Способ обработки семян сельскохозяйственных культур и устройство для его реализации

Способ обработки семян сельскохозяйственных культур и устройство для его реализации

Реферат

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для сушки, предпосевной обработки и оздоровления семян льна, различных трав, зерновых, бобовых и других культур растительного происхождения.

Известен способ обработки семян, в котором используется смачивание семян раствором сернокислой меди и затем на смоченные сернокислой медью семена воздействуют воздушно-тепловым обогревом в течение суток (RU 2002112203 A, 2003.11.20).

Недостатками данного способа являются длительная тепловая обработка семян, требующая значительных энергозатрат, а также применение химически активного вещества, наносящего ущерб окружающей среде.

Известен способ обработки семян, включающий замачивание семян в течение 12…18 часов в растворе стимуляторов роста и использующий в качестве стимулятора 0,15…0,20%-й водный раствор зоогумина (RU 2005114802, A, 2006.11.20).

К недостаткам данного способа следует отнести ограниченный диапазон использования и высокую трудоемкость технологического процесса.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является способ обработки семян сельскохозяйственных культур, включающий обработку с помощью активного рабочего органа (массообменного агрегата) потока вращающихся семян со скоростью 120…150 об/мин озоновоздушной смесью, нагнетаемой устройством производительностью 30 м³/ч, с концентрацией озона 10…80 мг/м³ и временем обработки 5…7 мин, причем сформированные потоки вращающихся семян движутся по винтообразной траектории поступательно в противоположных направлениях, при этом скорость вращения активного рабочего органа для мягких семян составляет 60…70 об/мин (RU 2299543, C2, 27.05.2007).

В данном способе используется принцип активной обработки потока вращающихся семян озоновоздушной смесью, нагнетаемой в массообменный агрегат, в котором происходит процедура озонирования. Для увеличения эффективности обработки семян озоновоздушным агентом применяется механическое перемещение биомассы по винтообразной траектории поступательно и в противоположных направлениях с определенной скоростью, зависящей, главным образом, от размеров, конфигурации, плотности семян, а также от концентрации озоновоздушного агента.

Приведенные требования параметров технологического процесса известного способа невозможно выполнить, если семена имеют высокую влажность, поскольку они будут слипаться между собой, а также прилипать к рабочим органам технологического оборудования.

Данный способ невозможно реализовать и в случае сложной конфигурации семян, так как при механическом перемещении они будут сцепляться, образуя прочные агломераты.

Применение высоких концентраций озоновоздушного агента 50…80 мг/м³ приводит к интенсивному разрушению механических деталей и узлов технологического оборудования. Поэтому, для реализации данного способа необходимо использовать дорогостоящие, высоколегированные, нержавеющие марки сталей и химически стойкие полимерные материалы.

В действительности эффективность реализации данного способа имеет низкое значение, поскольку перемещение биомассы требует дополнительных затрат энергии и, к тому же, в каждом отдельном случае требуется тщательная настройка рабочих органов и режимов обработки семян.

Недостатками данного способа являются низкая эффективность обработки семян, высокая стоимость технологического оборудования, повышенный расход электроэнергии на единицу массы продукции, а также ограниченный диапазон использования.

Технической задачей изобретения является создание способа обработки семян сельскохозяйственных культур озоновоздушной смесью, позволяющего обеспечить сушку, предпосевную обработку и оздоровление семян льна, различных трав, зерновых, бобовых и других культур, подавление бактерий, вирусов, грибковой микрофлоры любого происхождения, обладающего высокой эффективностью использования, экономичным расходом электроэнергии, а также широким диапазоном применения.

Эта задача достигается тем, что в предлагаемом способе обработки семян сельскохозяйственных культур озоновоздушной смесью, помещенных в массообменный агрегат, соединенный с системой вентиляции, через насыпной слой семян пропускается увлажненный, подогретый, озоновоздушный агент, движение которого обеспечивает система вентиляции, работающая в режиме аспирации, причем температура озоновоздушного агента превышает температуру обрабатываемой биомассы семян на 5…12°С.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для обработки семян сельскохозяйственных культур, поясняющая работу предлагаемого способа.

Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого изобретения является устройство для обработки семян сельскохозяйственных культур, содержащее емкость с крышкой (массообменный агрегат) и озоногенератор (озонатор) с нагнетающим устройством, причем внутри емкости расположен двухвальный рабочий орган, валы которого установлены с возможностью противоположного вращения относительно друг друга посредством многоскоростного электродвигателя, при этом на крышке емкости установлены вентилятор, вытяжная труба и бункер (RU 2299543, C2, 27.05.2007).

Недостатками данного устройства являются повышенный расход электроэнергии, низкая эффективность использования вентиляционной системы, а также ограниченный диапазон применения.

