種子分級比重精選加工工藝

溫海江

(黑龍江省農(nóng)業(yè)機械工程科學研究院 佳木斯分院，黑龍江 佳木斯 154004)

1 技術(shù)背景

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(yè)。種子加工業(yè)的發(fā)展是種子生產(chǎn)現(xiàn)代化的標志，從早期的單機作業(yè)開始，發(fā)展到如今形成工廠化流水線(種子加工成套設(shè)備)作業(yè)。種子加工成套設(shè)備由不同功能作用的單機組成，主要包括種子脫粒機、風篩式清選機、窩眼式清選機、重力式清選機、種子分級機、種子包衣機、種子包裝機械等，上述單機按照需要組成加工流水線，除各種單機外，流水線中還包括輸送系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、除雜系統(tǒng)、儲存系統(tǒng)等部分。

種子加工工藝是根據(jù)種子特點而采用的加工方法、步驟和技術(shù)路線，也就是說，種子加工是由多個加工環(huán)節(jié)(工序)的組合[1]。種子加工工藝的選擇取決于種子的種類、摻雜物的性質(zhì)和類別以及最終要求達到的種子指標。隨著我國糧食種植模式的不斷優(yōu)化調(diào)整和精量播種機陸續(xù)推廣，市場對農(nóng)作物種子的精選加工要求也日益嚴格，促使我國種業(yè)加工的自動化、規(guī)模化、精益化水平不斷提高，現(xiàn)已發(fā)展到種子公司按粒包裝、按粒銷售的新業(yè)態(tài)，滿足了農(nóng)戶按粒精量播種的要求[2]。種子加工往往需要通過幾道特定的工序才能得到滿意的效果。我國目前在建的種子精選加工廠仍采用傳統(tǒng)的工藝如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)種子加工工藝圖

傳統(tǒng)加工一般由風篩式清選機、重力式清選機、分級機、包衣機、包衣干燥機、計量包裝系統(tǒng)等部分組成，此工藝看似設(shè)備完整且加工流程靈活，在一定程度上可以滿足當前用戶需求，但仍存在一些弊端和需要改進提高的地方，具體表現(xiàn)在：1)整條加工線的精選凈度有待提高；2)整條加工線的產(chǎn)能可以進一步提升。

2 原理及方法

種子加工中種子分級通常是按種子的外形尺寸(長、寬、厚)大小選分出若干等級。按種子長度分級的設(shè)備包括窩眼筒分選機和窩眼盤分選機，較短的種子陷入窩眼比較穩(wěn)定，被窩眼帶到較高的高度落入承種槽，而較長的種子未完全陷入窩眼從而在較低的高度就從窩眼中墜落，通過窩眼筒或窩眼盤的連續(xù)旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)按種子長度分級的目的[3]。按種子寬度、厚度分級的設(shè)備通常有圓筒篩分級機和平面篩分級機，這些設(shè)備都是通過選配不同的篩孔形狀和尺寸進行分級作業(yè)的，通常按種子的寬度分級選用圓孔篩，按種子厚度分級時通常選用長孔篩。經(jīng)分選后分離不同尺寸的籽粒，從而達到按外形尺寸分級的效果，分級設(shè)備內(nèi)的篩筒或篩片可進行更換，方便使用不同篩孔規(guī)格的篩片進行工作，可根據(jù)精量播種機的需要，選擇上述適當?shù)臋C型和篩片可將加工的種子按外形尺寸分成若干等級，保證種子大小一致。

重力式分選機是按照物料的比重和外形尺寸進行精選的設(shè)備。精選前的種子需經(jīng)初步清選，子粒尺寸比較均勻，且不含雜質(zhì)[4]。重力式分選機由振動分選臺面、空氣室、風機和驅(qū)動機構(gòu)等組成。振動分選臺面的上層是不能漏過種子的細孔金屬絲編織篩網(wǎng)，下層是帶有許多透氣小圓孔的底板，分選臺面的下方用密封罩圍住，內(nèi)部形成空氣室，風室的下部與若干風機的出口相通，因而使空氣室處于正壓狀態(tài)，氣流可自下而上穿過底板小圓孔和篩網(wǎng)。分選臺面框架由彈簧支承，縱橫方向均與水平面成一傾角，并在電機和偏心傳動機構(gòu)的驅(qū)動下做縱向往復(fù)振動。喂入的待選種子積聚在分選臺面篩網(wǎng)上,在上升氣流和振動的綜合作用下,按比重大小自行分層，比重最大的種子位于最下層，直接觸及篩網(wǎng)，因而在篩網(wǎng)的振動下被縱向推往高處；比重小的種子處于上層，不直接受篩網(wǎng)振動的影響，因而在自重的作用下向低處滑動；與此同時所有種子沿篩面橫向向下滑動，分別落入相應(yīng)的排料口。根據(jù)作物品種與精選要求的不同，喂入量、臺面振幅和縱橫向傾角、氣流壓力等均可調(diào)節(jié)[5]。此外,還有一種負壓吸風重力式分選機,風機吸風口在重力式分選機振動分選臺面上方，利用風機負壓產(chǎn)生的自下而上氣流進行分選。

重力式分選機是分選尺寸類似而重量不同的(谷物)顆粒的專門機器。重力式分選機并沒有能力處理所有的谷物加工問題，它是專門用于分選具有不同比重的谷物顆粒并淘汰較輕物料的重力式分選機。其分選范圍見圖2，圖中黑色代表比重相對較大的顆粒，白色代表比重相對較小的顆粒，圓形直徑的大小代表顆粒的外形尺寸相對大小，具體分選范圍如下：

1)對相同尺寸但比重有差別的顆粒可以分選，如尺寸相同的種子，其中較輕的顆粒是被蟲蝕或不成熟，可被分離，見圖2a；

2)對相同比重但尺寸不同的顆粒可按其顆粒尺寸進行分選，如從有相同密度的種子中選除尺寸較小的枯萎籽粒，可被分離，見圖2b；

3)尺寸與比重均不同的顆粒不能按比重進行有效地分選，見圖2c。

圖2 重力式分選機分選范圍

由上述可知，如果按傳統(tǒng)的精選工藝，未經(jīng)分級的種子是尺寸不同的種子中混有比重不同的雜質(zhì)，這樣的原料通過重力式清選機很難進行有效分選，嚴重影響重力式分選機的清選效果。而采用種子分級比重精選加工工藝，經(jīng)過風篩式清選機基本清選后的種子首先進入分級機流程，而非重力式分選機流程，分級機依據(jù)種子的長度、寬度、厚度外形尺寸將種子分成若干級別，分級后的種子外形尺寸基本相同，其中混有比重不同的雜質(zhì)，這種類型的原料非常適合重力式分選機的應(yīng)用，對種子先分級再進行比重精選的工藝可以獲得理想的清選效果，有效提升整條種子加工線的成品質(zhì)量[6]。

另外，一般整條種子精選加工線的生產(chǎn)率受限于重力式分選機，也就是說，重力式清選機是整條種子精選加工線生產(chǎn)率的瓶頸，如設(shè)計生產(chǎn)率10 t·h-1的種子清選線，目前，風篩式清選機、分級機、包衣機、計量包裝系統(tǒng)的加工量都能達到10 t·h-1，重力式分選機產(chǎn)能只能達到8 t·h-1[7]。因此，如果采用傳統(tǒng)的加工工藝，整條精選加工線的生產(chǎn)率只有8 t·h-1。若采用種子分級比重工藝，種子經(jīng)過分級機后只有其中一級種子進入重力式分選機，不僅使重力式分選機的產(chǎn)能壓力大大減輕，而且外形尺寸相同的種子物料為重力式分選機提供了理想的作業(yè)條件，可以有效提升重力式分選機的單機生產(chǎn)率，使整條加工線的生產(chǎn)率達到10 t·h-1。

針對現(xiàn)有種子加工工藝的不足，該工藝將種子分級流程提到重力式分選機流程之前，即先將種子分級，分級后的種子暫時儲存于各自分級倉中，然后逐級對種子進行比重式分選和后序包衣、計量等工序加工，其工藝流程圖見圖3。新工藝由風篩式清選機、分級機、重力式分選機、包衣機、計量包裝系統(tǒng)等設(shè)備組成，經(jīng)過初級清選后的種子先進入風篩式清選機進行風選和篩選，然后進入分級機按種子長度、寬度、厚度的外形尺寸進行分級，分級后的某一級種子進入重力式分選機按比重不同進行分選，其他級的種子進入各級工藝倉暫存，待依次加工，經(jīng)重力式分選機精選后的種子進入種子包衣機包衣，包衣后的種子經(jīng)干燥機烘干后進入計量包裝系統(tǒng)，最后形成包裝各異的種子成品。此工藝中各主機之間通過提升機和振動輸送機等輔機實現(xiàn)流程銜接和多種流程靈活轉(zhuǎn)換。

圖3 優(yōu)化工藝

3 結(jié)論

綜上所述，經(jīng)過實踐應(yīng)用證明，采用種子分級比重精選工藝的種子精選加工成套設(shè)備，原理上更加合理，可以更有效地發(fā)揮重力式分選機的性能，可以有效提高成品種子的凈度，提升整條加工線的生產(chǎn)率20%以上，同等造價成套設(shè)備可以為種子生產(chǎn)企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益。