.
Задача подготовки качественного посевного материала предполагает применение современных технологий послеуборочной обработки семян, базирующихся в первую очередь на машине, разделяющей семенной материал в псевдоожиженном слое на пневматических сортировальных столах (ПСС).
В ведущих зернопроизводящих странах ПСС в обязательном порядке используют для обработки семенного материала и некоторых видов зерна продовольственного и технического назначения. В ряде стран для получения сертификата на продажу семян они в регламентируемой технологической последовательности должны пройти обработку на ПСС (фото 1).

Фото 1. Пневмосортировальный стол КА-1200 фирмы Westrup на семяочистительной линии семенного завода в Версале (Франция)

В России сейчас только около 0,5% семенного фонда обрабатывается на ПСС. Практически не применяют ПСС в Ивановской и Ленинградской областях и в ряде других регионов. В результате для посева используются семена не отсортированные, а главное – засоренные семенами трудноотделимых сорных растений и семенами других культурных растений, что предопределяет значительный недобор урожая. По данным ряда исследователей, из-за неудовлетворительной подготовки семян недобор урожая в целом по стране составляет 10–15 млн т (2–2,5 ц/га).
Почти полное отсутствие ПСС в подготовке семенного фонда страны обусловлено как субъективными, так и объективными факторами. Учитывая важность этой проблемы, прежде чем перейти к технологическим вопросам сепарации семян на ПСС, рассмотрим историю появления ПСС в семенной индустрии.
В науке и практике уже более столетия назад обращалось внимание на плотность семян как на признак, суммарно оценивающий их посевные и урожайные качества. Например, если семена тонули в воде, это издревле считалось признаком их доброкачественности. В работе «Биологические основы сортирования семян по удельному весу» (Н.А. Майсурян, 1907 г.) приводились результаты опытов по влиянию сортирования семян ячменя по плотности на урожай (табл. 1).


Таблица 1. Влияние сортирования ячменя по плотности на урожай

Варианты опыта

Урожай, ц/га

Прибавка урожая, ц/га

Прирост урожайности, %

Контроль
Тяжелая фракция, 70%

15,50
18,73


3,23


20,8

Контроль
Тяжелая фракция, 70%

16,08
19,05


2,97


18,5

Таким образом, при отбраковке около 30% исходных семян прирост урожайности составлял 18–20%, что, естественно, является высоким показателем. Но в современном семеноводстве потеря 30% семян при их подготовке – недопустимое расточительство.
Эффективный способ отбора биологически ценной фракции семян, заключающийся в сортировании их в жидкостях с различной плотностью, был известен задолго до появления ПСС. Однако широкого применения в практике подготовки семян он не получил, так как после сепарации семена приходилось высушивать, а иногда и отмывать от солей, что сопрягалось с огромными потерями средств и времени.
Первый в мире ПСС (с декой трапециевидной формы) разработали в 1897 году в США братья Уолтер и Эдвин Стил совместно с другом их семьи Генри Саттоном. Организованная ими в 1888 году в штате Техас компания Sutton, Steele & Steele (нынешнее название – Triple/S Dynamics) сперва выпускала сепараторы для обогащения полезных ископаемых, а немного позже начала выпуск столов для сепарации зерновых материалов. С этого момента в области сепарации сыпучих материалов и, в частности, в семеноводстве началась новая эпоха, так как появилась машина, способная сухим способом с высокой точностью сепарировать гранулированные материалы, компоненты которых различались в основном по плотности.
В начале XX века появляется ряд фирм, специализирующихся на выпуске ПСС, – сначала в США (Oliver (учредитель Оливер Стил), Kip Kelli и др.), а чуть позже и в Европе (Heid, Kamas и др.).
В Советском Союзе первые работы, посвященные исследованию процессов сепарации на ПСС, появились после Великой Отечественной войны, а выпуск столов ССП-1,5 и, позже, БПС-3У, которые применялись в основном в мукомольной промышленности и на элеваторах, был налажен на харьковском заводе «Серп и молот».
ПСС для применения в семеноводческих хозяйствах СССР были разработаны в конце 1960-х годов в ГСКБ «Зерноочистка» (С.В. Жихарев и др.) в сотрудничестве с ВИСХОМом (Л.М. Суконкин и др.) и ВИМом (В.Д. Бабченко и др.). Уже в 1970 году в трудовой колонии е/ч 325/62 в г. Черкассы была выпущена первая партия столов ПСС-2,5 (производительностью 2,5 т/ч на семенах пшеницы). Рост урожайности и валовых объемов зерна обусловили разработку более производительных ПСС – так, в 1978 году был разработан и поставлен на испытания СПС-5 (номинальная производительность 5 т/ч на семенах пшеницы), а в 1989-м в ГСКБ «Зерноочистка» разработана и успешно прошла госиспытания машина окончательной очистки семян МОС-9 (номинальная производительность 6 т/ч на семенах пшеницы).
На протяжении последних 40 лет сотрудники ОАО ГСКБ «Зерноочистка» в содружестве с ведущими в области сепарирования семян учеными страны разрабатывали и исследовали многочисленные варианты технологических и конструктивных схем ПСС. Накопленный опыт проектирования и применения ПСС позволил существенно повысить надежность и улучшить технические характеристики выпускаемых в настоящее время МОС-9Н (рис. 2).