Технической задачей изобретения является создание устройства для обработки семян сельскохозяйственных культур, позволяющего обеспечить сушку, предпосевную обработку и оздоровление семян льна, различных трав, зерновых, бобовых и других культур, подавление бактерий, вирусов, грибковой микрофлоры любого происхождения, обладающего высокой эффективностью использования, экономичным расходом электроэнергии, а также широким диапазоном применения.

Эта техническая задача достигается тем, что в устройство для обработки семян сельскохозяйственных культур, содержащее массообменный агрегат, разделенный горизонтальной воздухопроницаемой перегородкой, на которой размещается обрабатываемая продукция, воздухонагреватель, озонатор и центробежный вентилятор, введен увлажнитель воздуха, обеспечивающий увеличение влажности семян на 0,5…3%, причем воздухопроницаемая перегородка в верхней части массообменного агрегата конструктивно образует смесительную камеру, соединенную с воздухонагревателем, озонатором и увлажнителем воздуха, а в нижней части формирует камеру разряжения, подключенную к центробежному вентилятору, работающему в режиме аспирации.

Устройство содержит массообменный агрегат 4, разделенный горизонтальной воздухопроницаемой перегородкой 7, на которой размещается обрабатываемая продукция 6, воздухонагреватель 1, озонатор 2, увлажнитель воздуха 5 и центробежный вентилятор 9, причем воздухопроницаемая перегородка 7 в верхней части массообменного агрегата 4 конструктивно образует смесительную камеру 3, соединенную с воздухонагревателем 1, озонатором 2 и увлажнителем воздуха 5, а в нижней части формирует камеру разрежения 8, подключенную к центробежному вентилятору 9, работающему в режиме аспирации, при этом озоновоздушный агент, образующийся в смесительной камере 3, проходит через насыпной слой семян 6 в камеру разрежения 8 и выбрасывается наружу центробежным вентилятором 9.

Описание работы устройства

Озонирование - один из наиболее прогрессивных современных технологических процессов обработки семян. Основными достоинствами использования озона являются: высокий окислительный потенциал, возможность получать его на месте потребления из кислорода воздуха, простота и доступность получения озона в электрических аппаратах, экономическая целесообразность, безотходность производства, экологическая совместимость озона с окружающей средой.

Устройство для обработки семян сельскохозяйственных культур состоит из воздухонагревателя 1, озонатора 2, массообменного агрегата 4, разделенного горизонтальной воздухопроницаемой перегородкой 7, увлажнителя воздуха 5 и центробежного вентилятора 9. В верхней части массообменного агрегата 4 над горизонтальной воздухопроницаемой перегородкой 7 конструктивно образована смесительная камера 3. В нижней части агрегата 4 находится камера разряжения 8, которая соединена с центробежным вентилятором 9. Воздухонагреватель 1, озонатор 2 и увлажнитель воздуха 5 подключены воздушными каналами к смесительной камере 3 массообменного агрегата 4 в верхней ее части. Озонатор 2 вырабатывает озон из окружающего атмосферного воздуха. Движение воздушногазовых потоков на функциональной схеме показано стрелками.

Семена сельскохозяйственных культур 6, подлежащие обработке, загружаются в смесительную камеру 3 непосредственно на воздухопроницаемую перегородку 7. Центробежный вентилятор 9 работает в режиме аспирации. Он отсасывает воздух из камеры разрежения 8, создавая в ней отрицательное давление. В результате этого воздух, находящийся в смесительной камере 3, через воздушные каналы биомассы 6 и воздухопроницаемую перегородку 7 перемещается в камеру разрежения 8 и затем центробежным вентилятором 9 выбрасывается в атмосферу. Таким образом, в объеме массообменного агрегата 4 создается отрицательное давление, которое способствует перемещению нагретого воздуха из воздухонагревателя 1, озона - из озонатора 2 и влажного воздуха - из увлажнителя 5 в смесительную камеру 3, где в результате перемешивания воздушно-газовых компонентов образуется озоновоздушный агент.

В процессе сушки семян 6 на первом этапе в смесительную камеру 3 подается только один компонент - озон. Воздушные каналы воздухонагревателя 1 и увлажнителя 5, соединяющие их со смесительной камерой 3, перекрываются. В этом случае производительность центробежного вентилятора 9 становится минимальной, поскольку озонатор 2 оказывает значительное сопротивление воздушному потоку, а разрежение в камере 8 достигает своего максимального значения. Влажная биомасса 6 насыщается озоном, поступающим из смесительной камеры 3, при этом отвод влаги происходит за счет вакуумирования массообменного агрегата 4. На этом этапе происходит обеззараживание семян: подавление бактерий, вирусов, вредных насекомых, грибковой микрофлоры любого происхождения и другой патогенной среды.

