Обоснование технологии очистки семян в условиях Забайкалья

В семенах пшеницы наиболее трудноотделимой примесью является татарская гречиха. Определение содержания данной примеси в семенном материале при моделировании процесса очистки может быть осуществлено путем анализа приведенных показателей полноты выделения примеси из семян и потерь ценной фракции в отходы [1].

Результаты исследований

Приведенный показатель полноты выделения трудноотделимой примеси при обработке зерна по существующей схеме зависит от полноты ее выделения из обрабатываемого материала при первичной Е П и вторичной очистке Е В , триеровании Е Т и сортировании Е С , и данный показатель можно представить в виде:

Е О = а 0 Е П + а 1 Е В + а 2 Е Т + а 3 Е С . (1)

Значение коэффициента уравнения регрессии а 0 =1, значения остальных коэффициентов определяются по выражениям: а 1 = (1 – Е П ); а 2 = (1 – Е П ) ، (1 – Е В ); а 3 = (1 – Е П ) ، (1 – Е В ) ، (1 – Е Т ) , или а 1 =а 0 (1-Е П ); а 2 = а 1 (1 – Е В ); а 3 = а 2 (1–Е Т ) , в общем виде а і =а і-1 (1- Е і-1 ). Подставив значения коэффициентов в уравнение (1), получим математическую модель процесса очистки семян от трудноотделимой примеси по существующей технологии в виде:

Е О = Е П + ( 1 – Е П )Е В + ( 1 – Е П ) ، ( 1 – Е В )Е Т + ( 1 – Е П ) ، ( 1 – Е В ) ، ( 1 – Е Т )Е С . (2)

По данным предварительных исследований, полнота выделения татарской гречихи из семенного зерна при его первичной очистке составляет Е п = 0,10-0,12, вторичной - Е в = 0,300,32, очистке в кукольных цилиндрах (при нагрузке, определенной пропускной способностью овсюжных цилиндртов) с положением рабочих кромок желобов под углом 30 ° - Е т =0,83, 35 ° - Е т =0,81, 40 ° - Е т =0,78, 45 ° - Е т =0,68 и сортировании - Е с = 0,40-0,42.

Суммарные потери семян в отходы зависят от потерь семян при первичной П П , вторичной очистке П В , очистке в кукольных цилиндрах П Т и сортировании П С , и данный показатель можно представить в виде:

П О =b о П П +b 1 П В +b 2 П Т + b 3 П С . (3)

Значения коэффициентов уравнения (3): b 0 =1, b 1 =100^-1(100- П П ), b 2 =100^-2(100-П П )٠(100-П В ), b 3 =100^-3(100-П П )٠(100-П В )٠(100-П Т ), в общем виде b i = b i-1 (100- П i-1 )/100. Подставив их значения в уравнение (3), получим выражение для определения суммарных потерь семян в отходы при очистке их по существующей схеме в виде:

П О =П П + 100^-1(100- П П ) П В + 100^-2(100-П П )٠(100-П В ) П Т +

+ 100^-3(100-П П )٠(100-П В )٠(100-П Т ) П С . (4)

Полнота выделения данной примеси при обработке семян в триерном цилиндре с диаметром ячеек 5,6 и 6,3 мм выше на 0,10-0,13, чем в цилиндре с ячейками 5,0 мм, установленном на зерноочистительных машинах. Изменение показателей качества технологического процесса очистки семян от татарской гречихи в кукольном цилиндре с ячейками 5 мм и по существующей технологии, в кукольном цилиндре с рациональным размером ячеек и по технологии с рациональными параметрами в зависимости от положения рабочей кромки желоба цилиндра, полученное путем моделирования, представлено на рисунке 1 .

Рисунок 1 – Изменение качественных показателей процесса очистки семян от татарской гречихи по существующей технологии (а) и существующей технологии с рациональными параметрами (б) в зависимости от угла наклона рабочей кромки желоба кукольного цилиндра

При допустимых потерях семян в отходы П Т =3 % полнота выделения данной примеси в кукольном цилиндре с рациональным размером ячеек составляет 0,92, что на 0,13 выше, чем в кукольном цилиндре с ячейками 5 мм. Приведенный показатель полноты выделения трудноотделимой примеси из семян при очистке их по существующей технологии с рациональными параметрами составляет 0,968, что на 0,044 выше, чем по существующей технологии. При этом суммарные потери семян в отходы составляют 15,0 % (см. рис. 1).

