種子學chapter41-3 種子加工原理與技術(shù)

第一節(jié)種子加工的含義及其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的作用

加工的生產(chǎn)意義：(1)增加產(chǎn)量。(2)減少播量、節(jié)約糧食。(3)防止偽劣種子流通。(4)便于機械化作業(yè)。(5)減少污染，促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)開展。一、種子清選精選的目的意義(一)種子清選精選的意義剛收獲的種子進行清選和精選分級是十分必要的。因為含有：各種廢料干葉雜草種子、異作物種子害蟲等雜質(zhì)(二)種子清選精選的目的1.除芒目的：在風篩機清選時，有芒種子的芒會阻塞篩孔，影響種子的正常清選。2.清選目的：主要是去除混入種子中的莖、葉、穗，和損傷種子的碎片、異作物種子、雜草種子、泥沙、石塊、空癟子等摻雜物，以提高種子純潔度，并為種子平安枯燥和包裝貯藏做好準備。3.精選目的：主要是剔除混入的異作物或異品種種子，不飽滿的、蟲蛀或劣變的種子，以提高種子的凈度級別和利用率。2.篩子種類和篩孔形狀(1)篩子種類常用種子清選用篩按其制造方法不同，可分為沖孔篩、編織篩和魚鱗篩等種類(圖)。

圖篩子種類(2)篩孔形狀常用沖孔篩的篩孔有圓孔、長孔和三角形孔等。

圖種子清選篩孔類型3.不同形狀篩孔的別離原理和別離用途根據(jù)種子形狀和大小，可選用不同形狀和規(guī)格的篩孔進行別離。(1)圓孔篩按種子的寬度別離選擇圓孔篩。種子的厚度＜篩孔直徑＜種子的長度。只能限制種子的寬度：種子寬度大于篩孔直徑的，留在篩面上；寬度小于篩孔直徑的，那么通過篩孔落下(圖)。圖用圓孔篩清選種子的原理a、b、c．種子寬度小于篩孔直徑(能通過篩孔)d．種子寬度大于篩孔直徑(通不過篩孔)(2)長孔篩按種子的厚度別離選用長孔篩。篩孔長度＞種子的長度(大兩倍左右)，篩孔寬度＜種子的寬度，所以只有按厚度別離：種子厚度大于篩孔寬度的留在篩面上，小于篩孔寬度的落于篩下(圖)。圖用長孔篩清選種子的原理a、b、c．種子厚度小于篩孔寬度(能通過篩孔)d．種子厚度大于篩孔寬度(不能通過篩孔)(3)三角形篩三角形篩可用于三角形種子的別離(圖)。在農(nóng)業(yè)種子和雜草種子中存在三角形種子，如蕎麥、蓼屬和小酸模種子等，三角形篩就可用于從小麥中別離蓼屬雜草種子，從梯牧草種子中別離出小酸模種子。圖三角形篩和別離原理(4)窩眼筒和窩眼盤窩眼筒的窩眼有鉆成和沖壓兩類。鉆成的窩眼形狀有圓柱形和圓錐形兩種，而沖壓的窩眼可制成不同規(guī)格的形狀。喂入到筒內(nèi)的種子，其長度小于窩眼口徑的，就落入圓窩內(nèi)，并隨圓筒旋轉(zhuǎn)上升到一定高度后落入別離槽中，隨即被攪龍運走。長度大于窩眼口徑的種子，不能進入窩眼，沿窩眼筒的軸向從另一端流出。這樣，就可按種子長短進行別離。窩眼筒可以將小于種子(小麥)長度的夾雜物(草籽等)別離出去，也可以將大于種子長度的夾雜物(大麥等)別離出去。前者窩眼口徑小于種子長度，而后者大于種子長度。(圖A、B)。圖窩眼盤和窩眼筒的別離作用a．種子落人窩眼簡壁b．收集調(diào)節(jié)c．分選調(diào)節(jié)d．輸送攪龍(5)篩孔尺寸的選擇根據(jù)種子、雜質(zhì)的尺寸分布，成品凈度要求及獲選率要求進行選擇。通常底篩讓小雜質(zhì)通過，用于除去小雜，而讓好種子留在篩面上。底篩篩孔尺寸大，小雜除去量多，有利于質(zhì)量的提高，但小種子淘汰量也相應增加。中篩主要用于除去大雜，讓好種子通過篩孔，而大雜留在篩面上到尾部排出。中篩孔越小，大雜除凈率越高，有利于成品種子質(zhì)量的提高，但獲選率會相應下降。