遼寧省玉米產后破碎因素的調查與分析

鄭剛 孫麗琴

[摘要]本文通過調查遼寧省玉米產后破碎情況，分析了影響玉米產后破碎的因素，提出解決玉米破碎問題應從玉米的產、收、儲、運等環(huán)節(jié)入手，通過優(yōu)化種植品種、選擇最佳收獲期脫粒、改進設備工藝結構、調整技術參數和流程以及提高倉儲管理水平等方法加以解決。

[關鍵詞]糧食產后;玉米;破碎率;脫粒

中圖分類號：S513 文獻標識碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.202008

玉米是我國第一大糧食作物，每年種植面積超過4 300萬hm2，總產量超過2.5億t。隨著經濟的快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化進程的加快，糧食生產經營模式也逐步改變，種糧大戶、家庭農場以及糧食專業(yè)合作社等新型農業(yè)經營主體從無到有、從少到多，有力地推進了糧食生產規(guī)模化，極大地提高了糧食產后收、儲、運各環(huán)節(jié)的機械化程度和水平。機械化作業(yè)提高了生產效率，降低了生產者勞動強度，但隨之出現了玉米破碎率增加的問題。據測算，收、儲、運環(huán)節(jié)平均破碎率增加5%～8%，最高可達10%以上。破碎率高不僅使玉米等級下降，造成減量損失，還嚴重影響了玉米的安全儲藏和企業(yè)、農民的經濟效益。因此，提高機械化作業(yè)程度的同時，降低玉米產后破碎率尤其重要。

1 遼寧氣候特點與玉米種植情況

1.1 氣候特點

遼寧省地處我國東北地區(qū)南部，屬溫帶大陸性季風氣候區(qū)，春季干旱少雨、夏季炎熱、秋季多陰雨、冬季寒冷而漫長，無霜期短，一般在130d左右。這樣的氣候特點極易導致玉米成熟度不足、含水率偏高，正常年景收獲時玉米含水率一般在25%～35%。

1.2 種植情況

遼寧省是玉米產量大省，2019年玉米播種面積為26 750km2，產量1 884.4萬t[1]。遼寧種植的玉米品種大多數是籽粒扁而長、胚大、粉質率高的高產品種，產量一般為55～80t/hm2。

2 影響玉米產后各環(huán)節(jié)破碎的因素

造成產后玉米籽粒破碎率高的因素有很多，通過調查得知，主要發(fā)生在玉米生產、收獲、干燥和出入倉等環(huán)節(jié)，受玉米品種、含水率、脫粒機械、干燥工藝、輸送設備、入倉方式、現場作業(yè)管理等因素的影響較大。

2.1 玉米品種的影響

玉米可分為粉質玉米和膠質玉米兩種，粉質玉米呈馬齒形，顆粒較軟，淀粉含量較膠質玉米高，粉質胚乳細胞大，淀粉粒多為圓形，直鏈淀粉比重高，蛋白質含量較低，結構疏松，呈不透明狀，易粉碎;膠質玉米呈半馬齒狀，顆粒較硬光澤好，淀粉含量較低，支鏈淀粉比重高，其膠質胚乳細胞小，淀粉粒小而呈多角形，淀粉粒間充滿蛋白質，組織致密，呈半透明狀，粗蛋白質含量比粉質玉米高，且多為角蛋白，粒大飽滿，較難粉碎。比較分析玉米結構可知，粉質玉米較膠質玉米更容易破碎。遼寧省主要種植的是粉質玉米品種，此品種的顯著特點是籽粒大、產量高，家庭農場、種糧大戶和普通農民種植收益好。

2.2 玉米含水率的影響

遼寧地區(qū)玉米脫粒一般在當年的12月份到來年的2月份之間，玉米含水率一般在25%以上。脫粒時玉米含水率高低對破碎率影響較為顯著，玉米含水率高，籽粒較軟、強度低，與穗軸的結合較為牢固，不易脫粒，需要較大外力才能脫粒，因而破碎率高、裂紋現象較多;反之，玉米含水率低，籽粒較硬、強度大，與穗軸結合較為松散，易脫粒、破碎少。一般情況下，當玉米籽粒含水率為22%左右時，收獲脫粒的破碎率較低，在2%以內;當含水率低于16%時，脫粒的破碎率增加。易克傳等[2]的玉米脫粒研究結果也表明，籽粒破碎率隨含水率增加而增加，當籽粒含水率低于23%時脫粒破碎率低于3%，不同品種之間有差異。

