Післязбиральне очищення зерна

Як відомо, успішність вирощування зернових культур значною мірою обумовлена мінімізацією втрат при збиранні врожаю. Для запобігання втрат жнива повинні починатись невідкладно з настанням спілості зерна, проводитися швидко й ритмічно. У полі спіле зерно далеко не завжди буває сухим, особливо це стосується пізніх культур. До того ж навіть сухе зерно часто надходить на обмолот із вологими складовими культурних рослин та бур'янів. Зазначені обставини суттєво знижують ефективність обмолоту. Не зважаючи на використання сучасних зернозбиральних комбайнів, після збирання зернова маса часто має підвищену вологість і засміченість, а з тим – низьку сипучість і шпаруватість, що викликає загрозу самозігрівання. Таку зернову масу необхідно негайно очистити, а у разі необхідності – піддати сушінню.

Післязбиральне очищення зерна включає етапи попереднього й первинного очищення, які за потребою застосовують залежно від кондицій зібраної зернової маси й подальшого використання зерна. Попереднє очищення являє собою видалення грубих, крупних, дрібних та легких домішок, або окремих із них – залежно від потреби. Його метою є швидке видалення вологих домішок, що забезпечує тимчасове збереження зерна перед сушінням та набуття ним сипкості для можливості виконання операції сушіння. Крім того, у рамках попередньої обробки проводять очищення сухої, але сильно засміченої зернової маси, де вміст домішок сягає більше 10 %. Його метою є підвищення сипкості зерна для набуття можливості ефективної реалізації етапу первинного очищення. Первинне очищення має на меті доведення вмісту в зерні домішок до рівня, що відповідає вимогам державних стандартів або інших вимог щодо його постачання і являє собою видалення легких, крупних та дрібних домішок. На цьому етапі очищенню підлягає сухе зерно з вмістом смітної домішки в межах 3-10 %.

Розрізняють поточну та періодичну технологію післязбиральної обробки зерна. Періодична технологія реалізується виключно в аграрних підприємствах з використанням окремих, часто самохідних машин, що працюють на відкритих та закритих площадках. Така технологія характеризується значними затратами ручної праці, втратами зерна та зниженням його якості. Сучасний рівень урожайності та використання новітніх зернозбиральних комбайнів забезпечують значний денний обсяг намолоту зерна та високі темпи жнив в умовах аграрних підприємств України. Тому поряд із названими недоліками періодична технологія є надто малопродуктивною навіть для господарств із невеликим обсягом посівних площ. На наше переконання, застосування періодичної технології післязбирального очищення зерна можливе при використанні на операції збирання не більше одного сучасного зернозбирального комбайна.

Поточна технологія позбавлена більшості недоліків, що притаманні періодичній технології. За радянських часів таку технологію реалізовували на агрегатах типу ЗАВ і комплексах типу КЗС, серійне виробництво яких з 1991 року припинено. Тому всі названі агрегати, що збереглися, морально застаріли, працюють уже за межами повного фізичного зношення навіть будівельних конструкцій і потребують заміни. Поза тим, у сучасних умовах такі агрегати характеризуються низькою продуктивністю та технологічною ефективністю. Із зазначених причин у господарствах темпи збирання стримуються, а зерно через багаторазове вимушене пропускання через транспортні механізми та машини агрегатів ЗАВ і комплексів КЗС псується, надто ж травмується посівний матеріал. У деяких господарствах намагаються застосовувати так звану двоступеневу технологію, коли попередню обробку зернової маси проводять у період збирання, а подальше очищення – у післязбиральний період. При цьому ніби то є економія витрат на вартості та обслуговуванні машин меншої продуктивності та підвищенні їх терміну завантаження. Однак, така організація роботи потребує додаткових трудових ресурсів, а вимушене перевантаження зерна низкою транспортних механізмів спричиняє його травмування і втрати. По-справжньому сучасні агрегати та комплекси для поточної обробки зерна в господарствах є рідкістю.

