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種子加工技術及原理
新聞來源:本站 時間:2017-6-29

 

一、種子加工概述
  種子加工:也叫種子機械加工。是指種子脫粒、精選、干燥、精選分級、包衣、包裝等機械化作業。
  種子加工業的發展是種子生產現代化的標志。清選、干燥是種子加工的初級階段,任何國家的種子加工業都是從清選、干燥兩道工序開始的,然后才發展到分級、拌藥、包衣(caating)和丸;(pelleling)、計量、包裝、運輸等多種環節。一般先從單機作業開始,進而形成工廠化流水線作業。
  二、種子加工的工藝流程
  種子加工往往要通過幾道特定的工序才能得到滿意的效果。常見的加工程序是預先準備、基本清選和精加工。
  常用種子加工工藝流程:
  預先準備—→初清—→干燥—→精選—→藥物處理—→計量包裝—→
  入庫(如小麥種子)
  接收物料—→風篩預清選—→干燥—→風篩基本—→園筒篩清選—→窩眼清選
  清
  計量包裝←—藥物處理←—重力精選
  三、種子干燥
  (一) 干燥的必要性:
  按作物種類不同,谷物種子在含水量35—45%時達到生理和官能上的成熟。在這一發育階段,種子達****的發芽能力和活力。種子成熟后收割越快,種子質量越高。不及時收獲,除喪失發芽力和活力外,常由于倒伏、落粒、病蟲害而造成產量損失。
  收割含水量高的種子,不及時干燥,將很快發熱和變質。貯藏期間,含水量12—14%就開始發霉,含水16%開始發熱,35—60%開始發芽,種子含水量對種子壽命的影響使種子干燥特別是人工干燥幾乎成為生產優質種子必不可少的條件。
  (二)干燥的基本要求
  由升溫造成的種子內部活性物質的變性,以及由濕熱應力對種子組織結構的破壞,加速了種子劣變,促使種子死亡。種子干燥一方面要求有高的干燥速率,獲得高效益,另一方面又要求盡量保持種子的活力,使種子保持原有的發芽力。
  (三)干燥的基本原理
  當種子內部水分的蒸汽壓大于該條件下空氣相對濕度所產生的蒸汽壓時(空氣有缺水度),則種子內部水分散發,種子失水而干燥,兩者相差越大,干燥作用越明顯。當種子內部水分蒸汽壓小于空氣中的水分蒸汽壓時,種子從空氣中吸水而含水量升高;當空氣中和種子內部水分蒸汽壓相等時,種子含水量不變(達到平衡水分)。
  由此可見,種子干燥的原理,簡單的講就是:干燥是種子與干燥介質濕熱交換的過程。也就是減少空氣蒸汽壓,使種子內部水分不斷向外擴散的過程。(至于“要使種子干燥,必須有一定溫度的流動空氣通過種子,才能收到良好效果”的說法只是其一般情況下的說法,有合理的成份,但其不嚴密之處在于:一定溫度的飽和空氣通過種子就不能干燥)。
  缺水度:某一溫度下空氣的飽和含水量與實際含水量的差數。
  例:30℃,r=70%,求缺水度
  查得30℃時飽和含水量為27.4g,則該條件下空氣的缺水度為
  27.4—27.4×70% =27.4(1—70%)=8.22g
  (四)影響干燥的因素
  1、溫度:
  一定范圍內,溫度高,干燥快。
  例如:相對濕度都是90%,30℃、20℃時缺水度各多少?
