CC BY
29
УДК 631.81.031
Устройства для дражирования семян сельскохозяйственных культур
Д.А. Артюхин, аспирант
ФГБОУ ВО Кубанский ГАУ
Представлены результаты патентного поиска по проблеме повышения качества дражирования семян мелкосеменных культур. Целью исследований является определение современного состояния и тенденций развития устройств для дражирования семян. Патентный поиск проведён в Кубанском ГАУ в соответствии с ГОСТом 15.011-96 «Патентные исследования. Содержание и порядок проведения». Установлена классификация машин для дражирования семян по типам рабочих органов. Для каждого типа машин, используемых для дражирования мелкосеменных культур, выявлены недостатки. Показана динамика активности деятельности по разработке и усовершенствованию различных типов машин для дражирования семян. Определено, что наиболее интенсивно развивающимися являются дражираторы барабанного типа. Установлены основные тенденции развития технических средств для предпосевной подготовки семян методом дражирования.
Ключевые слова: дражирование, мелкосеменные культуры, капсулирование, гранулирование, патентный поиск.
В сельскохозяйственном производстве с целью получения максимального урожая для каждой культуры предъявляются определённые агротехнические требования, такие, как норма высева семян, глубина заделки семян, равномерность распределения семян и др. Правильное размещение семян в почве является архиважным условием при возделывании мелкосеменных культур, которое влияет на полевую всхожесть семян и нормальное развитие растений. Однако достижение этого условия проблематично при посеве семян очень малых размеров. Один из способов решения проблемы - предпосевная подготовка семян методом дражирования [1].
Дражирование - это процесс создания искусственной защитной и питательной оболочки для семени [2 - 4]. Дражирование позволяет значительно увеличить размеры семян, придать им шарообразную форму, что способствует повышению качества механизированного высева. Кроме того, при формировании оболочки применяют различные питательные вещества, стимуляторы роста, средства защиты, которые увеличивают эффективность использования дражированных семян в производстве [5].
Важное значение придаётся свойствам материала оболочки, который используется для дражирования. Он должен обеспечивать лёгкий доступ воздуха к семени, адсорбировать и удерживать влагу, быстро разрушаться во влажной почве, иметь хорошую поглотительную способность солей [2].
Не меньшее влияние на эффективность применения вышеизложенного метода оказывают технология дражирования и технические решения для её реализации. Совершенствование последних для повышения качества дражированных семян является актуальной задачей. В связи с этим с целью определения современного состояния устройств для дражирования семян и тенденций их развития проведено данное исследование.
Материал и методы исследования. Патентный поиск выполнен с целью изучения и анализа конструкций устройств для дражирования семян; анализа патентной деятельности в области устройств для дражирования семян.
Патентный поиск выполнен в соответствии с ГОСТом 15.011 - 96 «Патентные исследования. Содержание и порядок проведения» [6] и проведён для анализа конструкций устройств для дражирования семян и анализа патентной деятельности в области рассматриваемых устройств. Глубина патентного поиска принята с 1971 по 2019 г. и составила 48 лет. Информационная база представлена средствами Глобальной информационной сети Интернет в базах данных Роспатента и Б8раеепе1. Для поиска информации выбраны УДК 631.3, 631.53, 631.81, охвачены следующие классификационные рубрики МПК в разделе А «Удовлетворение жизненных потребностей человека»:
- А01С 1/00 способы и устройства для испытания или обработки семян, корней и т. п. перед посевом или посадкой;
- А01С 1/06 покрытие или обработка поверхности семян и их протравливание.
В качестве источников информации для проведения патентного поиска использовались патенты (изобретения, полезные модели, а.с.); научно-техническая литература (статьи, материалы конференций, монографии, учебные пособия).
Отобраны 30 источников, материалы которых позволили провести анализ в соответствии с целями исследования.
Результаты исследования. Проведённое патентное исследование позволило установить классификацию машин для дражирования семян по следующим типам рабочих органов: барабанные, центробежные, вибрационные, шнековые, ленточные, штамповочные.
Наиболее широко представлены машины барабанного типа. Рабочий орган представляет
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
собой вращающуюся камеру, в которую подаются семена, клеящий раствор, различные компоненты и наполнитель. Драже формируются за счёт налипания рабочего раствора при перемешивании с семенами (патенты ЯИ № 97238, ЯИ № 189230, ЯИ № 186502, СН № 203206704). Использование ворошителя внутри барабана (патенты СН № 101926244, СН № 102165867), осуществление комбинированного движения посредством вибровозбудителя (патент СН № 106717301), а также выполнение боковой стенки барабана в виде винтовой поверхности (патенты ЯИ № 2195099, ЯИ № 1510745) позволяют интенсифицировать процесс дражи-рования, применение датчиков температуры сушки, датчиков точного взвешивания (патенты СН № 106973585, СН № 203934305, СН № 106489359, СН №104541670) способствуют повышению производительности, уровню автоматизации и экономии расходных материалов.
Формирование драже в устройствах центробежного типа происходит за счёт многократного прокатывания семени по вращающемуся дну устройства и налипания на него рабочего раствора (патенты БИ № 1061720, БИ № 1123562, БИ № 1443833, ЯИ № 2620015, СК № 109392361). Для повышения качества драже производят колебания вдоль вертикальной оси рабочей камеры (БИ № 1340618).
Недостатком вышеупомянутых типов машин является образование семенной корки в виде налипших семян на поверхности стенок устройства вследствие малых размеров семян.
Нанесение связующего вещества и наполнителя на семена в вибрационном дражираторе осуществляется путём вибрационного воздействия на рабочую камеру (патенты БИ №515483, БИ № 2236105, ЯИ № 2361382). Недостатком для этого типа машин выступает нарушение целостности оболочки из-за недостаточного уплотнения в процессе дражирования.
5 -
Устройства шнекового типа осуществляют процесс дражирования посредством шнека, по которому движущиеся семена смешиваются с компонентами (патенты СН № 204104315, СН № 104145566). Недостатком устройств является неравномерное нанесение наполнителя на семена в результате его оседания на дне шнека.
Перемещение семян в ленточном дражира-торе происходит по поверхности наклонного транспортёра, за счёт чего семена приобретают вращательные движения, обволакиваясь в наполнителе (патент ЯИ № 171156). Более равномерное наслаивание наполнителя обеспечивают вращающиеся диски за счёт возникшего сложного движения семян (патент БИ № 1436908). Следует отметить, что качественное выполнение рабочего процесса данным типом машин ограничивается формой обрабатываемых семян, и целесообразней всего применение ленточных дражираторов для обработки семян шаровидной формы.
Нанесение покрывного материла на семена в штамповочных агрегатах достигается в результате того, что рабочий орган имеет ячейки в виде полусферы, в которых происходит формирование оболочки прессованием. Семена в оболочку вносятся дозатором (патенты БИ № 725593, ЯИ № 2041586, ЯИ № 2379871) или запрессовываются (патент БИ № 725591). Недостатком данного типа машин при дражировании мелких семян является перерасход семенного материала при образовании одной оболочки, обусловленный конструктивными особенностями дозатора семян.
Анализ динамики патентования (рис. 1 и 2) за рассматриваемый период показал, что:
- сохраняется тенденция роста изобретательской активности, при этом наблюдаемая активность деятельности по разработке и усовершенствованию различных типов машин для дражирования семян различна;
- наиболее интенсивно развиваются дражи-раторы барабанного типа.
Рис. 1 - Динамика патентования
| | Барабанные | Центробежные Д Вибрационные Щ Шнековые Ц Ленточные Щ Штамповочные
Рис. 2 - Процентное соотношение по типу рабочих органов технических решений
Выводы
По результатам исследования определена классификация машин для дражирования семян по типу рабочих органов: барабанные, центробежные, вибрационные, шнековые, ленточные, штамповочные.
Проведённое патентное исследование позволило установить, что основные тенденции развития технических средств для предпосевной подготовки семян методом дражирования состоят в следующем:
- повышение уровня автоматизации рабочего процесса;
- комбинирование операций нанесения покрытий, сушки и сепарации готовых драже;
- дополнение источников движения семян;
- совершенствование конструкций рабочих камер.
Для каждого типа машин, используемых для дражирования мелкосеменных культур, выявлены недостатки. Перспективной может быть разработка машины штамповочного типа, которая вносит семенной материал в заранее подготовленную оболочку или капсулу, при этом капсула может быть выполнена, например, из полимерного гидрогеля, что даёт возможность насыщать её полезными компонентами, средствами защиты [7].
Литература
1. Jyoti B. Seed Pelleting - a key for enhancing the seed quality / B. Jyoti, S. Bhandari // Hind agricultural research and training institute. 2016. Vol. 11 (1). P. 76 - 77.
2. Мухин В.Д. Дражирование семян сельскохозяйственных культур. М.: Колос, 1971. 95 с.
3. Сохроков А.В. Совершенствование технологии предпосевной подготовки и оптимизация параметров установки для дражирования семян овощных культур: дис. ... канд. техн. наук. Нальчик, 2002. 130 с.
4. Кубеев Е. И. Повышение эффективности технологического процесса предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур за счёт совершенствования методов и технических средств нанесения искусственных оболочек: дис. ... докт. техн. наук. Пушкин, 2015. 349 с.
5. Сухов А.А. Совершенствование процессов изготовления и использования семенных капсул на основе отходов животноводства и птицеводства: дис. ... канд. техн. наук. Тамбов, 2013. 140 с.
6. ГОСТ 15.011-96 «Патентные исследования. Содержание и порядок проведения». М.: Издательство стандартов. 1996. 37 с.
7. Пат. 2612778 Российская Федерация, МПК А 01 С 1/06 Способ посева амаранта/ Куцеев В.В., Голицын А.С., Артюхин Д.А.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО КубГАУ; №201608188; заявл. 09.03.2016, опубл. 13.03.2017. Бюл № 8. 12 с.
Артюхин Дмитрий Александрович, аспирант
ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет им. И.Т. Трубилина» Россия, 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13 E-mail: artyukhin_d@mail.ru
Devices for crop seeds pelleting
Artyukhin Dmitry Alexandrovich, postgraduate Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilina 13 Kalinina St., Krasnodar, 350044, Russia E-mail: artyukhin_d@mail.ru
The article shows the results of the patent search on the problem improving the quality of seed pelleting of small-seed crops. The purpose of the research is to identify the current state and trends in the development of devices for seed pelleting. Patent search was conducted at the «Tractors, cars and technical mechanics» faculty in accordance with SIS 15.011-96 «Patent research. Content and procedure for holding». The classification of machines for seed pelleting by types of working bodies is determined. The shortcomings were identified for each type of machine used for pelleting small-seed crops. The dynamics of activity is shown in the development and improvement of various types of machines for seed pelleting. It's defined that the most intensively developing drum is the pelletizer. The main tendencies of development of technical means of pre-sowing preparation of seeds by pelleting method are determined.
Key words: pelleting, small seed crops, encapsulation, granulation, patent search.
-♦-
