4.1. Технологические свойства зерновых смесей, их изменчивость

Технологические свойства зерновых смесей:

1. Размерные характеристики семян (а – толщина, в – ширина, ℓ – длина, рис. 4.2). Соотношение размеров у семян разных культур отличается. Так например, у пшеницы длина семени в три раза больше его толщины; у овса - в пять раз; у гороха толщина и ширина практически равны.

2. Масса (здесь следует рассматривать абсолютную массу семян, т.е. масса 1000 шт).

3. Форма (шаровидная, эллипсовидная, чечевицевидная, трехгранная, сердцевидная, почковидная и др.).

4.Характер и свойства поверхности семени (гладкая, морщинистая, шиповидная, бугорчатая и др.).

5. Коэффициент трения (внутреннее и внешнее – по различным поверхностям).

6. Аэродинамические свойства (скорость витания, парусность).

Рисунок 4.2 Размерные характеристики и схема прохождения зерна сквозь решета

На различии технологических свойств компонентов разделяемой смеси и основан выбор того или иного способов очистки.

4.3. Способы очистки и сортирования зерна

Способы очистки зерновых смесей (рис.4.3) очень разнообразны и призваны выполнять разделение вороха до перечисленных выше качественных показателей.

Рисунок 4.3. Способы очистки и сортирования зерновой смеси

Разделение зерновой смеси по размерам имеет самое широ­кое распространение. Различают три размера зерна (рис.4.2): толщину (наименьший размер), ширину и длину (наибольший размер). По толщине и ширине зерно разделяют на плоских или цилиндриче­ских решетах. Плоское решето представляет собой металличе­ский лист, с пробитыми в нем отверстиями одинакового размера - круглыми или продолговатыми, реже - треугольными.

По ширине зерно разделяют на решетах с круглыми отвер­стиями. Зерно, имеющее ширину меньше, чем диаметр отвер­стий, проходит сквозь них. Более крупные компоненты зерновой смеси, которые не прошли сквозь отверстия, сходят с решет. Все, что просыпается сквозь отверстия, называют проходом, а что идет поверх решет - сходом.

Эффективное разделение по ширине на решетах с круглыми отверстиями будет в том случае, если зерно расположится про­дольной осью перпендикулярно к поверхности решета (например, колотое зерно). Для это­го решету необходимо сообщить вертикальные колебания. В тех случаях, когда длина частиц не превышает их ширины более чем в 2 раза, разделение хорошо происходит и на решетах, имеющих горизонтальные колебания.

По толщине материал разделяют на решетах с продолгова­тыми отверстиями. Для разделения по толщине частица должна на решете повернуться на ребро и расположиться вдоль отвер­стия. Это условие обеспечивается при горизонтальных колеба­ниях решет.

Для очистки гречихи и выделения сорных семян, имеющих трехгранную форму, применяют решета с треугольными отвер­стиями, а для очистки семян льна - с чечевицеобразными. В этих случаях разделяют семена по форме их поперечного сече­ния (одновременно по ширине и толщине).

Вместо пробивных решет иногда применяют проволочные решета с квадратными отверстиями - плетеные и тканые.

По назначению решета делятся на делительные, колосовые, подсевные и сортировальные.

Делительные решета разделяют зерновой ворох на две примерно равные по массе части, что повышает производитель­ность решетного стана.

Колосовые решета служат для отделения крупных при­месей, которые идут по ним сходом, а весь зерновой материал проваливается в отверстия - идет проходом.

Подсевные решета отделяют проходом подсев - мелкие минеральные примеси и семена сорняков.

Сортировальные решета разделяют зерно основной культуры на сорта. Полнота разделения зерновой смеси зависит от правильности подбора решет, степени их загруженности, угла наклона, частоты и амплитуды колебаний.

По длине компоненты зерновой смеси разделяют на ячеи­стых триерах (рис.4.4). По конструктивному исполнению триеры бывают цилиндрические, дисковые и ленточные (рис.4.5). В зерноочистительных машинах в основном применяют цилиндрические триеры.

Рис. 4.4. Цилиндрический триер: 1 – триерный цилиндр, 2 - лоток, 3 – шнек.

Триер представляет собой цилиндр, на внутренней поверхно­сти которого штамповкой выполнены ячейки определенного диа­метра, расположенные в шахматном порядке. В центре цилиндра имеется желоб-приемник с установленным внутри шнеком.

в

Рисунок 4.5. Триеры : а) дисковый; б) ленточный; в) цилиндрический

По назначению триеры делятся на овсюжные (для отбора длинных примесей) и кукольные (для отбора коротких приме­сей). При очистке семян зерновых культур от длинных примесей обычно применяют триеры с диаметром ячеек 9,5 мм, а для от­бора коротких примесей - 5 мм.

При вращении цилиндра короткие зерна западают в ячейки, удерживаются в них и поднимаются на более дальний угол затаскивания, чем длинные. Поэтому из ячеек сначала выпадают длин­ные, а затем короткие зерна. Первые, оставаясь в цилиндре, пе­ремещаются к его выходу, а вторые попадают в желоб-приемник, из которого удаляются шнеком.

Разделение смеси по аэродинамическим свойствам производится в аспирационных камерах воздушным потоком. Компоненты вороха, перемещаясь в воздушной среде, преодолевают сопротивление воздуха, зависящее от их размеров, формы, массы и расположения в воздушном потоке. Чем больше сопротивление воздуха, тем медленнее движется свободно па­дающая частица. На этом принципе основан процесс выделения примесей и разделения зерна горизонтальным или вертикальным воздушными потоками.

Основным показателем аэродинамических свойств смеси, определяющим ее делимость в воздушном потоке, служит ско­рость витания - скорость вертикального восходящего воздушно­го потока, при которой частица будет находиться в потоке во взвешенном состоянии. Вместо скорости витания употребляют понятия: "скорость опускания", "скорость парения", "критическая скорость", "колебательная скорость", так как в вертикальном восходящем воздушном потоке при такой скоро­сти частица действительно парит и колеблется. Это связано с тем, что центр давления не совпадает с центром тяжести, на час­тицу действует момент аэродинамической силы и она непре­рывно поворачивается в потоке.

Воздушный поток преимущественно используют для выде­ления из зерна соломистых остатков, половы, соломы, семян сорняков, пыли и других легких примесей.

Воздушные системы зерноочистительных машин включают в себя вентиляторы нагнетательного или всасывающего действия, сепарирующие каналы, отстойные камеры и пылеотделители.

По плотности семена разделяют в жидкостных сепа­раторах и на пневматических сортировальных столах, используя принцип псевдоожижения зерносмеси под действием вибрации и восходящего воздушного потока (тяжелые частицы опускают­ся вниз, легкие - всплывают).

Разделение семян по состоянию поверхности, форме и дру­гим признакам. Семена разных культур имеют различную по­верхность (гладкую, шероховатую, пористую, бугристую, они могут быть покрыты пленками, пушком) и форму (длинные, плоские, шарообразные, пирамидальные и др.). Обобщенным показателем состояния поверхности и формы чавтиц является их коэффициент трения по различным материалам. Для разделения зерновой смеси созданы устройства, имеющие наклонные фрик­ционные поверхности: горки, винтовые сепараторы-змейки, фрикционные триеры. Чаще всего в качестве фрикционной по­верхности применяют горку (наклонное шероховатое полотно). Если на движущееся вверх полотно горки подавать зерновую смесь, частицы с малым коэффициентом трения округлой фор­мы скатятся вниз. Частицы, сильнее сцепляющиеся с полотном, уносятся вверх (шероховатые семена плоской формы).

Поверхность некоторых семян обладает свойством удержи­вать магнитный порошок. Для отделения таких семян предвари­тельно их смешивают с магнитным порошком, а затем обраба­тывают на магнитном сепараторе.

Кроме перечисленных признаков, при разделении зерновых смесей используют различия семян по их упругости, плотности, цвету и электрическим свойствам.

По упругости семена разделяют на отражательных сортировальных столах.

По цвету смеси разделяют на устройствах с фотоэлемен­тами. Светлые семена возбуждают в фотоэлементе электриче­ский ток, открывающий клапаны на их пути. Так семена фасоли разделяются на белые и темные.

Разделение семян в электрическом поле основано на разли­чии в электропроводности, диэлектриче­ской проницаемости и других электрических свой­ствах.

Отделение примесей по одному признаку в большинстве случаев невозможно, поэтому эта операция выполняется в не­сколько этапов.