З огляду на вказані проблеми аграрних підприємств післязбиральну обробку зерна дедалі частіше беруться виконувати елеватори, що є складовими таких підприємств або ж окремими підприємствами. До недавнього часу післязбиральне очищення зерна не відносилось до задач, що вирішувалась на елеваторах. Тому навіть на тепер серед фахівців-проектувальників елеваторів не завжди є розуміння тонкощів післязбирального очищення, що дозволяло б вибрати ефективні технологічні рішення й техніку для його реалізації. З указаних причин мало діючих елеваторів відповідають вимогам ефективного проведення післязбиральної обробки, бо вирішення такої задачі не в повній мірі було передбачено проектами їх побудови. Особливо проблемною є переробка соняшнику, сої, рапсу та кукурудзи – тобто культур, що складають найбільші обсяги в роботі елеваторів.

Таким чином технологія й обладнання післязбиральної обробки зерна є одною з основних складових, що впливає на ефективність виробництва зерна в цілому. Разом із тим, саме ця складова сьогодні терміново потребує наукової аргументації та перевірених практикою технічних рішень.

З метою раціонального використання будівельного об'єму та площі при виборі обладнання для післязбирального очищення зерна перевагу слід надавати агрегатованим машинам, що являють собою ситовий та повітряний (повітряні) сепаратори, що об'єднані в одну конструкцію.

Для попереднього очищення необхідно використовувати ситові сепаратори барабанного типу, бо лише ці машини здатні переробляти зерно будь-якого виду, будь-якої вологості або засміченості. Зернова маса, що надходить у барабан, примусово обертається на його внутрішній поверхні та перемішується лопатями, що створює необхідні умови для її просіювання та руху через машину. Зазвичай ситовий барабан по довжині розділений на декілька секцій, що дозволяє індивідуально в кожній секції встановлювати необхідні сита для реалізації тієї чи іншої схеми очищення. Зазначена конструкція дає можливість корисну ситову площу сепаратора диференційовано розподілити для видалення крупних і дрібних домішок, або всю корисну площу задіяти лише для видалення дрібних, або тільки крупних домішок. Така можливість дуже важлива для попереднього очищення зерна перед сушінням, коли необхідно при максимальній продуктивності видалити найбільш загрозливий вид домішок. Природний розподіл зерна в барабані дає змогу корисного використання близько третини його загальної ситової площі, тому барабанні сепаратори відрізняються дещо підвищеними габаритами. Однак барабанні сепаратори є тихохідними машинами, що не генерують динамічних навантажень, тому їх можна встановлювати на більшість існуючих будівельних конструкцій без їх підсилення або на різні тимчасові спорудження.

У сепараторах із плоскими ситами вологе та сильно засмічене зерно, що має знижену сипучість під дією коливань машини не завжди набуває руху, який забезпечував би стале просіювання через сита та переміщення його через машину. Внутрішні порожнини сепараторів із плоскими ситами в такому разі повністю забиваються, а їх робота припиняється. Тому ці машини можуть бути ефективно використані для обробки сухого та не дуже засміченого зерна, тобто на етапі первинного очищення. Зазвичай сепаратори з плоскими ситами складаються з одного або кількох ярусів сит. Кожен ярус сит має верхнє (сортувальне) та нижнє (підсівне) сито. Зерно подається паралельно на сортувальне сито кожного ярусу, де сходом з нього виводяться крупні домішки. Прохід сортувального сита направляється на сито підсівне, сходом з якого отримують очищене зерно, а проходом – дрібні домішки. Названа схема очищення є сталою для сепараторів даного типу. Оперативній зміні підлягають лише сита, відповідно до необхідної форми та розмірів їх отворів. Однак майже вся площа ситової поверхні таких сепараторів є корисною. Окрім того, конструкція сепараторів з плоскими ситами сприяє створенню машин зі значними обсягами ситової поверхні. Тому сепаратори з плоскими ситами доцільно використовувати для ретельного очищення великих об'ємів зерна, що пройшло попереднє очищення та сушіння.