上篩主要用于除去特大雜質(zhì)，便于種子流動和篩面均勻分布。根據(jù)雜質(zhì)的特性，同一層篩可采用一種孔形或幾種孔形，如加工大豆用的下篩，假設(shè)以半粒豆雜質(zhì)為主，可改用長孔篩或長孔和圓孔篩組合使用更為理想。值得提出的是，種子尺寸越接近篩孔尺寸，其通過的時機越少，二者尺寸相等時，實際上不能通過。因此，確定篩孔尺寸時，應比被篩物分界尺寸稍大些才可以。(6)篩孔的布置種子通過篩孔的可能性是隨著篩面上的篩孔面積之和的增加而增加的。設(shè)篩子的單位工作面積為F(m2)，而單位面積上的篩孔面積之和為f(m2)，那么相對有效面積利用系數(shù)：μ值越大，生產(chǎn)率越高。在材料允許的情況下，應盡量增加篩孔的面積。在孔距相同時，孔的排列形式不同，其μ值也不同。例如按棱形排列的圓孔篩比正方形排列的有效面積利用系數(shù)提高15%以上。按棱形排列，通常μ＝0.4～0.5。生產(chǎn)實踐證明，棱形排列的圓孔篩用長軸作為種子流動方向，比用短軸作種子流動方向更利于提高產(chǎn)量和質(zhì)量。圖2.17小麥厚度分布曲線圖圖2.18大麥和燕麥長度和寬度復合圖(二)種子的空氣動力學特性和別離方法1.種子的空氣動力學特性按種子和雜物對氣流產(chǎn)生的阻力大小進行別離。任何一個處在氣流中的種子或雜物，除受本身的重力外，還承受氣流的作用力。重力大而迎風面小的，對氣流產(chǎn)生的阻力就小，反之那么大(表2.2)。P=ερFV2P：氣流對物體的壓力ε：阻力系數(shù)ρ：空氣密度V：氣流速度F：物體的承風面積G>P時種子下落G<P時種子被氣流帶走G=P時種子懸浮在氣流中，此時的氣流速度成為臨界速度或懸浮速度。2.別離方式：垂直氣流：一般配合篩子進行，其工作原理如圖2.20所示。平行氣流：一般只能用作清理輕雜質(zhì)和癟粒，不能起種子分級作用，如風車。傾斜氣流：傾斜氣流作用下，輕種子和輕雜質(zhì)被吹走的遠些。重種子就近落下(圖2.21)。拋仍別離：根據(jù)種子本身的重力和所受氣流壓力的大小而將種子別離(圖2.22)。(三)按種子外表特性進行別離1.種子外表特性根據(jù)種子外表形狀、外表粗糙程度，以及對摩擦系數(shù)的差異進行別離。一粒重量為G的種子，放置在傾角為α的斜面上，它與斜面的摩擦角為φ(圖2.24)，那么摩擦力(F)為:F＝Gcosα·tgφ。當Gsinα>Gcosα·tgφ，即tgα>tgφ，種子重力在斜面方向上的分力大于種子與斜面間的摩擦力時，種子下滑。種子外表的光滑程度不一樣，摩擦角也不相同。外表粗糙的摩擦角大，外表光滑的摩擦角小。2.別離機具和方法最常用的是帆布滾筒。主要用于豆類中剔除石塊和泥塊，也能別離未成熟和破損種子(圖2.25).另外，根據(jù)別離的要求和被別離物的狀況，可采用不同性質(zhì)的斜面：對形狀不同的種子，可選擇光滑的斜面；對外表狀況不同的種子，可采用粗糙程度不同的斜面。磁性別離機清選磁粉和種子混合物一起經(jīng)過磁性滾筒，光滑的種子不粘或少粘磁粉，可自由地落下，而雜質(zhì)或粗糙種子粘有磁粉那么被吸收在滾筒外表，隨滾筒轉(zhuǎn)到下方時被刷子刷落(圖2.26)。這種清選機一般都裝有2～3個滾筒，以提高清選效果。(四)按比重清選種子的比重因作物種類、飽滿度、含水量以及受病蟲害程度的不同而有差異，比重差異越大，其別離效果越顯著。重力篩選:浮力別離：當種子的比重大于液體的比重時，種子就下沉；反之那么浮起，即可將輕、重不同的種子別離開。一般所用的液體可以是水、鹽水、黃泥水等。這是靜止液體的別離法。此外還可利用流動液體別離(圖2.29)。