Новые технологии для завода по переработке семян фасоли

Фасоль – ведущая бобовая культура.

 Родина – Латинская Америка. Если сегодня мировой агробизнес отвечает на любое востребование рынка, и даже в самый удаленный регион планеты поставляется все, что необходимо для полноценного питания живущих там людей, то когда-то, сравнительно недавно, всего каких-то пятьсот лет назад, население Америки не имело в рационе питания ни хлебных продуктов из пшеницы и ячменя, ни соевых продуктов и вынуждено было кормиться из зерновых культур зерном кукурузы, а из высокобелковых культур зерном бобовых и, прежде всего, фасолью.

Зерно фасоли имеет высокую питательную ценность благодаря составу:

-        Белки 24-25%;

-        Углеводы 60%;

-        Энергетическая ценность семян фасоли составляет 333 ккал (1393 кДж).

Белок фасоли усваивается на 70-80%, а по своей пищевой ценности превосходит многие сорта мяса.

Кроме того, в фасоли содержится калий, кальций, сера, магний, фосфор, железо, витамины В1,В2,В3, В6,С, Е, К и РР, а также незаменимые аминокислоты. Наличие в составе фасоли витаминов, а еще, что более значимо, металлов (фасоль рекордсмен по наличию в ее семенах алюминия, бора, калия, кальция, магния, меди) обусловило рекомендацию диетологов употреблять блюда из фасоли не реже 1-2 раза в неделю.

Такие блюда относят к диетическим и лечебным продуктам. Считается, что фасоль предупреждает и способствует лечению атеросклероза, почечнокаменной болезни, гипертонии, пиелонефрита, рекомендована при нарушении ритма сердечной деятельности. Фасоль нормализует углеводный обмен в организме, активизирует выработку (синтез) адреналина и гемоглобина. Фасоль оказывает инсулиноподобное действие на обмен веществ, что существенно снижает уровень сахара в крови и благотворно влияет на сахарный диабет. Благодаря антибактериальным свойствам фасолевые блюда успокаивают нервную систему. Фасоль рекомендуют употреблять при туберкулезе, а также для снижения воспалительных процессов в печени.

Уважаемый читатель, позволь мне сделать отступление вглубь по времени более чем на 70 лет. Сороковые годы прошлого века, заканчивается война, мне пять лет, общий голод. Зима. В одной из неотапливаемых комнат нашего жилья мама моя разложила на подоконники окон семена фасоли и комнату закрыла. Как я попал в эту комнату, я не помню, но как я с жадностью голодного мальчишки ел фасоль с подоконников, я помню, но еще крепче помню, как меня вырывало наизнанку после. Мое глубокое отравление оказалось смягчающим обстоятельством и мне за уничтожение фасоли, как говорят, не попало, но сам я, как говорят уже сегодня, «попал» по полной.

И вот, спустя более 70 лет, я пишу о фасоли и нахожу в интернете: «Бобы фасоли нельзя употреблять в сыром виде, поскольку это может вызвать отравление».

И еще о предупреждениях по фасоли – врачи не рекомендуют блюда из фасоли людям, предрасположенным к подагре, хотя такое утверждение считается спорным – некоторые специалисты считают, что подагру вызывают пурины, которые сдержатся только в рыбе и мясе, а пурины в растительной пище не провоцируют подагру и не усугубляют ее развитие.

Послеуборочная обработка фасоли.

Известно, что фасоль - наиболее травмируемая из всех зернобобовых культур. Это объясняется тем, что семядоли в семянке фасоли даже несомкнутые, как в семенах других зернобобовых культур. Стоит только лопнуть оболочке и семянка фасоли уже не одно целое, а две семядоли.

Рис.1. Зависимость травмирования зернобобовых (фасоль, чина, горох) от числа оборотов барабана при обмолоте и влажности семян.

 

На рисунке 1 показана травмируемость семян зернобобовых культур при уборке комбайном (прямой обмолот).

Из графика видно, что при одних и тех же режимах обмолота число поврежденных семян фасоли в три раза выше, чем при обмолоте гороха. Особенно сильно повреждаются семена фасоли при влажности 10-14% и высоких оборотах барабана. Наименьшее травмирование фасоли - при влажности в районе 20% и оборотах барабана не более 450 об/мин.

Понятно, что при этом встает вопрос осушки зерна фасоли после уборки. Здесь надо выставлять приоритеты. По крайней мере, для семян предпочтительно свести травмирование к минимуму и досушить до равновесной влажности (~14%) при температуре теплоносителя не более 40°С.

Поскольку внедряемая нами щадящая пофракционная технология производства сильных семян не наносит не только макро, но и микротравм, то, когда нам на завод привезли фасоль, изъеденную каким-то насекомым, от которого фермер не успел обработать поле, то мы были абсолютно уверены, что справимся с задачей.

Рис.2. Компоновка семенного завода.

 

На рисунке 2 показана компоновка такого завода. Фасоль после уборки ссыпается в завальную яму. На бункер завальной ямы устанавливается решетка с ячейкой 50х50 мм (прочность конструкции выдерживает проезд груженого зерновоза), при ссыпании зерна на решетке задерживается крупный сор и случайные предметы. Решетка, кроме этого, снижает скорость падения зерен фасоли, что предупреждает их травмирование.

Под бункером устанавливается реверсивный ленточный транспортер, скорость движения которого регулируется частотным преобразователем, что позволяет точно обеспечить требуемое количество зерна при подаче его в первую норию. С целью снижения травмирования от сдвиговых напряжений, обусловленных сдвигом между неподвижным зерно в бункере и движущимся на транспортерной ленте, выход зерна из бункера на ленту выполняется через устройство, обеспечивающее эшелонированное поднутрение. С транспортерной ленты зерно ссыпается в норию.

Щадящая тихоходная нория поднимает зерно фасоли и ссыпает его в скальператор для удаления крупного растительного сора. На рисунке 3, 4 показаны фотографии фасоли до очистки и сор, отобранный скальператором.

Рис.3. Исходный материал перед очисткой.	Рис.4. Крупный сор, сошедший со скальператора.

 

Из скальператора зерно ссыпается в зерноаспиратор (ЗАФ) для удаления легковитаемого сора и пыли. Отобранный сор ссыпается в соответствующий бункер. Зерно также ссыпается в бункер для зерна и из него в щадящую норию для подачи на блок окончательной очистки и калибровки.

Блок очистки и калибровки состоит из пяти очищающих калибраторов, в которых последовательно удаляются из посевного материала оставшийся крупный и мелкий сор, зерновая примесь, половинки семян фасоли и калибруется фасоль на фракции, каждая из которых отличается по толщине семянок. Схема блока очистки и калибровки приведена на рисунке 5.

Рис.5. Схема очистки фасоли.

 

На первый очищающий калибратор устанавливается сито с круглыми отверстиями, через которые вся фасоль проходит, а крупный сор, благодаря плоскопараллельным колебаниям (вибратор ставится вертикально) с сита сходит.

 Следующий по ходу фасоли калибратор предназначен для удаления из состава фасоли половинок и зерновой примеси. На него ставится решето  , характерный размер которого «а» пропускает половинку, поворачиваемую самим решетом (форма такая), и вся целая фасоль сходит с этого калибратора на следующий. Для данной партии фасоли оказалось достаточным решето, характерный размер которого а=4,0. Через него прошла вся зерновая примесь и половинки фасоли (рис.6).

Рис.6. Зерновая примесь и половинки фасоли.

 

Последующие три очищающих калибратора последовательно разделяют фасоль по крупности на четыре фракции, для этого на них устанавливаются решета соответствующих размеров: а=5,0; 5,5; 6,0 (рис.5).

С последнего очищающего калибратора сходит самая крупная фасоль (I фракция). Необходимо отметить, что на решетах семена поворачиваются и калибруются по самому малому размеру – по толщине. По сути, уже только такая калибровка обеспечивает разделение семян по количеству питательных веществ в них, т.к. калибровка выполняется, практически, по объему. Каждая фракция ссыпается в соответствующий бункер. Из каждого бункера семена поочередно можно ссыпать на ленту транспортера и направить в блок сепарации семян по плотности. Расход зерна регулируется скоростью движения транспортерной ленты.

Рис.7. Схема разделения семян фасоли на пневмовибростоле.

 

Блок сепарации семян по плотности состоит из щадящей нории и пневмовибростола. На пневмовибростоле происходит окончательное выделение из выравненных по размеру и по форме семян самых тяжелых, т.е. отборных семян. При этом равные по размеру семена, но легкие или изъеденные каким-либо вредителем, легко отделяются от тяжелых семян. На рисунке 7 показана схема разделения семян на пневмовибростоле.

На рисунке 8 показаны фото отборных семян и фото изъеденных легковесных семян, разделенных на пневмовибростоле. Отобранные на пневмовибростоле семена ссыпаются в соответствующие бункеры. Отборные семена поступают в следующий блок – блок предпосевной подготовки семян.

Отборные семена	Изъеденные семена
Рис.8. Семена фасоли после разделения на пневмовибростоле.

Рис.9. Протравливатель семян  (ПС).

 

Блок предпосевной подготовки состоит из щадящей нории, собственно протравливателя, двух емкостей для различных жидких препаратов и подсушки семян после обработки в протравливателе. На рисунке 9 показан протравливатель семян (ПС).

В протравливателе обработка семян препаратами производится за счет их свободного пересыпания, и равнораспределение препарата по поверхности семян обеспечивается вначале распыляющими форсунками, а затем взаимоконтактами семян в процессе их пересыпания. Две автономные системы подачи и нанесения препарата позволяют применять препараты, объединять которые в одной емкости недопустимо. Подготовленные к севу семена ссыпаются в биг-беги и из этих же биг-бегов загружаются в приемные емкости сеялок.

Такая подготовка семян обеспечивает:

-        высокую однородность семян по размеру, что, в свою очередь, предопределяет высокое качество сева – без пропусков и сдвоенных семян;

-        абсолютную выравненность по посевным характеристикам, т. к. всхожесть и энергия прорастания у сильных семян совпадают;

-        полное отсутствие пораженных семян - они, как показывает опыт, отделяются на пневмовибростоле как более легкие при тех же размерах;

-        полное отсутствие как макро, так и микротравмирования, что обеспечивает практически 100% всхожесть;

-        равномерность всходов, выравненность всех фаз вегетации, равномерность созревания, а главное, высокую продуктивность.

  Агротехнология.

Выращивание фасоли на больших площадях  - дело новое. Всего десять лет назад сотрудники журнала «Зерно» убедились в том, что фасоль в промышленном масштабе с поставкой урожая на консервные заводы выращивала в только одна агрофирма «Рост Агро». Сегодня фасоль считается одной из ведущих бобовых культур, и спрос на зерно фасоли возрастает.

Сегодня в мире фасоль выращивается на площади превышающей 25 млн. га, а мировое производство составляет около 30 млн. тонн. Более 95% от мирового валового сбора приходится на страны Азии, Южной и Северной Америки и Африки. В Англии и других европейских странах популярна овощная фасоль, которую выращивают под пленкой. Но нам интересна технология открытого возделывания фасоли.

Обработка поля под посев приводится во многих источниках [3], но поскольку я глубоко убежден, что глобальная перспектива растениеводства в щадящей технологии обработки почвы, то рекомендации по глубине вспашки с отвалом и последующей технологии выравнивания поля не привожу. Подожду опыта тех мудрых аграриев, которые освоят выращивание фасоли по Strip-till или, еще лучше, по No-till.

По массе 1000 шт. семян фасоли разделяется на три группы: мелкосемянки – 140-150 г; среднесемянки – 250-400 г и крупносемянки – 400 и более грамм. Закладка нижнего боба - 7 см.

Европейцы отдают предпочтение фасоли белого цвета, население азиатских стран предпочитает фасоль красного цвета или разноцветную. Фасоль в севообороте способствует повышению плодородия почвы, поскольку фасоль продуцирует не менее 60 кг/га органического азота, а пожнивные остатки повышают ферментативную активность почвенной биоты и доступность питательных веществ последующим культурам.

Фасоль – теплолюбивая культура. Начинает прорастать при температуре почвы 8-10°С. Прорастание затянутое по той причине, что, как и у всех бобовых, набухание требует поглощения воды больше массы семянки (в 1,2-1,4 раза), а процесс набухания, как известно, очень зависит от температуры. Так, при температуре воздуха 24-30°С прорастание происходит за 7-8 дней, а при 15°С – за 14-15 дней.

Всходы плохо переносят весенние заморозки. Самая благоприятная температура для роста и развития 20-28°С. Высокая температура неблагоприятна. Так, при температуре выше 30°С снижается количество семян в бобе, происходит абортивность плодоэлементов, а при температуре 39°С ростовые процессы в растении останавливаются [1].

Культура переносит умеренное затенение. Оптимальная норма высева 400-600 шт. всхожих семян на га. По продолжительности вегетации фасоль можно разделить на три группы: раннеспелая (75-85 дней), среднеспелая (85-100 дней) и позднеспелая (100-120 дней и более).

Фасоль плохо конкурирует с сорняками. У этого растения есть одна особенность – при умеренной погоде листики растения расположены горизонтально, а в жару они становятся вертикально, открывая доступ света в междурядье. При наличии влаги сорняк активизируется.

Культура одновременно требует хорошего увлажнения почвы при прорастании и, в то же время, чрезмерное переувлажнение существенно снижает всхожесть семян. Корневая система фасоли расположена в слое не глубже 20 см, поэтому пересыхание почвы отрицательно сказывается на развитии растения и его продуктивности. Транспирационный коэффициент в среднем составляет 550-600 единиц.

Лучшие предшественники: озимые и яровые, кукуруза на силос. Нежелательно высевать после подсолнечника, гречихи и других зернобобовых культур. Сеять на одном поле с интервалом 3-4 года.

Рис.10. Зависимость урожайности сои и фасоли от густоты сева, т/га (средние данные за три года) [2].

 

Интересно отметить, что урожайность фасоли, практически, слабо зависит от густоты сева в отличие, например, от сои. Очевидно, при малой норме высева урожайность компенсируется за счет количества бобов и массы 1000 шт. семян (рис.10). В какой-то мере это ресурс снижения затрат за счет нормы высева.

Фасоль по сравнению с другими бобовыми культурами более требовательна к плодородию почвы. Для нее малопригодны почвы с повышенной кислотностью, засоленностью и с высоким залеганием грунтовых вод, глинистые грунты. Для фасоли подходят грунты с нейтральной кислотностью (рН 6,0-7,5) -  это важно, прежде всего, потому, что такой уровень кислотности способствует хорошей азотфиксации.

Центнер зерна фасоли потребляет из почвы 5-6 кг N; 4-5 кг К₂О; 1,5-2 кг Р₂О₃ и 4,0-4,5 СаО [1]. При посеве рекомендуется вносить фосфор 15-20 кг, калий 20-30 кг, азот 10-15 кг.

При правильной инокуляции фасоль в период вегетации обеспечивается органическим азотом в требуемом количестве. Для инокуляции семян перед севом рекомендуют «Ризобофит» или «Ризогумин». Внесение микроудобрений обязательно, но конкретное количество и состав зависит от их наличия в почве. В производимых нами двухкомпонентных протравливателях можно при обработке семян наносить на семена микроудобрения: серу, молибден, марганец, медь, цинк независимо от протравителя.

В последнее время выращивание органической продукции все более и более становится востребовано рынком. Фасоль, как культура, поступающая в пищу и подлежащая лишь тепловой обработке, занимает на рынке органической продукции достойное место. При этом требуется безгербицидная обработка почвы. Агрономы, выращивающие органическую продукцию, хорошо знают, что успех при этом возможен, если поле на предшественниках было вычищено от сорняка. Понятно, что абсолютно чистого поля не бывает.

Фасоль – культура позднего высева, это позволяет до сева провести 2-3 механические обработки и удалить сорняк в фазе «ниточки», а поскольку всходы появляются медленно, то это позволяет выполнить еще две агротехнологические довсходовые обработки.

Отборные семена фасоли, подготовленные по щадящей пофракционной технологии, при севе можно заглубить на 1 см, т.е. сеять на глубину не 2-3 см, а на 3-4 см, при этом всходы будут дружными, но небольшая задержка до начала всходов позволяет еще раз механически удалить прорастающие сорняки. Оптимальный срок сева 15-25 мая. Способ сева: широкорядный с шириной междурядья 30-45 см; рядный – 15-18 см, а также можно высевать в строчку 45х15х45 [3].

В процессе вегетации требуется выполнить не менее двух междурядных обработок. Междурядную обработку рекомендуют проводить дважды: первый раз при формировании второго тройчатого листа, а второй раз перед смыканием рядов.

Гербицидная технология достаточно хорошо описана в специальных рекомендациях. Рекомендуют страховые гербициды: против широколистных - «Базарган» (1,5 л/га) в два приема, а если один, то максимальную дозу (2 л/га); против злаковых - «Фюзилад Форте 150 ЕС» (1,2 л/га) или «Миура» (0,7 л/га) [3].

Фасоль более-менее устойчивая к болезням культура, но, тем не менее, поражается фузариозом, бактериозом, корневыми гнилями. Защита – отборные семена, качественно обработанные перед севом. Однако в случае поражения рекомендуют дважды опрыскивать в период вегетации «Импакт К» (0,6-0,8 л/га), «Коренет» (0,6-0,8 л/га). Основной вредитель – фасолевая зерновка, защита – обработка инсектицидами перед началом цветения и через 8-10 дней после «Конект» (0,5 л/га) [3].

Иногда при уборке рекомендуют проводить фумигацию зерна. В случае, когда рост и развитие растений по каким-либо причинам задерживается, целесообразно выполнить десикацию. В качестве десиканта используют «Глифосат» (особенно если поле засорено сорняками) при влажности фасоли 30% за 10-14 дней до уборки, норма 3 л/га или «Дикват» («Реглон и др.»), который используют при 75% побурения стручков за 5-7 дней до уборки, норма 3 л/га в концентрации 200 л воды на га [3].

Уборку целесообразно выполнять при влажности 19-20%, обороты барабана 400-500 об/мин. Уборку лучше всего делать утром или вечером – меньше растрескивание бобов.

 

Маш.

Если проще, то маш – это азиатская фасоль, хотя, наверняка, есть особенности и в агротехнологии, и в использовании маша как пищевого продукта.

Родина маша – Гималаи. Именно в районе Гималаев маш был окультурен за 1000 лет до н.э., примерно в это же время он был распространен в Восточную Азию, Корею и Китай. В Японию маш попал около 1000 лет тому назад. Доля маша в этих странах на втором месте из бобовых культур после сои. Маш также широко распространен в Америке и Южной Африке.

Такая популярность этой культуры легко объяснима, если учесть ее свойства. Далее только перечень достоинств: уменьшает поры, питает кожу (маски), укрепляет иммунитет, стимулирует умственную деятельность, повышает остроту зрения, стабилизирует холестерин, борется с опухолями, улучшает гормональный фон, нормализует давление и уровень сахара в крови, поглощает токсины и излишки жира, повышает гибкость артерий и вен, регулирует температуру тела, предотвращает тепловой удар, нормализует обмен веществ, снижает тягу к сладкому.

Рис.11. Доля белка в маше и других продуктах питания (%).

 

Маш позволяет сократить потребление мяса на 2-3 раза в неделю, тем самым снизить нагрузку на пищеварительный тракт (рис.11). Маш – диетический продукт, показан диабетикам, вегетарианцам, спортсменам, людям с лишним весом, имеющим проблемы с сердцем и обменом веществ [4].

Маш широко используется в китайской кухне, а также в странах Средней Азии, Японии, Корее, Индии и Юго-Восточной Азии. Маш потребляют в пищу как лущенным, так и в бобах, а также пророщенным, из крахмала маша делают лапшу [4]. Нелущенный маш добавляют в рисовую кашу, варят густой суп. Лущенный маш широко используется как гарнир, готовят из него пасту, десерты.

Маш имеет уникальный сладковатый вкус, что выделяет его среди других бобовых и позволяет из него готовить большое разнообразие различных паст, начинок и другого для использования в кулинарии и кондитерских технологиях.

Маш пророщенный широко распространен в азиатской кухне. В силу того, что семена маша размером 0,5-0,8 см, они быстро набухают и дают ростки. Процесс прорастания занимает чуть более суток. Ростки маша в десять раз менее калорийны, чем семена и содержат много полезных веществ. Применяют для приготовления витаминных салатов. Лапшу из крахмала маша называют стеклянной, т.к. после варки она прозрачна. В Украине ее часто продают под видом рисовой лапши [4].

Агротехнология.

Маш – растение однолетнее. При прорастании растение не выносит семядоли на поверхность. Первичные два листа небольшие (5-8 см), зато тройчатые листы в несколько раз больше (20-30 см). Бобы длинные (8-15 см). Семена мелкие (0,5-0,8 см), масса 1000 шт. семян 40-110 г. Семена могут быть разного цвета, но преимущественно темно-красного.

У маша по сравнению с фасолью обыкновенной есть свои преимущества. Во-первых, маш менее требователен к почве – может расти на кислых и залуженных почвах [5]. Во-вторых, маш более стоек к грибковым и бактериальным заболеваниям. В-третьих, менее повреждается фасолевой зерновкой.

Основные агротехнические приемы практически совпадают с технологией выращивания фасоли. Однако одну особенность необходимо отметить – лучшим предшественником для маша могут служить многолетние травы [5]. 

Уважаемый читатель, агробизнес, пожалуй, самый сложный из всех бизнесов, но в то же время, жизненно необходим для человечества. В нем, как ни в каком другом, нужно держать «нос по ветру». Бобовые культуры имеют традиционный спрос в странах Востока, но мировой тренд «здоровая пища» убедительно доказывает перспективность производства бобовых культур и в их числе фасоли. А если еще учесть и облагораживающее воздействие бобовых на почву (органический азот), то нельзя оставить бобовые без внимания.