CC BY
42
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 631.53.02
ТЕХНОЛОГИЯ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ПРОИЗВОДСТВА И ПОДГОТОВКИ К ПОСЕВУ СЕМЯН БАХЧЕВЫХ КУЛЬТУР
TECHNOLOGY AND EQUIPMENT OF MELONS AND GOURDS SEEDS' PRODUCTION AND PREPARATION FOR SOWING
В.Г. Абезин, доктор технических наук, профессор М.Н. Шапров, доктор технических наук, профессор В.А. Моторин, кандидат технических наук О.Н. Беспалова, кандидат технических наук
V.G. Abezin, M.N. Shaprov, V.A. Motorin, O.N. Bespalova
Волгоградский государственный аграрный университет Volgograd State Agricultural University
Обозначена проблема дефицита высококачественного семенного материала для получения высоких и устойчивых урожаев бахчевых культур. Установлено, что технология производства семян бахчевых культур является очень трудоемкой и требует применения специальных машин, выпуск которых производится в ограниченном количестве с низкими технико-экономическими показателями. Приведены основные недостатки выделения семян из зрелых плодов бахчевых культур измельчителем ИБК-5А: значительная энергоемкость процесса выделения, повреждение семян, засоренность семян мелкой коркой, что в последующем требует дополнительной очистки семян, значительные потери побочной части - мякоти, сока. Применение для дальнейшей отмывки семян от слизи и очистки от примесей машины МОС-300 сопровождается рядом недостатков, в частности, сложностью конструкции, высокой стоимостью. Семена, полученные от этой машины, имеют низкое качество и недостаточную всхожесть. Заслуживают внимания результаты работы выделителя семян бахчевых культур гидравлического типа, конструкция которого разработана и испытана лабораторией механизации овощеводства и бахчеводства Волгоградского государственного аграрного университета. Для повышения всхожести выделенных семян, экономии и увеличения урожайности представлен способ подготовки семян бахчевых культур к посеву.
The problems of shortage of high-quality seed to obtain high and stable yields of melons are defined. It was found that the production of seeds of melons and gourds technology is very labor-intensive and requires the use of special-purpose machines, production of which is issued in a limited number of low technical and economic indicators. The main disadvantages of seed selection of ripe fruit melons by chopper IBK-5A: significant energy consumption selection process, seed damage, clogging seed shallow crust that subsequently requires additional cleaning the seeds, significant loss of side parts - the pulp, juice. The use of MOS-300 machine for further washing and cleaning seeds of mucus from impurities, accompanied by a number of disadvantages, in particular the complexity of design, high cost. Seeds obtained from the machine are of poor quality and lack of germination. Noteworthy results of the extractor seeds of melons hydraulic type, whose design was developed and tested in mechanization laboratory of Vegetables and Melons at Volgograd State Agricultural University. To increase the germination of seeds isolated, savings and increasing productivity is provided by a method of preparation of seeds for sowing melons.
Ключевые слова: выделитель семян из плодов, измельчитель плодов, способ мойки семян, способ подготовки семян к посеву, установка для переработки плодов бахчевых культур.
Key words: extractor seeds from the fruit, fruit chopper, seed cleaning method, a method ofpreparing seeds for sowing, plant for processing fruits melons.
Введение. Технология производства семян является очень трудоемкой и требует применения специальных машин, которые выпускаются нашей промышленностью в ограниченном количестве и имеют очень низкие технико-экономические показатели.
Выделение семян из зрелых плодов бахчевых культур производится измельчителем ИБК-5А. К недостаткам измельчителя-выделителя семян бахчевых культур ИБК-5А относятся: значительная энергоемкость процесса выделения, повреждение семян, засоренность семян мелкой коркой, что в последующем требует дополнительной очистки семян, значительные потери побочной части - мякоти, сока.
Семена, выделенные измельчителем, требуют отмывки от слизи и очистки от примесей. Для этой цели используется машина МОС-300, имеющая сложную конструкцию, высокую стоимость. Семена, полученные от этой машины, имеют низкое качество и недостаточную всхожесть.
Анализом технологии производства семян бахчевых культур установлено, что всхожесть семян не отвечает агротехническим требованиям и требует совершенствования технологии [1, 2, 10].
Лабораторией механизации овощеводства и бахчеводства разработана технология и технические средства производства и подготовки к посеву семян бахчевых культур, которая позволяет повысить полевую всхожесть семян до 85-90 % и значительно снизить себестоимость семенного материала.
