Совершенствование технологии послеуборочной обработки зерна
Обновлено: 18.09.2024
Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.
На правах рукописи
ОРОБИНСКИЙ Владимир Иванович
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ
ПОСЛЕУБОРОЧНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН
ФРАКЦИОНИРОВАНИЕМ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ
ДЛЯ ЕЁ РЕАЛИЗАЦИИ
Специальность 05.20.01 – Технологии и средства механизации
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание учёной степени
доктора сельскохозяйственных наук
Работа выполнена на кафедре "Сельскохозяйственные машины" ФГОУ ВПО "Воронежский государственный аграрный университет им. К.Д.Глинки"
Научный консультант – Заслуженный деятель науки и техники РФ,
академик ААО, доктор технических наук,
профессор ТАРАСЕНКО Александр Павлович
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор
КУЗНЕЦОВ Валерий Владимирович;
доктор сельскохозяйственных наук,
член-корреспондент РАСХН, профессор
ГОРБАЧЁВ Иван Васильевич;
доктор технических наук, профессор
КОСИЛОВ Николай Иванович.
Ведущая организация: Научно-исследовательский институт сельского
хозяйства Центрально-Чернозёмной полосы
Защита состоится " " 2007 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 220.010.04 при ФГОУ ВПО "Воронежский государственный аграрный университет им. К.Д. Глинки" по адресу:
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Воронежского государственного аграрного университета им. К.Д. Глинки.
Автореферат разослан " " 2007 г.
кандидат технических наук,
доцент И.В. Шатохин
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Продовольственная безопасность является составной частью национальной безопасности России и в значительной мере определяется именно валовым сбором зерна, необходимого для формирования семенных фондов, обеспечения продуктами питания населения и животноводства зернофуражом. В соответствии с проектом стратегии машинно-технологического обеспечения производства сельскохозяйственной продукции России на период до 2010 года, разработанным Российской академией сельскохозяйственных наук и Министерством сельского хозяйства РФ, намечено довести производство зерна до 95…105 млн. т с долей фуражного зерна 35…55 млн. т и организацией хранения на месте его производства. Приоритетным направлением развития агропромышленного комплекса при этом является широкое использование прогрессивных технологий и технических средств. В последние годы урожайность зерновых культур не превышает 15…20 ц/га. Катастрофически осложнилось положение с послеуборочной обработкой зерна и подготовкой семян. Годовая потребность РФ в готовых семенах зерновых культур составляет не менее 13…15 млн. т. Из-за плохого качества семян страна ежегодно недобирает урожай 10…15 млн. т.
Главными причинами низкого качества семян являются высокий уровень их травмирования и несвоевременная обработка зернового вороха, что объясняется недостаточным технологическим и техническим уровнем механизации производства семян.
В хозяйствах Российской Федерации в основном применяют поточную технологию послеуборочной обработки зерна и семян с использованием зерноочистительных агрегатов и комплексов, построенных в 60-е годы, выработавших свой физический и моральный ресурс. Поэтому эффективная и своевременная обработка зернового вороха с целью получения высококачественных семян является актуальной проблемой.
Цель исследования – повышение эффективности послеуборочной обработки зернового вороха за счёт совершенствования фракционной технологии его очистки и разработки технических средств для её реализации.
В соответствии с поставленной целью необходимо было решить следующие задачи:
1.Обосновать теоретически и подтвердить экспериментально пути совершенствования фракционной технологии очистки семян с разделением на фракции крупного и мелкого зерна на решётах и выделением биологически неполноценных семян в пневмосепарирующем канале второй аспирации;
2.Обосновать режимы фракционирования зернового вороха пшеницы для выделения семенной фракции с высокими посевными качествами;
3.Предложить рациональные схемы высокопроизводительных зерноочистительных машин для фракционирования зернового вороха на самой ранней стадии его послеуборочной обработки;
4.Обосновать параметры усовершенствованной воздушной очистки зерноочистительных машин, схему размещения решёт в решётном стане, конструкцию устройства для очистки решёт;
5.Изучить влияние производительности фракционных очистителей зерна на показатели их работы;
6.Провести производственные испытания разработанных фракционных очистителей зерна в производственных условиях в составе технологических линий зерноочистительных агрегатов и определить эффективность реализации основных научных положений.
Научная гипотеза: технология послеуборочной обработки зернового вороха и технические средства для её реализации должны обеспечивать выделение из него на самой ранней стадии обработки засорителей, биологически неполноценного и большей части травмированного зерна, являющихся биологически активной и благоприятной средой для обитания и размножения микроорганизмов, ухудшающих посевные качества семян.
Объектами исследования являлись фракционная технология обработки зернового вороха, технические средства для её реализации, рабочие органы и элементы.
Методика исследований. Решение проблемы осуществляется с использованием методов теоретических и экспериментальных исследований. При проведении экспериментальных исследований и производственных испытаний использованы стандартные и частные методики с применением математического моделирования и математической статистики, современных приборов и вычислительной техники.
Научную новизну работы составляют:
–фракционная технология обработки зернового вороха на самой ранней стадии его послеуборочной обработки с разделением на фракции крупного и мелкого зерна на решётах и выделением биологически неполноценного зерна в пневмосепарирующем канале второй аспирации;
–аналитические зависимости для определения режимов фракционирования зернового вороха по размерам и аэродинамическим свойствам при послеуборочной его обработке;
–конструктивно-технологические схемы фракционных очистителей зерна;
–новые технические решения решётного стана, аспирационной системы зерноочистительной машины, очистителя плоских решёт защищены патентами РФ на изобретения.
Практическая ценность и реализация результатов. Фракционная технология обработки зернового вороха сразу по мере его поступления на ток с разделением на фракции крупного и мелкого зерна на решётах и выделением биологически неполноценного зерна в пневмосепарирующем канале второй аспирации, а также технические средства для её реализации отличаются высокой производительностью и эффективностью очистки. Предложенные фракционные очистители зерна (ОЗФ) прошли приемочные государственные испытания Центрально-Чернозёмной МИС (протокол № 14-63-2005(4070152) от 9.12.2005 г. и № 14-14-2006(4070142) от 28.02.2006 г. и рекомендованы для поставки на производство.
Результаты исследований и разработанная техническая документация использованы при организации производства машин, а также применяются в учебном процессе при выполнении курсовых и дипломных проектов на агро-инженерном факультете.
Практическую значимость представляют предложенная технология послеуборочной обработки зернового вороха и высокопроизводительные очистители зерна фракционные семейства ОЗФ. Постановлением правительства Белгородской области № 13-пп от 28 января 2005 г. они включены в программу развития сельскохозяйственного машиностроения и перечень машин и оборудования для агропромышленного комплекса в 2005-2008 гг.
ООО "ОсколАгро" г. Новый Оскол Белгородской области освоено серийное производство зерноочистительных машин семейства ОЗФ: ОЗФ-50/25/10 и ОЗФ-80/40/20.
По состоянию на 1.01.2007г. выпущено 27 машин. В 2006 г. семь машин установили в технологические линии зерноочистительных агрегатов ЗАВ-20 и ЗАВ-40 и успешно использовали их в ряде областей Российской Федерации (Белгородская, Воронежская, Курская, Брянская, Липецкая).
Использование машин в технологических линиях зерноочистительных агрегатов позволяет снизить травмирование зерна основной фракции на
10,9.. .14,5%, повысить лабораторную всхожесть семян на 22,7% за счёт выделения биологически неполноценных, повреждённых зерновок в фуражную фракцию и компонентов вороха, благоприятных для обитания и размножения микроорганизмов, ухудшающих посевные качества семян.
Степень достоверности результатов подтверждена теоретическими, экспериментальными исследованиями и производственными испытаниями, положительными результатами приёмочных государственных испытаний и эксплуатации разработанных фракционных очистителей зерна в составе усовершенствованных технологических линий зерноочистительных агрегатов.
Апробация работы. Основные положения работы доложены, обсуждены на научных конференциях Воронежского государственного аграрного университета им. К.Д. Глинки (1981-2007 гг.), Челябинского института механизации и электрификации сельского хозяйства (1983 г.)
