1、第四章 种子加工原理与技术第一节第一节 种子加工的含义及其在农业种子加工的含义及其在农业生产上的作用生产上的作用 种子加工：对种子从收获到播种前采取的各种技术处理,包括种子清选、精选分级、种子干燥、种子处理和包衣、种子引发和种子包装等一系列工艺过程，以改变种子的物理特性,改进和提高种子品质,获得具有高净度、高发芽率、高纯度和高活力的商品种子的过程。加工内容：种子清选、干燥、精选、包衣、包装等加工工序。加工目的：提高种子质量、耐贮性、种子价值和商品特性。加工的生产意义：(1)增加产量。(2)减少播量、节约粮食。(3)防止伪劣种子流通。(4)便于机械化作业。(5)减少污染，促进农业可持续发展。第二
2、节第二节 种子清选精选原理和技术种子清选精选原理和技术一、种子清选精选的目的意义 (一)种子清选精选的意义 刚收获的种子进行清选和精选分级是十分必要的。因为含有：各种废料 干叶 杂草种子、异作物种子 害虫等杂质 (二)种子清选精选的目的 1.除芒目的：在风筛机清选时，有芒种子的芒会阻塞筛孔，影响种子的正常清选。2.清选目的：主要是清除混入种子中的茎、叶、穗，和损伤种子的碎片、异作物种子、杂草种子、泥沙、石块、空瘪子等掺杂物，以提高种子纯净度，并为种子安全干燥和包装贮藏做好准备。3.精选目的：主要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，以提高种子的净度级别和利用率。二、种子清
3、选精选原理 (一)种子的尺寸特性分离原理和技术 1.种子形状和大小 种子大小常以长度(l)、宽度(b)和厚度(a)来表示(图)。主要有如下四种情况：lba，为扁长形种子，如水稻、小麦、大麦等的种子；lba，为圆柱形种子，如小豆等的种子；lba，为扁圆形种子，如野豌豆等的种子；lba，为球形种子，如豌豆种子等。2.筛子种类和筛孔形状 (1)筛子种类 常用种子清选用筛按其制造方法不同，可分为冲孔筛、编织筛和鱼鳞筛等种类(图)。图 筛子种类(2)筛孔形状常用冲孔筛的筛孔有圆孔、长孔和三角形孔等。图 种子清选筛孔类型 3.不同形状筛孔的分离原理和分离用途 根据种子形状和大小，可选用不同形状和规格的筛孔
4、进行分离。(1)圆孔筛 按种子的宽度分离选择圆孔筛。种子的厚度筛孔直径种子的长度。只能限制种子的宽度：种子宽度大于筛孔直径的，留在筛面上；宽度小于筛孔直径的，则通过筛孔落下(图)。图 用圆孔筛清选种子的原理a、b、c种子宽度小于筛孔直径(能通过筛孔)d种子宽度大于筛孔直径(通不过筛孔)(2)长孔筛 按种子的厚度分离选用长孔筛。筛孔长度种子的长度(大两倍左右)，筛孔宽度种子的宽度，所以只有按厚度分离：种子厚度大于筛孔宽度的留在筛面上，小于筛孔宽度的落于筛下(图)。图 用长孔筛清选种子的原理a、b、c种子厚度小于筛孔宽度(能通过筛孔)d种子厚度大于筛孔宽度(不能通过筛孔)(3)三角形筛 三角形筛可
5、用于三角形种子的分离(图)。在农业种子和杂草种子中存在三角形种子，如荞麦、蓼属和小酸模种子等，三角形筛就可用于从小麦中分离蓼属杂草种子，从梯牧草种子中分离出小酸模种子。图 三角形筛和分离原理(4)窝眼筒和窝眼盘 窝眼筒的窝眼有钻成和冲压两类。钻成的窝眼形状有圆柱形和圆锥形两种，而冲压的窝眼可制成不同规格的形状。喂入到筒内的种子，其长度小于窝眼口径的，就落入圆窝内，并随圆筒旋转上升到一定高度后落入分离槽中，随即被搅龙运走。长度大于窝眼口径的种子，不能进入窝眼，沿窝眼筒的轴向从另一端流出。这样，就可按种子长短进行分离。窝眼筒可以将小于种子(小麦)长度的夹杂物(草籽等)分离出去，也可以将大于种子长度
