Меню сайта Рубрики

Сушка семян

 

В системе послеуборочной обработки семенного материала важное место занимает сушка, которая в значительной мере влияет на посевные и урожайные свойства семян. В ряде почвенно-климатических зон Украины (Полесье, Лесостепь западная, Прикарпатье) в редких случаях удается довести семена до кондиций без сушки. В отдельные годы зерновая масса поступает на ток при влажности 25–30%.

Исходя из этой идеи, в данной статье ставится задание ознакомить будущих специалистов и научных работников с наиболее важными теоретическими и прикладными положениями относительно сушки семенного материала.

Содержание статьи:

Сушка семян – это снижение их влажности до уровня стойкого сохранения всхожести и других биологических свойств, которые определяют потенциальную урожайность. Влажность устойчивого хранения семян – это такая влажность, при которой биологические процессы в них (дыхание и др.) сведены к минимуму. Она должна быть такой, чтобы случайные колебания содержания влаги в семенах при хранении не превышали уровень критической влажности.

Процесс сушки семян

Вода теряется семенем из поверхности путем испарения или диффузии (при контактной сушке). Интенсивность испарения воды из поверхности семени в значительной мере зависит от условий окружающей среды. Из внутренних частей семени к поверхности вода поступает в результате образования градиента влажности.

Если скорость испарения воды превышает скорость перемещения ее в семена, поверхность испарения переместится внутрь семени, поверхностный его слой будет иметь меньшую влажность, чем в средине. В результате образуются трещины в эндосперме или семядолях. Во избежание этого, необходимо регулировать режим сушки так, чтобы интенсивность испарения воды из поверхности семени не превышала скорость поступления ее из внутренних частей или выделять время для выравнивания влажности в разных частях семени. Потом повторно подсушить семена.

Перемещение воды в насыпи проходит двумя путями: 1) перемещение воды в парообразном состоянии в межсеменном пространстве (основной путь); 2) передача жидкой воды от семени к семени. Интенсивность перемещения влаги в парообразном состоянии в значительной мере зависит от скважности семян и температуры, а жидкой влаги – от градиента влажности и площади поверхности контакта между семенами в насыпи.

Агентами сушки могут быть: внешний воздух, печные газы, смесь воздуха с печными газами, температура, химические вещества.

Внешний воздух является агентом при природной сушке и активном вентилировании. Он может иметь температуру внешней среды или быть подогретым посредством теплогенераторов или другими способами.

Печные газы – газообразные продукты горения. Это смесь СО2, СО, NО2 и других газов. Они имеют высокую температуру, поэтому для сушки семян чаще используют смесь печных газов с внешним воздухом в такой пропорции, чтобы температура была не выше критической для данных семян.

Температура является важным фактором испарения воды. Нагревая поверхность семени, увеличивают интенсивность испарения воды. Нагреть семена можно посредством теплоносителя или облучением (например, инфракрасными лучами). Температура, до которой можно нагревать семена, зависит от их термостойкости, определяемой температурой денатурации белка. Для большинства культурных видов растений температура нагрева семян не должна превышать 35–45 ºС.

Химические вещества, которые применяются для сушки контактным способом, должны быть не вредными для семян и быть гигроскопичными, то есть поглощать большое количество воды, не образовывая раствор. Такими веществами являются силикагель – высушенный и прокаленный гель диоксина кремния (SiO2), и обезвоженный сульфат натрия (Na2SO4, глауберовая соль). 

Способы сушки семян

Природная сушка. Агентами сушки являются ветер и солнце. Применяются для небольших партий семян в сухую солнечную погоду. Семена расстилают слоем в 10–12 см на открытых площадках, покрытых досками или асфальтом. Периодически семена перемешивают. За сутки можно уменьшить влажность семян на 1,5–2,0 %.

На 1 т семян при этом способе сушки необходима площадь: для пшеницы, ржи – 10 м2, ячменя – 15 м2, овса – 20 м2, проса, гороха – 12 м2, гречихи – 25 м2, подсолнечника – 22 м2. Используя этот способ сушки можно снизить пораженность семенного материала грибами и бактериями.

Для ускорения сушки семена можно пропускать через очистительные или сортировальные машины. За один пропуск через воздушно-решетную машину влажность семян снижается на 1,5–2 %.

Активное вентилирование внешним воздухом без подогрева применяется, если внешний воздух холоднее семян, а его относительная влажность не превышает 75 %. Воздух продувают через насыпь семян. Необходимо подать на 1 м2 пола не менее 400 м3 воздуха в час. Для этого используют специальное оборудование семяхранилищ, стационарные вентиляционные установки СВУ-1, СВУ-2, СВУ-3, УСВУ-63, аэрожелоба, передвижные телескопические установки ТВУ-2, бункеры (ВБ-12,5, ВБ-25 и др.) и иные устройства. Толщина насыпи не должна превышать два метра. Длительность такой сушки семян с влажностью до 22 % не должна быть более десяти суток, а с влажностью больше 22 % – шесть суток. При этом изменяется и интенсивность подачи воздуха (табл. 1).