將要別離的種子通過一段照明的光導區(qū)域，然后將每粒種子的反射光與事先在背景上選擇好的標準光色進行比較，當種子的反射光不同于標準光色時，即產(chǎn)生電脈沖信號，這些種子就從混合群體中被排斥落入另一個管道而別離。(五)利用種子色澤進行別離：根據(jù)種子色澤明亮或灰暗的特征別離。(六)利用種子外表的彈性別離利用不同種子的彈力和外表形狀的差異進行別離的。如螺旋式別離機。摩擦力大和彈性小的進入內(nèi)滑道，相反進入外滑道。(七)利用種子負電性別離：一般種子不帶電，但種子劣變后種子負電增加。據(jù)此設(shè)計種子靜電別離器，當種子混合樣通過電場時，帶負電的種子被正極吸引到一邊落下，得以除去低活力種子，到達提高種子活力目的.目前有靜電轉(zhuǎn)筒別離機和電暈放電箱兩種設(shè)備。三、種子清選、精選機械5XZ-5型重力式種子精選機:正壓比重式精選機，適用于種子經(jīng)過風篩選初選后，進一步利用種子的比重，對各種谷物種子，如小麥、水稻、玉米、大麥、高粱、谷子等，對蔬菜種子如蘿卜籽、油菜籽等，對經(jīng)濟作物，如脫絨棉籽、亞麻籽等種子進行精選。5XZ-1.0型重力式種子精選機:負壓比重式精選機，適用于種子經(jīng)過風篩選初選后，進一步利用種子的比重，對各種谷物種子，如小麥、水稻、玉米、大麥、高粱、谷子等，對蔬菜種子如蘿卜籽、油菜籽等，對經(jīng)濟作物，如脫絨棉籽、亞麻籽等種子進行精選。剔除霉爛變質(zhì)、蟲蛀、黑粉病、秕谷、芽谷等比重較輕的雜質(zhì)。另外本機還可以去除石塊等重雜。種子經(jīng)過精選后，千粒重、發(fā)芽率、凈度、純度、整齊度都有顯著提高。第三節(jié)種子枯燥的原理和方法一、種子枯燥的目的和必要性(一)目的一般新收獲種子水分高達25～45%。因此，必須及時將種子枯燥，把其水分降低到平安包裝和平安貯藏的水分，以保持種子旺盛的生命力和活力，提高種子質(zhì)量，使種子能平安經(jīng)過貯藏期。(二)必要性1.防蒸死、防霉變、防蟲蛀和防凍害2.確保平安包裝、平安貯藏和平安運輸3.保持包衣種子和處理種子的活力4.為制種單位贏得了售種的最正確時機(二)種子枯燥的介質(zhì)1.種子枯燥介質(zhì)枯燥時與種子接觸，把熱量帶給種子，使種子受熱，并帶走種子中汽化出來的水分的物質(zhì)稱為枯燥介質(zhì)。常用的枯燥介質(zhì)：空氣、加熱空氣、煙氣(煙道氣和空氣的混合體)等。2.枯燥中介質(zhì)對水分的影響防止種子發(fā)熱變質(zhì)、防凍、防止自熱、防止種子發(fā)芽等，其首要問題都是降低種子的水分。影響種子枯燥的條件是介質(zhì)的溫度、相對濕度和介質(zhì)流動速度?？菰锝橘|(zhì)起著載熱體和載濕體的雙重作用。假設(shè)圍繞種粒外表的介質(zhì)是靜止不動的，那么種粒水分在汽化過程中，其外表形成蒸氣層逐漸到達該溫度下的飽和狀態(tài)，汽化作用停止。因此，要想使種?？菰?，氣體介質(zhì)應該是流動的，并設(shè)法提高該介質(zhì)的載濕能力，即提高到達飽和狀態(tài)時的水氣含量。在一定的氣壓下，單位體積空氣內(nèi)，水蒸氣最高含量與溫度有關(guān)，溫度愈高那么飽和濕度愈大，相對濕度下降，種子中空氣的平衡濕度也降低，因為：(1)相對濕度小，為種子水分汽化、放出水分創(chuàng)造了條件；(2)飽和濕度增大，增加了空氣接受水分的能力；(3)溫度提高更能促使種子中水分迅速汽化。因此，提高介質(zhì)的溫度，是降低種子水分的重要手段。三、種子枯燥的根本原理和枯燥過程(一)種子枯燥的根本原理種子枯燥，是通過枯燥介質(zhì)給種子加熱，利用種子內(nèi)部水分不斷向外表擴散和外表水分不斷蒸發(fā)來實現(xiàn)的。