6、的夹杂物(大麦等)分离出去。前者窝眼口径小于种子长度，而后者大于种子长度。(图A、B)。图 窝眼盘和窝眼筒的分离作用a种子落人窝眼简壁 b收集调节 c分选调节 d输送搅龙 (5)筛孔尺寸的选择 根据种子、杂质的尺寸分布，成品净度要求及获选率要求进行选择。通常底筛让小杂质通过，用于除去小杂，而让好种子留在筛面上。底筛筛孔尺寸大，小杂除去量多，有利于质量的提高，但小种子淘汰量也相应增加。中筛主要用于除去大杂，让好种子通过筛孔，而大杂留在筛面上到尾部排出。中筛孔越小，大杂除净率越高，有利于成品种子质量的提高，但获选率会相应下降。上筛主要用于除去特大杂质，便于种子流动和筛面均匀分布。根据杂质的特性，同
7、一层筛可采用一种孔形或几种孔形，如加工大豆用的下筛，若以半粒豆杂质为主，可改用长孔筛或长孔和圆孔筛组合使用更为理想。值得提出的是，种子尺寸越接近筛孔尺寸，其通过的机会越少，二者尺寸相等时，实际上不能通过。因此，确定筛孔尺寸时，应比被筛物分界尺寸稍大些才可以。(6)筛孔的布置 种子通过筛孔的可能性是随着筛面上的筛孔面积之和的增加而增加的。设筛子的单位工作面积为F(m2)，而单位面积上的筛孔面积之和为f(m2)，则相对有效面积利用系数：Ff/值越大，生产率越高。在材料允许的情况下，应尽量增加筛孔的面积。在孔距相同时，孔的排列形式不同，其值也不同。例如按棱形排列的圆孔筛比正方形排列的有效面积利用系数
8、提高15%以上。按棱形排列，通常0.40.5。生产实践证明，棱形排列的圆孔筛用长轴作为种子流动方向，比用短轴作种子流动方向更利于提高产量和质量。4.正确选用筛孔的技术 需预先根据种子尺寸的分布曲线和复合图来选用筛子种类和筛孔规格大小。(1)分布曲线的制作 先取一定数量的种子样品，测量每粒种子的大小尺寸。然后以种子的尺寸为横坐标，每种尺寸的粒数或百分数为纵坐标，绘制成曲线，即为种子尺寸分布曲线图(图2.17)。几种作物种子尺寸列于表2.l。(2)复合图的制作 首先测出种子样品的宽度和长度，然后按图2.18绘制成两种尺寸的复合图。从复合图就可确定获选百分率以及规格大小。图2.17 小麦厚度分布曲线
9、图 图2.18 大麦和燕麦长度和宽度复合图(二)种子的空气动力学特性和分离方法 1.种子的空气动力学特性 按种子和杂物对气流产生的阻力大小进行分离。任何一个处在气流中的种子或杂物，除受本身的重力外，还承受气流的作用力。重力大而迎风面小的，对气流产生的阻力就小，反之则大(表2.2)。P=FV2P：气流对物体的压力 ：阻力系数 ：空气密度 V：气流速度 F：物体的承风面积GP 时种子下落G G costg，即tgtg，种子重力在斜面方向上的分力大于种子与斜面间的摩擦力时，种子下滑。种子表面的光滑程度不一样，摩擦角也不相同。表面粗糙的摩擦角大，表面光滑的摩擦角小。2.分离机具和方法 最常用的是帆布滚
10、筒。主要用于豆类中剔除石块和泥块，也能分离未成熟和破损种子(图2.25).另外，根据分离的要求和被分离物的状况，可采用不同性质的斜面：对形状不同的种子，可选择光滑的斜面；对表面状况不同的种子，可采用粗糙程度不同的斜面。磁性分离机清选 磁粉和种子混合物一起经过磁性滚筒，光滑的种子不粘或少粘磁粉，可自由地落下，而杂质或粗糙种子粘有磁粉则被吸收在滚筒表面，随滚筒转到下方时被刷子刷落(图2.26)。这种清选机一般都装有23个滚筒，以提高清选效果。(四)按比重清选 种子的比重因作物种类、饱满度、含水量以及受病虫害程度的不同而有差异，比重差异越大，其分离效果越显著。重力筛选:浮力分离：当种子的比重大于液体