Фото 2. Хронологическая последовательность разработки ПСС в ОАО ГСКБ «Зерноочистка»


Первые ПСС-2,5 применяли для очистки и сортировки зерновых, также их устанавливали на линиях КОС-0,5 для обработки семян трав. Поскольку производительность машины на очистке семян трав невелика (200–300 кг/ч), а время на замену мешков составляет 5–10 минут в течение часа, устанавливать норию и бункер на каждый из пяти выходов нерационально. Поэтому в большинстве случаев на ПСС-2,5 при сепарации семян трав устанавливают мешкодержатели.
Машина окончательной очистки семян МОС-9Н прошла полные агротехнические испытания на Сибирской МИС. Благодаря специальной конструкции вибропривода машина МОС-9Н оказывает существенно меньшие динамические воздействия на перекрытия зданий и конструкции семенных линий.
Помимо обычной оценки, предусмотренной нормативной документацией, были заложены полевые опыты для изучения влияния сепарации семян на МОС-9Н на посевные и урожайные свойства семян.


Таблица 2. Показатели работы МОС-9Н на очистке семян пшеницы

Дата

Подача т/ч

Наименование материала (исходный и фракции)

Массовая доля фракции, %

Чистота, %

Кол-во основной культуры к содержанию в исходном материале

Примеси

Категория по ГОСТ Р 52325-2005

по анализу

1000 семян

всего, %

в том числе сорняков, %

кол-во сорняков, шт./кг

кол-во семян других культур, шт./кг

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

10.04.02
Семена Сосновского ОПХ*

6,6

Исходный

99,03

40

0,27

0,20

340

6

Некон.

Очищенный

75,45

99,6

46,7

75,89

0,01

-

2

1

РС

Отходы

24,55

97,28

32

24,11

1,12

1,10

880

18

Исходный

98,95

40

0,27

0,20

200

11

Некон.

Очищенный

75,45

99,61

48

75,94

0,01

-

0

2

ЭС

Отходы

24,22

97,02

34

24,06

0,88

0,80

800

19

22.09.02
Семена совхоза «Желанный»

9

Исходный

99,06

44

0,12

0,10

280

11

Некон.

Очищенный

79,33

99,9

48

80,01

0,01

1

3

РС

Отходы

20,67

95,82

33

19,99

0,58

0,50

980

31

Исходный

99,24

44

0,2

0,1

240

8

Некон.

Очищенный

79,33

99,87

48

79,84

0,01

0

3

ЭС

Отходы

20,67

96,8

34,5

20,16

0,6

0,5

940

26

16.09.02
Семена Сосновского ОПХ

7

Исходный

84,4

30

15,6

1,4

310

33

После триерного блока

97,56

35

2,44

0,46

70

6

РСт

Очищенный

70

99,73

40

70,34

5

ЭС

Отходы

30

98,53

35

29,66

0,27

Исходный комбайновый ворох

1,47

290

18

*Исходный материал после нескольких проходов через линию зерноочистительного агрегата

