種子分級(jí)比重精選加工工藝探析
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摘要:種子分級(jí)比重精選加工工藝有別于現(xiàn)有種子精選加工工藝，是將種子先分級(jí)加工，然后各級(jí)種子再依次進(jìn)行比重精選及后續(xù)加工的工藝，可以有效提高成品種子的凈度，提升整條加工線生產(chǎn)率20%以上。
關(guān)鍵詞:種子;分級(jí);比重;精選
1技術(shù)背景
種子加工也叫種子機(jī)械加工，是指種子脫粒、精選、干燥、精選分級(jí)、包衣、包裝等機(jī)械化作業(yè)。種子加工業(yè)的發(fā)展是種子生產(chǎn)現(xiàn)代化的標(biāo)志，從早期的單機(jī)作業(yè)開(kāi)始，發(fā)展到如今形成工廠化流水線(種子加工成套設(shè)備)作業(yè)。種子加工成套設(shè)備由不同功能作用的單機(jī)組成，主要包括種子脫粒機(jī)、風(fēng)篩式清選機(jī)、窩眼式清選機(jī)、重力式清選機(jī)、種子分級(jí)機(jī)、種子包衣機(jī)、種子包裝機(jī)械等，上述單機(jī)按照需要組成加工流水線，除各種單機(jī)外，流水線中還包括輸送系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、除雜系統(tǒng)、儲(chǔ)存系統(tǒng)等部分。種子加工工藝是根據(jù)種子特點(diǎn)而采用的加工方法、步驟和技術(shù)路線，也就是說(shuō)，種子加工是由多個(gè)加工環(huán)節(jié)(工序)的組合［1］。種子加工工藝的選擇取決于種子的種類、摻雜物的性質(zhì)和類別以及最終要求達(dá)到的種子指標(biāo)。隨著我國(guó)糧食種植模式的不斷優(yōu)化調(diào)整和精量播種機(jī)陸續(xù)推廣，市場(chǎng)對(duì)農(nóng)作物種子的精選加工要求也日益嚴(yán)格，促使我國(guó)種業(yè)加工的自動(dòng)化、規(guī)?；⒕婊讲粩嗵岣撸F(xiàn)已發(fā)展到種子公司按粒包裝、按粒銷售的新業(yè)態(tài)，滿足了農(nóng)戶按粒精量播種的要求［2］。種子加工往往需要通過(guò)幾道特定的工序才能得到滿意的效果。我國(guó)目前在建的種子精選加工廠仍采用傳統(tǒng)的工藝如圖1所示。傳統(tǒng)加工一般由風(fēng)篩式清選機(jī)、重力式清選機(jī)、分級(jí)機(jī)、包衣機(jī)、包衣干燥機(jī)、計(jì)量包裝系統(tǒng)等部分組成，此工藝看似設(shè)備完整且加工流程靈活，在一定程度上可以滿足當(dāng)前用戶需求，但仍存在一些弊端和需要改進(jìn)提高的地方，具體表現(xiàn)在:1)整條加工線的精選凈度有待提高;2)整條加工線的產(chǎn)能可以進(jìn)一步提升。
2原理及方法
種子加工中種子分級(jí)通常是按種子的外形尺寸(長(zhǎng)、寬、厚)大小選分出若干等級(jí)。按種子長(zhǎng)度分級(jí)的設(shè)備包括窩眼筒分選機(jī)和窩眼盤分選機(jī)，較短的種子陷入窩眼比較穩(wěn)定，被窩眼帶到較高的高度落入承種槽，而較長(zhǎng)的種子未完全陷入窩眼從而在較低的高度就從窩眼中墜落，通過(guò)窩眼筒或窩眼盤的連續(xù)旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)按種子長(zhǎng)度分級(jí)的目的［3］。按種子寬度、厚度分級(jí)的設(shè)備通常有圓筒篩分級(jí)機(jī)和平面篩分級(jí)機(jī)，這些設(shè)備都是通過(guò)選配不同的篩孔形狀和尺寸進(jìn)行分級(jí)作業(yè)的，通常按種子的寬度分級(jí)選用圓孔篩，按種子厚度分級(jí)時(shí)通常選用長(zhǎng)孔篩。