11、的比重时，种子就下沉；反之则浮起，即可将轻、重不同的种子分离开。一般所用的液体可以是水、盐水、黄泥水等。这是静止液体的分离法。此外还可利用流动液体分离(图2.29)。将要分离的种子通过一段照明的光导区域，然后将每粒种子的反射光与事先在背景上选择好的标准光色进行比较，当种子的反射光不同于标准光色时，即产生电脉冲信号，这些种子就从混合群体中被排斥落入另一个管道而分离。(五)利用种子色泽进行分离：根据种子色泽明亮或灰暗的特征分离。(六)利用种子表面的弹性分离 利用不同种子的弹力和表面形状的差异进行分离的。如螺旋式分离机。摩擦力大和弹性小的进入内滑道，相反进入外滑道。(七)利用种子负电性分离：一般种子
12、不带电，但种子劣变后种子负电增加。据此设计种子静电分离器，当种子混合样通过电场时，带负电的种子被正极吸引到一边落下，得以除去低活力种子，达到提高种子活力目的.目前有静电转筒分离机和电晕放电箱两种设备。二、种子清选分级的工作要求二、种子清选分级的工作要求 1.明确分离目的 分选前，首先应明确其目的，即是清选还是精选，要求达到的分离等级标准，以便正确选择分离机型。2.了解预选种子的组成 分析欲选种子大小、比重、色泽等特性及混杂物的特性，并明确获选种子要求，以便正确选用清选、精选机械以及筛规格大小、窝眼直径大小等技术参数。3.熟悉机械性能，合理调节运转数据。完全掌握机械性能，选用正确分离机件，合理调
13、节运转参数，才能获得最佳效果。4.及时检查分离效果。在分离过程应及时了解清选、精选的效果，以便及时改进和调节机器运转参数，以获得最佳分离效果。三、种子清选、精选机械三、种子清选、精选机械5XZ-55XZ-5型重力式种子精选机型重力式种子精选机:正压比重式精选机，适用于种子经过风筛选初选后，进一步利用种子的比重，对各种谷物种子，如小麦、水稻、玉米、大麦、高粱、谷子等，对蔬菜种子如萝卜籽、油菜籽等，对经济作物，如脱绒棉籽、亚麻籽等种子进行精选。5XZ-1.05XZ-1.0型重力式种子精选机型重力式种子精选机:负压比重式精选机，适用于种子经过风筛选初选后，进一步利用种子的比重，对各种谷物种子，如小麦
14、、水稻、玉米、大麦、高粱、谷子等，对蔬菜种子如萝卜籽、油菜籽等，对经济作物，如脱绒棉籽、亚麻籽等种子进行精选。剔除霉烂变质、虫蛀、黑粉病、秕谷、芽谷等比重较轻的杂质。另外本机还可以清除石块等重杂。种子经过精选后，千粒重、发芽率、净度、纯度、整齐度都有显著提高。第三节第三节 种子干燥的原理和方法种子干燥的原理和方法一、种子干燥的目的和必要性(一)目的 一般新收获种子水分高达2545%。因此，必须及时将种子干燥，把其水分降低到安全包装和安全贮藏的水分，以保持种子旺盛的生命力和活力，提高种子质量，使种子能安全经过贮藏期。(二)必要性 1.防蒸死、防霉变、防虫蛀和防冻害 2.确保安全包装、安全贮藏和安
15、全运输 3.保持包衣种子和处理种子的活力 4.为制种单位赢得了售种的最佳时机 二、种子干燥的基本特性(一)种子的传湿力 种子吸收或散发水汽的能力称为种子传湿力。1.影响传湿力的因素 主要决定于种子本身的化学组成和细胞结构及外界温湿度。种子内部结构疏松，毛细管较粗，细胞间隙较大，种子含淀粉多，外界温度高时，传湿力就强，反之则弱。因此说，禾谷类种子的传湿力比含脂肪多的豆类种子要强。2.传湿力与种子干燥的关系 在干燥过程中，一定要根据种子的传湿力强弱来选择干燥条件。传湿力强的种子，干燥比较容易，可选择较高的温度干燥，干燥介质的相对湿度要低些，并可进行较大风量鼓风。(二)种子干燥的介质 1.种子干燥介