Анализ работы МОС-9Н (табл. 2) показывает, что она устойчиво выполняет технологический процесс при производительности на семенах пшеницы до 6 т/ч. Исходный материал перед подачей на МОС-9Н прошел очистку на линии ЗАВ. Масса 1000 шт. семян очищенной фракции увеличилась на 4–8 г, т.е. она является наиболее биологически ценной, о чем говорит и разница до 15 г между очищенным материалом и отходами.
Очищенный материал соответствует требованиям категорий ЭС и РС. Количество сорняков в очищенной фракции (это в основном семена овсюга, не выделенные предыдущими машинами) уменьшилось с 240–340 до 0–2 шт./кг.
Опытные посевы были произведены в 1997 году в АО «Звонарев-Кут» и «Азово» Азовского района Омской области на Государственном сортоиспытательном участке «Азовский». Контрольные участки были засеяны семенами, полученными неоднократным пропуском их через агрегат ЗАВ-40. Параллельно с контрольными участками были высеяны семена, прошедшие очистку по полной технологии послеуборочной обработки, включающей МОС-9Н.
Опыты были заложены на паровом поле в 6-кратной повторности на делянках площадью 60 м2. До фазы полного колошения наблюдались контрастные визуальные различия в росте и развитии растений. Растения из семян по полной технологии опережали базу в развитии на 4–6 дней и были выше на 10–15 см, созревание ускорилось на 2–5 суток. Наблюдалось:
– уменьшение в 2,6 раза поражение пыльной головней;
– меньшая на 2% уборочная влажность;
– повышение урожайности на 1,9 ц/га, т.е. более чем на 10%;
– повышение массы 1000 зерен нового урожая;
– повышение до 7,5 ц/га биологической урожайности за счет лучшей озерненности и массы 1000 зерен.
Аналогичные результаты были получены при производственной проверке полнопоточных технологий послеуборочной обработки семян с применением МОС-9Н академиком РАСХН Н.А. Суриным (Красноярский НИИСХ) в 2007–2008 годах.
Как в первом, так и во втором случае авторы подчеркивают, что только применение машины окончательной очистки семян МОС-9Н позволяет в реальных производственных условиях получить кондиционный семенной материал.
Внедрение современных технологий возделывания овощных и пряно-ароматических культур увеличило потребность в высококачественном посевном материале для этих культур. В 2006–2008 годах ОАО ГСКБ «Зерноочистка» в сотрудничестве с учеными ВНИИО Россельхозакадемии был разработан и прошел успешные государственные испытания ПСС-1 номинальной производительностью 1 т/ч на семенах пшеницы (фото 2).
Исследование процессов сепарации семян овощных и пряно-ароматических культур на ПСС-1 во ВНИИО (А.А. Шайманов, И.И. Ирков, 2007–2009 гг.) показали высокую эффективность очистки и сортирования всех видов семян овощных культур (табл. 3). Было отмечено, что в некоторых случаях качество сепарации на ПСС оказалось выше, чем на зарубежных аналогах.


Таблица 3. Всхожесть семян овощных культур, разделенных на ПСС-1 (данные ВНИИО, 2006 г.)

Виды культур

Показатели

Без калибровки

Номера фракций семян

1

2

3

4

5

Свекла столовая

Всхожесть семян, %

74

86

84

81

54

53

Масса, г

20 000

1982

4304

4450

4600

4664

Семян, %

9,9

21,5

22,2

23,0

23,3

Масса 1000 семян, г

20,9

22,7

23,1

23,3

19,3

21,3

Морковь

Всхожесть семян, %

49

71

69

54

50

28

Масса, г

20 000

2594

6874

5954

2898

1678

Семян, %

 

13,0

34,4

29,8

14,5

8,4

Масса 1000 семян, г

1,62

2,50

2,26

1,53

1,55

0,98

Лук

Всхожесть семян, %

74

94

90

77

48

9

Масса, г

20 000

1835

3700

3335

4674

6456

Семян, %

9,2

18,5

16,7

23,4

32,3

Масса 1000 семян, г

1,4

3,35

3,08

2,70

2,23

1,45

 

Приемочные испытания ПСС-1 на МИС (ФГНУ «Росинформагротех», 2007 г.) подтвердили его соответствие требованиям технического задания, и особенно – высокую технологическую эффективность (табл. 4) и надежность. По результатам испытаний ПСС-1 рекомендован для постановки на производство.


Таблица 4. Эффективность сортирования семян овощных и пряно-ароматических культур при приемочных испытаниях ПСС-1

Показатели

По техническому заданию

По данным испытаний

Морковь «Витаминная»

Петрушка «Универсальная»

Укроп «Индийский»

Подача семян, кг/ч

50,0

150,2

88,5

182,6

Неравномерность подачи семян, %

13,5

23,3

17,0

Угол поперечного наклона деки, град.

0÷8

3,0

4,0

5,5

Угол продольного наклона деки, град.