經(jīng)分選后分離不同尺寸的籽粒，從而達(dá)到按外形尺寸分級(jí)的效果，分級(jí)設(shè)備內(nèi)的篩筒或篩片可進(jìn)行更換，方便使用不同篩孔規(guī)格的篩片進(jìn)行工作，可根據(jù)精量播種機(jī)的需要，選擇上述適當(dāng)?shù)臋C(jī)型和篩片可將加工的種子按外形尺寸分成若干等級(jí)，保證種子大小一致。重力式分選機(jī)是按照物料的比重和外形尺寸進(jìn)行精選的設(shè)備。精選前的種子需經(jīng)初步清選，子粒尺寸比較均勻，且不含雜質(zhì)［4］。重力式分選機(jī)由振動(dòng)分選臺(tái)面、空氣室、風(fēng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。振動(dòng)分選臺(tái)面的上層是不能漏過(guò)種子的細(xì)孔金屬絲編織篩網(wǎng)，下層是帶有許多透氣小圓孔的底板，分選臺(tái)面的下方用密封罩圍住，內(nèi)部形成空氣室，風(fēng)室的下部與若干風(fēng)機(jī)的出口相通，因而使空氣室處于正壓狀態(tài)，氣流可自下而上穿過(guò)底板小圓孔和篩網(wǎng)。分選臺(tái)面框架由彈簧支承，縱橫方向均與水平面成一傾角，并在電機(jī)和偏心傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下做縱向往復(fù)振動(dòng)。喂入的待選種子積聚在分選臺(tái)面篩網(wǎng)上，在上升氣流和振動(dòng)的綜合作用下，按比重大小自行分層，比重最大的種子位于最下層，直接觸及篩網(wǎng)，因而在篩網(wǎng)的振動(dòng)下被縱向推往高處;比重小的種子處于上層，不直接受篩網(wǎng)振動(dòng)的影響，因而在自重的作用下向低處滑動(dòng);與此同時(shí)所有種子沿篩面橫向向下滑動(dòng)，分別落入相應(yīng)的排料口。根據(jù)作物品種與精選要求的不同，喂入量、臺(tái)面振幅和縱橫向傾角、氣流壓力等均可調(diào)節(jié)［5］。此外，還有一種負(fù)壓吸風(fēng)重力式分選機(jī)，風(fēng)機(jī)吸風(fēng)口在重力式分選機(jī)振動(dòng)分選臺(tái)面上方，利用風(fēng)機(jī)負(fù)壓產(chǎn)生的自下而上氣流進(jìn)行分選。重力式分選機(jī)是分選尺寸類似而重量不同的(谷物)顆粒的專門機(jī)器。重力式分選機(jī)并沒(méi)有能力處理所有的谷物加工問(wèn)題，它是專門用于分選具有不同比重的谷物顆粒并淘汰較輕物料的重力式分選機(jī)。其分選范圍見(jiàn)圖2，圖中黑色代表比重相對(duì)較大的顆粒，白色代表比重相對(duì)較小的顆粒，圓形直徑的大小代表顆粒的外形尺寸相對(duì)大小，具體分選范圍如下:1)對(duì)相同尺寸但比重有差別的顆?？梢苑诌x，如尺寸相同的種子，其中較輕的顆粒是被蟲蝕或不成熟，可被分離，見(jiàn)圖2a;2)對(duì)相同比重但尺寸不同的顆?？砂雌漕w粒尺寸進(jìn)行分選，如從有相同密度的種子中選除尺寸較小的枯萎籽粒，可被分離，見(jiàn)圖2b;3)尺寸與比重均不同的顆粒不能按比重進(jìn)行有效地分選，見(jiàn)圖2c。由上述可知，如果按傳統(tǒng)的精選工藝，未經(jīng)分級(jí)的種子是尺寸不同的種子中混有比重不同的雜質(zhì)，這樣的原料通過(guò)重力式清選機(jī)很難進(jìn)行有效分選，嚴(yán)重影響重力式分選機(jī)的清選效果。