種子外表水分的蒸發(fā)，取決于空氣中水蒸氣分壓力的大小?？諝庵兴魵夥謮毫εc種子外表間水蒸氣分壓力之差，是種子枯燥的推動力，它的大小決定種子外表水分蒸發(fā)速度。壓力差大，種子外表水分蒸發(fā)速度快。種子內(nèi)部水分的移動現(xiàn)象，稱為內(nèi)擴散。內(nèi)擴散又分為濕擴散和熱擴散。1.濕擴散種子枯燥過程中，外表水分蒸發(fā)，破壞了種子水分平衡，使其外表含水率小于內(nèi)部含水率，就會形成濕度梯度，引起水分向含水率低的方向移動，這種現(xiàn)象稱為濕擴散。2.熱擴散種子受熱后，外表溫度高于內(nèi)部溫度，形成溫度梯度，使水分隨熱源方向由高溫處移向低溫處，這種現(xiàn)象稱為熱擴散。種子外表裂紋現(xiàn)象?(二)、影響種子枯燥的因素1.相對濕度溫度不變條件下，枯燥環(huán)境中的RH決定了種子的枯燥速度和失水量。同時也決定了枯燥后種子的最終平衡含水量。2.溫度枯燥環(huán)境的溫度高，一方面具有降低空氣RH、增加持水能力的作用，另一方面能使種子水分迅速蒸發(fā)。在相同的RH下，溫度高時枯燥的潛在能力大。3.氣流速度氣流速度高，那么枯燥速度快，枯燥時間縮短。但過高，會加大風機功率和熱能損耗，且失水過快會對種子造成傷害。所以在提高速度時，要考慮熱能的充分利用和風機功率保持在合理的范圍，減少種子枯燥本錢和防止種子過快失水造成的損傷。4.種子本身生理狀態(tài)和化學成分(1)種子生理狀態(tài)對枯燥的影響剛收獲的種子含水率較高，新陳代謝旺盛，進行枯燥時宜緩慢，或先低溫后高溫進行兩次枯燥。如直接用高溫進行枯燥，種子容易喪失發(fā)芽能力。(2)種子的化學成分對枯燥的影響①水稻、小麥、玉米等淀粉類種子，因組織結(jié)構(gòu)疏松，毛細管粗大，傳濕力強，所以枯燥起來較容易，可采用較高溫度進行枯燥。種子枯燥時，必須確保種子的生命力，否那么失去了種子枯燥的意義。②大豆、蠶豆等蛋白類種子，組織結(jié)構(gòu)緊密，毛細管較細，傳濕力弱，但種皮卻很疏松，易失去水分。枯燥時，如采用較高的溫度和氣流速度，種子內(nèi)的水分蒸發(fā)得較慢，而種皮的水分蒸發(fā)得較快，使其水分脫節(jié)易造成種皮破裂，不易貯藏。所以對這類種子枯燥時，應盡量采用低溫進行慢速枯燥。③油菜籽等油脂類種子，含有大量的脂肪，是不親水性物質(zhì)。水分比上述兩類種子容易散發(fā)，可用高溫快速枯燥。但油菜籽種皮疏松易破，熱容量低，高溫條件下易失去油分，枯燥過程必須考慮。種子枯燥條件中，溫度、相對濕度和氣流速度之間存在著一定的關(guān)系。溫度越高，相對濕度越低，氣流速度越高，那么枯燥效果越好。(三)、種子枯燥的特性曲線1.枯燥特性曲線(1)枯燥曲線指種子枯燥過程中，種子含水率與枯燥時間的關(guān)系曲線(2)溫度曲線指枯燥過程中，種表溫度與枯燥時間的關(guān)系曲線(3)枯燥速度曲線枯燥速度：單位時間內(nèi)種子含水率的變化(減少)?？菰锼俣惹€：種子枯燥過程中，枯燥速度與枯燥時間之間的關(guān)系曲線2.枯燥過程的變化(1)枯燥過程中的水分變化由圖看出，枯燥過程開始的最初階段，種子水分降低是按直線(或近似直線)進行的，種子處于等速枯燥階段(A-B)。經(jīng)過較短時間后，從B點開始，種子水分按曲線降低。種子水分降低的速度，隨著枯燥時間的延長而不斷減慢，種子處于降速枯燥階段。到C點后，種子水分不再下降。預熱階段：種子開始受熱時，溫度呈線性上升，但種子的水分還沒有下降或降低很少。等速枯燥階段：種子外表水蒸汽分壓處于和種子溫度相適應的飽和狀態(tài)，所有傳給種子的熱量都用于水分汽化，種子溫度保持不變，甚至略有下降。