На втором этапе сушки в смесительную камеру 3 вместе с озоном подается нагретый воздух из воздухонагревателя 1, обеспечивая оптимальный режим сушки при максимальной производительности центробежного вентилятора 9. Применение озонированного воздуха во время сушки влажной биомассы дает значительный экономический эффект, поскольку в процессе озонолиза выход влаги из семян резко интенсифицируется.

Предпосевная обработка имеет свои специфические особенности. Обрабатываемые семена представляют собой высушенную биомассу, содержащую 8…14% влаги. В связи с этим обычная обработка озоном высушенных семян имеет не высокую эффективность, поскольку интенсивность диффузионных процессов озона с сухим веществом падает при уменьшении влажности.

Эффективность предпосевной обработки резко повышается, если озон смешать с влажным воздухом и полученный озоновоздушный агент пропустить через насыпной слой семян. Озон прекрасно растворяется в воде, он очень эффективен во влажной среде, так как при разложении его образуется высокореакционные гидроксильные радикалы. В дополнении к этому время жизни озона в воде больше, чем в сухом воздухе. В результате на поверхности семян образуется влажная пленка, в которой растворен озон, при этом влажность семян в процессе обработки не должна увеличиться более чем на 0,5…3%, иначе биомасса перестанет быть сыпучей из-за склеивания семян. Для ускорения процесса образования поверхностной влажной пленки необходимо повысить температуру озоновоздушного агента на 5…12°С по отношению к биомассе с целью образования конденсата на поверхности семян.

Предлагаемое устройство позволяет проводить предпосевную обработку семян 6 с помощью озоновоздушного агента, получаемого в результате смешивания озона с влажным и нагретым воздухом в смесительной камере 3, при этом технологические режимы обработки устанавливаются путем изменения величин воздушных потоков воздухонагревателя 1, озонатора 2 и увлажнителя воздуха 5, а также изменением режима работы центробежного вентилятора 9. При необходимости влажность биомассы можно довести до оптимального значения.

Процесс оздоровления семян принципиально не отличается от процесса сушки и предпосевной обработки, его особенности характеризуются определенными технологическими режимами, которые легко реализуются при использовании предлагаемого устройства.

Основным достоинством предлагаемого способа является высокая эффективность лечебной обработки, в течение которой необходимо за короткое время подавить бактерии, вирусы, грибковую микрофлору и другую патогенную среду и одновременно провести быстрое оздоровление сельскохозяйственной продукции.

Использование аспирационной системы обработки продукции позволяет в 1,5…2 раза снизить затраты электроэнергии по сравнению с существующими системами приточной вентиляции.

Обработка семян предлагаемым способом обладает универсальным действием: повышает их сохранность и увеличивает защиту от вредителей и грызунов. Имеет несомненные преимущества перед известными традиционными методами обработки, позволяющие отказаться от дорогостоящих дефицитных и токсичных химических препаратов, обеспечивая экологическую чистоту продукции.

Его использование особенно эффективно при проведении биотехнологий высокого уровня в научно-исследовательских целях.

Применение данного способа не нарушает экологию окружающей среды, а также не вызывает генетических и структурных изменений обрабатываемой продукции.

1. Способ обработки семян сельскохозяйственных культур, характеризующийся тем, что обработку семян, представляющих собой высушенную биомассу, содержащую 8-14% влаги, осуществляют в массообменном агрегате, разделенным воздухопроницаемой перегородкой на смесительную камеру и камеру разряжения, которая соединена с системой вентиляции, при этом семена размещают в смесительной камере на воздухопроницаемой перегородке, и через них пропускают, получаемый в результате смешивания озона с влажным и нагретым воздухом в смесительной камере, озоновоздушный агент, движение которого обеспечивает система вентиляции, работающая в режиме аспирации, причем температура озоновоздушного агента превышает температуру обрабатываемой массы семян на 5…12°С.

2. Устройство для обработки семян сельскохозяйственных культур, характеризующееся тем, что оно содержит массообменный агрегат, разделенный горизонтальной воздухопроницаемой перегородкой, на которой размещают обрабатываемые семена, воздухонагреватель, озонатор, увлажнитель воздуха, обеспечивающий увеличение влажности семян на 0,5…3%, и центробежный вентилятор, работающий в режиме аспирации, при этом в верхней части массообменного агрегата над воздухопроницаемой перегородкой образована смесительная камера, а в нижней части агрегата - камера разрежения, соединенная с центробежным вентилятором, причем воздухонагреватель, озонатор и увлажнитель воздуха соединены воздушными каналами со смесительной камерой, а озонатор вырабатывает озон из окружающего атмосферного воздуха.