Материалы и методы. Плоды, убранные с поля механизированным способом, доставляются транспортными средствами на установку для переработки плодов бахчевых культур [9]. Установка для переработки плодов бахчевых культур работает следующим образом. Плоды, убранные с поля, доставляются к установке автотранспортом и выгружаются в моечную ванну 1. Включаются в работу водоструйные аппараты 2, которые обеспечивают перемешивание и мойку плодов. Вымытые плоды захватываются полотняно-планчатым питательным транспортером 3 и подаются в бункер 4, где измельчаются приспособлением 5 для разрушения плодов. При воздействии игл на плоды ребра разрушают корку и мякоть, а грани раздвигают их в четыре стороны. При этом разрушенные кусочки плодов падают в лоток 8 обычно мякотью вниз, захватываются протирочным шнеком 6 и перемещаются к отгрузочному транспортеру 10 корки. При перемещении кусочки плодов перемешиваются, контактируют с решетами 9 лотка 8, семена с мякотью отделяются от корки и проходят сквозь отверстия решет 9. Травмирования семян не происходит, так как наружная поверхность винтовой навивки имеет эластичное покрытие 7. Масса семян с мякотью, поступившая через отверстия решета 9 захватывается протирочным шнеком 13, размещенным в лотке 11, перемешивается, контактирует с решетом 12. При этом через отверстия решета 12 проходит сок и мякоть, которые собираются в емкости 17. Отделенные от мякоти семена подаются шнеком 13 на транспортер 16 семян. Из емкости 17 сок с мякотью забирается насосом 18 через трубопровод 19 и сороудерживающую решетку 20 с дальнейшей переработкой. Так как шнек 13 наружной поверхности винтовой навивки имеет эластичное покрытие 14, травмирования семян не происходит. Использование для разрушения плодов встречно вращающихся игольчатых барабанов обеспечивает снижение энергетических затрат, повышает качество измельчания и выход кондиционных семян. Применение установки для переработки плодов бахчевых культур обеспечивает безотходное использование бахчевой продукции.
й 5 6 7 а 9 Ю 16 16
Рисунок 1 - Установка для переработки плодов бахчевых культур: 1 - моечная ванна, 2 - водоструйные аппараты, 3 - транспортер, 4 - бункер, 5 - измельчитель, 6 - протирочный шнек, 7 - эластичное покрытие, 8 - лоток, 9 - решета, 10 - отгрузочный транспортер, 11 - лоток, 12 - решета, 13 - протирочный шнек, 14 - эластичное покрытие, 15 - цепная передача, 16 - отгрузочный транспортер, 17 - емкость сока, 18 - насос, 19 - трубопровод, 20 - сороудерживающая решетка
Результаты и обсуждение. Семена, выделенные из плодов, требуют отмывки от слизи и очистки от примесей. Данная технологическая операция производится в ванне 1 (рисунок 2) [8].
Семена, выделенные из плодов, загружаются в ванну 1, заполненную водой с температурой 25...30 °С. При этом уровень воды в ванне должен быть выше сетчатого фильтра 5 заборного трубопровода 4. Включается в работу электродвигатель 11 и насос 7 забирает воду из ванны 1 и подает ее в нагнетательный трубопровод 6. Из нагнетательного трубопровода 6 вода под напором подается в струйные устройства 9 через патрубок 8. Во внутренней полости струйного устройства 9 поток воды взаимодействует с винтовой направляющей 10.
Рисунок 2 - Ванна для мойки семян:
1 - ванна, 2 - дно, 3 - сливной патрубок, 4 - заборный трубопровод, 5 - сетчатый фильтр, 6 - нагнетательный трубопровод, 7 - насос, 8 - патрубок, 9 - струйные устройства, 10 - винтовая направляющая, 11 - электродвигатель, 12 - решетка,
13 - трос, 14 - блок
После кратковременного воздействия струйного устройства 9 (в течение 3...5 мин) насос выключается и смесь воды с семенами отстаивается. Следующее включение производится через 5.6 часов. Как только качественные семена опустятся на дно ванны, а примеси и легковесные, некачественные семена всплывут на поверхность воды, некачественные семена и примеси удаляются. Решеткой 12 перекрывается сливной патрубок 3 и открывается его задвижка. Вода из ванны 1 сливается в канализацию. Ванна заполняется чистой водой при температуре 25.30 °С и начинается процесс мойки, при котором периодически через 1.2 часа включается в работу насос 7. Вращающийся поток струйного устройства 9 воздействует на воду в ванне 1. При этом вода в ванне 1 приходит во вращательное движение, что обеспечивает качественную отмывку семян и удаление пленки из сока плодов.
После окончания мойки решетка 12 сливного патрубка 3 поднимается блоком 14 через трос 13 на дне 2, открывается задвижка патрубка 3 и вода вместе с семенами сливается в емкость с решетчатым дном (не показаны), которая обеспечивает отделение семян от воды. Отделенные семена направляются на сушку. Применение сбраживания при подготовке и мойке семян бахчевых культур, выделенных из плодов, использование воздействия струйного устройства с вращательным движением потока повышают качество мойки, повышают биологическую активность семян и их всхожесть. Использование разработанной конструкции ванны для выполнения способа мойки семян бахчевых культур после выделения из плодов снижает энергоемкость процесса и повышает качество семян.
Воздействие струей на семена теоретически может быть рассмотрено как в затопленной свободной струе, вытекающей из насадки в жидкую неподвижную среду той же плотности. При этом различают ядро струи, начальный и основной участки (рисунок 3).
После начального сечения образуется ядро струи, снижающееся до нуля в пределах начального участка, длину которого определяют по формуле 1.
X - 067.г , 0)
Хн а ' о
где Го - радиус насадки; а - постоянный коэффициент (а = 0,07.0,08).
ИЗВЕСТИЯ*
№ 1 (45), 2017
Рисунок 3 - Схема затопленной свободной струи
Между ядром и внешними границами струи образуется турбулентный пограничный слой, скорости в котором уменьшаются от оси к границе струи. Угол расширения струи в = 13°20'..Л5°Ш'.
Точку пересечения 0 внешних границ струи называют полюсом струи, который находится от начального сечения на расстоянии х0, определяемом для круглой струи по формуле Г.П. Абрамовича
v - °'29 Х °- — ■ Го
(2)
За начальным участком следует основной участок струи, который состоит полностью из пограничного слоя. Скорость итах в нем уменьшается при удалении от начального сечения:
(3)
0,96
Umax
Го
ах + 0.29
Го
■ Uo'
Радиус струи в сечении х:
ах
Г - (3,4 — +1) ■ г° • Г°
(4)
Струя, вытекающая из отверстия или насадка, оказывает динамическое воздействие с силой Р на преграду, встречающуюся на ее пути. Для определения этой силы применим уравнение изменения количества движения для массы жидкости, ограниченной сечениями 0-0, 1-1 и 2-2. При этом принимаем коэффициент количества движения а=1 и пренебрегаем влиянием трения и пульсационных скоростей. Сила воздействия Р струи на преграду равна силе воздействия R преграды на струю по значению и противоположна по направлению:
Р cos 63 = m0v0 - m1v1 cos Q1 - m2v2 cos62. (5)
При ударе о плоскую поверхность, расположенную к направлению струи под углом 90° cos 61 = cos 62 =0; cos63=1,
P=moVo=prnoVo . (6)
Из опытов следует, что сила воздействия Р струи на преграду в действительности составляет 92...95 % от теоретической. Это объясняется искривлением линий тока при растекании струи.
Если плоская поверхность движется в направлении действия струи со скоростью ^ то в этом случае:
Р=рЮо*о^о- и). (7)
Если плоская поверхность движется навстречу струе со скоростью ^ то в этом случае:
Р=рЮоУо(Уо + и). (8)
Для повышения всхожести выделенных семян, экономии и увеличения урожайности разработан способ подготовки семян арбузов «Астраханский» к посеву, включающий выделение семян из плодов, предварительную подготовку, замачивание в активированной воде, полученной путем электроактивации, при этом в семявыделительной машине плоды разрушают, семена отделяют от корки, мякоти и сока и погружают в емкость с водой, оборудованную установкой для барботирования и имеющую температуру 20.30 °С, затем выполняют перемешивание в течение 0,25.0,50 часа, при этом после отключения установки для барботирования полновесные качественные семена осаждают на дно, а всплывшие на поверхность легковесные семена удаляют сетчатым черпаком. Полновесные доброкачественные семена рассыпают тонким слоем 1,5.2,0 см на решетчатую емкость и подсушивают до полного удаления пленки воды с наружной поверхности семян, которые затем погружают в раствор анолита - электроактивированной воды с потенциалом +500...+600 мВ на 0,2.0,5 часа, затем обработанные анолитом семена пересыпают в решетчатую емкость, высушивают при периодическом перемешивании до кондиционной влажности 13.14 % и затаривают в конопляные или хлопчатобумажные мешки для зимнего хранения. За 3 дня до посева семена замачивают в анолите - электроактивированной воде с потенциалом +500.. .+600 мВ в течение 0,20.0,25 часа при температуре 15.20 °С, а после подсушивания при активном вентилировании в течение 1 часа при температуре 15.20 °С семена замачивают в католите с потенциалом -600.-700 мВ и укладывают на брезент, смоченный католитом для проращивания, при этом после появления ростков длиной 1.2 мм проращенные семена погружают в раствор католита с потенциалом -600.- 700 мВ и высевают вместе с католитом высевающим аппаратом, исключающим повреждение ростков.
Экспериментально установлено, что обработка семян электроактивированным раствором анолита с окислительно-восстановительным потенциалом ОВП +600.+700 мВ обеспечивает уничтожение болезнетворных микробов, вредителей и энтомофагов [6].
Результаты экспериментальных исследований приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Влияние предпосевной обработки семян анолитом - Н2О+500
на численность вредителей и энтомофагов, развитие болезней
Варианты Численность в пробе, экз. Листостебельные заболевания Корневые гнили
вредителей энтомофагов Распространение, % Развитие, % Распространение, % Развитие, %
Контроль -без обработки 53 11 68,3 30,2 20,1 3,9
Экстрасол 12 13 65,2 18,6 18,9 3,2
Анолит 10 19 54,8 12,0 13,6 2,0
***** ИЗВЕСТИЯ ***** № 1 (45), 2017
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Семена, подготовленные по разработанной технологии, имеют повышенную всхожесть, энергию роста и развития (таблица 2).
Таблица 2 - Показатели всхожести семян и развития растений [7]
Наименование семян арбуза Время закладки Количество семян Время прорастания Количество проросших семян из группы % всхожести Время высева после замачивания Дата появления всходов Фаза 3 листа
Замоченные в электроак-гивированной воде 11.05.13 20 На 2 день 20 100% На 3 день 21.05 На 10 день
Замоченные в водопроводной воде 11.05.13 20 На 4 день 14 70% На 5 день 26.05 На 15 день
Заключение. Лабораторно-полевые испытания показали, что семена, подготовленные по разработанной технологии и высеянные проращенными с применением ано-лита и католита, дают ранние и дружные всходы и обеспечивают возможность получения ранней и высококачественной продукции.
Разработанная технология внедрена в КФХ «Кучанны» Приволжского района Астраханской области и ООО НПП «АгроПлюс» в 2015 году, при этом всхожесть семян составила 98 %, а годовая продукция зрелых плодов получена на две недели раньше.
Библиографический список
1. Абезин, В.Г. Механизация возделывания бахчевых культур на основе ресурсосберегающих почвозащитных технологий [Текст] : дисс. докт. техн. наук /В.Г. Абезин. - Волгоград, 2003. - 441 с.
2. Абезин, В.Г. Ресурсосберегающая почвозащитная технология механизированного возделывания и уборки бахчевых культур [Текст]: учебное пособие /В.Г. Абезин. - Элиста: Калм. гос. ун-т, 1993. - 120 с.
3. Белик, В.Ф. Бахчеводство [Текст] /В.Ф. Белик. - М.: Колос, 1982. - 175 с.
4. Беспалова, О.Н. Совершенствование технологии и средств механизации посева семян арбузов пунктирно-гнездовым способом [Текст]: дисс. канд. техн. наук /О.Н. Беспалова. -Волгоград, 2015. - 168 с.
5. Машины для механизации технологических процессов в овощеводстве и бахчеводстве [Текст]: учебное пособие /А.С. Овчинников, В.Г. Абезин, А.Н. Цепляев, М.Н. Шапров. -Волгоград : Волгоградская ГСХА, 2009. - 232 с.
6. Способ предпосевной обработки семян зерновых колосовых культур [Текст]: патент № 2312480 Российская Федерация С1МПК А01С 1/00 /Свинцов И.П., Кулик К.Н., Белицкая М.Н., Карпунин В.В., Абезин ВТ.^) Заявка № 2006108129/13,заявлено 15.03.2006; опубл. 20.12.2007 Бюл.№35.
7. Способ подготовки семян арбузов «Астраханский» к посеву [Текст]: патент № 2522520 Российская Федерация С2 МПК А01С 1/00 /Абезин В.Г., Сальников А.Л., Беспалова О.Н. (RU) Заявка № 2012144963/13,заявлено 22.10.2012; опубл. 27.04.2014 Бюл.№12.
8. Способ мойки семян бахчевых культур после выделения из плодов и устройство для его выполнения [Текст]: патент № 2533359 Российская Федерация С2МПК А23N 12/00 / Абезин В.Г., Сальников А.Л., Беспалова О.Н. (RU) Заявка № 2012155441/13,заявлено 19.02.2012; опубл. 20.11.2014 Бюл.№32.
9. Установка для переработки плодов бахчевых культур [Текст]: патент № 2510233 Российская Федерация С1МПК А23N 7/00 / Абезин В.Г., Цепляев А.Н., Шапров М.Н., Цепляев В.А., Абезин Д.А. (RU) Заявка № 2012146496/13,заявлено 31.10.2012; опубл. 27.03.2014 Бюл.№9.
10. Jahrbuch der Agrartechnik.-Lesen Siemchr auf: Landtechnik Ausgabe online Topagrar.com 05/2015[online] Zugriffsmodus: http: www.topagrar. Jahrbuch-der-Agrartechnik.
Reference
1. Abezin, V.G. Mehanizaciya vozdelyvaniya bahchevyh kul'tur na osnove resursos-beregayuschih pochvozaschitnyh tehnologij [Tekst] : diss. dokt. tehn. nauk /V. G. Abezin. -Volgograd, 2003. - 441 s.
2. Abezin, V.G. Resursosberegayuschaya pochvozaschitnaya tehnologiya mehanizirovannogo vozdelyvaniya i uborki bahchevyh kul'tur [Tekst]: uchebnoe posobie /V. G. Abezin. - Jelista: Kalm. gos. un-t, 1993. - 120 s.
3. Belik, V. F. Bahchevodstvo [Tekst] /V. F. Belik. - M.: Kolos, 1982. - 175 s.
4. Bespalova, O. N. Sovershenstvovanie tehnologii i sredstv mehanizacii poseva semyan ar-buzov punktirno-gnezdovym sposobom [Tekst]: diss. kand. tehn. nauk /O. N. Bespalova. - Volgograd, 2015. - 168 s.
5. Mashiny dlya mehanizacii tehnologicheskih processov v ovoschevodstve i bahchevodstve [Tekst]: uchebnoe posobie /A. S. Ovchinnikov, V. G. Abezin, A. N. Ceplyaev, M. N. Shaprov. - Volgograd : Volgogradskaya GSXA, 2009. - 232 s.
6. Sposob predposevnoj obrabotki semyan zernovyh kolosovyh kul'tur [Tekst]: patent № 2312480 Rossijskaya Federaciya S1MPK A01S 1/00 /Svincov I. P., Kulik K. N., Belickaya M. N., Karpunin V. V., Abezin V. G.(RU) Zayavka № 2006108129/13, zayavleno 15.03.2006; opubl. 20.12.2007 Byul.№35.
7. Sposob podgotovki semyan arbuzov "Astrahanskij" k posevu [Tekst]: patent № 2522520 Rossijskaya Federaciya S2 MPK A01S 1/00 /Abezin V. G., Sal'nikov A. L., Bespalova O. N. (RU) Zayavka № 2012144963/13, zayavleno 22.10.2012; opubl. 27.04.2014 Byul.№12.
8. Sposob mojki semyan bahchevyh kul'tur posle vydeleniya iz plodov i ustrojstvo dlya ego vypolneniya [Tekst]: patent № 2533359 Rossijskaya Federaciya S2MPK A23N 12/00 / Abezin V. G., Sal'nikov A. L., Bespalova O. N. (RU) Zayavka № 2012155441/13, zayavleno 19.02.2012; opubl. 20.11.2014 Byul.№32.
9. Ustanovka dlya pererabotki plodov bahchevyh kul'tur [Tekst]: patent № 2510233 Rossijskaya Federaciya S1MPK A23N 7/00 / Abezin V. G., Ceplyaev A. N., Shaprov M. N., Ceplyaev V. A., Abezin D. A. (RU) Zayavka № 2012146496/13, zayavleno 31.10.2012; opubl. 27.03.2014 Byul.№9.
10.Jahrbuch der Agrartechnik. -- Lesen Siemchr auf: Landtechnik Ausgabe online Top-agrar.com 05/2015[online] Zugriffsmodus: http: www.topagrar. Jahrbuch-der-Agrartechnik.
E-mail: [email protected]
