СЕЛЬСКОЕ  ХОЗЯЙСТВО/2.Механизация сельского хозяйства

К.т.н. Бедыч Т.В.

Костанайский инженерно-педагогический университет, Казахстан

Влияние физико-механических свойств зерна

на его травмирование

Проектирование и расчет рабочих органов машин для механизации зернового производства требуют предварительного технологического обоснования элементов их конструкций с учетом технологических свойств зерна. Эти свойства определяются главным образом морфологическим строением и физико-механическими свойствами зерен и зерновой массы.

Знание строения зерна различных культур позволяет установить технологические регулировки машин и режим их работы в связи с обработкой зернового материала, совершенствовать изучение механических повреждений зерна. Решение задач, связанных с повреждением единичных зерен в массе требует знания их прочностных, гранулометрических, структурных и других характеристик.

Физико-механические свойства зерна не обладают строгим постоянством и имеют большой диапазон изменчивости в зависимости от многих причин. Они характеризуются довольно большим количеством показателей: форма семян, характер поверхности, абсолютный и удельный вес, стекловидность, гигроскопичность, упругость, щуплость и др.

Как известно, зерно представляет собой сложную биологическую систему, составные его части обладают различными механическими свойствами, то есть способностью сопротивляться разрушению с одновременным изменением формы. Форма и состояние поверхности зерна бывают самыми разнообразными, и, как правило, они характерны по культуре, виду и сорту. Но даже в пределах одного вида, сорта форма и поверхность зерна могут значительно отличаться в зависимости от условий развития и других факторов. Существует много классификаций зерна по его форме, но в основном исследователи используют тип и форму семян по Н.Н, Ульриху [1], На рисунке 1 изображены пять общих типов, характеризующих геометрическую форму зерна: шаровидная, когда длина, ширина и толщина зерна практически равны или отличаются очень незначительно (горох, просо, сорго и т.д.); чечевицеобразная, когда ширина равна длине при значительно меньшей толщине (чечевица); эллиптическая, когда толщина равна ширине при значительно большей длине (соя и другие семена бобовых растений); удлиненная, когда все три размера отличны друг от друга (пшеница, рожь, ячмень, кукуруза и т.д.); треугольная, когда все три размера равны или отличны друг от друга, но расположение плоскостей должно быть треугольным (гречиха).

ІV

ІІІ

І

ІІ

V

Рисунок 1. Типы семян по форме (Н.Н. Ульрих):

I - шаровидные; II - чечевицеобразные; III - эллиптические; IV - удлиненные; V - треугольные: а - толщина семян (наименьший размер); b - ширина; l -длина.

Несмотря на то, что зерно некоторых культур не имеет правильной геометрической формы, перечисленные группы форм зерна охватывают большую часть полевых культур.

Поверхность зерна может быть гладкой и глянцевой, ребристой и шероховатой, бугорчатой и морщинистой и т.д. Это свойство оказывает большое влияние на транспортировку зерна, очистку и сортировку и на механическое воздействие рабочих органов машин на зерно. Поверхность зерна зависит не только от свойств данного растения, но и изменяется под действием внешних условий.

В еще большей степени, чем форма изменяется крупность зерна. Размер зерна различных культур очень разнообразен, колебания его усугубляются под воздействием индивидуальных особенностей каждого отдельного растения и внешних воздействий. Размер зерна определяют линейными измерениями (длина, ширина, толщина). Термин "крупность" зерна относится только к размерным понятиям, которые не следует отождествлять с понятием "веса" (массы), хотя они и тесно связаны одно с другим. Крупное и мелкое зерно - это категории размерных показателей, а тяжелое и легкое - показатели их весовых отношений.

Наиболее устойчивый размерный признак - длина зерна, а ширина и толщина легко изменяются под воздействием внешней среды. Под влиянием влажности линейные размеры зерна изменяются в неодинаковой мере.

При повышении влажности сильно увеличивается ширина (на 10,8%), толщина (на 6,2%). Наиболее устойчива длина (на 5,2%). Так как микроповреждение влажного зерна больше, чем сухого, то изменение размера зародыша способствует увеличению повреждений зародыша.

Масса 1000 зерен заметно изменяется не только по культурам, но и в пределах определенных хозяйственно-ботанических групп, что зависит от сортового разнообразия и почвенно-климатических агротехнических условий возделывания данной культуры. Масса 1000 зерен - один из наиболее стабильных показателей в пределах сорта. Выравненность зерна - степень однородности отдельных зерен, составляющих зерновую массу по тому или иному показателю (крупность, влажность, цвет и т.д.).

В практике очистки и транспортирования главным образом имеет значение выравненность зерна по влажности и по размерам. При переработке выровненного зерна улучшается качество процесса транспортировки и очистки зерновой массы.

По данным А.Н. Семенова [2], наибольшая выравненность зерна достигается по толщине и ширине (от культуры и сорта она колеблется от 75 до 99%), значительно ниже выравненность может быть по длине (от 19 до 80%), то есть отклонения по длине от среднего размера зерна внутри каждой культуры довольно значительны, по ширине они меньше, а по толщине эти отклонения очень невелики.

Важным фактором, определяющим качество семенного материала, является его влажность. При исследовании этого вопроса рядом авторов были получены, казалось бы, совершенно противоречивые результаты. Так, одни из них считают, что с уменьшением влажности зерна способность его к повреждению увеличивается. А другие, наоборот, отмечают увеличение повреждения зерна по мере увеличения его влажности.

Причиной вышеотмеченных противоречий является то, что исследования проводились в довольно узком диапазоне изменений влажности зерна. А.Г. Громов, В.П. Глотов, П.А. Новиков, приняв более широкие пределы изменений влажности зерна в своих опытах, выявили сложный характер изменения травмирования семян. Минимальное количество травмированных семян отмечено при кондиционной влажности исходного материала. Изменение влажности в сторону снижения или увеличения сопровождается резким ростом травмирования зерна. В первом случае это происходит по причине уменьшения сопротивляемости ударным нагрузкам, а во втором - за счет снижения прочности покровных тканей.

Содержание влаги в зерне имеет огромное значение в технологическом процессе погрузочных операций. Зерна всех растений обладают гигроскопичностью. Характерная особенность свежеубранного зерна - значительная неравномерная влажность отдельных зерен, что объясняется различным сроком созревания зерна в колосе.

По данным Н.И. Соседова и В.А. Швецовой [3], в партии зерна пшеницы со средней влажностью 17,7% колебания влажности между отдельными зернами выразились в 10% (от 14 до 24%).

Следовательно, при конструировании очистительных и транспортирующих машин, установлении технологических регулировок и режима работ целесообразно учитывать морфологическое строение и физико-механические свойства семян [4].

Литература:

1. Ульрих Н.Н. Изменение влажности хлебов на корню в течение суток и уборка комбайном. - Машинно-тракторная станция, 1956, №3, с.25-28

2. Семенов А.Н. Физико-механические свойства зерна. Труды Кишиневского СХИ. 1959, т.20, с.311-346

3. Соседов Н.И., Швецова В.А., Дроздова З.В. Влажность отдельных зерен пшеницы в период ее уборки.- Труды ВНИИЗ, 1954, Вып.27, с. 5-29

4. Тарасенко А.П. Снижение травмирования семян при уборке и послеуборочной обработке. ФГОУ ВПО ВГАУ, Воронеж, 2003, с. 331