Очистка, калибровка и сепарация семян чечевицы

Чечевица – плюсы в севообороте.

Чечевица в поле и на столе.

Кратко о чечевице. Названия равнозначны чечевица пищевая, чечевица обыкновенная, чечевица культурная. Родина чечевицы - Южная Европа и Западная Азия. В питании человека чечевица была еще в пору его кочевого образа жизни, поскольку в диком виде она и сейчас еще произрастает в Юго-Восточной Европе, Малой и Средней Азии. Окультуренную чечевицу находят в египетских пирамидах и при раскопке стоянок первобытных людей в Швейцарии.

Для многих азиатских народов чечевица является одним из важнейших источников белка, способным заменить по питательным свойствам хлеб, крупу и даже мясо. Это неудивительно в силу высокой калорийности чечевицы (более 300 ккал), в состав которой входит около 25% легко усваиваемого белка, более 50% углеводов, обеспечивающих утоление голода. Чечевица содержит меньше жира, чем горох, и является превосходным источником железа.

Рис.1. Рост валового сбора чечевицы в мире (млн.тонн).

Рост производства чечевицы предопределен, прежде всего, необходимостью увеличения производства белка растительного происхождения.

За последние 50 лет мировое производство чечевицы увеличилось практически в 6 раз, а численность населения Земли за это время увеличилось в 2,3 раза. Т.е. очевидна тенденция снижения дефицита белка растительного происхождения в рационе питания населения планеты (рис.1).

Рис.2. Рост урожайности чечевицы в мире (ц/га).

Средняя урожайность в мировом производстве чечевицы за пятьдесят лет возросла более чем в два раза (рис.2).

Производство белка из семян чечевицы увеличилось более чем в 6 раз, что говорит о целевой селекции на повышение белка в семенах бобовых культур, в том числе и чечевицы (рис.3).

Рис.3. Рост производства белка из семян чечевицы в мире (тыс.тонн).

В чечевице содержится фолиевой кислоты больше, чем в каком-либо другом продукте. В одной порции приготовленной чечевицы содержится практически дневная норма фолиевой кислоты. Зерно чечевицы отличается высоким содержанием микроэлементов – кальция, калия, фосфора, железа, имеет в своем составе марганец, медь, молибден, бор, йод, кобальт, цинк, жирные кислоты из группы Омега-3, Омега-6, а также является хорошим источником витаминов группы В, содержит витамины РР, А.

Лечебные свойства чечевицы известны давно. Древнеримские врачи утверждали, что регулярное употребление чечевицы делает человека спокойным и терпеливым. Наверное, это так и есть, поскольку чечевица является очень хорошим источником триптофана – аминокислоты, которая в человеческом организме превращается в серотонин, а недостаток серотонина приводит к депрессиям, тревожности и просто к скверному настроению.

Чечевичная каша стимулирует обмен веществ, повышает иммунитет. Чечевица содержит исофлавоны, которые подавляют онкологические заболевания (конкретнее – рак груди). Считается, что блюда из чечевицы дают согревающий эффект, что интересно для жителей северных стран.

Культура потребления бобовых культур в мире растет. Прежде всего это касается тех стран, которые в последнее время наращивают производство зернобобовых культур. Немалую роль в этом играют новые исследования диетологов и успехи в технологии производства продуктов питания. Подтверждение тому – освоение производства проростков чечевицы с целью включения их в рецептуры производства хлебных и мясных изделий [1].

Чечевицу проращивают при температуре 15-20°С в течение 4-6 суток в затененном объеме. Длина ростков при этом составляет 7-10 см, а выход по массе - около 130% от массы исходной чечевицы. Химический состав чечевицы и ее ростков приведены на рисунках 4, 5. Из рисунков 4, 5 хорошо видно, как увеличивается доля белка, витамина С, р-каротина и снижается доля углеводов и жира в ростках чечевицы по сравнению с зерном чечевицы.

Рис.4. Сравнение химического состава чечевицы и проростков чечевицы [1].	Рис.5. Сравнение содержания витаминов в чечевице и проростках чечевицы [1].

Кроме того, в ростках чечевицы, по сравнению с зерном чечевицы, содержится в 10 раз меньше олигосахаридов, что практически устраняет метеоризм кишечника. Аналогичные исследования с целью внедрения зернобобовых культур в технологии производства продуктов питания проводятся с зерном нута, гороха, фасоли.

Новое в агротехнологии и в подготовке семян чечевицы.

Но поскольку сегодня  внедряется щадящая технология производства отборных семян, то есть смысл рассказать о ней применительно к чечевице.

На рисунке 6 показан общий вид семенного завода для любых с/х культур, включая мелкосемянные культуры и овощные (морковь, чеснок и т.п.). Далее тезисно рассмотрим технологию производства семян и агротехнологию выращивания чечевицы.

Рис.6. Общий вид семенного завода для любых с/х культур.

Уборка чечевицы задача непростая. Чечевица склонна к полеганию, неравномерно вызревает, нижние бобы расположены низко. При раздельной уборке после подсушки в валках (2-4 дня) в ворох попадает много минерального сора. Высокая засоренность после прямой уборки. Убирать и подбирать чечевицу лучше при влажности около 18%, что снижает травмирование и потери при этих операциях.

Для удаления крупного растительного и мелкого легковитаемого сора на заводе устанавливается блок очистки зерна. Вся технология взаимодействия механизмов с зерном на заводе подчинена принципу – не наносить семенам не только макро-, но и микротравм (щадящие тихоходные нории, отсутствие шнеков, скребков и т.д.).

Зерно после очистки может поступать как на дальнейшую доочистку, калибровку, пофракционную сепарацию семян по плотности, так и свозиться на склад в случае, если в процессе уборки объем семян превышает возможности завода по производительности.

Очистка, калибровка и сепарация семян по плотности показана на примере очистки двух партий чечевицы, привезенных нам на завод (см. ниже). Безусловное преимущество внедряемой нами технологии производства отборных семян в том, что уже на этапе калибровки семена разделяются по выполненности, т.е. щуплые отделяются на запатентованных нами решетах, т.к. на них семянка поворачивается и примеряется толщиной, т.е. наличием в ней тех питательных веществ, которые и предопределяют посевные и урожайные качества семян. Для чечевицы это особенно значимо, т.к. размер ширины и толщины у семянок чечевицы сильно отличается.

Несколько слов о предпосевной обработке семян чечевицы. На сегодня всем тем, кто озабочен сохранением плодородия почвы, а еще лучше восстановлением ее плодородия, понятно, что в почву, хотя бы в объем корневой системы, надо заселить те микроорганизмы, которые интенсивной технологией были изничтожены в предыдущие годы.

Что до чечевицы, то из химических препаратов ее рекомендуют обрабатывать такими препаратами как «Фундазол» (2-3 кг/т) или «Тигам» (4-6 кг/т). Обработку можно проводить за 1,5-2 месяца до сева [2]. А вот микробными препаратами необходимо обрабатывать семена в день сева. Одновременно с бактериальными препаратами необходимо нанести на поверхность семян микроэлементы. При этом необходимо понимать, что такие препараты не должны находиться в одной емкости. Именно для такой обработки семян мы выпускаем двухкомпонентные протравливатели (рис.7). Каждый из препаратов имеет свою автономную систему нанесения на семена.

Рис.7. Протравливатель семян  (ПС).

 

Строгая калибровка семян позволяет определить точную посевную норму в размерности шт.кг/га. Итак, семена готовы к севу. Норма высева в зависимости от рядности и от региона возделывания может колебаться от 2 до 3 млн.шт./га.

Глубина сева. Вот тут отборные семена, подготовленные по нашей технологии, могут сыграть свою роль. Если верхний слой почвы имеет дефицит влаги и даже если достаточно увлажнен, то сеять отборные семена можно на глубину 7-9 см. Отборные семена уверенно прорастут, при этом полная гарантия одновременного набухания семян, но, главное, у агронома появляется возможность не менее двух раз в довсходовый период механически удалить сорняки в фазе ниточки и еще раз после всходов. Кроме этого, во влажном прикорневом объеме активнее развиваются клубеньки на корнях растений, и остаточная почвенная биота также активно размножается.

Вот в чем преимущество отборных семян. При глубокой заделке семян отпадает необходимость каткования. Дружные всходы предопределяют выравненность всех фаз развития чечевицы до созревания зерна, и само созревание получается более выравненным, что снижает потери при уборке.

Таким образом, отборные семена существенно снижают затраты в послепосевной период и обеспечивают повышение  урожайности и качества зерна.

Рис.8. Количество азота фиксированного из атмосферы чечевицей в разные года в мире (тыс.тонн).

 

Необходимо также отметить, что чечевица очень значима в севообороте, как и другие зернобобовые культуры. Так, динамику увеличения азота, фиксированного при производстве зернобобовых культур, можно оценить на примере чечевицы (рис.8). Из рисунка 8 видно, что доля аммонийного азота в почве только от одной культуры из зернобобовых заменила потребность в азотных удобрениях в мире в 2016 году в количестве около одного миллиона тонн (если учесть, что усвоение растениями азота из минеральных удобрений не превышает 30%).

Не удивительно, что рентабельность ее выращивания превышает рентабельность подсолнечника (таб.№1) [3].

Таблица №1

	Чечевица	Подсолнечник
Семена	1500	1000
СЗР	800	800
Удобрения	-	800
Прочее	4500	4500
Расходы	6800	7100
Урожайность	1,8 т	1,8 т
Цена без НДС	10200	8700
Доходы	18200	15600

Поскольку бобовые культуры повышают урожайность последующих культур, то целесообразно эффективность их в севообороте оценивать в посевном цикле. Ниже приведено такое сравнение на примере одного холдинга (таб. №2) [3].

Таблица №2

Пшеница	Подсолнечник	Пшеница	Подсолнечник
200$	210$	200$	210$
Среднее за цикл 205$
Пшеница	Подсолнечник	Чечевица	Подсолнечник
280$	250$	250$	280$
Среднее за цикл 260$

 

Уважаемый читатель, сегодня тренд «органическая продукция» на подъеме. Я с разрешения одного председателя фермерского хозяйства привожу рекомендации, с которыми он поделился на конференции  по агротехнологии выращивания органической чечевицы.

Подготовка почвы и семян к севу.

• Подготовка почвы осуществляется по осени – выравнивание по Овсинскому;
• Предшественники – зерновая группа (кроме кукурузы), технические культуры (кроме подсолнечника);
• Предпосевная обработка семян осуществляется препаратами с микоризой.

Посев.

• По срокам сева – сверхранний, как только позволяют погодные условия, посевы выдерживают понижение температуры до -5°С;
• Глубина высева – 4-7 см;
• Способ высева – узкорядный, от 7,5 до 15 см;
• Норма высева – 1,5-2 млн. семян на гектар (50-120 кг/га в зависимости от плотности (натуры) зерна).

Уход за посевами.

• Довсходовое боронирование;
• Боронирование во время всходов.

Уборка чечевицы наиболее проблемна. Потери при несвоевременной уборке могут достигать до 80%.

Способы уборки:

• Прямое комбайнирование;
• Раздельное комбайнирование.

Таблица №3. Параметры рабочих органов системы обмолачивания комбайна, которые необходимы для уборки чечевицы.

Диаметр барабана (ротора), мм	Скорость оборота барабана (ротора) об/мин
400	570
500	460
600	380
700	320
800	290

Таблица №4. Основные настройки комбайна для уборки чечевицы в зависимости от цвета ее семян.

Параметры	Зеленая чечевица	Красная чечевица (мелкосемянная)
Зазор между декою и барабаном (вход-выход), мм	20-10	20-13
Настройки мощности (сила ветра) вентилятора, %	60-75	75-80
Зазор между створками верхнего решета, мм	10-20	13-25
Зазор между створками нижнего решета, мм	5-10	8-16

Новая технология очистки чечевицы.

Уважаемый читатель, рискну предположить, что вы уже знаете, что наша фирма производит оборудование для щадящей очистки зерна и для производства семян, которые в XXI веке ответят стандартам следующего поколения. Поэтому мы с удовольствием беремся за самые трудные задачи по очистке различных культур от трудноотделяемых сорных примесей.

Именно эти два случая очистки применительно к смеси чечевицы с трудноотделимыми сорными включениями приведены в нижеследующем материале.

Преимущества сит и решет новой геометрии, нами запатентованные, особенно значимо проявляются, когда необходимо выполнить очистку семян какой-то культуры из сложной смеси. Трудные случаи очистки семян обусловлены двумя факторами: большой разницей между шириной и толщиной семян и близкими значениями натуры семян и сора.

 

Нам последовательно завезли на очистку две партии сильно засоренной чечевицы. Причем, характер сора в каждой партии существенно отличался.

Первая партия (двадцать тонн отсева) представляла из себя отход чечевицы с сором, которую разделить на традиционных машинах не удалось.

Задача была простая – выделить из этой смеси чечевицу, качество которой устроит покупателя. В состав смеси входила кондиционная чечевица, половинки семян, мелкий минеральный и растительный сор, камушки, семена других культур, в частности, мелкие семена подсолнечника. Образец исходного материала приведен на рисунке 9.

Рис.9. Смесь чечевицы и сора перед очисткой.

Особо крупного сора в составе смеси не было, поскольку он был отобран ранее на том оборудовании, что стоит у заказчика, а нам он привез только тот отсев, который не смог доочистить. Поэтому очистку мы начали с отбора мелкого сора.

Этап очистки оказался простым. Смесь была разделена на ситах  Через такое сито прошел мелкий минеральный и растительный сор (рис.10), а чечевица сошла. 

Рис.10. Мелкий минеральный и растительный сор.

Но вместе с чечевицей сошли и половинки семян и камушки. Разница в толщине целых семян чечевицы и их половинок показала, что для их разделения необходимо решето  с размером  Благо, что сегодня мы можем делать решета любого размера, начиная от размера 0,5 мм и с шагом 0,1 мм. Делаем необходимое решето и убеждаемся, что действительно на этом решете удалось очень строго разделить половинки семян от целой чечевицы. На рисунке 11 показаны отобранные половинки семян. На плоских ситах такое разделение выполнить невозможно. 

Рис.11.  Половинки семян чечевицы.

Решето  «поворачивает» половинку семянки «боком», и она проходит, а все целые семена при этом сходят. Главное, правильно подобрать калибр решета. Принцип такого разделения показан на примере семян сои (рис.12). 

Окончательная очистка чечевицы выполнена на пневмовибростоле. С «тяжелого берега» стола сошли камушки с какой-то долей кондиционной чечевицы (рис.13), а с середины стола сошла чечевица кондиционного качества (рис.14).

Долевое распределение смеси чечевицы по фракциям после очистки и калибровки показано на рисунке 15. Доля чечевицы с камушками составила менее 1%, и то после повторного разделения этой смеси (около 175 кг) на пневмовибростоле концентрацию камушков удалось увеличить и часть кондиционной чечевицы добавить в объем чистой.

Рис.12.  Принцип взаимодействия сои с решетами новой геометрии.	Рис.13. Смесь камушков и чечевицы, сошедшая с «тяжелого берега» пневмовибростола
Рис.14. Очищенная кондиционная чечевица.	Рис.15. Долевое распределение смеси чечевицы по фракциям после очистки и калибровки

У заказчика были куплены все фракции (естественно, по разным ценам). На мой вопрос, зачем покупать смесь семян чечевицы с камушками (доля этой смеси составила менее 1% от общего объема, завезенного на очистку), покупатель ответил так: «Куры разделят чечевицу от камушков лучше, чем ваш пневмовибростол». Возразить было нечего.

Таким образом, из двадцати тонн безнадежно засоренной чечевицы наше оборудование позволило выделить тринадцать тонн чистейшей чечевицы, которая сразу была отправлена на продажу, да и остальные отобранные фракции нашли своего покупателя.

 

Вторая партия чечевицы была засорена пшеницей, что вызывало большие трудности при разделении такой смеси, и только универсальность сочетания сит и решет  с последующим разделением трудноразделяемой смеси на пневмовибростоле очередной раз подтвердила уникальность технологии очистки.

Кроме пшеницы, в составе смеси были семена подсолнечника, мелкий и крупный сор, но основная трудность была вызвана разделением пшеницы и чечевицы. Трудность заключалась в том, что на каждый размер чечевицы попадала «своя» пшеница. Таким образом, в составе каждой фракции отходов, к которым относится пшеница, оставалась какая-то часть чечевицы.

Для удаления крупного сора и, прежде всего, крупной пшеницы, исходная смесь была пропущена через решето  размером 2,8. Естественно, крупная пшеница сошла с решета, а весь остальной материал прошел. Доля сошедшего материала составила всего 5,3%. Но, тем не менее, в его составе какую-то долю составляла крупная чечевица.

Далее прошедшая через первое решето смесь поступила на сито  размером 3,5. Через такое сито прошла мелкая пшеница, сор и какая-то доля мелкой чечевицы. Доля этого прохода составила 4,9%.

Сошедший с сита  материал поступил на сито  Через такое сито прошла крупная чечевица, которая по чистоте отвечала требованию товарной чечевицы.

Рис.16. Результат очистки смеси чечевицы с пшеницей

Для выделения из оставшейся массы мелкой чистой чечевицы смесь была направлена на решето . Через это решето мелкая чечевица прошла практически чистая, а сошла смесь средней по размеру пшеницы с малой долей средней чечевицы. Доля этой смеси составила 3,0%.

Общее распределение разделенного материала показано на рисунке 16.

Несмотря на то, что из исходной смеси чистая чечевица составила 86,8%, а засоренный материал составил всего 13,2%, обидно терять деньги и оставлять эту долю материала без дальнейшего разделения ее на чечевицу и пшеницу.

Универсальность сочетания сит и решет новой геометрии с возможностью окончательного разделения на пневмовибростоле позволяет разделить, казалось бы, уже не разделяемый материал.

Покажем это на примере отхода смеси мелкой пшеницы с мелкой чечевицей, прошедшей через сито  . Эта смесь была просеяна через сито  . Самая мелкая пшеница прошла, а чечевица нет. Для дальнейшего отделения чечевицы сошедший материал был направлен на решето  . 

Естественно, на таком решете семена чечевицы, «примерившись» самым малым размером – толщиной, прошли, а пшеница сошла. В прошедшей чечевице есть какая-то доля сора, но она легко отойдет на пневмовибростоле, и чистая мелкая чечевица сойдет с «тяжелого берега» пневмовибростола и будет добавлена к чистой чечевице, повысив % выхода 86,8% +.

Аналогичное разделение можно сделать с отходами смеси крупных и средних зерен пшеницы и чечевицы. Если речь идет о семенах чечевицы для посева, то чистая крупная чечевица, прошедшая через сито  , 

направляется на пневмовибростол для окончательной очистки и сепарации семян по плотности. С «тяжелого берега» пневмовибростола сходит абсолютно чистая чечевица с очень высокими посевными и урожайными качествами.

Общая последовательность очистки чечевицы из смеси с пшеницей показана на рисунке 17, 18, с демонстрацией образцов разных фракций.

Рис.17.

 

Рис.18.

Рис.19. Проход через круглое сито 5,0 (крупка).

Так получилось и с семенами чечевицы, подготовленными к севу по традиционной технологии, но по просьбе заказчика завезенными к нам. Мы их пропустили через пофракционную технологию. Вот результаты. Всего было завезено 6040 кг. Внешне семена выглядели вполне привлекательно. Но после калибровки оказалось, что в составе семян 68 кг боя (проход через круглое сито  ) (рис.19).

Рис.20. Половинки семян чечевицы (проход через решето 1,7)

18 кг половинок семян (проход через решето  ) (рис.20).

Аспирация удалила из посевного материала 15 кг пыли.

Пыль недопустима в семенах по той причине, что она ухудшает предпосевную обработку – 1% пыли снижает эффективность покрытия препаратом семян на 6%.

После очистки семенного материала от крупного сора, дробленной чечевицы и пыли весь материал был разделен на три фракции. Каждая фракция семян была выравнена по толщине семянок на решетах  следующих размеров.

I фракция	II фракция	III фракция

Главное преимущество пофракционной технологии в том, что она позволяет из каждой фракции выравненных по размеру семян выделить легкие, малоурожайные семена.

Пофракционность необходима по той причине, что выделение семян по плотности (а значит по семенным и урожайным качествам на пневмовибростоле) происходит в восходящем потоке воздуха и строгое разделение их по плотности возможно только при одинаковой парусности, а это возможно только в том случае, если форма и размер «парящих» семян будет одинакова, только тогда тяжелые, то есть отборные  окажутся ниже по уровню положения, а легкие выше.

Так вот, легких семян из завезенной партии оказалось 420 кг, т.е. 7%. Таким образом, из 6040 кг привезенных семян чечевицы после щадящей пофракционной технологии оказались негодными к севу 521 кг, т.е. 8,6%.

Представьте себе потери при высевании такого количества чечевицы. Кроме того, в каждой из фракций была точно определена масса 1000 шт. семян, что позволяет обеспечить точный сев в размерности шт.кг/га и исключить пропуски и «двойники» при севе.

I фракция. Проход через решето  3,2.	II фракция. Проход через решето  3,0.	III фракция. Проход через решето  2,8.
Рис. 21.

На рисунке 21 приведены I, II и III фракции.

Рис.22.

Интересно то, что величина диаметра семянок чечевицы каждой фракции практически одинакова, а толщина семянок, например, III фракции меньше чем толщина семянок I фракции более чем на 0,5 мм (рис.22). Такая разница в толщине объясняет разницу массы 1000 шт. семян составляет более 30%. В этом и суть предлагаемой нами пофракционной технологии.

Уважаемый читатель, я много внимания уделил такой культуре, как чечевица, понимая, что ее доля на рынке России пока невысока, но мне представилась возможность на примере этой нишевой культуры показать не только ее достоинства, но и технологию очистки и производства семян, которая нами применяется для любых культур. Кроме того, я уверен, что доля производства чечевицы в России , как и других бобовых культур, будет обязательно расти.