Как известно, успешность выращивания зерновых культур в значительной степени обусловлена минимизацией затрат при уборке урожая. Для предотвращения потерь, жатва должна начинаться немедленно с наступление спелости зерна, проводиться ритмично и быстро. Спелое зерно в поле не всегда бывает сухим, особенно это касается поздних культур. К тому же, даже сухое зерно часто поступает на обмолот вместе с влажными составляющими культурных растений и сорняков. Указанные обстоятельства существенно снижают эффективность обмолота. Поэтому, несмотря на использование современных зерноуборочных комбайнов, закономерно то, что после уборки зерновая масса имеет повышенную влажность и засоренность, низкую сыпучесть и скважистость, вызывающие угрозу самосогревания. Такую зерновую массу необходимо немедленно очистить и в случае необходимости – подвергнуть сушке. Даже при высоком уровне оснащения новой уборочной техникой, скорость и ритмичность жатвы существенно зависит от производительности послеуборочной очистки зерна. Задержка очистки зерна не только усиливает угрозу его порчи, но и приводит к простоям технологического автотранспорта и уборочной техники, а также к потерям урожая в поле.
Послеуборочная очистка зерна включает в себя этапы предварительной и первичной очистки, которые при необходимости применяют в зависимости от кондиций собранной зерновой массы и дальнейшего использования зерна. Предварительная очистка представляет собой удаление грубых, крупных, мелких и легких примесей или некоторых из них, в зависимости от потребности. Её целью является быстрое удаление влажных примесей, что обеспечивает временное хранение зерна перед сушкой и приобретение сыпучести, которая необходима для выполнения этой операции. Кроме того, в рамках предварительной обработки проводят очистку сухой, но очень засоренной зерновой массы, где содержание примесей составляет более 10%. Целью такой предварительной очистки является повышение сыпучести зерна для получения возможности эффективной реализации этапа первичной очистки. В свою очередь, целью первичной очистки является доведения содержания примесей в зерне до уровня, отвечающего требованиям государственных стандартов или других требований для его поставки, и представляет собой удаление легких, крупных и мелких примесей. На данном этапе очистке подлежит сухое зерно с содержанием сорной примеси в пределах 3-10 %.
Различают поточную и периодическую технологию послеуборочной обработки зерна. Периодическая технология применяется исключительно в аграрных предприятиях с использованием отдельных, часто самоходных машин, работающих на открытых и закрытых площадках. Данная технология характеризуется значительными затратами ручного труда, потерями зерна и снижением его качества. Современный уровень урожайности и использование новейших зерноуборочных комбайнов, обеспечивают значительный дневной объем намолота зерна и высокие темпы жатвы в условиях аграрных предприятий. Поэтому, вместе с перечисленными недостатками, периодическая технология слишком малопродуктивна, даже для хозяйств с небольшим объемом посевных площадей. По нашему убеждению, применение периодической технологии послеуборочной очистки зерна возможно при использовании во время уборки не более одного современного зерноуборочного комбайна.
Поточная технология лишена недостатков, которые присущи периодической технологии. В советское время такую технологию реализовывали на агрегатах типа ЗАВ и комплексах типа КЗС, но их серийное производство прекращено с 1991 года. Поэтому, все сохранившиеся перечисленные агрегаты, морально устарели, работают за пределами полного физического износа даже строительных конструкций и требуют замены. Помимо этого, в современных условиях такие агрегаты характеризуются низкой производительностью и технологической эффективностью. По указанным причинам темпы уборки в хозяйствах сдерживаются, а зерно, от многократного вынужденного пропуска через транспортные механизмы и машины агрегатов ЗАВ и комплексов КЗС портится, включая травмирование посевного материала. В некоторых хозяйствах пытаются применить так называемую двухэтапную технологию, когда предварительную обработку зерновой массы проводят в период уборки, а последующую очистку – в послеуборочный период. При этом будто бы наблюдается экономия на стоимости и обслуживании машин меньшей производительности и повышении их срока загрузки. Однако, такая организация работы требует дополнительных трудовых ресурсов, а вынужденная перегрузка зерна цепочками транспортных механизмов приводит к его травмированию и потерям. По-настоящему современные агрегаты и комплексы для текущей переработки зерна в хозяйствах – большая редкость.