На етапах попереднього та первинного очищення необхідно передбачати відбір легких домішок у пневмосепараторах. За принципом дії пневмосепаратори реалізують продування висхідним потоком повітря потоку зерна, що падає. На етапі попереднього очищення пневмосепаратор необхідно встановлювати перед ситовим, тому що відбір легких але вологих домішок сприяє подальшому покращенню просіювання зернової маси на ситах. На етапі первинного очищення, з огляду на ефективність відбору легких домішок, корисно реалізувати подвійне очищення в пневмосепараторах, тому ці машини встановлюють як до, так і після ситового сепаратора. За способом використанням повітря пневмосепаратори можуть бути замкнутого або розімкнутого типу. У машинах розімкнутого типу відпрацьоване повітря викидається в атмосферу. Для цього вони додатково оснащуються повітропроводами, вентилятором, циклонами або фільтрами значної продуктивності й габаритів, що розміщуються поза межами пневмосепаратора. Такі рішення тягнуть за собою збільшення будівельних об'ємів та площ для розміщення додаткового обладнання та значні викиди повітря, що знижують екологічність підприємств. У машинах замкнутого типу повітря рухається під дією вбудованого вентилятора, та після очищення в осадовій камері машини знову повертається в робочу зону, а виділені легкі домішки виводяться назовні окремим потоком. Закономірно, що використання повітряних сепараторів замкнутого типу є більш екологічним та економічно доцільним рішенням.

При виборі сепараторів за показником продуктивності слід мати на увазі, що в більшості випадків виробники цих машин зазначають так звану номінальну продуктивність, що відповідає фактичній продуктивності машини на відносно сухому й чистому зерні, що притаманне етапу первинного очищення. Однак, як свідчить практика, при збільшенні вмісту домішок на кожні 5 % і збільшенні вологості на кожний відсоток продуктивність машин для очищення зерна знижується приблизно на 2,0 %. Таким чином, номінальна продуктивність машин на етапі попереднього очищення повинна у 1,5-2,0 рази перевищувати продуктивність машин етапу первинного очищення. У свою чергу, продуктивність машин для очищення пов'язана з ефективністю їх роботи. Зі збільшенням продуктивності ефективність очищення знижується. Слід зазначити, що ефективність роботи більшості ситових – та пневмосепараторів у режимах післязбирального очищення зерна знаходиться в межах 40-60 % по відношенню домішок, які можливо виділити відповідним способом! Менші значення ефективності характерні етапу попереднього очищення, більші – етапу первинного очищення. За необхідності підвищення ефективності очищення можливо досягти при зниженні його продуктивності.

З викладеного випливає, що для ефективної роботи елеватора на етапах післязбиральної обробки ланцюг технологічної лінії його робочої башти повинен містити: завальну яму, пневмосепаратор, ситовий сепаратор барабанного типу, бункери сирого зерна з активною вентиляцією, сушарку, бункери сухого зерна, пневмосепаратор, ситовий сепаратор із плоскими ситами, пневмосепаратор та транспортні механізми, включаючи подачу зерна на довготривале збереження. Установлення скальператора в традиційному розумінні призначення цієї машини на початку технологічної лінії не є необхідним. Вилучення грубих домішок у вигляді коренеплодів, камінців, цегли, деревини, норійних ковшів, тощо з успіхом виконує ситовий сепаратор барабанного типу, виводячи їх разом із потоком крупних домішок.

В аграрних підприємствах поточна технологія післязбиральної обробки може бути реалізована на зразок ЗАВ чи КЗС з різним ступенем розвиненості, де сито-повітряний сепаратор із ситовим сепаратором барабанного типу є єдиною машиною, що в кількості одної одиниці використовується для почергової обробки зерна в режимі попереднього або первинного очищення.

У невеликих аграрних підприємствах поточну технологію післязбиральної обробки з використанням сито-повітряного сепаратора з ситовим сепаратором барабанного типу можливо налагодити і без споруджень на зразок ЗАВ чи КЗС. У такому разі сепаратор встановлюють у складі, ангарі чи під навісом на тимчасовій площадці висотою 1,5-2,0 м, оснащують завальною ямою будь-якої конструкції, норією подачі зерна на сепаратор та норією подачі зерна в склад або на сушарку фермерського типу. Допоміжні операції переміщення зерна та відходів проводять за допомогою навантажувальника типу «MANITOU» та автотранспорту.

