种子分级比重精选加工工艺

温海江

(黑龙江省农业机械工程科学研究院 佳木斯分院，黑龙江 佳木斯 154004)

1 技术背景

种子加工也叫种子机械加工，是指种子脱粒、精选、干燥、精选分级、包衣、包装等机械化作业。种子加工业的发展是种子生产现代化的标志，从早期的单机作业开始，发展到如今形成工厂化流水线(种子加工成套设备)作业。种子加工成套设备由不同功能作用的单机组成，主要包括种子脱粒机、风筛式清选机、窝眼式清选机、重力式清选机、种子分级机、种子包衣机、种子包装机械等，上述单机按照需要组成加工流水线，除各种单机外，流水线中还包括输送系统、电控系统、除尘系统、除杂系统、储存系统等部分。

种子加工工艺是根据种子特点而采用的加工方法、步骤和技术路线，也就是说，种子加工是由多个加工环节(工序)的组合[1]。种子加工工艺的选择取决于种子的种类、掺杂物的性质和类别以及最终要求达到的种子指标。随着我国粮食种植模式的不断优化调整和精量播种机陆续推广，市场对农作物种子的精选加工要求也日益严格，促使我国种业加工的自动化、规模化、精益化水平不断提高，现已发展到种子公司按粒包装、按粒销售的新业态，满足了农户按粒精量播种的要求[2]。种子加工往往需要通过几道特定的工序才能得到满意的效果。我国目前在建的种子精选加工厂仍采用传统的工艺如图1所示。

图1 传统种子加工工艺图

传统加工一般由风筛式清选机、重力式清选机、分级机、包衣机、包衣干燥机、计量包装系统等部分组成，此工艺看似设备完整且加工流程灵活，在一定程度上可以满足当前用户需求，但仍存在一些弊端和需要改进提高的地方，具体表现在：1)整条加工线的精选净度有待提高；2)整条加工线的产能可以进一步提升。

2 原理及方法

种子加工中种子分级通常是按种子的外形尺寸(长、宽、厚)大小选分出若干等级。按种子长度分级的设备包括窝眼筒分选机和窝眼盘分选机，较短的种子陷入窝眼比较稳定，被窝眼带到较高的高度落入承种槽，而较长的种子未完全陷入窝眼从而在较低的高度就从窝眼中坠落，通过窝眼筒或窝眼盘的连续旋转实现按种子长度分级的目的[3]。按种子宽度、厚度分级的设备通常有圆筒筛分级机和平面筛分级机，这些设备都是通过选配不同的筛孔形状和尺寸进行分级作业的，通常按种子的宽度分级选用圆孔筛，按种子厚度分级时通常选用长孔筛。经分选后分离不同尺寸的籽粒，从而达到按外形尺寸分级的效果，分级设备内的筛筒或筛片可进行更换，方便使用不同筛孔规格的筛片进行工作，可根据精量播种机的需要，选择上述适当的机型和筛片可将加工的种子按外形尺寸分成若干等级，保证种子大小一致。

重力式分选机是按照物料的比重和外形尺寸进行精选的设备。精选前的种子需经初步清选，子粒尺寸比较均匀，且不含杂质[4]。重力式分选机由振动分选台面、空气室、风机和驱动机构等组成。振动分选台面的上层是不能漏过种子的细孔金属丝编织筛网，下层是带有许多透气小圆孔的底板，分选台面的下方用密封罩围住，内部形成空气室，风室的下部与若干风机的出口相通，因而使空气室处于正压状态，气流可自下而上穿过底板小圆孔和筛网。分选台面框架由弹簧支承，纵横方向均与水平面成一倾角，并在电机和偏心传动机构的驱动下做纵向往复振动。喂入的待选种子积聚在分选台面筛网上,在上升气流和振动的综合作用下,按比重大小自行分层，比重最大的种子位于最下层，直接触及筛网，因而在筛网的振动下被纵向推往高处；比重小的种子处于上层，不直接受筛网振动的影响，因而在自重的作用下向低处滑动；与此同时所有种子沿筛面横向向下滑动，分别落入相应的排料口。根据作物品种与精选要求的不同，喂入量、台面振幅和纵横向倾角、气流压力等均可调节[5]。此外,还有一种负压吸风重力式分选机,风机吸风口在重力式分选机振动分选台面上方，利用风机负压产生的自下而上气流进行分选。