而采用種子分級(jí)比重精選加工工藝，經(jīng)過(guò)風(fēng)篩式清選機(jī)基本清選后的種子首先進(jìn)入分級(jí)機(jī)流程，而非重力式分選機(jī)流程，分級(jí)機(jī)依據(jù)種子的長(zhǎng)度、寬度、厚度外形尺寸將種子分成若干級(jí)別，分級(jí)后的種子外形尺寸基本相同，其中混有比重不同的雜質(zhì)，這種類型的原料非常適合重力式分選機(jī)的應(yīng)用，對(duì)種子先分級(jí)再進(jìn)行比重精選的工藝可以獲得理想的清選效果，有效提升整條種子加工線的成品質(zhì)量［6］。另外，一般整條種子精選加工線的生產(chǎn)率受限于重力式分選機(jī)，也就是說(shuō)，重力式清選機(jī)是整條種子精選加工線生產(chǎn)率的瓶頸，如設(shè)計(jì)生產(chǎn)率10t·h－1的種子清選線，目前，風(fēng)篩式清選機(jī)、分級(jí)機(jī)、包衣機(jī)、計(jì)量包裝系統(tǒng)的加工量都能達(dá)到10t·h－1，重力式分選機(jī)產(chǎn)能只能達(dá)到8t·h－1［7］。因此，如果采用傳統(tǒng)的加工工藝，整條精選加工線的生產(chǎn)率只有8t·h－1。若采用種子分級(jí)比重工藝，種子經(jīng)過(guò)分級(jí)機(jī)后只有其中一級(jí)種子進(jìn)入重力式分選機(jī)，不僅使重力式分選機(jī)的產(chǎn)能壓力大大減輕，而且外形尺寸相同的種子物料為重力式分選機(jī)提供了理想的作業(yè)條件，可以有效提升重力式分選機(jī)的單機(jī)生產(chǎn)率，使整條加工線的生產(chǎn)率達(dá)到10t·h－1。針對(duì)現(xiàn)有種子加工工藝的不足，該工藝將種子分級(jí)流程提到重力式分選機(jī)流程之前，即先將種子分級(jí)，分級(jí)后的種子暫時(shí)儲(chǔ)存于各自分級(jí)倉(cāng)中，然后逐級(jí)對(duì)種子進(jìn)行比重式分選和后序包衣、計(jì)量等工序加工，其工藝流程圖見(jiàn)圖3。新工藝由風(fēng)篩式清選機(jī)、分級(jí)機(jī)、重力式分選機(jī)、包衣機(jī)、計(jì)量包裝系統(tǒng)等設(shè)備組成，經(jīng)過(guò)初級(jí)清選后的種子先進(jìn)入風(fēng)篩式清選機(jī)進(jìn)行風(fēng)選和篩選，然后進(jìn)入分級(jí)機(jī)按種子長(zhǎng)度、寬度、厚度的外形尺寸進(jìn)行分級(jí)，分級(jí)后的某一級(jí)種子進(jìn)入重力式分選機(jī)按比重不同進(jìn)行分選，其他級(jí)的種子進(jìn)入各級(jí)工藝倉(cāng)暫存，待依次加工，經(jīng)重力式分選機(jī)精選后的種子進(jìn)入種子包衣機(jī)包衣，包衣后的種子經(jīng)干燥機(jī)烘干后進(jìn)入計(jì)量包裝系統(tǒng)，最后形成包裝各異的種子成品。此工藝中各主機(jī)之間通過(guò)提升機(jī)和振動(dòng)輸送機(jī)等輔機(jī)實(shí)現(xiàn)流程銜接和多種流程靈活轉(zhuǎn)換。
3結(jié)論
綜上所述，經(jīng)過(guò)實(shí)踐應(yīng)用證明，采用種子分級(jí)比重精選工藝的種子精選加工成套設(shè)備，原理上更加合理，可以更有效地發(fā)揮重力式分選機(jī)的性能，可以有效提高成品種子的凈度，提升整條加工線的生產(chǎn)率20%以上，同等造價(jià)成套設(shè)備可以為種子生產(chǎn)企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。
作者:溫海江 單位:黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械工程科學(xué)研究院