Продолжительность сушки семян с влажностью 22–24 % при температуре воздуха 30–35 ºС не должна превышать у пшеницы и гороха 2–4 суток; овса и ячменя 5–6 суток. Если продолжительность будет больше указанного срока или влажность внешнего воздуха больше влажности межсеменного пространства, при высокой температуре семена поглощают влагу и возникает «запаривание».

Таблица 1

Количество воздуха при активном вентилировании семян пшеницы с разной влажностью (м3 на 1 м2 пола за 1 час)

Влажность семян, % Продолжительность сушки, %
6 суток 10 суток
18 400 230
20 550 330
22 700 420
24 800 480

Таблица 2

Температура воздуха при активном вентилировании семян разной влажности, ºС

Культура Влажность семян, %
до 22 23–26
  Пшеница 46–51 41–46
  Рожь 51–56 46–51
  Ячмень 56–61 46–51
  Овес 56–61 46–51
  Горох 36–41 31–36
  Гречиха 41–46 31–36

У насыпи быстро развиваются грибы и семена теряют всхожесть. При активном вентилировании с нижней подачей подогретого воздуха более низкие слои семян высыхают быстрее, воздух напитывается влагой и, поднимаясь вверх, охлаждается. При этом в верхних слоях семена могут не высыхать, а наоборот, у них повышается влажность. Поэтому, контролируя влажность семян в насыпи, необходимо брать пробы из разной глубины, и по средним ее значениям определять ход процесса сушки. Это явление необходимо учитывать и при разгрузке вентилирующих устройств.

Сушка на зерносушилках значительно ускоряет процесс, но более опасная, чем активное вентилирование. Она требует внимательного контроля за температурой теплоносителя и семян. Агентом сушки при этом способе выступает смесь воздуха и печных газов.

Используют стационарные и передвижные шахтные сушилки СЗС-8, СЗШ-8, СЗШ-16, СЗСШ-16Р, СЗПЖ-8, Т-662 и др.

Температура агента сушки от 45° С до 75° С. Продолжительность сушки 40–60 мин. Во избежание повреждения за один пропуск через сушилку влажность семян уменьшается не более чем на 5–6 %. Особенно это касается кукурузы, люпина, фасоли, сои и других крупносеменных растений, у которых влажность за один прием можно снизить лишь на 4 %.

Менее пригодны для сушки барабанные сушилки СЗСБ-8, СЗСБ-4, СЗПБ-2 и др. Температура теплоносителя у них 90–130 ºС, продолжительность сушки 20–30 мин. Высокая температура агента сушки создает опасность повреждения семян. Поэтому использовать барабанные сушилки для семян не рекомендуется.

Режим сушки зависит от вида растений и влажности семян (табл. 3).

Медленно высыхают семена бобов, гороха, кукурузы, люпина, фасоли. Быстро высыхают мелкие семена многолетних трав, капустных, сахарной свеклы и других растений.

Семена с высокой влажностью (больше 22 %) пропускают через сушилки дважды, а то и трижды. Если влажность семян находится в границах 17–20 %, то делают один пропуск через сушилки. Температура теплоносителя уменьшается с повышением влажности семян.

Сушка инфракрасными лучами – перспективный способ. Лучи проходят через воздух, не нагревая его. Семена поглощают лучи, нагреваются, и испарение воды как с поверхности, так и из внутренних частей увеличивается. Они быстро высыхают. В производстве применяется мало из-за отсутствия устройств с высокой производительностью.

 

Таблица 3

Режим сушки семян в шахтных сушилках

Культура Влажность семян до сушки, % Количество пропусков семян через сушилку Предельная температура. ºС
теплоносителя семя в сушилке
СЗШ-16А СЗШ-16
пшеница
рожь
ячмень овес

18
20
26
выше26

1
1
1
2
1
2
3
70
65
60
65
55
60
65
40
40
40
40
40
40
40
45
45
43
45
40
43
45
гречиха просо 18
20
26
выше26
1
1
1
12
3
60
55
55
50
55
60
40
40
40
38
40
40
45
45
40
38
40
45
кукуруза 18
20
23
1
1
1
2
3
60
55
50
55
60
40
40
40
40
40
45
43
40
43
40
рис независимо от влажности 60 35 35

При высокой относительной влажности воздуха (больше 89 %) и температуре выше 25 ºС огневые сушки эффективны только при температуре семян 50 ºС. Это очень опасно, поэтому в таких условиях (тропики и субтропики) применяют гигроскопические химические вещества.

Одним из таких веществ является силикагель. Это гель двуокиси кремния, нейтральное, не вредное для семян вещество, которое поглощает до 30 % влаги от своей массы. Перед повторным использованием его необходимо прогреть при 250–350 ºС. Перспективным веществом для химического способа сушки является обезвоженный сульфат натрия (Na2SO4). Он способен поглотить и химически связать большое количество воды, не образовывая раствора. Один килограмм соли может поглотить 1,27 кг воды. Норма технического сульфата натрия для высушивания семян пшеницы с влажностью от 25 % до 14 % составляет 120 кг на 1 т семян, а при влажности 20 % – 80 кг.