16、质 干燥时与种子接触，把热量带给种子，使种子受热，并带走种子中汽化出来的水分的物质称为干燥介质。常用的干燥介质：空气、加热空气、烟气(烟道气和空气的混合体)等。2.干燥中介质对水分的影响 防止种子发热变质、防冻、防止自热、防止种子发芽等，其首要问题都是降低种子的水分。影响种子干燥的条件是介质的温度、相对湿度和介质流动速度。干燥介质起着载热体和载湿体的双重作用。若围绕种粒表面的介质是静止不动的，则种粒水分在汽化过程中，其表面形成蒸气层逐渐达到该温度下的饱和状态，汽化作用停止。因此，要想使种粒干燥，气体介质应该是流动的，并设法提高该介质的载湿能力，即提高达到饱和状态时的水气含量。在一定的气压下，单
17、位体积空气内，水蒸气最高含量与温度有关，温度愈高则饱和湿度愈大，相对湿度下降，种子中空气的平衡湿度也降低，因为：(1)相对湿度小，为种子水分汽化、放出水分创造了条件；(2)饱和湿度增大，增加了空气接受水分的能力；(3)温度提高更能促使种子中水分迅速汽化。因此，提高介质的温度，是降低种子水分的重要手段。三、种子干燥的基本原理和干燥过程三、种子干燥的基本原理和干燥过程(一一)种子干燥的基本原理种子干燥的基本原理 种子干燥，是通过干燥介质给种子加热，利用种子内部水分不断向表面扩散和表面水分不断蒸发来实现的。种子表面水分的蒸发，取决于空气中水蒸气分压力的大小。空气中水蒸气分压力与种子表面间水蒸气分压力
18、之差，是种子干燥的推动力，它的大小决定种子表面水分蒸发速度。压力差大，种子表面水分蒸发速度快。种子内部水分的移动现象，称为内扩散。内扩散又分为湿扩散和热扩散。1.湿扩散 种子干燥过程中，表面水分蒸发，破坏了种子水分平衡，使其表面含水率小于内部含水率，就会形成湿度梯度，引起水分向含水率低的方向移动，这种现象称为湿扩散。2.热扩散 种子受热后，表面温度高于内部温度，形成温度梯度，使水分随热源方向由高温处移向低温处，这种现象称为热扩散。种子表面裂纹现象?(二二)、影响种子干燥的因素、影响种子干燥的因素 1.相对湿度 温度不变条件下，干燥环境中的RH决定了种子的干燥速度和失水量。同时也决定了干燥后种子
19、的最终平衡含水量。2.温度 干燥环境的温度高，一方面具有降低空气RH、增加持水能力的作用，另一方面能使种子水分迅速蒸发。在相同的RH下，温度高时干燥的潜在能力大。3.气流速度 气流速度高，则干燥速度快，干燥时间缩短。但过高，会加大风机功率和热能损耗，且失水过快会对种子造成伤害。所以在提高速度时，要考虑热能的充分利用和风机功率保持在合理的范围，减少种子干燥成本和防止种子过快失水造成的损伤。4.种子本身生理状态和化学成分 (1)种子生理状态对干燥的影响 刚收获的种子含水率较高，新陈代谢旺盛，进行干燥时宜缓慢，或先低温后高温进行两次干燥。如直接用高温进行干燥，种子容易丧失发芽能力。(2)种子的化学成
20、分对干燥的影响 水稻、小麦、玉米等淀粉类种子，因组织结构疏松，毛细管粗大，传湿力强，所以干燥起来较容易，可采用较高温度进行干燥。种子干燥时，必须确保种子的生命力，否则失去了种子干燥的意义。大豆、蚕豆等蛋白类种子，组织结构紧密，毛细管较细，传湿力弱，但种皮却很疏松，易失去水分。干燥时，如采用较高的温度和气流速度，种子内的水分蒸发得较慢，而种皮的水分蒸发得较快，使其水分脱节易造成种皮破裂，不易贮藏。所以对这类种子干燥时，应尽量采用低温进行慢速干燥。油菜籽等油脂类种子，含有大量的脂肪，是不亲水性物质。水分比上述两类种子容易散发，可用高温快速干燥。但油菜籽种皮疏松易破，热容量低，高温条件下易失去油分，
21、干燥过程必须考虑。种子干燥条件中，温度、相对湿度和气流速度之间存在着一定的关系。温度越高，相对湿度越低，气流速度越高，则干燥效果越好。(三)、种子干燥的特性曲线 1.干燥特性曲线 (1)干燥曲线 指种子干燥过程中，种子含水率与干燥时间的关系曲线 (2)温度曲线 指干燥过程中，种表温度与干燥时间的关系曲线 (3)干燥速度曲线 干燥速度：单位时间内种子含水率的变化(减少)。干燥速度曲线：种子干燥过程中，干燥速度与干燥时间之间的关系曲线 2.干燥过程的变化 (1)干燥过程中的水分变化 由图看出，干燥过程开始的最初阶段，种子水分降低是按直线(或近似直线)进行的，种子处于等速干燥阶段(A-B)。经过较短
22、时间后，从B点开始，种子水分按曲线降低。种子水分降低的速度，随着干燥时间的延长而不断减慢，种子处于降速干燥阶段。到C点后，种子水分不再下降。预热阶段：预热阶段：种子开始受热时，温度呈线性上升，但种子的水分还没有下降或降低很少。等速干燥阶段：等速干燥阶段：种子表面水蒸汽分压处于和种子温度相适应的饱和状态，所有传给种子的热量都用于水分汽化，种子温度保持不变，甚至略有下降。降速干燥阶段：降速干燥阶段：随着干燥过程的进行，种子水分不断下降到吸湿水分时，种子内外层水分出现差异，即种子表面水分低于其内部水分。若要继续干燥，则种子表面汽化的水分需依靠其内部水分向外部转移。这时种子表面温度高于内部温度，热量从
23、种子籽粒的外部向其内部传导，从而阻碍内部水分向外部转移。这两种作用，使种子的干燥速度降低，开始了降速干燥阶段。随着干燥过程的继续，种子干燥的速度愈来愈慢。当干燥速度降到零时，达到在该干燥条件下种子的平衡水分，种子温度可升至与热空气相近的温度。当种子周围空气的RH达到100%时，种子从空气中吸附水蒸气所能达到的最大含湿量称为种子吸湿水分。缓苏阶段缓苏阶段：为停止供热使种子“保湿”(数小时)的过程，其主要作用是消除种子内外部之间的热应力，减少“爆腰”损失。该阶段的干燥速度稍有降低。冷却阶段冷却阶段：对干燥后的种子进行通风冷却，使种子温度下降到常温或较低温度。该阶段的种子含水量基本上不再变化，干燥速
24、度基本降到零。2.干燥过程中的温度变化 在预热阶段中，种子温度由于干燥介质的作用急剧上升，达到种子表面水分大量汽化的程度，随后进入等速干燥阶段，种子表面水分由于大量汽化，则有所下降。在降速干燥阶段，由于汽化逐渐减少，使消耗在水分汽化热量减少，剩余热量促进种子本身的温度升高，种子和介质的温差逐渐变小，直到干燥速度等于零。汽化停止时，种子的温度就接近干燥介质的温度。当种子温度与介质温度相等或接近时，种子干燥完毕。因此，温度控制器也是一种很好的含水量控制器。如用较高温度长时间干燥种子，种子内部水分向外移动的速度大大低于表面水分汽化速度时，易引起表皮干裂即“爆腰”现象。所以必须十分注意掌握干燥温度和时
25、间，干燥温度一般以3843为宜。避免产生表皮干裂方法：(1)采用低温干燥；(2)缓慢冷却加热干燥后的种子；(3)一次降水幅度要有一定限度，并要有缓苏期；(4)对热风干燥应设有恒温控制装置。四、干燥方法 1.自然干燥：利用日光，风等自然条件或稍加一点人工条件降低种子含水量达到或接近安全水分。优点：简便易于经济安全，一般情况下种子不会丧失生命力，另外日光中紫外线还有杀菌、杀虫促进种子自然的作用，所以干燥应用最普遍，即使在干燥条件较好的条件。缺点：受自然条件的制约。方法：（1）脱粒前干燥：即收获后进行田间干燥，如玉米的站杆扒皮、高茬晾晒，玉米篓子通风穗藏，大豆、水稻、小麦田间晒码等。（2）脱离后干燥
26、：晒种：利用阳光加热干燥种子，风流动带走水分 2、人工机械干燥：(1)自然风干燥：方法简便，但干燥速度和效力较低，受空气湿度制约。(2)热空气干燥（机械烘干法）：根据加温程度和作业快慢可分为两种：低温慢速干燥：所用的气流温度一般仅高于大气温度8以下，采用较低的气流流量，一般l m3种子可采用6 m3min以下气流量。干燥时间较长，多用于仓内干燥。高温快速干燥：用较高的温度和较大的气流量对种子进行于燥。可分为加热气体对静止种子层于燥和对移动的种子层干燥两种。气流对静止种子层干燥，以对流方式进行，加热气体温度一般可高于大气温度1125，但最高温度不宜超过43。有袋式干燥机、箱式干燥机及热气流烘干室
27、等设备。气流对移动种子层干燥，潮湿种子不断加入干燥机，经干燥后又连续排出，所以这种方法又称为连续干燥。根据加热气流流动方向与种子移动方向匹配的方式，可分为顺流式干燥、对流式干燥和错流式干燥3种型式，烘干设备有滚筒式干燥机、百叶窗式干燥机、风槽式干燥机和输送带式干燥机。3.空气去湿干燥：(1)干燥剂干燥法 是一种将种子与干燥剂按一定比例封入密闭容器内，利用干燥剂的吸湿能力，不断吸收种子扩散出来的水分，使种子变干，直至达到平衡水分为止的干燥方法。主要特点为：1)干燥安全 2)人为控制干燥水平。通过计算种子与干燥剂的比例 3)适用于少量种子的干燥。干燥剂的种类和性能：当前使用的干燥剂有氯化锂、变色硅
28、胶、氯化钙、活性氧化铝、生石灰和五氧化二磷等。1)氯化锂(LiCl)。吸湿能力很强。，一般用于大规模除湿机装置。2)变色硅胶(SiO2nH20)。最大吸湿量可达自身重量的40%。3)生石灰(CaO)。吸湿能力较硅胶强。4)氯化钙(CaCl2)。吸湿性能基本上与氧化钙相同，稍稍超过氧化钙。5)五氧化二磷(P205)。吸湿性能极强(2)冷冻干燥 也称冰冻干燥(freeze-drying)，是使种子在冰点以下的温度发生冻结，通过升华作用除去水分以达到干燥的目的。1)冷冻干燥原理 水分状态分固态、液态和汽态三相，当在水的三相点以下的温度、压力范围内，冰与水汽能够保持平衡，而在这种条件下，对冰加热即可以
29、直接升华为水蒸汽；由于冰的温度能够保持在对应于外界压力下的一定温度，升华热可由水的本质内蒸发热、凝固热及温度变化时的对应热含量之和来求出。在低温状况下除去种子水分时，种子物理与化学变化是很小的，如再加水给冷冻种子，就可以立即复原。因此，利用冷冻干燥法可保持种子良好品质。2)冷冻干燥设备 冷冻干燥装置因干燥的规模和要求，有大型和小型之分，小型冷冻干燥装置由干燥室、真空排气系统、低温集水密封装置、附属机器(真空计、温度计、流量计等)。3)冷冻干燥的方法 通常有两种方法，一种是常规冷冻干燥法；另一种是快速冷冻干燥法。4.其他干燥法：热能照射干燥（红外和远红外线干燥）种子加热干燥机械斜床堆放式干燥设备 连续流动式干燥机 种子加热干燥机械5HG系列玉米穗烘干成套设备
