Семена и плевелы: электросепарация посевного материала

 Сложность доведения семян сельскохозяйственных, лекарственных и пряно-ароматических растений до посевных кондиций определяется их физическими свойствами. Нами был предложен и опробован способ диэлектрического разделения семенного вороха с целью выделения сильных выполненных семян для промышленной агрокультуры.

Пищевые и перерабатывающие предприятия агропромышленного комплекса, в том числе и хозяйства-производители,  постоянно решают важнейшую народно-хозяйственную задачу – как получить экологически возможно чистые продукты, и при этом сохранить, переработать их и реализовать без потерь потребителю.

В Западных странах разработаны дорогостоящие и высокопродуктивные машины, устройства и технологии. Но специалисты России и Беларуси предлагают не менее эффективные конструкции и технологии, обладающие научной, патентной и практической оригинальностью. Речь идет о конкурентноспособном устройстве разделения сыпучих смесей и выделении высокосодержащих фракций.

Представляемый нами диэлектрический сепаратор конструкции лаборатории  перспективных средств электросепарации семян (руководитель – заслуженный ученый России, профессор В.И.Тарушкин) МГАУ (Москва) призван разделять сухие сыпучие мелкодисперсные смеси с учетом электрических свойств частиц и получением фракций гарантированного качества и нужных свойств. Например, внедрение диэлектрического сепарирующего устройства (ДСУ) в технологической линии безотходной переработки картофеля увеличивает на 10 % выход высококачественного продукта – пищевой картофельной муки заданных свойств.

         В связи с оригинальностью метода особое внимание заслуживает вопрос отрицательного воздействия электрического поля, участвующего в разделении смесей, на их химический состав и постоянство структуры, т.е., речь идет о возможности изменения нативных свойств продуктов и объектов разделения.

Установлено, что напряженность собственного электрического поля живых клеток составляет около 9000 кВ/м, внешнее же электрическое поле, создаваемое электродами в предлагаемых конструкциях электросепарирующих устройств, колеблется в диапазоне 0,5 – 1,0 кВ/см. Таким образом, напряженность собственного электрического поля внутри семян, смесей и частиц пищевых продуктов, предложенных к сепарации, более чем на порядок превосходит внешнее электрическое поле, необходимое для разделения смесей в ДСУ.

         Нашими исследованиями определены методы и средства, реализующие разделение частиц сыпучих смесей. Разделение в электрическом поле происходит либо при наличии различий в диэлектрических проницаемостях, либо при наличии различий в динамике поляризации и деполяризации частиц, что обусловливается их различным биохимическим составом, но имеющих подобные физико-механические свойства. Установлено, что в ДСУ смеси разделяются по совокупности механических, биохимических и, отсюда – электрических свойств.         

В качестве  объектов исследований, были взяты семена следующих групп культур: декоративных (будлеи, спиреи), лекарственных (душицы, солодки, валерианы, календулы, эхинацеи), пряно-ароматических и зеленных культур – салата, шпината, базилика, огурца, помидора и злаковых. Семена должны были быть выделены из вороха, включающего собственно семена и примеси – остатки и фрагменты плода, стручка, плодоножек, палочек, листьев, соломы, бумаги, упаковочных материалов, песка, земли, мусора.

Разделение было выполнено традиционной машиной – лабораторным сепаратором типа SZD, который широко применяется в пунктах скупа зерна большинства Западных стран для быстрой оценки массы очищенного зерна механическим способом и является разработкой Научно-исследовательского института пекарского производства (Research Institute Of The Baking Industry LTD – Member of ICC-International Association For Cereal Science And Technology) в Быдгощи (Республика Польша).

На этом сепараторе из исследованных проб 1000 г в течение 60 секунд получали 4 фракции: очищенные семена с некоторой частью подсора, крупные примеси, мелкие примеси, пыль. Наши исследования на указанном типе машин позволяют утверждать, что использование решет и триерных установок, аспирационных каналов, кроме многих их преимуществ, имеют существенный недостаток, выражающийся в неудовлетворительном результате разделения на наших объектах – мы наблюдали нечеткое разделение фракций.

Метод диэлектрического разделения с реализацией принципа суперпозиции сил различной физической природы и использования, прежде всего, пондеромоторной силы, показал высокую эффективность на получении чистой соевой шелухи (напряжение 1,0-2,0 кВ) и был использован при ее получении в технологии производства пероксидазы.

Отсепарированные образцы распределились по фракциям (таблицы 1-2) в следующем соотношении. Метод диэлектрического разделения, реализующий принцип суперпозиции сил различной физической природы и использования, прежде всего, пондеромоторной силы, показал высокую эффективность на получении чистой соевой шелухи (для последующего выделения пероксидазы).

Результаты диэлектрической сепарации некоторых зеленных культур приведены в таблице.

Весовое распределение семян зеленных культур по фракциям при различных напряжениях на рабочем органе, г

Как видно, предварительные лучшие режимы напряжения на рабочем органе для мелкосемянных зеленных культур лежат в диапазоне 0,8 – 1,0 кВ (без взаимного подсора фракций).

Электросепарирование злаковых

Всхожесть семян всех исследуемых культур, прошедших электросепарирование, показала дружность всходов и высокую энергию прорастания, что является важным условием для их промышленного возделывания. Кроме семян указанных  культур возможно выделение зародыша молотого зерна в гомогенную фракцию, что позволит получить широкий спектр новых диетических и специальных продуктов с высоким экономическим эффектом и пищевой ценностью. Одновременное получение чистого эндосперма повышает сортность и классность муки, ее усвояемость и срок хранения.

Электросепарация травяной резки и муки подтвердила, что это эффективный прием получения концентрированных кормов, которые по содержанию сырого протеина превосходят зерно злаковых культур. Во фракции, обогащенной протеином, в 1,5 раза меньше клетчатки, что позволяет использовать ее в рационах нежвачных животных и птицы. Использование электросепарирующего устройства в переработке сельскохозяйственной продукции на стадии очистки и получения гомогенных фракций позволяет значительно упрощать технологические линии, экономить электроэнергию, получать новые диетические продукты и товары международной классификации, сократить закупки посевного материала.

Е. Городецкая,

научный сотрудник

ГНУ«Центральный ботанический сад НАН Беларуси»

П. Кардашов,

И. Дубодел, кандидаты технических наук,

доценты УО  «Белорусский государственный

агротехнический университет»

Из доклада на международной научно-технической конференции «Энергосбережение – важнейшее условие инновационного развития АПК».

 г. Минск.