2.3 脫粒機械的影響

玉米脫粒機械主要有聯合粒收機械和單獨果穗脫粒機械兩類。聯合機械粒收是指秋收季節(jié)聯合收獲機械在田間一次性完成玉米的植株收攏、摘穗、剝去果穗苞葉、脫粒、分離玉米及清選工作，然后輸出干凈的玉米籽粒。玉米聯合粒收機械的脫粒主要采用沖擊、擦搓方式，不同的脫粒方式破碎率也不同。目前發(fā)展的收獲機是以擦搓方式脫粒為主，機械損傷率較低，而傳統(tǒng)收獲機多以沖擊式脫粒為主，破碎率較高[3]。經調查分析，玉米聯合粒收機械脫粒裝置中滾筒類型、滾筒轉速、滾筒與凹板間隙、滾筒上的脫粒元件等都會影響脫粒時籽粒的破碎率，且滾筒轉速影響最大，其次是滾筒與凹板間隙。王克如等[4]開展了多年的玉米籽粒收獲技術研究與推廣工作，其對多種田間機械粒收樣本的檢測結果顯示，玉米籽粒破碎率平均達到8.56%，遠高于國家標準≤5%的要求。玉米果穗脫粒機械設備結構與聯合粒收機械脫粒裝置類似，工藝相對簡單，采用電機或柴油機驅動，多數為中小企業(yè)生產，產品質量參差不齊，可用于剝去苞葉的玉米果穗脫粒，適用于普通農戶使用，脫粒破碎率一般在5%～8%，粉質玉米脫粒時破碎率更高。

2.4 干燥工藝的影響

糧食干燥機的原理是燃煤或燃油鍋爐將高溫煙氣中的熱量通過換熱器傳遞給空氣作為高溫干燥介質，使其直接與干燥機中的糧食接觸，糧食受熱升溫，內部水分氣化蒸發(fā)，從而達到干燥的目的。干燥工藝和干燥流程是否合理，對玉米破碎率影響較大。干燥溫度越高、干燥速率越快、一次降水幅度越大，破碎率就越高。遼寧地區(qū)玉米收購多集中在寒冬臘月，玉米的含水率一般在25%以上，且處于冰凍狀態(tài)，為了達到安全儲存的標準，必須進行高溫快速干燥降水。冰凍的玉米經過高溫急劇干燥和迅速降溫冷卻，實現一次大幅度降水，使籽粒內部產生應力聚積，失去平衡，出現裂紋甚至破碎，如遇外力撞擊，裂紋擴展而破碎，粉質玉米干燥后因結構疏松更易破碎。經調查分析，整個干燥過程可使玉米破碎率增加3%～5%，且玉米容重≤700kg/m3，破碎率更加嚴重。周云等[5]的研究指出玉米從烘干到出庫之間累計破碎率增加5%～7%，最高可達10%。不同干燥方式對玉米破碎率的影響也不同，但影響較小，郝立群等[6]研究順逆流干燥、順流干燥和混流干燥方式對玉米的破碎增值分別為0.2%、0.3%、0.4%。

2.5 輸送設備的影響

糧食輸送設備也是造成玉米破碎的主要因素之一，主要包括斗式提升機、帶式輸送機、絞龍、扒谷機、溜管等。經調查，斗式提升機、絞龍和溜管對玉米破碎影響較大。斗式提升機的進料和卸料設計不合理、畚斗帶速度過快等問題，會造成進料不準、卸料不凈、糧食回流，致使玉米在機內多次循環(huán)摔打沖擊，最終使玉米破碎率增加。通過糧庫實地調查測試得知，斗式提升機的破碎率大多數在3%以上。絞龍是通過旋轉的螺旋葉片將物料在固定的機殼內推移進行輸送，結構簡單、尺寸小，工作過程中葉片、機殼與物料摩擦大，快速旋轉的葉片極易將糧食擠壓在葉片與機殼之間，造成玉米破碎。溜管的傾角、長度和垂直高度對玉米破碎的影響也較大，溜管傾角大、長度長、垂直高度大，玉米的下滑速度越快、沖擊力越大，破碎率就越高。

2.6 入倉方式的影響

1998年以來，國家投資建設了大量機械化程度較高的淺圓倉、立筒倉、磚圓倉和鋼板倉，其高度在10～35m，入倉方式都是從倉頂中心位置入糧。干燥后的玉米從倉頂自由下落到糧倉地面，落差大、下落沖擊力大，易造成大量破碎。雖然淺圓倉和立筒倉加裝有入倉布糧器，但是由于落差大，在布糧器旋轉過程中，下落的玉米與地面和倉壁撞擊，造成的破碎比較嚴重，一般破碎率都在10%以上。落差越大、下落速度越快，沖擊力就越大，破碎也就越嚴重。經實地調查發(fā)現，干燥后的玉米結構疏松變脆，空倉入糧階段，破碎相當嚴重，一般都在30%以上。各糧食企業(yè)都已經意識到這個問題，采取了很多改進措施，效果都不錯。

2.7 現場作業(yè)管理的影響

糧食企業(yè)精細化管理水平的高低可以從現場作業(yè)質量中體現出來，管理水平高的企業(yè)，現場作業(yè)質量也好。糧食收儲企業(yè)在庫內進行糧食搬倒、出入倉作業(yè)時，輸送機、扒谷機、絞龍、翻斗汽車、鏟車等相互銜接，配合作業(yè)。如不及時清理作業(yè)場地輸送設備灑落或扒谷機剩余的糧底，則其被機械設備或汽車輪胎碾壓而造成破碎的情況會比較嚴重，這一問題也不容忽視。

3 解決措施

經過上述調查分析，明確了造成玉米產后破碎的因素和發(fā)生的環(huán)節(jié)，接下來要通過優(yōu)化工藝、調整參數、加強管理等方式，有針對性地對相關因素和環(huán)節(jié)加以改進或完善，減少玉米破碎。

3.1 選育種植抗破碎性好的品種

為了減少玉米產后破碎，農業(yè)科研院?？山Y合遼寧省的氣候特點，通過育種手段選育早熟、脫水速率快、收獲期含水率低、抗破碎性好、膠質率和產量高的優(yōu)良品種，供農民或種糧大戶種植，提高經濟收益。

3.2 選擇最佳收獲期收獲脫粒

糧食行政管理部門和農業(yè)糧食科研院所要積極做好農戶或種糧大戶收獲前降水提質增效宣傳和技術指導工作，鼓勵農民和種糧大戶進行田間站稈或庭院果穗離地攢堆碼垛、自然通風降水，使玉米籽粒含水率降至22%及以下時再收獲脫粒，此時玉米籽粒飽滿而富有彈性，與穗軸結合較為松散，易脫粒且破碎率較低。

3.3 調整脫粒機械工藝參數

收獲脫粒設備結構和技術參數的選擇，是影響玉米籽粒受損程度和破碎率高低的主要因素。在使用玉米聯合粒收機械收獲脫粒時，可根據玉米品種、長勢狀況和籽粒含水率等情況及時檢查、調整收獲機械滾筒轉速、凹板間隙、篩孔大小等技術參數，以降低破碎率。通過降低滾筒轉速、加長滾筒長度來延長玉米果穗在滾筒內的行程，改變或增加滾筒上的釘齒等脫粒元件，均可有效降低玉米脫粒破碎率，提高脫粒效果。當玉米籽粒含水率低于20%時，收獲脫粒時應適當降低滾筒轉速。

3.4 合理優(yōu)化干燥工藝和流程

選擇合理的干燥工藝和干燥參數是減少玉米破碎的關鍵措施。實踐表明，干燥玉米時，干燥介質溫度≤120℃、玉米受熱溫度≤55℃、一次降水幅度≤10%，采用“預熱→（干燥→緩蘇）（N次）→冷卻”長流程干燥工藝（N≥1，N值越大越好），效果顯著。在現有干燥機基礎上，可采用降低干燥介質溫度、延長干燥時間或進行二次干燥方式來減少玉米裂紋和破碎。另外，還可以通過調整干燥流程，采用“潮糧→輸送機→烘前簡易倉→斗式提升機→干燥機→輸送機→烘后簡易緩沖倉”流程，盡量減少玉米提升次數，以此有效降低玉米破碎率。

3.5 改進輸送設備結構和工藝參數

機械輸送設備造成糧食破碎是不可避免的，可以通過改進輸送設備結構和工藝參數等手段，最大限度地降低玉米破碎率。

斗式提升機的改進方法：（1）降低畚斗帶線速度，使線速度≤2m/s，在保證產量的同時盡可能采用重力式卸料，避免卸料時玉米撞擊和回流造成破碎;（2）增大機頭罩高度和長度，使其高度和長度分別為頭輪直徑的2～3倍，增大卸料空間，避免卸料后的玉米與機頭罩撞擊，還可使糧食卸凈;（3）改進機頭座內調節(jié)舌板，在舌板上加裝擾性擋糧板，防止糧食回流;（4）改變底輪光面結構為籠式結構，且在輔板上圍繞軸承均勻開大圓孔，避免回流的玉米在畚斗帶與底輪之間擠壓破碎，也可將少量回流的玉米通過圓孔排出;（5）增加機座高度，采用分層逆向進料，使進料口寬度小于畚斗寬度20mm以上，這樣可減緩進料沖擊，提高畚斗裝滿度;（6）增設進料緩沖裝置，使進入斗式提升機的玉米在此緩沖，均勻注入進料口。

溜管的改進方法：（1）選用溜管時垂直自由下落高度應小于6m，確保在正常輸送狀態(tài)下，盡可能降低溜管的傾斜角度，輸送干糧的溜管傾角以30°為宜，最大不超過38°;（2）對于長度大于6m的傾斜溜管，應在其中間增設緩沖裝置，在溜管彎頭處設置緩沖臺;（3）增大溜管的截面積，在管內增設阻尼裝置，鋪設高分子耐磨襯板。這樣不僅可以降低糧流的沖擊速度，減少玉米破碎，還可以減輕玉米對溜管的磨損。

3.6 調整入倉方式

在淺圓倉、磚圓倉、波紋鋼板倉和立筒倉里增設折返式導流器、伸縮管式緩沖裝置、螺旋式緩沖器、溢流式緩沖裝置或反吹式緩沖器等緩沖裝置，延長入倉玉米的下落路徑，降低下落速度，從而減少玉米入倉沖擊破碎。另外淺圓倉入糧時，可以選擇先從倉門進糧至1/3高度后，再通過倉頂輸送設備進糧的組合入倉方式，降低玉米入倉下落高度和速度，同時有先入倉的玉米作為緩沖，可以減少玉米入倉破碎。玉米干燥過程中，為減少入倉破碎，可以始終保持烘前倉和烘后倉內最低料位高度，以作為緩沖，避免放空而增加破碎。

3.7 提高現場作業(yè)質量

在糧食搬倒和運輸過程中，要提高現場管理水平，保證作業(yè)質量?，F場作業(yè)人員要及時清理由輸送設備灑落或扒谷機剩余的糧底，避免運輸設備碾壓，做到活完底凈。合理安排糧食搬倒運輸作業(yè)流程，防止重復搬倒，減少搬倒次數，這樣不僅可以減少糧食破碎，還能夠減少管理費用。入倉糧食要進行過篩處理，這樣既可使糧食提等增效，又可提高儲糧的穩(wěn)定性，保證糧食安全。

4 結 論

解決玉米產后破碎問題是一項復雜的系統(tǒng)工程，需要從生產、收獲、干燥、運輸和出入倉等各環(huán)節(jié)協(xié)調配合加以解決。在我國，由玉米破碎造成的糧食減量和經濟損失巨大，各級農業(yè)糧食行政管理部門和糧食企業(yè)應高度重視，投入必要的人力、物力和財力，采取行之有效的技術措施，減少玉米產后收、儲、運等環(huán)節(jié)破碎。這樣不僅可以減少糧食資源浪費和經濟損失，還可以因破碎粒減少而降低糧食入倉后自動分級、減少蟲霉侵害，從而提高儲糧穩(wěn)定性，確保糧食安全，使企業(yè)增效、農民增收。

參考文獻

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