С учетом указанных проблем в аграрных предприятиях, послеуборочную обработку зерна все больше берутся выполнять элеваторы, которые являются составляющим звеном аграрных предприятий, или отдельными предприятиями. До недавнего времени, послеуборочную очистку зерна не относили к задаче, которую необходимо было решать на элеваторах. Поэтому, даже сейчас у специалистов-проектировщиков элеваторов не всегда есть понимание тонкостей послеуборочной очистки, что позволяло бы выбрать эффективные технологические решения и технику для её реализации. Среди действующих элеваторов мало таких, которые отвечают требованиям эффективной послеуборочной обработки из-за того, что при их проектировании не было предусмотрено решение данной задачи. Особенно проблемной является переработка подсолнечника, сои, рапса и кукурузы – культур, которые составляют наибольшие объемы в работе элеваторов. Таким образом, технология и оборудование для послеуборочной обработки зерна является одной из основных составляющих, которая влияет на эффективность производства зерна в целом. Вместе с тем, именно эта составляющая на сегодня в срочном порядке требует научной аргументации и проверенных практикой технических решений.
На протяжении 15-ти лет, коллектив компании «ОЛИС» разрабатывает технологии, производит оборудование и проводит их внедрения в отрасли переработки зерна. Одним из приоритетных направлений нашей деятельности являются процессы и машины для очистки зерна. Сотни зерноочистительных машин производства компании «ОЛИС» работают в разных странах, в разных условиях и на разных видах зерна. Обобщение теоретических разработок и накопленного опыта дает нам возможность четко и просто сформулировать основные положения эффективной технологии послеуборочной очистки зерна и особенностей техники для ее реализации.
При выборе оборудования для послеуборочной очистки зерна с целью рационального использования строительного объема и площади, предпочтение следует отдавать агрегатированным машинам, которые представляют собой ситовой и воздушный (воздушные) сепараторы, объединенные в одну конструкцию (Рис.).
Рис. Сито-воздушные сепараторы.
I — барабанный сепаратор (1) с пневмосепаратором замкнутого типа (2);
II — плоско-решетный сепаратор (3) c пневмосепараторами замкнутого типа (4) и разомкнутого типа (5).
Для предварительной очистки необходимо использовать ситовые сепараторы барабанного типа, так как только эти машины способны перерабатывать зерно любого вида, любой влажности и засоренности. Зерновая масса, которая поступает в барабан сепаратора, принудительно вращается на внутренней его поверхности и перемешивается лопастями, что позволяет создать необходимые условия для ее просеивания и движения через машину. В большинстве случаев, ситовой барабан разделен на несколько секций по его длине, что позволяет устанавливать необходимые сита в каждой секции для реализации той или иной схемы очистки. Указанная конструкция дает возможность дифференцированно распределить полезную площадь сит для отделения крупных и мелких примесей или задействовать всю полезную площадь для отделения только мелких или только крупных примесей. Такая возможность особенно важна для предварительной очистки зерна перед сушкой, когда необходимо удалить наиболее опасный вид примесей с максимальной производительностью. Естественное распределение зерна в барабане позволяет полезно использовать только третью часть общей его ситовой площади, поэтому барабанные сепараторы отличаются повышенными габаритами. Однако, барабанные сепараторы являются тихоходными машинами, которые не генерируют динамических нагрузок, поэтому могут устанавливаться на большинство существующих строительных конструкций без их усиления или на различные временные сооружения.
В сепараторах с плоскими ситами влажное и сильно засоренное зерно, характеризующееся пониженной сыпучестью, под действием колебаний машины не всегда приобретает движение, обеспечивающее устойчивое его просеивание через сита и перемещение через машину. В таком случае, внутренние полости сепараторов с плоскими ситами полностью забиваются, а их работа прекращается. Поэтому, эти машины могут быть эффективно использованы для обработки сухого и не сильно засоренного зерна, то есть на этапе первичной очистки. Чаще всего, сепараторы с плоскими ситами состоят из одного или нескольких ярусов сит. Каждый ярус сит содержит верхнее (сортировочное) и нижнее (подсевное) сито. Зерно подается параллельно на сортировочное сито каждого яруса и сходом с него выводятся крупные примеси. Проход сортировочного сита направляется на сито подсевное, сходом с которого получают очищенное зерно, а проходом – мелкие примеси. Указанная схема очистки является неизменной для сепараторов данного типа. Оперативной смене подлежат только сита в соответствии с требуемой формой и размерами их отверстий. Однако, почти вся площадь ситовой поверхности таких сепараторов является полезной. Кроме того, конструкция сепараторов с плоскими ситами способствует созданию машин со значительными площадями ситовой поверхности. Поэтому, сепараторы с плоскими ситами целесообразно использовать для тщательной очистки больших объемов зерна, прошедшего предварительную очистку и сушку.
