Технологическая линия сушки семян кормовых трав для условий северо-запада России

трав путем совершенствования процессов послеуборочной обработки на уровне современных требований. Новизна заключается в разработке устройства сушки семян трав на основе метода многостороннего подвода теплоносителя, обеспечивающего высокую сохранность посевных качеств семян и экономию энергоресурсов. Основным отличием данного способа от аналогичных разработок является равномерная подача теплоносителя по всему объему сушилки семян трав. В существующих сушилках подача теплоносителя осуществляется по направлению снизу вверх, поэтому в нижней части сушильной камеры возникает перегрев и семена могут иметь низкую всхожесть. Разработка подтверждена патентами на изобретение «Способ сушки семян трав методом активного вентилирования и устройство для его осуществления» и «Способ сушки малых партий семян и устройство для его осуществления». Технологическая линия сушки семян трав предназначена для повышения эффективности производства собственных семян кормовых трав в условиях сельскохозяйственных предприятий различных форм собственности. Метод исследования заключается в проведении экспериментальной проверки работы технических средств, технологии сушки семян кормовых трав с использованием способа многостороннего подвода теплоносителя. Технология включает следующие операции: загрузку семян в сушильную камеру лоткового типа, сушку семян трав и выгрузку на хранение. Практическая значимость заключается в предложении технологии сушки семян кормовых трав, обеспечивающей высокие посевные качества. Сушка семян осуществляется в лотковой сушилке, что позволяет получать семена трав высокого качества и снизить энергетические затраты на 15%. Указанный способ сушки с равномерным подводом теплоносителя может быть применен и для сушки семян зерновых культур, например в бункерных сушилках.

Семена трав, сушка, технологическая линия, теплоноситель, энергозатраты.

Интенсивно развивающееся животноводство выдвигает на первый план проблему прочной кормовой базы с обеспечением растительными кормами и расширенным производством высококачественных семян многолетних трав. Поэтому важным вопросом является внедрение ресурсосберегающей технологии сушки семян трав. Производство районированных сортов многолетних трав в значительной степени зависит от обеспеченности каждого хозяйства высококачественными семенами с собственным семенным фондом. Так, за последние десятилетия валовое производство семян трав сократилось в 3–4 раза по сравнению с 80-ми годами XX века, а кондиционные семена составляют около 40% их валового сбора.

При рациональном производстве необходимо также обеспечить повышение урожайности трав и улучшение посевных ка- честв семян на основе передовой агротехники. Качество семян, в первую очередь, зависит от правильной организации уборки, послеуборочной обработки и хранения. Поэтому основной целью является успешное разрешение вопросов по внедрению прогрессивной ресурсосберегающей технологии сушки семян кормовых трав. Обработка семян с наименьшими затратами обеспечивается при использовании поточной технологии, которая предусматривает известные приемы последовательного выполнения технологических операций по доведению материала до требуемой посевной кондиции. Сушка семян является сложной и ответственной операцией послеуборочной обработки, а сушильное оборудование лимитирует производительность семяобрабатывающего предприятия в целом. Правильно проведенная сушка обеспечивает благоприятные усло- вия для дальнейшего хранения семенного материала и способствует ускорению послеуборочного дозревания, повышает всхожесть и энергию прорастания, выравнивает всю семенную массу по влажности и степени зрелости [1, с. 99]. Повышение качества семян и уровня агротехники положительно влияет на полевую всхожесть, увеличивая ее на 15–17%.

Вологодская область традиционно является сельскохозяйственным регионом: основное направление – молочное скотоводство с развитым кормопроизводством по заготовке кормов из трав [2; 3]. Для устойчивого кормопроизводства необходимо обеспечить эффективное собственное производство семян трав с организацией уборки с послеуборочной обработкой для хранения. Поступающие с полей зерно и семена трав по территориально-климатическим зонам значительно отличаются по влажности, так, в Северо-Западном регионе Российской Федерации средневзвешенный уровень влажности вороха составляет 27%, в Волго-Вятском – 24%, в Центральном районе – 22% [4, с. 52]. Поэтому для условий Северо-Запада сушка занимает большее количество времени, повышаются энергетические затраты, ухудшаются условия работы технологического оборудования.

Целью исследований является разработка ресурсосберегающей технологии сушки семян кормовых трав, обеспечивающей высокую сохранность посевных качеств семян и экономию энергоресурсов 10–15%. Научная новизна заключается в разработке эффективной ресурсосберегающей технологии и технических средств сушки семенного материала кормовых трав, обеспечивающих увеличение производства высококачественных семян кормовых трав.