重力式分选机是分选尺寸类似而重量不同的(谷物)颗粒的专门机器。重力式分选机并没有能力处理所有的谷物加工问题，它是专门用于分选具有不同比重的谷物颗粒并淘汰较轻物料的重力式分选机。其分选范围见图2，图中黑色代表比重相对较大的颗粒，白色代表比重相对较小的颗粒，圆形直径的大小代表颗粒的外形尺寸相对大小，具体分选范围如下：

1)对相同尺寸但比重有差别的颗粒可以分选，如尺寸相同的种子，其中较轻的颗粒是被虫蚀或不成熟，可被分离，见图2a；

2)对相同比重但尺寸不同的颗粒可按其颗粒尺寸进行分选，如从有相同密度的种子中选除尺寸较小的枯萎籽粒，可被分离，见图2b；

3)尺寸与比重均不同的颗粒不能按比重进行有效地分选，见图2c。

图2 重力式分选机分选范围

由上述可知，如果按传统的精选工艺，未经分级的种子是尺寸不同的种子中混有比重不同的杂质，这样的原料通过重力式清选机很难进行有效分选，严重影响重力式分选机的清选效果。而采用种子分级比重精选加工工艺，经过风筛式清选机基本清选后的种子首先进入分级机流程，而非重力式分选机流程，分级机依据种子的长度、宽度、厚度外形尺寸将种子分成若干级别，分级后的种子外形尺寸基本相同，其中混有比重不同的杂质，这种类型的原料非常适合重力式分选机的应用，对种子先分级再进行比重精选的工艺可以获得理想的清选效果，有效提升整条种子加工线的成品质量[6]。

另外，一般整条种子精选加工线的生产率受限于重力式分选机，也就是说，重力式清选机是整条种子精选加工线生产率的瓶颈，如设计生产率10 t·h-1的种子清选线，目前，风筛式清选机、分级机、包衣机、计量包装系统的加工量都能达到10 t·h-1，重力式分选机产能只能达到8 t·h-1[7]。因此，如果采用传统的加工工艺，整条精选加工线的生产率只有8 t·h-1。若采用种子分级比重工艺，种子经过分级机后只有其中一级种子进入重力式分选机，不仅使重力式分选机的产能压力大大减轻，而且外形尺寸相同的种子物料为重力式分选机提供了理想的作业条件，可以有效提升重力式分选机的单机生产率，使整条加工线的生产率达到10 t·h-1。

针对现有种子加工工艺的不足，该工艺将种子分级流程提到重力式分选机流程之前，即先将种子分级，分级后的种子暂时储存于各自分级仓中，然后逐级对种子进行比重式分选和后序包衣、计量等工序加工，其工艺流程图见图3。新工艺由风筛式清选机、分级机、重力式分选机、包衣机、计量包装系统等设备组成，经过初级清选后的种子先进入风筛式清选机进行风选和筛选，然后进入分级机按种子长度、宽度、厚度的外形尺寸进行分级，分级后的某一级种子进入重力式分选机按比重不同进行分选，其他级的种子进入各级工艺仓暂存，待依次加工，经重力式分选机精选后的种子进入种子包衣机包衣，包衣后的种子经干燥机烘干后进入计量包装系统，最后形成包装各异的种子成品。此工艺中各主机之间通过提升机和振动输送机等辅机实现流程衔接和多种流程灵活转换。

图3 优化工艺

3 结论

综上所述，经过实践应用证明，采用种子分级比重精选工艺的种子精选加工成套设备，原理上更加合理，可以更有效地发挥重力式分选机的性能，可以有效提高成品种子的净度，提升整条加工线的生产率20%以上，同等造价成套设备可以为种子生产企业创造更多的经济效益。