Післязбиральне очищення зерна включає етапи попереднього й первинного очищення, які за потребою застосовують залежно від кондицій зібраної зернової маси й подальшого використання зерна. Попереднє очищення являє собою видалення грубих, крупних, дрібних та легких домішок, або окремих із них – залежно від потреби. Його метою є швидке видалення вологих домішок, що забезпечує тимчасове збереження зерна перед сушінням та набуття ним сипкості для можливості виконання операції сушіння. Крім того, у рамках попередньої обробки проводять очищення сухої, але сильно засміченої зернової маси, де вміст домішок сягає більше 10 %. Його метою є підвищення сипкості зерна для набуття можливості ефективної реалізації етапу первинного очищення. Первинне очищення має на меті доведення вмісту в зерні домішок до рівня, що відповідає вимогам державних стандартів або інших вимог щодо його постачання і являє собою видалення легких, крупних та дрібних домішок. На цьому етапі очищенню підлягає сухе зерно з вмістом смітної домішки в межах 3-10 %.

Розрізняють поточну та періодичну технологію післязбиральної обробки зерна. Періодична технологія реалізується виключно в аграрних підприємствах з використанням окремих, часто самохідних машин, що працюють на відкритих та закритих площадках. Така технологія характеризується значними затратами ручної праці, втратами зерна та зниженням його якості. Сучасний рівень урожайності та використання новітніх зернозбиральних комбайнів забезпечують значний денний обсяг намолоту зерна та високі темпи жнив в умовах аграрних підприємств України. Тому поряд із названими недоліками періодична технологія є надто малопродуктивною навіть для господарств із невеликим обсягом посівних площ. На наше переконання, застосування періодичної технології післязбирального очищення зерна можливе при використанні на операції збирання не більше одного сучасного зернозбирального комбайна.

Поточна технологія позбавлена більшості недоліків, що притаманні періодичній технології. За радянських часів таку технологію реалізовували на агрегатах типу ЗАВ і комплексах типу КЗС, серійне виробництво яких з 1991 року припинено. Тому всі названі агрегати, що збереглися, морально застаріли, працюють уже за межами повного фізичного зношення навіть будівельних конструкцій і потребують заміни. Поза тим, у сучасних умовах такі агрегати характеризуються низькою продуктивністю та технологічною ефективністю. Із зазначених причин у господарствах темпи збирання стримуються, а зерно через багаторазове вимушене пропускання через транспортні механізми та машини агрегатів ЗАВ і комплексів КЗС псується, надто ж травмується посівний матеріал. У деяких господарствах намагаються застосовувати так звану двоступеневу технологію, коли попередню обробку зернової маси проводять у період збирання, а подальше очищення – у післязбиральний період. При цьому ніби то є економія витрат на вартості та обслуговуванні машин меншої продуктивності та підвищенні їх терміну завантаження. Однак, така організація роботи потребує додаткових трудових ресурсів, а вимушене перевантаження зерна низкою транспортних механізмів спричиняє його травмування і втрати. По-справжньому сучасні агрегати та комплекси для поточної обробки зерна в господарствах є рідкістю.

З огляду на вказані проблеми аграрних підприємств післязбиральну обробку зерна дедалі частіше беруться виконувати елеватори, що є складовими таких підприємств або ж окремими підприємствами. До недавнього часу післязбиральне очищення зерна не відносилось до задач, що вирішувалась на елеваторах. Тому навіть на тепер серед фахівців-проектувальників елеваторів не завжди є розуміння тонкощів післязбирального очищення, що дозволяло б вибрати ефективні технологічні рішення й техніку для його реалізації. З указаних причин мало діючих елеваторів відповідають вимогам ефективного проведення післязбиральної обробки, бо вирішення такої задачі не в повній мірі було передбачено проектами їх побудови. Особливо проблемною є переробка соняшнику, сої, рапсу та кукурудзи – тобто культур, що складають найбільші обсяги в роботі елеваторів.

Таким чином технологія й обладнання післязбиральної обробки зерна є одною з основних складових, що впливає на ефективність виробництва зерна в цілому. Разом із тим, саме ця складова сьогодні терміново потребує наукової аргументації та перевірених практикою технічних рішень.