Сегодня недостаточно широко представлены предложения по интенсификации технологического процесса сушки семян кормовых трав, а на рынке сельскохозяйственного оборудования отсутству- ют промышленные энергосберегающие сушильные установки. Применяемые в настоящее время технологии производства семян в большинстве своем морально устарели. При сушке семян трав применяются стационарные сушильные комплексы, характеризующиеся значительным потреблением энергии и сложностью технологического обеспечения. Для сушки семян трав разработаны сушилки (СП12 и СЛ-0,3х0,5), но они в хозяйствах области не нашли применения. В основном для этих целей используются сушилки зерновых культур, а их эксплуатация требует значительных материальных затрат на монтаж громоздкого оборудования, обслуживание и ремонт [5, с. 196; 6, с. 71–86]. Кроме того, им свойственны большое потребление энергии или значительные потери теплоносителя из-за большой длины воздуховодов теплового устройства до сушильной камеры.

Важным компонентом производства семян трав является их послеуборочная доработка. В условиях повышения цен на энергоносители потери тепла в применяемых сушилках из-за большой длины воздуховодов от теплогенератора до сушилки и неравномерность сушки семян по толщине слоя являются основными недостатками существующих технологий сушки семян кормовых трав. В настоящее время хозяйства самостоятельно обеспечивают собственные потребности в семенах трав и занимаются сушкой малыми партиями в основном на напольных или лотковых сушилках [7, с. 51; 8, с. 59]. В результате этого получают до 40% семян многолетних трав с некондиционными показателями по всхожести. Именно в существующих технологиях сушки и применяемых сушилках подвод теплоносителя осуществляется снизу (лотковые и напольные сушилки) или используется центральный воздуховод (бункерные). Данный метод сушки с односторонним подводом теплоноси- теля к семенам имеет недостатки, среди которых в первую очередь выделяется неравномерность сушки семян по толщине слоя. В существующих сушилках подача теплоносителя осуществляется по направлению снизу вверх, поэтому в нижней части сушильной камеры возникает перегрев и семена могут иметь низкую всхожесть. Неравномерность сушки выражена изменениями и перепадами по влажности, которая может достигать 15% от первоначальной влажности, а разница температуры нагрева доходит до 19°С [9, с. 36]. Это объясняется специфическими физико-механическими свойствами вороха семян трав, его высокой влажностью, неудовлетворительной текучестью, большой засоренностью. Семена кормовых трав в 15–20 раз меньше семян зерновых культур, скважистость семян ниже в 1,5 раза. Повышенная плотность слоя семян кормовых трав создает высокое сопротивление прохождению теплоносителя, по этой причине увеличивается период сушки, снижается ее эффективность. Устранение отмеченных недостатков и дальнейшее совершенствование технологий и технических средств сушки семян кормовых трав – основные направления проводимых исследований.

Практическая значимость заключается в разработке перспективных технологий и технических средств сушки семян кормовых трав, обеспечивающих увеличение производства высококачественных семян кормовых трав. Чтобы гарантированно получать семена, их нужно вырастить, также требуются специальная технология сушки семян и сушильные установки для поступающего с поля вороха семян, которые обеспечивают их высокое качество при снижении энергетических затрат. С учетом временной особенности уборки семян трав для собственного производства в хозяйствах экономически выгодно применять технологию сушки, которая способна обеспечить разную производительность. В качестве альтернативного дополнения к существующим сушилкам рекомендуется использовать энергосберегающие технологии сушки семян для малых объемов. Технологическая линия сушки малых партий семян трав наиболее точно отвечает требованиям производства кормовых трав в условиях сельскохозяйственных предприятий и семеноводческих хозяйств, где требуется обеспечить эффективную сушку семян трав различных сортов с наименьшими затратами техники и энергии [9, с. 35].

Метод практической реализации определяет разработку способа сушки семян и устройствасушкималыхпартийсемян [10;11]. Для осуществления многостороннего подвода теплоносителя разработана конструкция сушильного устройства в виде мобильной системы теплового блока с распределением агента сушки и соединенными между собой нагревающими воздуховодами. Устройство сушки семян трав содержит сушильный лоток и состоит из воздухораспределительной системы воздуховодов, воздухонагревателя и вентилятора с электродвигателем. Энергосберегающая технологическая линия сушки семян сформирована в единую производственную технологию, когда ворох семян трав с поля подвергается первичной очистке и сушке с использованием машин и механизмов, осуществляющих загрузку в лоток, сушку, выгрузку семян на хранение (рис. 1) .

