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)?；?、精益化水平不斷提高，現(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(pán)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(pán)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(mén)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(mén)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(chóng)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粒可按其顆粒尺寸進(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