На этапах предварительной и первичной очистки обязательно необходимо предусматривать отбор легких примесей в пневмосепараторах. Принцип действия большинства пневмосепараторов реализуется продуванием падающего потока зерна восходящим потоком воздуха. На этапе предварительной очистки пневмосепаратор необходимо устанавливать перед ситовым сепаратором, так как отбор легких, но влажных примесей способствует дальнейшему улучшению просеивания зерновой массы на ситах. На этапе первичной очистки, учитывая эффективность отбора легких примесей, полезно реализовать двойную очистку в пневмосепараторах, поэтому эти машины устанавливают до и после ситового сепаратора. По способу использования воздуха пневмосепараторы могут быть замкнутого или разомкнутого типа. В машинах разомкнутого типа отработанный воздух выбрасывается в атмосферу. Для этого они дополнительно оснащаются воздуховодами, вентилятором, циклонами или фильтрами значительной производительности и габаритов, которые размещаются за пределами пневмосепаратора. Такие решения влекут за собой увеличение строительных объемов и площадей для размещения дополнительного оборудования и значительные выбросы воздуха, снижающие экологические показатели предприятий. В машинах замкнутого типа воздух движется под действием встроенного вентилятора и после очистки в осадочной камере машины снова возвращается в рабочую зону, а выделенные легкие примеси выводятся наружу отдельным потоком. Закономерно, что использование воздушных сепараторов замкнутого типа является более целесообразным решением.
При выборе сепараторов по показателям производительности следует иметь в виду, что в большинстве случаев производители этих машин указывают так называемую номинальную производительность, которая соответствует фактической производительности машины на относительно сухом и чистом зерне, свойственном для этапа первичной очистки. Однако, как показывает практика, при увеличении содержания примесей на каждые 5% и увеличении влажности на каждый процент производительность машин для очистки зерна снижается примерно на 2,0%. Таким образом, номинальная производительность машин на этапе предварительной очистки должна в 1,5-2,0 раза превышать производительность машин этапа первичной очистки. В свою очередь, производительность машин для очистки связана с эффективностью их работы. С увеличением производительности эффективность очистки снижается. Следует отметить, что в режимах послеуборочной очистки зерна, эффективность работы большинства ситовых сепараторов и пневмосепараторов находится в пределах 40-60%, по отношению к примесям, которые возможно отделить соответствующим способом! Меньшие значения эффективности характерны для этапа предварительной очистки, большие – для этапа первичной очистки. При необходимости, повышение эффективности очистки можно достичь снижением ее производительности.
Из изложенного следует, что для эффективной работы элеватора на этапах послеуборочной обработки цепочка технологической линии его рабочей башни должна содержать завальную яму, пневмосепаратор, ситовой сепаратор барабанного типа, бункера сырого зерна с активной вентиляцией, сушилку, бункера сухого зерна, ситовой сепаратор с плоскими ситами или ситовой сепаратор барабанного типа, пневмосепаратор и транспортные механизмы, включая подачу зерна на длительное хранение. В традиционном понимании назначения работы скальператора, его установка в начале технологической линии необязательна. Отделение грубых примесей в виде корнеплодов, камней, кирпича, древесины, норийных ковшов и т.д. успешно выполняется ситовым сепаратором барабанного типа, который выводит их вместе с потоком крупных примесей.
В аграрных предприятиях поточная технология послеуборочной обработки может быть реализована по примеру ЗАВ или КЗС с разной степенью развитости структуры, где сито-воздушный сепаратор с ситовым сепаратором барабанного типа будет являться единственной машиной, используемой для поочередной обработки зерна в режиме предварительной или первичной очистки.
В небольших аграрных предприятиях поточную технологию послеуборочной очистки можно наладить без сооружений по примеру ЗАВ или КЗС при использовании сито-воздушного сепаратора с ситовым сепаратором барабанного типа. В таком случае сепаратор устанавливают в складе, ангаре или под навесом на временной площадке высотой 1,5-2,0 м, оснащают завальной ямой любой конструкции, норией подачи зерна на сепаратор и норией подачи зерна в склад или на сушилку фермерского типа. Вспомогательные операции перемещения зерна и отходов проводят с помощью погрузчика типа «MANITOU» и автотранспорта.
В заключение следует отметить, что послеуборочная обработка связана с необходимостью очистки зерна разных видов, а зерновая масса может иметь самую разную засоренность различными примесями. Поэтому для эффективной очистки ситовые сепараторы должны быть укомплектованы достаточно большим количеством различных сит для каждой культуры, а пневмосепараторы должны предусматривать регулирование в широком диапазоне рабочих режимов. Подбор сит, настройку режимов работы ситовых сепараторов и пневмосепараторов применительно к каждой производственной ситуации должен проводить квалифицированный специалист, прошедший соответствующее обучение.
Вопросы, критические замечания и предложения прошу направлять по адресу:
E-mail: olis88@ukr.net