Производительность использования одной лотковой сушилки составляет 1,0–2,0 т в сутки в зависимости от исходной влажности семян. Однако производительность сушки может изменяться в зависимости от конструктивного исполнения сушилки или использования в технологической линии одновременно нескольких комплектов разработанного варианта лотковых сушилок. При этом производительность технологической линии возрастает в n раз, причем каждая сушилка работает в автономном режиме. Работа технологи- ческой линии следующая: влажные семена доставляют к месту установки сушилки, проводят предварительную очистку семян и загружают в лоток. Установленные в лотке нагревающие воздуховоды соединяют с воздухораспределительной камерой калорифера, включают вентилятор и воздухонагреватель. Выходящий из воздуховодов нагретый воздух создает встречные потоки и активно забирает избыточную влагу, равномерно высушивая семена до получения заданной влажности. В процессе сушки следует поддерживать постоянную температуру нагрева семян 40–45°С, что обеспечивается температурой теплоносителя не выше 45–50°С. После сушки отключают нагрев, семена охлаждают наружным естественным воздухом и отправляют на хранение.

Энергосберегающая лотковая сушилка (рис. 2) осуществляет работу в периодическом режиме с загрузкой семян с помощью передвижного загрузчика семян. В сушильном лотке обеспечивается равномерное высушивание, затем семена загружаются в мешкотару и отправляются на хранение.

Для механизированного процесса выгрузки семян из лотковой сушилки технологическая линия комплектуется установкой для пневматической транспортировки сыпучих или измельченных материалов.

Конструкция и состав устройства сушки семян кормовых трав:

• -    сушильная камера;

• -    система воздуховодов;

• -    тепловой блок.

Устройство сушки семян трав представляет собой конструкцию сушильной камеры в соединении с тепловым блоком и системой нагревательных воздуховодов.

Технические характеристики и показатели назначения:

• -    используемый тип: лотковая сушилка периодического действия;

• -    вид сушки: конвективный нагрев;

• -    вид энергии: электричество 380 В;

• -    теплоноситель: воздух, принудительная подача;

• -    мощность теплового блока: 13 кВт;

• -    общая емкость загрузки, базовый вариант: 1/1,5 м³;

• -    разовая вместимость : 600/900 кг;

• -    нагрев, температура: не более 50°С.

Режимы работы:

• -    сушка с нагревом теплоносителя;

• -    сушка без нагрева, активное вентилирование.

3. СУШКА 2. ОЧИСТКА ВОРОХА И ЗАГРУЗКА СЕМЯН

Результаты исследований при разработке и создании сушильного устройства позволили определить режим работы энергосберегающей лотковой сушилки с выключенной электрокалориферной установкой,

1. ТРАНСПОРТИРОВКА С ПОЛЯ

Рис. 1. Технологическая линия сушки семян

4. ПНЕВМОВЫГРУЗКА СЕМЯННАХРАНЕНИЕ

Рис. 2. Лотковая сушилка семян трав

которая обеспечивает эффективность досушки семян трав при влажности не более 15%. Например, свежеубранные влажные семена ежи сборной с влажностью 15% подвергались активному вентилированию без нагрева и высушивались до 9,4% в течение 8 часов под воздействием нагнетаемого наружного воздуха при температуре 22°С. При большой начальной влажности семян необходимо включать в работу тепловое электрооборудование.

Вывод

Сушильное устройство с системой воздуховодов позволяет создать многосторонний подвод теплоносителя к семенам трав, загруженных в сушильный лоток, и обеспечить равномерность сушки семян по толщине слоя. По сравнению с традиционными стационарными сушилками работа данного оборудования характеризуется выбором оптимального темпера- турного режима сушки семян. Для практической реализации разработан и предложен производственный вариант технологической линии сушки семян на основе энергосберегающей лотковой сушилки, которая позволяет повысить эффективность процесса сушки, обеспечить экономию энергоресурсов на 15%.

По технологическим критериям разработанное устройство энергосберегающей лотковой сушилки предназначено для качественной сушки семенного материала, может использоваться как в стационарном, так и в передвижном варианте на специальных обустроенных площадках с навесами. С учетом оперативных условий послеуборочной обработки семян трав применение данной технологии сушки особенно актуально для Северо-Западной зоны России с неустойчивым влажным климатом и коротким вегетационным периодом растений.