Занятие 1.8. Травмирование семян в процессе послеуборочной обработки

Цель занятия – получить теоретические знания и практические навыки по определению травмирования семян.

Механические повреждения семян начинаются с процесса их обмолота. В результате послеуборочной обработки количество травмированных зерен в партии возрастает. Поврежденные семена, сохранившие способность прорастать в благоприятных лабораторных условиях, часто не могут дать полноценных растений в поле, имеют пониженную силу роста, полевую всхожесть. Нарушение целостности покровных тканей лишает семена защиты от проникновения микроорганизмов, в результате ухудшается их стойкость при хранении

В зависимости от размеров повреждения разделяют макро- и микротравмы. К макроповреждениям относят семена дробленые, плющенные и обрушенные. Эти семена выделяются при сортировке. Макроповреждения определяют путем выделения вручную поврежденных зерен, взвешивания и выражения в процентах к весу взятой пробы.

Микроповреждения можно выявить прямым (органолептическим) и косвенным (биологическим) методами. При общем впечатлении целого зерна микротравмы могут затрагивать поверхность зерна (зародыш, эндосперм) или быть скрытыми внутренними повреждениями (вмятины, ушибы, внутренние трещины).

К макротравмированным семенам относят раздавленные и обрушенные экземпляры зерновки с полностью отбитым зародышем, половинки зерновок. Макротравмированные семена видны невооруженным глазом. Эти семена чаще всего относятся к зерновой примеси. В процессе послеуборочной обработки при очистке и сортировке эти семена удаляются из партии.

Микротравмированные семена внешне выглядят целыми, однако при внимательном рассмотрении под лупой в них можно увидеть трещины в покровных тканях и поврежденный зародыш. К микротравмам относятся также внутренние повреждения в эндосперме зерновки, которые образуются при ударах семени или нарушении режимов сушки. Микроповрежденные семена нельзя отделить на семяочистительных машинах. Установлено, что у травмированных семян выше энергия дыхания, они сильнее повреждаются микроорганизмами, клещами, хуже хранятся и подвергаются различным видам порчи. Травмированные семена имеют низкие посевные качества, и, как результат, это приводит к снижению урожайности.

Для успешной борьбы с повреждениями семян важно знать не только общее количество поврежденных зерен, но и характер травм. Согласно классификации типов травм семян, предложенной И. Г. Стороне, к макротравмам относят следующие типы травм:

- зародыш полностью выбит – семена полностью теряют всхожесть;

- зародыш частично выбит – семена не способны дать нормальные растения, хотя в лабораторных условиях некоторые из них могут прорастать;

- зародыш выбит частично, а у семян, не имеющих эндосперма, питательная ткань (семядоли, перидерм и т.д.) травмируется, имеет макротравмы – семена не дают всходов;

- зародыш частично выбит, а эндосперм имеет микротравмы – семена не дают всходов;

- отбита часть эндосперма – семена могут прорастать в лабораторных условиях, но в поле из них образуются ослабленные растения, такие семена необходимо протравливать;

-отбита часть эндосперма, зародыш имеет микротравмы, которые ухудшают прорастание и развитие проростка;

- оболочка (у пленчатых культур – цветковая пленка) удалена частично или полностью. Семена прорастают, но требуют тщательного протравливания для защиты от микроорганизмов;

- эндосперм семян поврежден вредителями хлебных запасов с ротовым аппаратом грызущего типа.

К микротравмам относят следующие повреждения:

- повреждение семян микроорганизмами, сопровождаемое омертв-

лением ткани. Растение очень быстро погибает;

- повреждение семян вредителями хлебных запасов с ротовым аппаратом сосущего типа (вредной черепашкой или другими видами клопов и т.д.). Повреждение нарушает физиологическую направленность процессов и приводит к гибели зародыша;

- повреждение, вызванное отчленением семени от материнского зародыша;

- микроповреждения зародыша – единичные или многочисленные (независимо от глубины трещин). Лабораторная всхожесть семян не

изменяется, но заметно снижается полевая всхожесть;

- микроповреждения эндосперма заметного влияния на развитие растений не оказывают;

- микроповреждения зародыша и эндосперма снижают полевую всхожесть семян;

- микроповреждения оболочки в области зародыша и эндосперма. При протравливании семян всхожесть их не снижается;

- внутренняя трещеноватость возникает в результате разрыва тканей в связи с воздействием температуры;

- различные вмятины, возникающие от ударов семян с повышенной влажностью. Уплотнение ткани под оболочкой изменяет нормальное функционирование клеток.

Основной способ учета поверхности микроповреждений – просмотр семян под лупой при 7–10-кратном увеличении. Семена предварительно окрашивают специальными красителями, которые, скапливаясь в поврежденных местах, делают их более заметными.

Задание. В подготовленных образцах определить макро- и микротравмированность семян. Сделать вывод о влиянии культуры, влажности при обмолоте, характера послеуборочной обработки на степень повреждения семян.

Материалы и оборудование: образцы зерна разных культур, растворы красителей, солевой раствор, фильтровальная бумага, шпатели, увеличительные лупы, литература [5, с. 32–35].

Т е м а 2. АКТИВНОЕ ВЕНТИЛИРОВАНИЕ ЗЕРНА И СЕМЯН

Занятие 2.1. Установление режимов активного вентилирования зерна и семян. Определение целесообразности активного

вентилирования с целью охлаждения

Цель занятия – изучить правила установления и основные параметры режимов активного вентилирования с различной целью, получить практические навыки по определению целесообразности активного вентилирования с целью охлаждения.

Под активным вентилированием понимают интенсивное принудительное продувание воздуха через неподвижную насыпь зерна. Этот прием основан на использовании скважистости зерновой массы, ее теплофизических и сорбционных свойств.

Применение активного вентилирования позволяет:

- охладить зерно для предупреждения или ликвидации самосогре-

вания (законсервировать партию);

- высушить зерно (семена) за один прием с любой начальной влажностью;

- ускорить процесс послеуборочного дозревания семян путем воздушно-теплового обогрева семян;

- обновить газовый состав воздуха в зерновой массе при ее хранении и т.д.

Основой активного вентилирования является тепло- и влагообмен между зерновой массой и нагнетаемым в насыпь воздухом. Скорость охлаждения или сушки зерна при этом зависит от удельной подачи воздуха, его температуры и относительной влажности, состояния зерна (влажности и температуры). Под удельной подачей (УПВ) понимают расход воздуха в расчете на 1 т зерна за один час. При изменении удельной подачи скорость сушки (охлаждения) увеличивается или уменьшается во столько раз, во сколько изменяется удельная подача воздуха. Для расчета удельной подачи воздуха надо знать производительность вентилятора или воздухонагревательного агрегата и массу зерна на установке:

УПВ = ,

где УПВ – удельная подача воздуха, м³/т ч;

Р – производительность агрегата, нагнетающего воздух, м³/ч;

Т – масса зерна на установке, т.

При установлении режима активного вентилирования зерновой массы кроме удельной подачи воздуха следует определять оптимальную высоту насыпи зерна на установке. При сушке зерна (семян) также устанавливается температура нагрева зерна и воздуха. Основные показатели режимов охлаждения и сушки на установках активного вентилирования указаны в табл. 2.1 и 2.2.

Влажность зерна, соответствующая его состоянию, при котором

влагообмен между воздухом и зерном прекращается, когда парциальное давление водяного пара в воздухе равно парциальному давлению водяного пара над зерном, называется равновесной.

Максимальная равновесная влажность зерна, устанавливающаяся при его пребывании в условиях, где воздух насыщен водяными парами

(относительная влажность 100%), является тем пределом, до которого зерно может сорбировать пары воды из воздуха. Дальнейшее увлажнение может происходить только в результате впитывания капельно-жидкой влаги.

Если зерна, содержащие гигроскопичную влагу, поместить в атмос-

феру, свободную от водяных паров, и все время поддерживать ее в таком состоянии, т.е. удалять пары, выделяемые зерном, то вся вода из зерен постепенно испарится.

Практическая равновесная влажность зерна всех злаковых культур и гречихи колеблется в пределах от 7 до 33–36%. Влажность зерна, равная 7%, является равновесной при влажности воздуха 15–20%. В условиях относительной влажности воздуха 75% равновесная влажность злаковых находится на уровне 15–16%.

Т а б л и ц а 2.1. Режимы охлаждения на установках активного вентилирования

Влажность семян, %	Подача воздуха, м3/т ч, не менее	Возможная высота насыпи, м	Время охлаждения, ч	Условия охлаждения
До 20	60 – 80	2 – 3	24 – 36	Эффективно вентилировать при температуре воздуха ниже температуры зерна на 4– 5 оС в ясную и на 8 –10оС в пасмурную погоду
21 – 24	100 – 120	1 – 1,5	15 – 20	Возможно круглосуточное вентилирование. В дождли- вую погоду вентилятор необходимо отключать
25 – 26	100 – 200	1 – 1,2	10 – 15	Круглосуточное вентилиро- вание при любой погоде
Более 26	300 – 500	0,8 – 1,0	4 – 6	Круглосуточное вентилиро- вание при любой погоде
Греющиеся семена	400 – 500	0,8 – 1,0	4 – 5	Круглосуточное вентилиро- вание при любой погоде

При соприкосновении с воздухом зерно приобретает равновесную влажность, соответствующую влагонасыщенности воздуха.

Поэтому перед вентилированием необходимо определить, будет зерно подсушиваться или увлажняться при данных параметрах наруж-

ного воздуха. При охлаждении зернового вороха влажностью 15–20% с целью консервирования, чтобы не увлажнять семена за счет сорбции водяных паров из воздуха, перед каждой обработкой определяют целесообразность продувания его атмосферным воздухом. Активное вентилирование целесообразно только в том случае, если оно не сопровождается увлажнением зерна. Таким образом, если установившаяся в результате вентилирования равновесная влажность зерна будет ниже его исходной влажности, то проведение вентилирования целесообразно, так как будет происходить подсушивание. Так же решается вопрос

о любом другом способе проветривания зерна (открывание дверей

Т а б л и ц а 2.2. Режимы сушки семян подогретым воздухом на установках активного вентилирования

Культура	Влажность, %	Подача воздуха, м3/т ч	Предельная температура, оС		Высота насыпи на напольных установках, м		Продолжительность сушки, сут	Периодичность и условия вентилирования
			семян	теплоносителя
Зерновые	До 20	1200 – 1500	40 – 45	45 – 50	0,7 – 0,8	0,5 – 1		Возможно круглосуточное вентилирование подогретым воздухом. После сушки охладить
	21 – 25	1500 – 1700	35 – 40	40 – 45	0,6 – 0,7	1 – 2
	Свыше 25	1700 – 2000	30 – 35	35 – 40	0,4 – 0,5	2 и более
Бобовые	До 20	800 – 1000	35 – 36	38 – 40	0,6 – 0,7	1 – 2		При сушке бобовых периодически по 20 – 30 мин вентилировать атмосферным воздухом. После сушки охладить
	21 – 25	1000 – 1200	30 – 35	35 – 36	0,5 – 0,6	2 – 3
	Свыше 25	1200 – 1500	28 – 32	30 – 35	0,4 – 0,5	3 и более

П р и м е ч а н и е. При сушке зерна продовольственного и фуражного назначения температура подогретого воздуха может

повышаться на 50 – 60 ^оС.

складов, перемещение зерна в другое помещение с помощью транс-

портеров и т.д.).

Во время охлаждения на установках активного вентилирования следует контролировать температуру и влажность зерна. При использовании для охлаждения атмосферного воздуха следует предварительно определить целесообразность данного приема для конкретных условий. Охлаждение ночным воздухом эффективно лишь в том случае, если зерно не будет поглощать влагу из нагнетаемого воздуха и увлажняться.

Определить целесообразность активного вентилирования зерна атмосферным воздухом можно используя специальные номограммы (рис. 2.1 и 2.2). Они представлены пятью шкалами. На шкале 1 отмечается температура по сухому термометру, ^оС; на шкале 2 – температура по смоченному термометру, ^оС; на шкале 3 – абсолютная влажность воздуха, мм рт. ст.; на шкале 4 – температура зерна, ^оС; на шкале 5 – равновесная влажность зерна, %.

Для определения равновесной влажности нужно поступить следующим образом. С помощью линейки нужно соединить показания сухого и смоченного термометров, отложенные на шкалах 1 и 2. Затем в точке пересечения полученной линии со шкалой 3 находят абсолютную влажность воздуха. Далее соединяют с помощью линейки найденную точку на шкале 3 с точкой, соответствующей температуре зерна на шкале 4. Продолжение прямой, соединяющей эти показания, пересекает шкалу равновесной влажности зерна. Это и есть искомая равновесная влажность зерна. Полученную равновесную влажность зерна сопоставляют с фактической влажностью и делают заключение о возможности вентилирования зерна или семян. К приведенным номограммам имеются поправки. Для партий овса с влажность до 13% от

полученной величины равновесной влажности следует вычитать 1%, а

для партий ржи и ячменя влажностью 15% и более прибавлять 1%.

Пример. Температура воздуха по сухому термометру составляет –1^оС, по смоченному –3^оС, влажность зерна 15%, температура 13^оС. Определить целесообразность ветилирования зерна воздухом с данными парамерами.

Так как температура воздуха ниже нуля, нужно пользоваться номограммой для определения возможности вентилирования зерна при отрицательных температурах (рис. 2.2). На шкале 1 отмечается цифра 1, на шкале 2 – цифра 3. Эти цифры соединяются линейкой. Полученная таким образом линия продолжается до пересечения со шкалой 3,

на которой отмечается полученный результат абсолютной влажности

воздуха – 2,6 мм рт. ст.

1 2 3 4 5

Рис. 2.1. Номограмма для определения возможности вентилирования зерна

при положительных температурах

1 2 3 4 5

Рис. 2.2. Номограмма для определения возможности вентилирования зерна

при отрицательных температурах

Затем полученная точка на шкале 3 соединяется с точкой температуры зерна, отмеченной на шкале 4. Полученная линия пересекает шкалу 5 в точке, соответствующей равновесной влажности зерна при данных условиях – менее 9%. Влажность зерновой массы в этом примере составляет 15%, следовательно, вентилирование обеспечит ее охлаждение и не приведет к увлажнению.

Задание 1. Дать характеристику вентиляционным установкам, применяемым в сельском хозяйстве, и правилам их эксплуатации. Отметить недостатки действующих установок.

Задание 2. Определить по данным выданного задания целесообразность вентилирования зерновой массы по номограмме (табл. 2.3).

Т а б л и ц а 2.3. Целесообразность вентилирования зерна

Температура воздуха по термометрам, оС		Абсолютная влажность воздуха, мм рт. ст.	Температура зерна, оС	Влажность зерна, %	Равновесная влажность, %	Заключение
сухому	смоченному

Задание 3. Рассчитать удельную подачу воздуха при вентилировании зерна на вентиляционной установке (табл. 2.4).

Т а б л и ц а 2.4. Удельная подача воздуха

Тип установки	Культура	Натура, г/л	Высота насыпи, м	Масса зерна на установке, т	Площадь одной секции, м2	Мощность вентилятора, м3/ч	Удельная подача воздуха, м3/т ч

Задание 4. Определить режим сушки на установках активного вентилирования партий зерна или семян разных культур при различной влажности (табл. 2.5).

Т а б л и ц а 2.5. Режим сушки партии активным вентилированием

Культура, назначение	Влажность, %	УПВ, м3/т ч	Высота насыпи, м	Температура, оС
				воздуха	зерна (семян)

Задание 5. Указать удельную подачу воздуха, высоту насыпи и время охлаждения при вентилировании зерна различной влажности согласно выданному заданию (табл. 2.6).

Т а б л и ц а 2.6. Режимы охлаждения зерна

Влажность зерна, %	Удельная подача воздуха, м3/ т ч	Высота насыпи, м	Время охлаждения, ч

Материалы и оборудование: табличный и плакатный материал, номограммы, линейки, задания для расчетов, литература [5, с. 22–26].