Содержание трудноотделимой примеси (татарской гречихи) в очищенных семенах СОС при высокой засоренности исходного зерна данной примесью (СИС=460-540 шт./кг) при обработке их по существующей технологии и технологии с рациональными параметрами составляет соответственно 43-48 и 17-19 шт./кг. При очистке таких семян по существующей технологии семенной материал по чистоте отвечает требованиям, предъявляемым к семенам категории «репродукционные для производства товарной продукции», но не отвечает требова- ниям, предъявляемым к семенам категории «репродукционные», у которых допустимое содержание семян сорняков по стандарту составляет 20 шт./кг. При обработке семян по существующей технологии с рациональными параметрами семенной материал отвечает по чистоте требованиям, предъявляемым к семенам категории репродукционные. Для очистки от татарской гречихи элитных семян, у которых допустимое содержание семян сорняков составляет 5 шт./кг, необходимо изыскать новый признак их делимости и разработать рабочие органы для окончательной очистки семенного материала от данной примеси.

Для доведения семян высоких категорий до требований стандарта по содержанию семян сорняков необходимо определить требования к качеству их окончательной очистки от трудноотделимой примеси. Полнота выделения примеси из семян может быть определена по вы- ражению:

_Е ≥ 100( С_с - С_н ) ^ок С_с (100 - П ок ) ,

где С н – допустимое по стандарту содержание в семенном материале семян сорняков, шт./кг; П ок – потери семян в отходы (фураж) при их окончательной очистке, %.

Допустимое значение полноты выделения трудноотделимой примеси при окончательной очистке семян категории «элитные», прошедших обработку по существующей технологии и по существующей технологии с рациональными параметрами при принятых потерях семян в отходы 0,5 % составляет соответственно 0,90 и 0,74. Такое качество очистки семян от трудноотделимой примеси обеспечивает ленточный сепаратор с новой рабочей поверхностью [2, 3].

Приведенный показатель полноты выделения трудноотделимой примеси при обработке семян высоких категорий по предлагаемой технологии с окончательной очисткой семенного материала от данной примеси [4] можно представить в виде уравнения регрессии:

Е 0 = а 0 Е п + а 1 Е в + а 2 Е т + а 3 Е с + а 4 Е ок .                         (6)

В данном уравнении коэффициент a 4 = ( 1 –Е П ) ، ( 1 –Е в ) ، ( 1 –Е) ٠ (1-Е с ). Подставив значения коэффициентов в уравнение (6), получим математическую модель технологического процесса очистки семян по предлагаемой технологии в виде:

Е о =Е п +( 1 –Е п )Е в +( 1 –Е п ) ، ( 1 –Е в )Е т +( 1 –Е п ) ، ( 1 –Е в ) ، ( 1 –Е т )Е с +

+( 1 –Е п ) ، ( 1 –Е в ) ، ( 1 –Е т ) ٠ (1-Е с )Е .                                       (7)

Суммарные потери семян в отходы при обработке семенного зерна по предлагаемой технологии могут быть определены по выражению:

П о =П п + 100^-1(100- П п ) П в + 100^-2(100-П п )٠(100-П в ) П т + + 100^-3(100-П п )٠(100-П в )٠(100-П т ) П с + 100^-4(100-П п )٠(100– –П в )٠(100-П т )٠(100- П с ) П ок .                                  (8)

Суммарные потери семян в отходы (фураж) при принятых потерях семян в отходы в процессе их окончательной очистки, определенные по выражению (8), составляют П о =15,4%.

Полнота выделения примеси из семян при их окончательной очистке на ленточном сепараторе, по данным предварительных исследований, составляет 0,90-0,95. Изменение показателей качества технологического процесса очистки семян от татарской гречихи в кукольном цилиндре по существующей технологии и на ленточном сепараторе, в кукольном цилиндре с рациональным размером ячеек, по технологии с рациональными параметрами и на ленточном сепараторе в зависимости от положения рабочей кромки желоба цилиндра, полученное путем моделирования, представлено на рисунке 2.