0÷9

8,0

8,0

7,8

Амплитуда колебаний деки, мм

3 или 5

3

3

3

Показатели эффективности сортирования, выход фракции, % / масса 1000 семян, грамм

I

7,2 / 0,55

11,7 / 1,56

18,1 / 2,80

II

15,1 / 0,60

18,8 / 1,82

21,4 / 2,95

III

25,4 / 0,65

30,7 / 1,88

25,2 / 2,98

IV

48,6 / 0,79

31,7 / 2,19

19,0 / 3,00

V

3,7 / 0,81

7,1 / 2,35

16,3 / 2,95

 

Стол ПСС-1 может также эффективно применяться в селекционно-семеноводческом процессе. На нем с высокой точностью можно очищать и сортировать как небольшие образцы семян (3– 5 кг), так и партии массой 50–200 кг, также ПСС-1 можно применять в поточных линиях подготовки семян.
Невзирая на сравнительно большое количество регулируемых технологических параметров (5) ПСС, последние конструкции машин, а также разработанные нами рекомендации по выбору оптимальных режимов работы для разных семенных смесей не требуют особых навыков от операторов технологических линий. Обычно на практике в течение 2–3 часов операторы приобретают достаточные практические навыки для правильного применения ПСС. Тем не менее знание физических принципов сепарации семян в псевдоожиженном слое на рабочих органах ПСС позволяет более эффективно применять их при сепарации особо трудноразделимых семенных смесей – например, при выделении семян ячменя из семян пшеницы.
Независимо от конструктивных особенностей ПСС принцип сепарации у них один и тот же. После изучения механизма сепарации на ПСС настройка и эксплуатация ПСС при оптимальных режимах обычно не представляет трудностей.
Процесс сепарации на ПСС происходит следующим образом (рис. 1).


Рисунок 1. Принципиальная схема работы ПСС с нагнетальной системой воздушного потока: 1 – дека, 2 – вибропривод, 3 – вентилятор, 4 – воздухораспределительную система

Исходный семенной материал поступает на поверхность деки А, где он подвергается вибрации и продувается воздушным потоком. При этом легкие частицы всплывают в верхний слой В материала, а более тяжелые опускаются в нижний слой D. Под действием колебаний деки, направленных под углом к ее рабочей плоскости, частицы, находящиеся в нижнем слое D, перемещаются к правому краю деки (если смотреть на деку со стороны схода материала), а всплывшие в верхний слой В – к левому.
Материал, находящийся в среднем слое С, практически не содержит ни легких, ни тяжелых примесей (т.е. является очищенным материалом) и сходит в средней части разгрузочной линии деки. Сходящий с поверхности деки материал делится на фракции: с левой стороны деки сходят легкие примеси, в средней части – семена основной культуры (очищенный материал), с правой стороны – тяжелые примеси.
Для реализации всех потенциальных возможностей сепарации семян на ПСС следует руководствоваться тремя основными практическими правилами, которые были выявлены одним из первых разработчиков ПСС Оливером Стилом. Эти правила гласят:
1. На ПСС можно разделить зерновки, близкие по размерам и немного различающиеся по плотности. Типичный пример этого правила – семенные смеси, включающие семена, поврежденные насекомыми или содержащие не полностью развитые малопродуктивные семена.
2. Зерновки одинаковой плотности, но различающиеся по размерам, могут быть разделены на ПСС по размерному признаку. Типичный пример – выделение сморщенных семян кукурузы из полноценного зерна, имеющего одинаковую плотность.
3. Зерновки, различающиеся и по плотности, и по размерным характеристикам, не могут быть эффективно разделены на ПСС.
Эти правила объясняют физическую сущность сепарации семян на ПСС, и их практическое применение позволяет эффективно использовать ПСС в технологических схемах подготовки разных семян – от самых мелких диаметром от 0,5 мм (мак, овощные, цветочные и др.) до 20 мм (бобовые и др.). Все более широко ПСС применяются для сепарации семян лесных культур и других многолетних насаждений.
В науке и практике сепарирования семян на протяжении последних десятилетий актуален вопрос, что предпочтительней использовать на стадии окончательной очистки – ПСС или пневмосепаратор. Например, известны результаты сравнительных исследований сортирования семян подсолнечника на ПСС и на пневмосепараторе (табл. 5) (В.А. Барисенев «Подсолнечник», 1975, с . 499–500). Автор делает вывод: «Благодаря тому что разделение семян подсолнечника на ПСС происходит по совокупности признаков, посевные качества отсортированных на нем семян получаются выше, чем при других способах обработки».