Колектив компанії «ОЛИС» упродовж 15-ти років розробляє технології, виготовляє обладнання та проводить впровадження в галузі переробки зерна. Процеси і машини для очищення зерна складають один із пріоритетних напрямків нашої діяльності. Сотні зерноочисних машин виробництва компанії «ОЛИС» працюють у різних країнах, у різних умовах і на різних видах зерна. Узагальнення теоретичних розробок і набутого досвіду дає нам можливість чітко й просто сформулювати основні положення ефективної технології післязбиральної очистки зерна та особливостей техніки для її реалізації.

З метою раціонального використання будівельного об'єму та площі при виборі обладнання для післязбирального очищення зерна перевагу слід надавати агрегатованим машинам, що являють собою ситовий та повітряний (повітряні) сепаратори, що об'єднані в одну конструкцію.

Для попереднього очищення необхідно використовувати ситові сепаратори барабанного типу, бо лише ці машини здатні переробляти зерно будь-якого виду, будь-якої вологості або засміченості. Зернова маса, що надходить у барабан, примусово обертається на його внутрішній поверхні та перемішується лопатями, що створює необхідні умови для її просіювання та руху через машину. Зазвичай ситовий барабан по довжині розділений на декілька секцій, що дозволяє індивідуально в кожній секції встановлювати необхідні сита для реалізації тієї чи іншої схеми очищення. Зазначена конструкція дає можливість корисну ситову площу сепаратора диференційовано розподілити для видалення крупних і дрібних домішок, або всю корисну площу задіяти лише для видалення дрібних, або тільки крупних домішок. Така можливість дуже важлива для попереднього очищення зерна перед сушінням, коли необхідно при максимальній продуктивності видалити найбільш загрозливий вид домішок. Природний розподіл зерна в барабані дає змогу корисного використання близько третини його загальної ситової площі, тому барабанні сепаратори відрізняються дещо підвищеними габаритами. Однак барабанні сепаратори є тихохідними машинами, що не генерують динамічних навантажень, тому їх можна встановлювати на більшість існуючих будівельних конструкцій без їх підсилення або на різні тимчасові спорудження.

У сепараторах із плоскими ситами вологе та сильно засмічене зерно, що має знижену сипучість під дією коливань машини не завжди набуває руху, який забезпечував би стале просіювання через сита та переміщення його через машину. Внутрішні порожнини сепараторів із плоскими ситами в такому разі повністю забиваються, а їх робота припиняється. Тому ці машини можуть бути ефективно використані для обробки сухого та не дуже засміченого зерна, тобто на етапі первинного очищення. Зазвичай сепаратори з плоскими ситами складаються з одного або кількох ярусів сит. Кожен ярус сит має верхнє (сортувальне) та нижнє (підсівне) сито. Зерно подається паралельно на сортувальне сито кожного ярусу, де сходом з нього виводяться крупні домішки. Прохід сортувального сита направляється на сито підсівне, сходом з якого отримують очищене зерно, а проходом – дрібні домішки. Названа схема очищення є сталою для сепараторів даного типу. Оперативній зміні підлягають лише сита, відповідно до необхідної форми та розмірів їх отворів. Однак майже вся площа ситової поверхні таких сепараторів є корисною. Окрім того, конструкція сепараторів з плоскими ситами сприяє створенню машин зі значними обсягами ситової поверхні. Тому сепаратори з плоскими ситами доцільно використовувати для ретельного очищення великих об'ємів зерна, що пройшло попереднє очищення та сушіння.

На етапах попереднього та первинного очищення необхідно передбачати відбір легких домішок у пневмосепараторах. За принципом дії пневмосепаратори реалізують продування висхідним потоком повітря потоку зерна, що падає. На етапі попереднього очищення пневмосепаратор необхідно встановлювати перед ситовим, тому що відбір легких але вологих домішок сприяє подальшому покращенню просіювання зернової маси на ситах. На етапі первинного очищення, з огляду на ефективність відбору легких домішок, корисно реалізувати подвійне очищення в пневмосепараторах, тому ці машини встановлюють як до, так і після ситового сепаратора. За способом використанням повітря пневмосепаратори можуть бути замкнутого або розімкнутого типу. У машинах розімкнутого типу відпрацьоване повітря викидається в атмосферу. Для цього вони додатково оснащуються повітропроводами, вентилятором, циклонами або фільтрами значної продуктивності й габаритів, що розміщуються поза межами пневмосепаратора. Такі рішення тягнуть за собою збільшення будівельних об'ємів та площ для розміщення додаткового обладнання та значні викиди повітря, що знижують екологічність підприємств. У машинах замкнутого типу повітря рухається під дією вбудованого вентилятора, та після очищення в осадовій камері машини знову повертається в робочу зону, а виділені легкі домішки виводяться назовні окремим потоком. Закономірно, що використання повітряних сепараторів замкнутого типу є більш екологічним та економічно доцільним рішенням.