Защищаемые положения:
–фракционная технология, обеспечивающая выделение из зернового вороха засорителей, повреждённого и биологически неполноценного зерна на самой ранней стадии его послеуборочной обработки;
–аналитические зависимости для определения количественного состава выделенного биологически неполноценного зерна из зернового вороха при послеуборочной его обработке по размерам и аэродинамическим свойствам;
–способы и режимы фракционирования зернового вороха при послеуборочной его обработке;
–конструктивно-технологические схемы фракционных двухаспираци-онных очистителей зерна с разомкнутыми пневмосистемами;
–новые технические решения решётного стана, аспирационной системы, очистителя плоских решёт, способа послерешётной очистки зернового вороха и устройства для его осуществления.
Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 34 научных работах, в том числе 16 работ помещены в изданиях, рекомендованных для опубликования результатов докторских диссертаций, одно описание к свидетельству на полезную модель, четыре - к патентам РФ.
Структура и объём работы: диссертационная работа состоит из введения, 8 глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Она изложена на 298 страницах компьютерного текста, включает 64 таблицы и 67 рисунков. Список литературы включает 290 наименований.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Введение содержит актуальность проблемы и необходимость повышения эффективности послеуборочной обработки зернового вороха за счёт совершенствования фракционной технологии его очистки и разработки технических средств для её реализации, сформулированы цель и задачи исследований, приводятся объекты, методы исследования, показаны научная новизна положений, выносимых автором на защиту, и практическая ценность работы, отражены вопросы реализации и апробации полученных научных результатов, дана общая характеристика выполненных исследований. Решения отдельных частных задач по теме диссертационной работы выполнены автором при участии доктора технических наук, профессора, заслуженного деятеля науки и техники РФ А.П.Тарасенко, кандидатов технических наук А.А.Сундеева, В.В.Шередекина, А.М.Гиевского.
В первой главе "Состояние проблемы и задачи исследований" представлен аналитический обзор влияния состава поступающего на послеуборочную обработку зернового вороха, его физико-механических свойств на посевные качества семян, этапов развития и перспектив совершенствования механизации послеуборочной обработки семян, применяемых технологий и технических средств. Проблеме снижения посевных качеств семян в процессе хранения посвящены труды Л. А. Тисвятского, И. Г. Строны, Н. Н. Кулешова, А. З. Бодртдинова, К. Е. Овчарова, Н. П. Козьминой, Л. Бартона, В. Л. Кретовича, Е. Д. Казакова, М. К. Фирсовой, А. П. Тарасенко, Б. А. Карпова и других ученых.
Научной основой разработки и совершенствования технологий и воздушно-решётных машин для послеуборочной обработки зерна и семян в Российской Федерации являются труды В. И. Анискина, В. Г. Антипина, В. Л. Андреева, А. И. Буркова, И. Ф. Бородина, В. С. Быкова, В. П. Горячкина, А. Д. Галкина, И. В. Горбачёва, М. Г. Голика, В. М. Дринча, П. М. Заики, А. Н. Зюлина, В. В. Кузнецова, Н. И. Косилова, М. В. Киреева, А. Н. Кремнёва, В. А. Кубышева, М. Н. Летошнева, В. Д. Олейникова, С. Д. Птицина, Г. Т. Павловского, Н. П. Сычугова, А. П. Тарасенко, Г. Д. Терскова, Н. И. Ульриха, В. М. Халанского и других учёных.
Качественные показатели зернового вороха, поступающего на послеуборочную обработку, зависят от особенностей сорта, условий его выращивания, т. е. от предшественников, доз внесения удобрений, природно-климатических условий. Важнейшими факторами, влияющими на его состав, являются совершенство конструкции уборочных машин, режимы работы их рабочих органов, срок и способ уборки, физико-механические свойства зерна в момент обмолота, срок хранения.
Зерновой ворох, поступающий от комбайнов, представляет собой смесь полноценного, щуплого и повреждённого зерна основной культуры, семян других культурных и сорных растений, а также примесей органического (частицы растений, соломы, колосьев, полова) и минерального (песок, комочки земли и др.) происхождения.
Сорная примесь, имеющая повышенную влажность, даже при непродолжительном хранении неочищенного зернового вороха увлажняет зерно. Засорители, а также травмированное и биологически неполноценное зерно являются благоприятной средой для обитания и размножения микроорга-низмов, ухудшающих посевные качества семян, количество которых увеличивается по мере хранения.
Важнейшей задачей послеуборочной обработки зерна является незамедлительное выделение мелких засорителей, дроблёного и биологически неполноценного зерна из зернового вороха, которые имеют большую биологическую активность. В сельскохозяйственных предприятиях в основном применяют поточную технологию послеуборочной обработки зерна и семян. Выпускаемые зерноочистительные линии не в состоянии производить качественную очистку зерна и сортировку семян за один технологический пропуск.
Обобщение известных разработок по использованию применяемых технологий для послеуборочной обработки семян показывает, что только фракционная технология позволяет проводить очистку фракций по наиболее короткому пути, уменьшить количество механических воздействий на семенную фракцию, разгрузить в целом технологическую линию. Совершенствование технологии и технических средств для послеуборочной обработки зернового вороха с целью получения высококачественных семян выдвигает соответствующие требования к системе послеуборочной обработки зерна. Пропускная способность и техническая оснащенность технологических линий для послеуборочной обработки зерна должны соответствовать объёмам производства и структуре посевных площадей.
На основании анализа теоретических и экспериментальных исследований сформулирована научная проблема, решению которой посвящена настоящая работа: обоснование фракционной технологии обработки зернового вороха по мере поступления его на ток, обеспечивающей выделение из него засорителей, повреждённого и биологически неполноценного зерна, и разработка высокопроизводительных технических средств для её реализации.
Во второй главе "Совершенствование технологии послеуборочной обработки семян" рассмотрены следующие вопросы: влияние травмирования зерна и его влажности в момент обмолота на посевные качества семян озимой пшеницы при различных способах уборки, распределение компонентов зернового вороха и качество зерна, степень повреждения различных фракций зерновок и их посевные качества, влияние режимов фракционирования зернового вороха на посевные качества семян, изменение качества семян в процессе хранения.
Травмирование семян при уборке урожая ухудшает их посевные качества и, как следствие, снижает урожайность. Наибольшую опасность представляют микротравмированные семена, так как их нельзя выделить на очистительных и сортировальных машинах. При определении степени повреждения семян озимой пшеницы по видам травм примененяли гистологический краситель индигокармин. Влажность зерна в момент отбора образцов определяли с помощью электровлагомера ВЗПК-1. Все виды микротравм приводили к одному – повреждению зародыша. Анализ полученных данных показал, что в среднем в ЦЧЗ зерновой ворох содержит 0,92% зерна с выбитым зародышем, 1,64% - с повреждённым зародышем, 8,44% - с повреждённой оболочкой зародыша, 14,3% - с повреждённой оболочкой зародыша и эндосперма, 1,1% - с повреждённым эндоспермом, 29,9% - с повреждённой оболочкой эндосперма, 10,1% - дроблёного зерна, которое не может быть использовано для семенных целей, и только 34,4% составляет неповреждённое зерно.
Наивысшую лабораторную всхожесть (99,0%) имеют неповреждённые семена. Низкая лабораторная всхожесть отмечена у зерновок с повреждёнными зародышами (50,8%) и эндоспермом (60,6%).
Существенное влияние на посевные качества семян оказывает влажность в момент обмолота (рисунок 1).
С изменением влажности зерна (рисунок 1) от 10,3 до 15,0% наблюдается увеличение лабораторной всхожести с 89,0 до 93,0%, а полевой – через 25 дней после посева с 87,0 до 89,0%.
При влажности 15,0…17,0% получено максимальное значение лабораторной всхожести се-мян - 93,8% и полевой – 89,8%. Дальнейшее увеличение влажности зерна с 17,0 до 29,6% приводит к снижению лабораторной всхожести семян с 93,8 до 85,0%, а полевой – с 89,5 до 83,5%. Такая же закономерность наблюдается на кривых 1 и 2 полевой всхожести через 13 и 19 дней. Для получения семян, соответствующих ГОСТу по посевным качествам, обмолот необходимо проводить при влажности 12,0…21,0%.
Уровень травмирования семян зависит не только от влажности в момент обмолота, но и от способов уборки.
Семенные посевы необходимо обмолачивать при такой влажности, когда зерноуборочные комбайны обеспечивают получение высоких посевных качеств семян (таблица 1).
Читайте также: