Zabieg oczyszczania ziarna – recepta na jakość

Zbiór kombajnowy nie zapewnia niskiego poziomu zanieczyszczeń ziarna. Zanieczyszczenia to duży udział niepotrzebnej masy, która zanieczyszcza środki transportu ora wpływa na zwiększenie energochłonności procesu suszenia. W procesach czyszczenia wykorzystuje się wiele fizycznych cech ziarna, którymi różnią się od zanieczyszczeń. Do tych cech należą: różnice geometryczne, aerodynamiczne, gęstość, właściwości powierzchni, właściwości elektrostatyczne czy kolor. Do najczęściej spotykanych zespołów roboczych czyszczalni należą: sita, separatory (rozdzielacze) pneumatyczne i tryjery.

Separatory pneumatyczne wykorzystują różnicę właściwości aerodynamicznych i gęstości pomiędzy ziarnem a zanieczyszczeniami. Obecność zanieczyszczeń w dalszych procesach technologicznych przygotowania ziarna do przechowywania wpływa m.in. na nadmierne zanieczyszczenie urządzeń transportowych czy komory suszarni. Dodatkowo w dużym stopniu obniża efektywność procesu suszenia, jak również podwyższa jego koszt w wyniku efektu suszenia dodatkowej masy.
Ziarno zbóż dostarczane od kombajnu, nie jest w rzeczywistości materiałem jednorodnym. Oprócz ziarna gatunku podstawowego znajdują się w nim różne zanieczyszczenia. Można je podzielić na użyteczne i nieużyteczne. Zanieczyszczeniami użytecznymi są: poślad – ziarna chude, niedorozwinięte (przesiewające się przez sito o oczkach 1,6×2,5 mm), ziarno porośnięte, spleśniałe, zbutwiałe, uszkodzone mechanicznie więcej niż w połowie i uszkodzone przez szkodniki, a także ziarna ściemniałe na skutek niewłaściwego przechowywania lub przypalone podczas suszenia i ziarna innego gatunku. Zanieczyszczenia nieużyteczne to wszelkie zanieczyszczenia mineralne jak piasek, grudki ziemi, drobne kamienie, kawałki szkła i części metaliczne oraz zanieczyszczenia organiczne tj. cząstki słomy, łodygi, plewy, łuski, zielone części i nasiona chwastów nieszkodliwych i szkodliwych, nasiona roślin uprawowych niekłosowych oraz wszystkie inne składniki przesiewające się przez sito o średnicy oczek 1 mm.
Proces czyszczenia ziarna ma na celu uzyskanie możliwie czystego materiału podstawowego po wydzieleniu z mieszaniny wszelkiego rodzaju zanieczyszczeń. Natomiast proces sortowania polega na wydzieleniu z materiału podstawowego frakcji ziaren o odpowiednich cechach zależnie od ich przeznaczenia.

Tabela 1. Minimalne wymagania jakościowe w skupie ziarna zbóż i nasion rzepaku.

_{*Polska Norma PN-90/66151 – wymagania jakościowe dla nasion rzepaku w dostawach dla przetwórstwa
**Rozporządzenie Rady Europejskiej nr 824/2000 z 19 kwietnia 2000 r., OJ.L 100}

Zielone cząsteczki kłosów, łodygi chwastów oraz wilgotne ziarno chwastów są to zanieczyszczenia, których oddzielenie może o kilka procent obniżyć średnią wilgotność masy ziarna. Ich obecność w masie ziarna może powodować zapoczątkowanie niekorzystnych zmian biochemicznych wpływając na obniżenie jakości. Stopień czystości, do jakiej ziarno powinno być oczyszczone zależy od jego przeznaczenia. Ziarno przeznaczone na siew musi odpowiadać szczególnym wymaganiom jakościowym. Nasiona powinny odznaczać się odpowiednimi właściwościami biologicznymi i określoną zdolnością kiełkowania. W materiale siewnym nie powinno być nasion chwastów, niepożądane są też nasiona porośnięte, niedorozwinięte i połamane, gdyż powodują one późniejsze obniżenie plonów.
Podstawą procesów czyszczenia i sortowania ziarna prowadzonych za pomocą urządzeń mechanicznych są różnice niektórych właściwości poszczególnych cząstek składników mieszaniny ziarnistej. Do nich należy zespół cech aerodynamicznych i cechy geometryczne, tj. wymiary, kształt itp. Cechami uzupełniającymi są: masa właściwa, współczynnik tarcia, tekstura powierzchni ziaren, wytrzymałość mechaniczna, właściwości elektryczne i optyczne (kolor).

Tabela 2. Cechy geometryczne i aerodynamiczne wybranych nasion roślin.

Dla ziarna zbóż z zasady stosowane są urządzenia sitowo-pneumatyczne i sitowo-pneumatyczne wyposażone w tryjery. Urządzenia te mogą być przewoźne lub stacjonarne.
Urządzenia pneumatyczne (aspiratory) – są to urządzenia do wstępnego czyszczenia ziarna. W urządzeniach tych wykorzystuje się różnice właściwości aerodynamicznych ziarna i zanieczyszczeń lekkich. Regulacja masy zasysania przez wentylator umożliwia regulację ilości frakcji wydzielanych z ogólnej masy ziarna. Natomiast małe wymiary urządzenia, pozwalają na łatwe ich włączenie w każdym punkcie cyklu transportowego (rysunek 1).
Separator – ziarno wprowadzane do tego urządzenia przez zbiornik zasilający przechodzi w postaci regulowanej przysłoną warstwy. Lekkie zanieczyszczenia są porywane przez prąd powietrza. W komorze rozprężnej produkty cięższe opadają i są wybierane np. za pomocą przenośnika ślimakowego. Zwarta budowa separatorów pneumatycznych umożliwia bardzo łatwe włączenie ich w linie przyjęcia ziarna bez ograniczenia ich wydajności: 70 do 200 t/h. Urządzenia te charakteryzuje niska cena: do 10 tys. zł.
Wykorzystywane zjawisko odmiennych cech aerodynamicznych masy czyszczonej w rezultacie opiera się na różnicach w prędkościach unoszenia nasion i zanieczyszczeń.
Urządzenie sitowo – pneumatyczne (wialnia) – stanowi urządzenie czyszczące i sortujące skierowane głównie dla gospodarstw indywidualnych. Przeważnie ziarno oczyszczone tego typu urządzeniami ma przeznaczenie konsumpcyjne, niekwalifikowane jako siewne. Wialnia charakteryzuje się niewielką masą, łatwą obsługą i prostą budową. Wspólna cecha wialni to stosowanie do czyszczenia zespołu sit i strumienia powietrza.

Tabela 3. Przykładowi producenci urządzeń czyszczących.

*zależna od typu, rodzaju separowanych zanieczyszczeń gatunku i wilgotności ziarna

Gdy w procesie czyszczenia lub sortowania ziarna, stosowanie rozmaitych urządzeń tj. czyszczalni sitowych, wialni, sortowników wagowych lub stołów wibracyjnych nie przynosi spodziewanych efektów, wówczas idealnym rozwiązaniem jest tryjer.
Tryjey – to urządzenie, które zapewnia rozdział ziarna według ich długości za pomocą płaszcza z gniazdami. Do tryjera trafia ziarno wychodzące z wialni. Średnica i głębokość gniazd części cylindrycznej są dobrane w zależności od długości i średniej grubości ziarna przewidzianego do separacji. Tryjer oddziela ziarna krótsze z ziarna okrągłego” lub ziarna długiego. Przykładem nowoczesnej konstrukcji tryjera jest typoszereg tych urządzeń oferowany przez firmę Schmidt-Seeger. Przykładem rozdzielania ziarna okrągłego od długiego z podziałem na jego frakcje wielkości, jest konstrukcja tryjera UN 404/604 o wydajności pracy od 1,5 do 12 t/h. Tego typu czyszczalnia skutecznie wykorzystywana jest w sortowaniu ziarna zbóż. Jej główne elementy konstrukcyjne to płaszcze obrotowe w części: sekcji ziaren okrągłych, sekcji ziaren podłużnych.
Zanieczyszczone ziarno przez króciec zasypowy wsypuje się do sekcji górnych cylindrów. Obrotowe płaszcze cylindrów górnych oddzielają domieszki obce, dłuższe od materiału okrągłego. Następuje tu selekcja pierwszego stopnia. Następnie przedostaje się do sekcji cylindrów dolnych oddzielających zanieczyszczenia krótsze. Materiał przemieszczając się zostaje poddany drugiej, końcowej selekcji.
Nowoczesne tryjery charakteryzuje wysoka trwałość i niskie zużycie energii elektrycznej. W celu ułatwienia obsługi i kontroli zapewniają możliwość swobodnego poboru próbki oraz bezstopniową regulację kąta pochylenia bębnów. Nowoczesne tryjery, tak jak ten przykładowy w opisie, charakteryzuje wysoka dokładność sortowania i precyzyjny podział ziarna według ich długości.
Sortowniki – zapewniają rozdzielenie czyszczonego zboża według wielkości ziarna (szerokości i grubości) wykorzystując sita z oczkami okrągłymi lub podłużnymi. Pracuje z ziarnem już oczyszczonym za pomocą wialni i przesortowanym na długość na tryjerze. Kalibrowanie na sortowniku zapewnia otrzymanie nasion jednorodnych (rysunek 3).
Czyszczalnie uniwersalne – są to rozdzielacze sitowo-pneumatyczne wyposażone w tryjery. Zapewniają dokładne i specjalistyczne czyszczenie, instalowane głównie w magazynach nasiennych. W urządzeniach tych nasiona są doprowadzane do stanu zgodnego z wymogami norm dla materiału siewnego. W porównaniu z urządzeniami do wstępnego czyszczenia (wialniami) mają one mniejszą wydajność, wynoszącą od 1 do 10 t/h. Na urządzeniach tych po wyłączeniu tryjera czyszczone jest często ziarno przeznaczone do konsumpcji. Do tej grupy urządzeń zalicza się urządzenia, które łączą w sobie co najmniej dwa zespoły robocze, z których każdy rozdziela nasiona według innych cech. Są to maszyny, które mają wszechstronne zastosowanie zarówno do wstępnego czyszczenia wszystkich zbóż, nasion roślin strączkowych, rzepaku, jak i do dokładnego czyszczenia nasion siewnych oraz jęczmienia browarnego. Uniwersalne urządzenia czyszczące sitowo-pneumatyczne występują przeważnie na początku każdej z linii technologicznych. Ich wszechstronność polega m.in. na możliwości czyszczenia nasion różnych gatunków. W chwili zakupu czyszczalni sitowo-pneumatycznej dokonuje się wyboru odpowiedniego zestawu sit (zwykle na wyposażeniu do 120 typów sit) do czyszczenia wybranej grupy nasion. W trakcie eksploatacji można w dowolnej chwili zmienić materiał czyszczony uwzględniając jednoczesną zmianę parametrów pracy czyszczalni (np. rodzaju sit, kąta pochylenie sit, regulacji aspiracji). Czyszczalnie można zastosować do rozdziału nasion kwalifikowanych po dołączeniu do nich tryjera.
Wszechstronność tego urządzenia to np. realizacja czterech różnych procesów czyszczenia (np. Combi DELTA 143.1): wstępne czyszczenie pszenicy i jęczmienia, do 45 t/h, czyszczenie jęczmienia browarnego, wydajność 5-8 t/h (w zależności od jakości i czystości jęczmienia), czyszczenie rzepaku siewnego, wydajność 3-6 t/h (uzyskując 98% czystości), czyszczenie i klasyfikacja materiału siewnego, wydajność 3-5 t/h.
Lokalizacja urządzeń czyszczących
Profil gospodarstwa określa rodzaj urządzeń czyszczących. Urządzenia aspiracyjne (w cenie 3-4 tys. zł) zapewniają oddzielenie zanieczyszczeń lekkich. Stosowanie tych urządzeń zapewnia podniesienie czystości ziarna oraz jest uzupełnieniem sekcji czyszczącej kombajnu zbożowego, która nie zawsze zapewnia oddzielenie zanieczyszczeń na właściwym poziomie. Wialnie, urządzenia sitowo – pneumatyczne oraz inne czyszczalnie wstępne oprócz efektywniejszej pracy z szczególny sposób przydają się w gospodarstwach, które prowadzą produkcję roślinną i zwierzęcą (pasze własne), gdzie odpad (ziarno połamane, niewykształcone, pozaklasowe) można przeznaczyć na paszę. Czyszczalnie materiału siewnego należę do najdroższych urządzeń. Często wiążą ze sobą różne metody rozdziału wykorzystując odmienność cech ziarna i zanieczyszczeń. Oferta tego typu czyszczalni skierowana jest do gospodarstw specjalistycznych produkujących materiał siewny. Stosowanie tylko takich wyspecjalizowanych urządzeń zapewnia otrzymanie materiału o wysokiej wymaganej jakości.
Właściwie w każdym punkcie ciągu przechowalniczego można zastosować prostą czyszczalnię pneumatyczną bądź czyszczalnię sitowo-aspiracyjną. Najważniejszym momentem dla takiego zabiegu jest faza przyjęcia do magazynu. Już zastosowanie prostej aspiracji powoduje usunięcie lekkich zanieczyszczeń. Urządzenia te mogą mieć charakter przewoźny, jak też i stacjonarny sprzężony z systemem załadunkowym np. do suszarni. Modele przewoźne to umieszczone na wózkach cyklony, wykorzystujące zjawisko odmiennych właściwości lotnych materiału, oddzielające zanieczyszczenia od ziarna celnego w przepływie powietrza z wentylatora. Stopień oddzielenia może być regulowany zasuwą tłumiącą przepływ powietrza bądź poprzez regulację jego prędkości. Urządzenia te mogą stanowić również elementy przenośników przewoźnych czy suszarni przewoźnych (np. Pedrotti). Inne bardziej skomplikowane czyszczalnie pneumatyczne umiejscawiane na podestach, platformach mogą w sposób stały być związane z systemem transportu w magazynie. Urządzenia te zwykle wykorzystują aspirację, jak też i sita do wstępnego czyszczenia ziarna. Dodatkową zaletą tych urządzeń jest duża wydajność podyktowana przepustowością suszarni lub przenośnika zasilającego.
Zlokalizowanie urządzeń czyszczących powinno być poprzedzone wykonaniem projektu lub planu ustawienia, który zapewniałby prawidłową pracę tego typu urządzeń. Urządzenia czyszczące w układzie linii technologicznej nie mogą być “wąskim gardłem”, muszą charakteryzować się wydajnością czyszczenia dostosowaną do wydajności pozostałych elementów tej linii. Zapewni to odpowiednią ciągłość pracy. Urządzenia czyszczące (czyszczalnie uniwersalne) powinny być instalowane w pomieszczeniach chroniących je przed wpływami czynników atmosferycznych, w dobrze oświetlonym miejscu. Takie usytuowanie urządzeń ułatwia prowadzenie regulacji, kontroli oraz innej obsługi urządzenia.
W trakcie eksploatacji urządzeń czyszczących należy zwracać m. in. uwagę na to, aby przy zmianie gatunku czyszczonego ziarna oczyścić i dobrać sita z odpowiednim otworami, wyregulować przysłony aspiracji, zgodnie z zaleceniami wg instrukcji obsługi oraz nie uruchamiać czyszczalni bez założonych wszystkich ram z sitami oraz gdy są otwarte pokrywy rewizyjne lub odkręcone części obudowy.
Ze szczególną starannością należy zaplanować odpowiednie usytuowanie urządzeń czyszczących, miejsce ewentualnego włączenia w ciąg technologiczny. Istotnym warunkiem prawidłowej eksploatacji jest umiejscowienie leja zsypowego oczyszczonego ziarna i miejsca odbioru zanieczyszczeń z wylotów oraz prawidłowe zamocowanie urządzenia do fundamentów lub ramy pomostu montażowego, a także odpowiednie podłączenie instalacji elektrycznej. Dla prawidłowej obsługi czyszczalni, wymiany sit oraz prac konserwatorskich należy zapewnić łatwy dostęp ze wszystkich stron urządzenia.

“