При виборі сепараторів за показником продуктивності слід мати на увазі, що в більшості випадків виробники цих машин зазначають так звану номінальну продуктивність, що відповідає фактичній продуктивності машини на відносно сухому й чистому зерні, що притаманне етапу первинного очищення. Однак, як свідчить практика, при збільшенні вмісту домішок на кожні 5 % і збільшенні вологості на кожний відсоток продуктивність машин для очищення зерна знижується приблизно на 2,0 %. Таким чином, номінальна продуктивність машин на етапі попереднього очищення повинна у 1,5-2,0 рази перевищувати продуктивність машин етапу первинного очищення. У свою чергу, продуктивність машин для очищення пов'язана з ефективністю їх роботи. Зі збільшенням продуктивності ефективність очищення знижується. Слід зазначити, що ефективність роботи більшості ситових – та пневмосепараторів у режимах післязбирального очищення зерна знаходиться в межах 40-60 % по відношенню домішок, які можливо виділити відповідним способом! Менші значення ефективності характерні етапу попереднього очищення, більші – етапу первинного очищення. За необхідності підвищення ефективності очищення можливо досягти при зниженні його продуктивності.

З викладеного випливає, що для ефективної роботи елеватора на етапах післязбиральної обробки ланцюг технологічної лінії його робочої башти повинен містити: завальну яму, пневмосепаратор, ситовий сепаратор барабанного типу, бункери сирого зерна з активною вентиляцією, сушарку, бункери сухого зерна, пневмосепаратор, ситовий сепаратор із плоскими ситами, пневмосепаратор та транспортні механізми, включаючи подачу зерна на довготривале збереження. Установлення скальператора в традиційному розумінні призначення цієї машини на початку технологічної лінії не є необхідним. Вилучення грубих домішок у вигляді коренеплодів, камінців, цегли, деревини, норійних ковшів, тощо з успіхом виконує ситовий сепаратор барабанного типу, виводячи їх разом із потоком крупних домішок.

В аграрних підприємствах поточна технологія післязбиральної обробки може бути реалізована на зразок ЗАВ чи КЗС з різним ступенем розвиненості, де сито-повітряний сепаратор із ситовим сепаратором барабанного типу є єдиною машиною, що в кількості одної одиниці використовується для почергової обробки зерна в режимі попереднього або первинного очищення.

У невеликих аграрних підприємствах поточну технологію післязбиральної обробки з використанням сито-повітряного сепаратора з ситовим сепаратором барабанного типу можливо налагодити і без споруджень на зразок ЗАВ чи КЗС. У такому разі сепаратор встановлюють у складі, ангарі чи під навісом на тимчасовій площадці висотою 1,5-2,0 м, оснащують завальною ямою будь-якої конструкції, норією подачі зерна на сепаратор та норією подачі зерна в склад або на сушарку фермерського типу. Допоміжні операції переміщення зерна та відходів проводять за допомогою навантажувальника типу «MANITOU» та автотранспорту.

Насамкінець слід відмітити, що післязбиральна обробка пов'язана з необхідністю очищення зерна багатьох видів, а зернова маса може мати дуже різну засміченість різноманітними домішками. Тому для ефективного очищення ситові сепаратори мають бути укомплектовані достатньо великою кількістю різних сит для кожної культури, а пневмосепаратори передбачати регулювання в широкому діапазоні робочих режимів. Підбір сит, налаштування режимів роботи ситових сепараторів та пневмосепараторів, щодо кожної виробничої ситуації повинен проводити кваліфікований фахівець, що пройшов відповідне навчання.

Верещинський Олександр Павлович,засновник ТОВ «ОЛИС»,
м. Одеса
доктор технічних наук.

www.olis.com.ua
olis1@ukr.net