а                                              б

Рисунок 2 - Изменение качественных показателей процесса очистки семян от татарской гречихи по существующей технологии и на ленточном сепараторе (а), по технологии с рациональными параметрами и на ленточном сепараторе (б) в зависимости от угла наклона рабочей кромки желоба кукольного цилиндра

Приведенный показатель полноты выделения данного сорняка из семян при обработке их по существующей технологии и на ленточном сепараторе (ПТ 2), по технологии с рациональными параметрами и на ленточном сепараторе (ПТ 3) составляет соответственно 0,989 и 0,995, а потери семян – 15,4 % (см. рис. 2 а, б). При очистке зерна с высокой засоренностью татарской гречихой (460-540 шт./кг) содержание семян сорняка в семенном материале доводится соответственно до 4-5 и 2-3 шт./кг, что отвечает требованиям, предъявляемым к элитным семенам.

Рассмотрим изменение содержания трудноотделимой примеси в семенах по этапам обработки семенного зерна. Содержание трудноотделимой примеси в семенном материале (шт./кг) после его i -й очистки может быть определено по выражению;

Ci =

100 С/ - 1 ( 1 - Ei )

.

100 - ni

Расчеты по выражению (9) показали, что при обработке семенного зерна с засоренностью татарской гречихой 540 шт./кг по существующей технологии содержание татарской гречихи в семенах после первичной и вторичной очистки, триерования и сортирования составляет соответственно 493, 349, 72 и 48 шт./кг, по технологии с рациональными параметрами (Пт 1) - соответственно 493, 349, 29 и 19 шт./кг. При очистке семенного зерна с указанной засоренностью по существующей технологии и на ленточном сепараторе (Пт 2) содержание сорняка в семенах доводится до 5 шт./кг, по технологии с рациональными параметрами и на ленточном сепараторе (Пт 3) – до 2 шт./кг. Для общего случая определено изменение содержания данной примеси в семенах, очищенных по существующей технологии (СТ), по технологии с рациональными параметрами (ПТ1), по существующей технологии и на ленточном сепараторе (ПТ2), по технологии с рациональными параметрами и на ленточном сепараторе (ПТ3), в зависимости от засоренности исходного зерна, путем анализа которых может быть выбрана технология очистки семян разных категорий от трудноотделимой примеси (рис. 3).

Рисунок 3 – Номограмма для выбора технологии очистки семян от трудноотделимой примеси: Р ПТП – зона, отвечающая требованиям к семенам категории «репродукционные для производства товарной продукции» (по засоренности); Р - «репродукционные»; Э – «элитные»

Семена категории «репродукционные для производства товарной продукции» и «репродукционные» при обработке по существующей технологии (СТ) могут быть доведены до норм стандарта по содержанию семян сорных растений (70 и 20 шт./кг) при засоренности исходного зерна соответственно до 740 и 220 шт./кг. Элитные семена могут быть доведены до норм стандарта по чистоте (5 шт./кг) при очистке их по технологии с рациональными параметрами (ПТ1), а также по существующей технологии и на ленточном сепараторе (ПТ2) в случае засоренности исходного зерна соответственно до 150 и 500 шт./кг (см. рис. 3). При большей засоренности элитных семян данной примесью рекомендуется провести очистку их по технологии с рациональными параметрами и на ленточном сепараторе (ПТ3).

На номограмме показан пример выбора технологии очистки семян категорий «элитные», «репродукционные» и «репродукционные для производства товарной продукции» с засоренностью татарской гречихой 300 шт./кг. Элитные семена (по засоренности) можно получить при очистке их по существующей технологии и на ленточном сепараторе (ПТ2), а также по технологии с рациональными параметрами и на ленточном сепараторе (ПТ3). Репродукционные семена можно получить при очистке их по технологии с рациональными параметрами (ПТ1), репродукционные семена для производства товарной продукции – по существующей технологии или технологии с рациональными параметрами с содержанием семян сорняка в очищенных семенах соответственно 27 и 10 шт./кг (см. рис. 3).

Расчетное значение приведенного показателя полноты выделения трудноотделимой примеси при обработке семян категории репродукционные и элитные с указанной выше засоренностью татарской гречихой (540 шт./кг) по технологии с рациональными параметрами, по данной технологии и на ленточном сепараторе составляет соответственно 0,968 и 0,995, что на 0,044-0,071 выше, чем по существующей технологии.

Заключение

Таким образом, путем анализа математических моделей технологических процессов очистки семян обоснованы рациональные технологии их очистки от трудноотделимой примеси с учетом засоренности исходного зерна и категории семенного материала.