降速枯燥階段：隨著枯燥過程的進行，種子水分不斷下降到吸濕水分時，種子內(nèi)外層水分出現(xiàn)差異，即種子外表水分低于其內(nèi)部水分。假設(shè)要繼續(xù)枯燥，那么種子外表汽化的水分需依靠其內(nèi)部水分向外部轉(zhuǎn)移。這時種子外表溫度高于內(nèi)部溫度，熱量從種子籽粒的外部向其內(nèi)部傳導，從而阻礙內(nèi)部水分向外部轉(zhuǎn)移。這兩種作用，使種子的枯燥速度降低，開始了降速枯燥階段。隨著枯燥過程的繼續(xù)，種子枯燥的速度愈來愈慢。當枯燥速度降到零時，到達在該枯燥條件下種子的平衡水分，種子溫度可升至與熱空氣相近的溫度。當種子周圍空氣的RH到達100%時，種子從空氣中吸附水蒸氣所能到達的最大含濕量稱為種子吸濕水分。緩蘇階段：為停止供熱使種子“保濕〞(數(shù)小時)的過程，其主要作用是消除種子內(nèi)外部之間的熱應力，減少“爆腰〞損失。該階段的枯燥速度稍有降低。冷卻階段：對枯燥后的種子進行通風冷卻，使種子溫度下降到常溫或較低溫度。該階段的種子含水量根本上不再變化，枯燥速度根本降到零。2.枯燥過程中的溫度變化在預熱階段中，種子溫度由于枯燥介質(zhì)的作用急劇上升，到達種子外表水分大量汽化的程度，隨后進入等速枯燥階段，種子外表水分由于大量汽化，那么有所下降。在降速枯燥階段，由于汽化逐漸減少，使消耗在水分汽化熱量減少，剩余熱量促進種子本身的溫度升高，種子和介質(zhì)的溫差逐漸變小，直到枯燥速度等于零。汽化停止時，種子的溫度就接近枯燥介質(zhì)的溫度。當種子溫度與介質(zhì)溫度相等或接近時，種子枯燥完畢。因此，溫度控制器也是一種很好的含水量控制器。如用較高溫度長時間枯燥種子，種子內(nèi)部水分向外移動的速度大大低于外表水分汽化速度時，易引起表皮干裂即“爆腰〞現(xiàn)象。所以必須十分注意掌握枯燥溫度和時間，枯燥溫度一般以38～43℃為宜。防止產(chǎn)生表皮干裂方法：(1)采用低溫枯燥；(2)緩慢冷卻加熱枯燥后的種子；(3)一次降水幅度要有一定限度，并要有緩蘇期；(4)對熱風枯燥應設(shè)有恒溫控制裝置。四、枯燥方法1.自然枯燥：利用日光，風等自然條件或稍加一點人工條件降低種子含水量到達或接近平安水分。優(yōu)點：簡便易于經(jīng)濟平安，一般情況下種子不會喪失生命力，另外日光中紫外線還有殺菌、殺蟲促進種子自然的作用，所以枯燥應用最普遍，即使在枯燥條件較好的條件。缺點：受自然條件的制約。方法：〔1〕脫粒前枯燥：即收獲后進行田間枯燥，如玉米的站桿扒皮、高茬晾曬，玉米簍子通風穗藏，大豆、水稻、小麥田間曬碼等。〔2〕脫離后枯燥：曬種：利用陽光加熱枯燥種子，風流動帶走水分2、人工機械枯燥：(1)自然風枯燥：方法簡便，但枯燥速度和效力較低，受空氣濕度制約。(2)熱空氣枯燥〔機械烘干法〕：根據(jù)加溫程度和作業(yè)快慢可分為兩種：低溫慢速枯燥：所用的氣流溫度一般僅高于大氣溫度8℃以下，采用較低的氣流流量，一般lm3種子可采用6m3／min以下氣流量?？菰飼r間較長，多用于倉內(nèi)枯燥。高溫快速枯燥：用較高的溫度和較大的氣流量對種子進行于燥?？煞譃榧訜釟怏w對靜止種子層于燥和對移動的種子層枯燥兩種。氣流對靜止種子層枯燥，以對流方式進行，加熱氣體溫度一般可高于大氣溫度11～25℃，但最高溫度不宜超過43℃。有袋式枯燥機、箱式枯燥機及熱氣流烘干室等設(shè)備。氣流對移動種子層枯燥，潮濕種子不斷參加枯燥機，經(jīng)枯燥后又連續(xù)排出，所以這種方法又稱為連續(xù)枯燥。根據(jù)加熱氣流流動方向與種子移動方向匹配的方式，可分為順流式枯燥、對流式枯燥和錯流式枯燥3種型式，烘干設(shè)備有滾筒式枯燥機、百葉窗式枯燥機、風槽式枯燥機和輸送帶式枯燥機。3.空氣去濕枯燥：(