  (20℃時、30℃時飽和含水量分別為14.7、27.4g)
  20℃缺水度 14.7—14.7×90%=14.7×10%=1.47g
  30℃缺水度 27.4—27.4×90%=27.4×10%=2.74g
  可見:①相對濕度相同,高溫時空氣缺水度大
  ②****含水量等同,高溫時相對濕度小
  14.7×90%=27.4×y y=48.3%
  2、相對濕度,氣流速度
  溫度相等,相對濕度小干燥快,風速大干燥快。
  3、種子生理狀態及化學成分
  生理狀態:新收獲種子,水分高宜緩慢干燥或采用先低溫后高溫二次干燥法。如果用快速法,會破壞種子內部毛細管結構、表皮硬化,內部水分不能蒸發(烤紅薯就是),甚至會使種子體積膨脹(象爆米花),喪失種子生活力。
  化學成分:粉質種子,組織結構疏松,可以快速干燥;蛋白質種子,毛細管小,傳濕力弱,種皮易破(象炒黃豆、花生);油質種子易于干燥,高溫易走油、破皮。
  (五)干燥后重量損失的計算
  (清理雜質后的重量損失同理)
  例100噸種子,水分由21%降為15%,水分減少6%,但重量損失7噸,為什么?
  這是因為干后的籽粒水分是依種子的**后重量計算,而不是按原來重量計算的(種子含水量=(烘前重—烘后重)/烘前重)。為此應:
  損失重量=100×(干前水分-干后水分)/(100—干后水分)
  =100×(21-15)/(100-15)=7.06%
  (六)干燥的方法
  1、自然干燥法,這是我國目前主要的種子干燥法。
  它是利用日光、風力等自然條件,降低種子含水量的方法。
  (1)優缺點:
  優點:是簡單容易、經濟而又安全,一般情況下不會喪失種子生活力,還有促進后熟,兼有殺菌殺蟲作用。
  缺點:易受天氣影響、場地限制;勞動強度大;只能去掉部分自由水。
  (2)需要注意的問題
  ①防止混雜;
  ②出曬不宜太早,防止地面結露,曬種先曬場
  ③薄攤勤翻,稻麥不超過5cm,大豆等不超過15cm,玉米8—10cm,
  排風口
  —↑—↑—
  鼓風機
  含水15%以上1小時一次,15%以下2—3小時一次。
  若當天不進倉,要聚堆,外加覆蓋物,第二天再攤場。
  平攤的一夜間種子水分可增高0.9-1.7%
  (4)適時進倉 除小麥外應冷卻進倉。
  2、機械干燥(對流干燥法)
  ①自然風干燥 干燥介質是未加熱的空氣,把種子自身蒸發出來的水蒸汽及時帶走,只用一個鼓風機和倉庫配套就能工作。
  如圖:道理簡單,鼓風機增加倉庫內外氣體交換,以相對濕度較小空氣代替相對濕度較大的空氣,使種子水分減少。
  玉米孔隙度大,比小麥效果好,小麥堆高一般小于2M。其降水能力有一定限度。
  ②熱空氣干燥 送來熱氣流,帶走濕空氣。
  原理是提高空氣溫度,改變水分與空氣相對濕度的平衡關系。溫度越高,達到平衡的相對濕度越大,空氣的持水量隨之增多,干燥效果越明顯。
  流程:加熱系統—→熱空氣更換系統—→種子移動系統
  熱風溫度、通風時間決定烘干速度。出機種溫很重要,一般不超過43℃(小麥不超過46)(加熱氣體的溫度70℃為宜),籽粒厚度25—60cm。
  3、干燥劑脫濕干燥
  少量種子采用,常用生石灰、氯化鈣、木炭、硫酸鈉等與種子一起密閉。
  4、其它干燥法
  (1)紅外線輻射干燥法
  紅外線是一種電磁波,波譜介于可見光和微波之間的波段,波長是0.76—1000um(1um=10-3mm)。紅外線按它的電磁波長可分為近紅外線,中、遠紅外線三種。目前還沒有統一的劃分標準。如以吸收光譜的方法來區分,一般將波長為0.76—1.5um的稱為近紅外線,波長1.5—5.6um稱中紅外線,波長為5.6—1000um的稱為遠紅外線。由于水分在遠紅外區有較寬的吸收帶,故可利用遠紅外線來干燥種子。其優點是:
  ①升溫快(紅外線有一定的穿透能力,透熱深度約等于波長)當種子被紅外線照射時,其表面與內部同時加熱,此時由于谷物表面的水分不斷蒸發吸熱表面溫度降低,因而種子熱擴散方向是由內向外。另一方面,種子在干燥過程中,水分的擴散方向總是由內向外的。因此,當種子接受紅外輻射時,種子內部水分的濕、熱擴散方向一致,加速了水分的汽化,提高了干燥速度。
  ②干燥質量好。國內外經驗證明,用遠紅外線干燥種子,只要溫度適當,不會影響種子的質量,當種溫小于45℃時,不會影響種子的發芽率。此外,經紅外線照過的種子還具有殺蟲卵、滅病菌的作用而利于種子質量的提高。
  ③設備簡單,控制方便。
  ④投資少,便于推廣,是較理想的一種干燥方法。
  紅外加熱的原理:從物質結構看,分子內部的原子是以若干化學鍵相聯接的,而且這些原子都以一定的固有頻率運動著,當分子受到紅外線輻射時,如紅外線的振動頻率與原子的固有運動頻率相等的,就會發生與共振運動相似的情況,使分子運動加劇,由一個能級躍遷到了另一個能級運動,而使被照射物體升溫加熱。
  (2)微波干燥法
  微波通常是指頻率在300MHZ~300×103MHZ之間的電磁波,低于300MHZ電磁波是通常的無線電波,高于300×103MHZ的依次是紅外線,可見光等。微波的波長范圍是1mm到1m。
  原理:一般物質按其導電性質大致可分為兩類,第一類是良導體,微波在其良導體表面產生全反射,極少吸收,所以良導體不能用微波直接加熱。第二類是不導電的介質,微波在其表面發生部分反射,其余部分透入介質內部繼續傳播。微波在介質內部傳播很少被吸收,熱效應甚微,故不導電介質也不適宜用微波直接加熱。此外,還有吸收性介質,微波在其中傳播時顯著地被吸收而產生熱,即具有明顯的熱效應,這類吸收性質**宜于用微波加熱。水能強烈地吸收微波,含水物質一般都是吸收性介質?梢杂梦⒉訜岣稍。
  特點:在干燥過程中,由于種子的表面與周圍介質之間發生熱、濕交換,使種子表面消耗掉一部分熱,種子表面溫度升高就慢于內部,其結果使種子內部的溫度高于物料表面的溫度,不會造成外焦現象。
  速度快,效率高,提高種子發芽率,使種子消毒。
  主要特點是:投資大,成本高,應用不很廣泛。
  四、種子分選
  (一)分選
  根據種子物理性與機械運動相結合的原理,把種子中的異物和雜質分離出來的過程。
  (二)分選的基本原理
  1、根據種子外形尺寸進行分離
  (1)按種子長度分離 用園窩眼流筒5.0,4.75mm分離短混合物35—40轉/分。
  (2)按種子厚度分離 長孔篩(人擠門縫)
  小麥用1.5×25mm篩孔分離瘦小種子
  (3)按種子寬度分離 園孔篩 種子直立狀態下通過
  因此篩面要有振動
  當種子長度大于孔徑2倍時,需要有垂直振動。
  2、利用空氣動力學原理分離
  處于氣流中的種子或雜物,除受本身重力外,還承受氣流的作用力(壓力)。因受力不同,種子與夾雜物在氣流中走向不同而分離。
  當g=P 種子懸浮 此時風速為臨界風速:
  小麥8.9-11.5米/秒
  玉米12.5-14.0米/秒
  豌豆15.5-17.5米/秒
  g>P 種子落下
  g 種子被氣流帶走
  P=εPFV2 ε——阻力系數 小麥0.184-0.265
  P——空氣密度 玉米0.162-0.236
  F——物體的承風面積
  V——氣流速度米/秒
  (1) 垂直氣流
  種子在垂直氣流中有三種情況:下落、吹走、懸浮。使種子懸浮在氣流中的氣流速度,稱之為臨界風速(圖略)。
  (2) 傾斜氣流(揚場機) 種子借助貫性向前拋出(圖略)。
  3、其它分選法的原理
  (1) 種子表面特性,如黃豆在斜面上分離出破碎與好種子。
  (2) 按種子彈性分離 螺旋篩
  (3) 按比重分離 泥水、鹽水液體分離、動篩選機(輕種子、雜質處于懸浮狀態)。

 
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