棉种分选加工工艺及设备

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０　引言棉花种子是棉花生产最基本的生产资料，棉种质量的好坏直接影响着棉花产量的高低和纤维品质的优劣，选用品质优良的棉种可以实现农业增产、农民增收，研究表明，粮食增产中，优质良种所起的作用大约占１／３以上［１］。种子经过机械加工，精度可提高到９７％以上，发芽率可相对提高一个百分点，千粒重可提高０．５　ｇ，大大提高作物的播种品质，提高种子的科技含量和商品价值。实践表明，用机械方式对种子进行加工，是提高种子整体品质的重要手段，是种子商品化的关键环节。本文以新疆石河子开发区天佐种子机械有限责任公司的棉种分选加工生产线以及石河子大学机械电气工程学院种子精选分级实验室中的相关棉种加工设备为例，就目前棉种分选工艺和各工序所涉及到原理进行阐述，并对其相应的机械设备进行介绍，以期能为相关企业制定棉种加工工艺以及选择棉种加工设备提供参考。１　棉种加工工艺从棉花加工生产线获得的棉种毛子表面附着大量的棉绒，棉绒的存在降低了棉种质量，影响棉种的发芽率。同时，棉种成熟度及纯度等因素均影响棉种的质量。为确保棉种的高品质，必须对棉种进行分选加工。通常物料的分选加工主要包括初选和精选。受各棉种加工企业的加工工艺及设备的制约，目前新疆棉种的加工质量参差不齐，石河子天佐种子机械有限责任公司是目前石河子地区棉种分选加工水平相对较高、棉种加工质量较好的企业，其棉种分选加工工艺见图１。

棉种分选加工工艺及设备摘 要关键词棉种是棉花生产最基本的生产资料，棉种分选加工则是提高棉种质量和商品性的重要手段。本文以新疆石河子开发区天佐种子机械有限责任公司的棉种分选加工生产线以及石河子大学机械电气工程学院种子精选分级实验室中的相关棉种加工设备为例，简要阐述了棉种分选加工过程中涉及的分选原理和相关设备，并对相关设备的工作过程及主要特点进行了阐述，以期能为相关企业棉种分选加工工艺的制定及设备的选择提供参考。棉种 分选 工艺 设备

施先军１ 坎　杂２ 陈绍杰２（１．　新疆石河子一四三中心团三区 新疆 石河子 ８３２０００；２．　石河子大学机械电气工程学院 新疆 石河子 ８３２０００）

图１ 棉种分选加工工艺流程图２　棉种分选加工工艺涉及的分选原理种子分选主要目的是剔除混入的异作物或异品种种子，不饱满的、虫蛀或劣变的种子，以提高种50现代农业装备

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子的精度级别和利用率。目前常用的种子分选技术主要根据种子外形尺寸、种子密度、空气动力学特性、种子表面特性、种子颜色和种子电特性等一种或几种物料特性的差异进行分离，以清除掺杂物和不合格品。棉种分选加工工艺综合利用了棉种和掺杂物之间的尺寸、密度、空气动力学特性、表面颜色特性和电特性等物料特性的差异，依次完成棉种的初选和精选过程。３　棉种分选加工工艺涉及的装备根据上述棉种分选加工工艺要求，主要涉及的棉种加工设备包括：风筛选设备、磨光或者抛光设备、比重清选设备、色选设备、介电分选设备、包衣设备等。各设备主要工作过程及主要特点如下：３．１ 风筛选设备风筛选是利用种子的空气动力学特性和种子尺寸特性，将空气流和筛子作用结合起来的种子清选分选装置。５ＸＦ－３．０棉种风筛式清选机示意图见图２。在此筛上种子按大小进行粗精选，棉种流过尾筛后，再受气流作用，重的、好的种子掉落下来，而轻的种子及杂物被升举而除去。该设备主要特点有：①喂入调节机构能够控制喂入量大小，保证喂入均匀流畅及筛面宽度方向上的物料厚度一致；②筛箱采用木质，可承受较大的振动冲击，吸收机器产生的共振，使机器工作更加平稳；③下吹风机的等分导流槽使分布在尾筛上的风压均匀，风机转速无级调节，保证清选不同物料都能得到满意的效果；④根据不同生产率、作物及所分等级需要可变换不同的加工流程；⑤通过橡胶球自动清理筛面，保证有效的清筛效果。３．２ 抛光设备磨光机主要由２个圆柱体的刷棍组成，通过对棉种种皮的磨刷和种子表皮间相互磨擦可除去种子表面上的残绒、残酸和磨掉一些秕子、破子。磨光机的应用［２］，解决了棉种加工烘干温度过高，硫酸配制用量过大，残酸、残绒含量严重超标的问题，有效地降低了棉种残绒、残酸的含量，提高了棉种的商品质量。同时，经磨光机处理过的棉种，色泽光亮，色差明显，大大减少了棉种中的杂质，降低了棉种中的残绒指数，降低了红子、秕子和空壳的数量，有利于密度式选种机的精选，更有利于棉种色选机准确无误地把红子、黄子和白子（包括残绒指数在１～４级的种子视同白子）选掉，提高了后续精选加工的质量。３．３ 比重清选机＊比重（密度）清选机是依靠种子与掺杂物之间比重（密度）的差异实现物料分离的设备，５ＸＺ－３．０型比重清选机见图３，是新疆石河子天佐种子机械公司的专利产品，其工作过程如下：清选作业时，待加工种子经过喂入装置（在喂入装置处对种子进行一次除尘），在喂入装置上的调节阀作用下均匀落到一级振动台面上（台面可调），种子经过一级振动台面均匀的布满二级台面。在二级台面上方装有一个大型的吸尘器，对种子进行二次除尘。种子在振动台面往复运动及风机气流共同

图２ ５ＸＦ－３．０风筛式清选机示意图５ＸＦ－３．０风筛式清选机主要由喂入搅动器、弹力喂入挡板、前后吸风道、木质筛箱、偏心驱动机构、下吹风机、沉降机、二级回收出口、机架等部分组成。棉种依靠自重自行流入喂入搅动器，振动器定时地把喂入的棉种和掺杂物送入气流中，依靠空气流吸力将进入的物料分离，气流先除去轻的棉绒等掺杂物，剩下的棉种散布在第一级筛板上，通过此筛将大杂质除去，而棉种则进入下层筛子上，51 现代农业装备Modern Agricultural Equipments

作用下，由于种子中各成分的密度不同而在振动台面上开始分层，本实用新型采用的是波浪状台面，确保前移分层的种子不会来回滑动，达到良好的分层效果，同时台面良种输出口两侧分别设置自平衡气囊和卸风阀，用以控制台面料层的厚度。最上层为轻种子（秕子、不成熟种子等），在振动及气流作用下逐渐向振动台面低端移动，根据种子中轻种子的密度可以设置各排杂口的开口大小，最后轻种子由设置好的排杂口排出。下层为好种子，在波浪形台面的振动及摩擦推动作用下移向振动台面的高端（即好种子出口方向），最后由排种口排出。该系列比重清选机主要优点为台面旁边设置自动调节装置，可根据台面上种子的多少自动调节排种口的大小，从而达到平衡；设置了二级台面，更好地保证了清选质量；采用波浪形台面不仅可以提高种子处理量，而且也可以降低机器的振动频率。３．４ 色选机颜色分选机是根据种子籽粒颜色不同，对光的反射也不相同，剔除籽粒中因发霉而变色的或受到病虫害的籽粒。色选机由喂料系统、检测系统、控制系统、辅助部件等部分组成，其结构示意图见图４。棉种经过进料口的振动喂料器，使棉种呈单层排列，滑向溜槽，在溜槽的出口处装有高稳定光源。当物料经由振动喂料系统均匀地通向选别区域时，光电探测器测得反射光和投射光的光量，并与基准色板的反射光量相比较，将其差值信号放大处理，当信号大于预定值时，信号经内部控制电路给控制系统一工作指令，以驱动电磁阀动作，进而控制喷气嘴的动作，喷气嘴将异色种子和掺杂物吹出，从而达到颜色选别的目的，实现棉种精选的目的。色选机的主要优点为：基于成熟棉种和不成熟种子以及掺杂物之间表面颜色特性的差异，采用先进的光电检测和光电控制技术技术，实现种子的无损检测和自动化、智能化分选；根据棉种原料的差别，通过调节背景板，可实现不同棉种原料的分选。３．５ 介电选种机介电种子分选机［３］是利用不同质量种子之间的电特性的差异，实现种子的精选分级。滚筒式介电

１．进料斗；２．进料滚筒；３．分选滚筒；４．　盛种槽；５．种刷；６．传动系统；７．调速电机

图３ ５ＸＺ－３．０型比重清选机示意图１．喂入装置；２．喂入量调节装置；３．吸尘装置；４．排杂口；５．机架；６．电机；７．皮带轮；８．风机；９．配重块；１０．防振缓冲装置；１１．出料口；１２．二级台面；１３．自平衡调节装置；１４．平衡气囊；１５．一级台面１．滑槽；２．振动喂料器；３．进料斗；４．机架；５．喷气嘴；６．喷气驱动器；７．信号处理控制器；８．气压机构；９．成品种接种口；１０．红种接种口；１１．光接收器；１２．高稳光源；１３．背景板图４ 棉种色选机结构示意图图５ 滚筒式介电选种机示意图52现代农业装备

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选种机主要由进料斗、进料滚筒、分选滚筒、接料槽、传动系统和调速电机等构成，示意图见图５。机器工作时，喂料斗内种子经进料滚筒排出后，受喂料挡扳作用，使种子呈单层状态进入旋转的分选滚筒，并在滚筒上被极化。极化后的种子与分选滚筒一起旋转，此时种子在重力、极化力、惯性力和摩擦力的共同作用下，由于不同种子之间的极化力的不同，种子将沿不同的运动轨迹脱离分选滚筒。好种子和较大粒的种子较早脱离分选滚筒落入Ⅰ号盛种槽。而坏种子由于所受极化力较大，且通常质量较小，被紧紧地吸附在滚筒的表面上，落入Ⅱ号盛种槽，当分选滚筒转过最低点时，仍不能脱离分选滚筒的种子则由旋转种刷把它从分选滚筒上强制刷落，进入Ⅱ号盛种槽。Ⅰ、Ⅱ各级种子所占比例由调节隔板调节。介电分选主要优点：利用种子在电特性上的差异，结合物理机械特性，使活力不同的种子分开，从而提高种子质量；介电分选过程中所产生的强大静电场能刺激种子胚芽，使蛋白质发生凝聚，从而可以改善植物的遗传特性，增强种子的吸水能力，促使营养物质迅速分解，强化输送、促进发芽，提高种子的呼吸作用和光合作用。３．６ 包衣机大量研究证明［４］，由于种衣剂在土壤中只吸水膨胀而不被溶解，随着种子的发芽，活性组分通过成膜剂空间网状结构中的孔道向胚乳或根部缓慢释放，被植物内吸传导到植株各部分使药膜、肥膜等缓慢释放，从而使种子周围形成防治病虫和供给营养的屏障，因此，种子包衣后能够提高发芽率，有效防治苗期病虫害，促进生长，提高作物产量等作用。５ＧＢ１００Ａ型种子包衣机主要由动力部分、传动部分、转动搅拌滚筒以及机架等组成，示意图见图６。该机利用转动的滚筒实现包衣，即棉种及种衣剂在滚筒内，通过滚筒的搅拌作用，充分混合，实现包衣；同时，采用全封闭结构，无污染，移动方便，操作简单。

４　结语随着精量播种技术的推广实施，对棉种的质量和发芽率的要求越来越高。尤其随着精准农业战略的提出，棉花精密播种技术的日益推广，对高品质棉花种子的需求显得更加迫切。也只有这样，才能适应现代精准农业发展的要求。种子是先进技术的载体，针对目前棉种加工行业面临的种种问题，必然会寻求先进的科学技术来解决。本文介绍的棉种分选加工工艺将先进的种子分选技术与传统的分选技术有机结合，极大地提高了棉种的质量和发芽率，适应了精准种子工程发展的技术要求。整个分选加工工艺过程中还存在一些不足之处，通过对相关设备进一步研究，对相关配套设备技术进一步熟化，可进一步提高棉种质量和商品性。