Таблица 5. Посевные качества семян подсолнечника сорта Передовик, отсортированных на пневмостоле и на пневмосепараторе

Предварительное разделение на решетах

Способ сортирования, название и марка машины

Выход отсортированных семян (%)

Энергия прорастания (%)

№ фракции

Выход фракции (%)

Энергия прорастания семян (%)

I

21,9

81

Пневмоколонка ОПС-1
Пневмостол ССП-1,5

51,2
58,3

84
92

II

47,7

89

Пневмоколонка ОПС-1
Пневмостол ССП-1,5

54,5
60,1

91
93

Известны сравнительные исследования сепарации семян на пневмосепараторе и на ПСС (А.С. Матвеев, 1988 г.). Исследования проводились на семенной смеси пшеницы по двум схемам. При первой схеме исходную смесь семян делили на пневмосепараторе примерно на две равные фракции, а затем каждую фракцию отдельно сепарировали на ПСС. При второй схеме, наоборот, сначала исходный материал разделили на ПСС на две примерно равные фракции, а после – на пневмосепараторе. Результаты исследований показали, что первая схема эффективнее, чем вторая. При этом автор отмечает: «Пневмосепаратор, выделяющий отдельные частицы отхода и сорных семян из семян основной культуры по единственному признаку делимости – аэродинамическому свойству, не может эффективно дочищать очищенный на ПСС материал, ибо последний разделяет частицы сыпучего материала по их комплексному признаку разделения».
В работе «Исследования сепарации семян и разработка машинных технологий их подготовки» (В.М. Дринча, 2005 г.) также показано, что предварительное фракционирование семян на пневмосепараторе и последующее разделение каждой фракции на ПСС существенно повышают эффективность сортирования семян.
Приведенные выше результаты исследований показывают, что практические потенциальные возможности сепарации семян на стадии окончательной очистки на ПСС выше, чем на пневмосепараторе, а технологический эффект от применения ПСС заключается в следующем:
– выделение трудноотделимых примесей из семенных смесей, включая семена культурных растений;
– сортирование семенного материала по продуктивности семян (имеющей высокую корреляционную связь с комплексом свойств – плотностью, массой 1000 семян и др.) и их урожайным свойствам;
– выделение из семенных материалов травмированных, пораженных насекомыми и инфицированных семян;
– уменьшение разнокачественности растений;
– отделение легких фракций (нешелушенных) зерен риса, проса, овса и других пленчатых культур от тяжелых (шелушенных);
– выделение из злаковых культур тяжелых (камешки, песок и т.п.) и легких компонентов, отбор проросших семян, экскрементов грызунов (мышей и пр.), спорыньи, проса, дикой редьки, комочков земли или камней.
Из всех сепарирующих рабочих органов, применяемых в послеуборочной обработке семян, только ПСС позволяют выделять из семенного материала семена с механическими и термическими травмами, а также семена, поврежденные вредителями и инфицированные микроорганизмами.
Исследования процессов сепарации семян на ПСС отечественными и зарубежными авторами, а также многократные их испытания, проведенные на различных МИС страны в разных погодно-климатических условиях, подтверждают, что очистка семян от трудноотделимых примесей и массовый отбор посевного материала повышенной биологической ценности могут быть выполнены с наибольшей эффективностью только с помощью ПСС. При этом ПСС должны в обязательном порядке входить в комплекс технологического оборудования поточных линий семенных пунктов и заводов как одни из основных машин для послеуборочной обработки семян.

PRINCIPLES AND PRACTICE OF SEEDS SEPARATION ON GRAVITY SEPARATORS

All Gravity Separators utilize the same principles to effect a separation. Once these principles are understood, it is usually a simple step to choose and adjust a Gravity Separator to produce optimum separation.
The major advantage in using the Gravity Separator in seed industry is that seeds mixtures can be separate by complex of physical and mechanical properties of particles, including qualitative factors.
In the article are given detailed main principles of seed separation on Gravity Separators. General history of developing Gravity Separators is considered.
Special constructive features of Gravity Separators and main principles of seed stratification in fluidized bed are presented. The comparative analyses of seeds separation on Gravity Tables and in Pneumatic Separators were analyzed.
The article is intended for specialists of agriculture and students. It can be also useful for operating and maintenance of Gravity Separators.
The reader interested in the article can contact authors by e-mail: vdrincha@list.ru


           
Perfectagro.ru © 2010  Все права защищены.
           

 

Журналы Контакты Реклама