Сорбент в соответствующем количестве тщательным образом смешивают с семенами и выдерживают пять-семь суток. Затем отделяют его на сортировальных машинах. Небольшое количество химических веществ, которое остается, вреда семенам не приносит. Использованный сульфат натрия можно высушить на солнце или при незначительном подогреве и опять применять для сушки семян.

Испытывается также вакуумная сушка, при которой ускорение процесса отдачи воды семенами происходит при снижении парциального давления воздуха без повышения температуры.

Особое значение теория и практика сушки имеет в системе послеуборочной обработки початков и семян кукурузы. В этом плане значительная работа ведется учеными Института зернового хозяйства НААН Украины. В частности, видный ученый Н. Я. Кирпа обосновал нормативы энергозатрат, рассчитал тепловой баланс камерных кукурузосушилок и разработал энергоспособы сушки кукурузы. Ученым испытано новое оборудование и предложены технико-технологические схемы оптимизации кукурузообрабатывающих заводов и механизированных линий с учетом особенностей обработки гибридов кукурузы и их родительских форм.

В результате основательных исследований ученый установил, что термическая сушка должна проводиться при режимах, дифференцированных по показателям теплостойкости семян разных форм кукурузы. Для зубовидных гибридов, как более теплостойких, оптимальным оказалась сушка при температуре 37–50 ºС до влажности 8–14 %, для кремнистых гибридов и самоопыленных линий – соответственно: 34–46  ºС и 12–14 %. Среди разных температурных режимов преимущество имели ступенчатые с постепенным повышением нагрева зерна. При этом сохраняется высокое качество семян и снижаются энергозатраты на 8–17 %.

При повышенной уборочной влажности и последующей сушке посевные и урожайные свойства семян можно полностью сберечь за счет особых режимов – нагрев зерна уменьшать до 35–38 ºС, а объем теплоносителя увеличивать до 800–1100 м3/час на 1 т початков. При таком способе удается сохранять условия усиленного тепломассообмена в сушилке и исключать любое поражение влажного зерна термофильной микрофлорой.

Влагоотдача зерна разных типов гибридов кукурузы имеет разноплановый характер как на стадиях их дозревания, так и в процессе сушки. При дозревании темпы влагоотдачи зубовидньгх гибридов превышают кремнистые при достижении ими физиологичной спелости и влажности зерна 20–25 %. В процессе сушки початков влагоотдача зубовидных гибридов выше на 10,5–15,5 %, зерна – на 15,1 –34,5 % сравнительно с кремнистыми. Усиление влагоотдачи обусловливается рядом физико-механических и физиологических параметров – выполненностью, твердостью, размером, формой зерновки и биометрией початков.

Определяющее влияние на энергетику сушки, как наиболее энергоемкой операции, имеют такие технико-технологические приемы: двухфазная обработка кукурузы в початках и зерне; интенсификация процесса сушки в режиме максимально допустимых температур; повторное использование тепла; применение альтернативных видов топлива и новых типов сушилок. Выбор конкретного приема желательно проводить с учетом сортовой теплостойкости семян, их спелости, влажности и конструкции зерносушилки.

Применение предлагаемых приемов энергосбережения дает возможность снизить затраты суммарной энергии на 18–29 %, повысить скорость сушки и производительность камерных кукурузосушилок на 21–24 %, положительно влияет на посевные и урожайные свойства семян. Кроме того, получают дополнительный эффект: термическое обеззараживание зерна под воздействием интенсивного режима сушки, удлинение периода эксплуатации и сбалансированной нагрузки разных сушилок в результате двухфазной технологии обработки кукурузы, сокращение потребления традиционного топлива и перехода на органическое.

Что касается посевных свойств семян, следует отметить, что при оптимальном температурном режиме сушки (не выше 40–45 ºС) они улучшаются. Так, например, в семена эхинацеи пурпурной, при исходной энергии прорастания 51 % и лабораторной всхожести 72 % при прогревании в течение 3 суток при температуре 45 ºС эти показатели соответственно достигли 56 % и 78 %. У чернушки посевной при всхожести контроля 78 % в семена прогретых таким же образом, всхожесть повысилась до 86 %.

Во время сушки за счет испарения влаги уменьшается как масса 1000 семян, так и общая масса зерна. Имеющие место при этом потери, высчитывают по специальным формулам.

Post scriptum. Таким образом, сушка – это сложное мероприятие послеуборочной обработки семян, в котором имеют место физические и биологические процессы. Правильный режим сушки способствует предотвращению поражения семян грибными болезнями и самосогревания зерна, увеличивает продолжительность хранения и улучшает посевные и урожайные свойства семян.

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *