鄭剛 孫麗琴

[摘要]本文通過調(diào)查遼寧省玉米產(chǎn)后破碎情況，分析了影響玉米產(chǎn)后破碎的因素，提出解決玉米破碎問題應(yīng)從玉米的產(chǎn)、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(jìn)設(shè)備工藝結(jié)構(gòu)、調(diào)整技術(shù)參數(shù)和流程以及提高倉儲管理水平等方法加以解決。

[關(guān)鍵詞]糧食產(chǎn)后;玉米;破碎率;脫粒

中圖分類號：S513 文獻(xiàn)標(biāo)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(chǎn)量超過2.5億t。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，糧食生產(chǎn)經(jīng)營模式也逐步改變，種糧大戶、家庭農(nóng)場以及糧食專業(yè)合作社等新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體從無到有、從少到多，有力地推進(jìn)了糧食生產(chǎn)規(guī)?；?，極大地提高了糧食產(chǎn)后收、儲、運各環(huán)節(jié)的機(jī)械化程度和水平。機(jī)械化作業(yè)提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)者勞動強(qiáng)度，但隨之出現(xiàn)了玉米破碎率增加的問題。據(jù)測算，收、儲、運環(huán)節(jié)平均破碎率增加5%～8%，最高可達(dá)10%以上。破碎率高不僅使玉米等級下降，造成減量損失，還嚴(yán)重影響了玉米的安全儲藏和企業(yè)、農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)效益。因此，提高機(jī)械化作業(yè)程度的同時，降低玉米產(chǎn)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(fēng)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(dǎo)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(chǎn)量大省，2019年玉米播種面積為26 750km2，產(chǎn)量1 884.4萬t[1]。遼寧種植的玉米品種大多數(shù)是籽粒扁而長、胚大、粉質(zhì)率高的高產(chǎn)品種，產(chǎn)量一般為55～80t/hm2。

2 影響玉米產(chǎn)后各環(huán)節(jié)破碎的因素

造成產(chǎn)后玉米籽粒破碎率高的因素有很多，通過調(diào)查得知，主要發(fā)生在玉米生產(chǎn)、收獲、干燥和出入倉等環(huán)節(jié)，受玉米品種、含水率、脫粒機(jī)械、干燥工藝、輸送設(shè)備、入倉方式、現(xiàn)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(zhì)玉米和膠質(zhì)玉米兩種，粉質(zhì)玉米呈馬齒形，顆粒較軟，淀粉含量較膠質(zhì)玉米高，粉質(zhì)胚乳細(xì)胞大，淀粉粒多為圓形，直鏈淀粉比重高，蛋白質(zhì)含量較低，結(jié)構(gòu)疏松，呈不透明狀，易粉碎;膠質(zhì)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(zhì)胚乳細(xì)胞小，淀粉粒小而呈多角形，淀粉粒間充滿蛋白質(zhì)，組織致密，呈半透明狀，粗蛋白質(zhì)含量比粉質(zhì)玉米高，且多為角蛋白，粒大飽滿，較難粉碎。比較分析玉米結(jié)構(gòu)可知，粉質(zhì)玉米較膠質(zhì)玉米更容易破碎。遼寧省主要種植的是粉質(zhì)玉米品種，此品種的顯著特點是籽粒大、產(chǎn)量高，家庭農(nóng)場、種糧大戶和普通農(nóng)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(dāng)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(qiáng)度低，與穗軸的結(jié)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(xiàn)象較多;反之，玉米含水率低，籽粒較硬、強(qiáng)度大，與穗軸結(jié)合較為松散，易脫粒、破碎少。一般情況下，當(dāng)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(nèi);當(dāng)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(jié)果也表明，籽粒破碎率隨含水率增加而增加，當(dāng)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(jī)械的影響

玉米脫粒機(jī)械主要有聯(lián)合粒收機(jī)械和單獨果穗脫粒機(jī)械兩類。聯(lián)合機(jī)械粒收是指秋收季節(jié)聯(lián)合收獲機(jī)械在田間一次性完成玉米的植株收攏、摘穗、剝?nèi)ス氚~、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(lián)合粒收機(jī)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(jī)是以擦搓方式脫粒為主，機(jī)械損傷率較低，而傳統(tǒng)收獲機(jī)多以沖擊式脫粒為主，破碎率較高[3]。經(jīng)調(diào)查分析，玉米聯(lián)合粒收機(jī)械脫粒裝置中滾筒類型、滾筒轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(shù)研究與推廣工作，其對多種田間機(jī)械粒收樣本的檢測結(jié)果顯示，玉米籽粒破碎率平均達(dá)到8.56%，遠(yuǎn)高于國家標(biāo)準(zhǔn)≤5%的要求。玉米果穗脫粒機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)與聯(lián)合粒收機(jī)械脫粒裝置類似，工藝相對簡單，采用電機(jī)或柴油機(jī)驅(qū)動，多數(shù)為中小企業(yè)生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，可用于剝?nèi)グ~的玉米果穗脫粒，適用于普通農(nóng)戶使用，脫粒破碎率一般在5%～8%，粉質(zhì)玉米脫粒時破碎率更高。

2.4 干燥工藝的影響

糧食干燥機(jī)的原理是燃煤或燃油鍋爐將高溫?zé)煔庵械臒崃客ㄟ^換熱器傳遞給空氣作為高溫干燥介質(zhì)，使其直接與干燥機(jī)中的糧食接觸，糧食受熱升溫，內(nèi)部水分氣化蒸發(fā)，從而達(dá)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(dá)到安全儲存的標(biāo)準(zhǔn)，必須進(jìn)行高溫快速干燥降水。冰凍的玉米經(jīng)過高溫急劇干燥和迅速降溫冷卻，實現(xiàn)一次大幅度降水，使籽粒內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力聚積，失去平衡，出現(xiàn)裂紋甚至破碎，如遇外力撞擊，裂紋擴(kuò)展而破碎，粉質(zhì)玉米干燥后因結(jié)構(gòu)疏松更易破碎。經(jīng)調(diào)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(yán)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(dá)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(shè)備的影響

糧食輸送設(shè)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(jī)、帶式輸送機(jī)、絞龍、扒谷機(jī)、溜管等。經(jīng)調(diào)查，斗式提升機(jī)、絞龍和溜管對玉米破碎影響較大。斗式提升機(jī)的進(jìn)料和卸料設(shè)計不合理、畚斗帶速度過快等問題，會造成進(jìn)料不準(zhǔn)、卸料不凈、糧食回流，致使玉米在機(jī)內(nèi)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(diào)查測試得知，斗式提升機(jī)的破碎率大多數(shù)在3%以上。絞龍是通過旋轉(zhuǎn)的螺旋葉片將物料在固定的機(jī)殼內(nèi)推移進(jìn)行輸送，結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小，工作過程中葉片、機(jī)殼與物料摩擦大，快速旋轉(zhuǎn)的葉片極易將糧食擠壓在葉片與機(jī)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(shè)了大量機(jī)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(zhuǎn)過程中，下落的玉米與地面和倉壁撞擊，造成的破碎比較嚴(yán)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(yán)重。經(jīng)實地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，干燥后的玉米結(jié)構(gòu)疏松變脆，空倉入糧階段，破碎相當(dāng)嚴(yán)重，一般都在30%以上。各糧食企業(yè)都已經(jīng)意識到這個問題，采取了很多改進(jìn)措施，效果都不錯。

2.7 現(xiàn)場作業(yè)管理的影響

糧食企業(yè)精細(xì)化管理水平的高低可以從現(xiàn)場作業(yè)質(zhì)量中體現(xiàn)出來，管理水平高的企業(yè)，現(xiàn)場作業(yè)質(zhì)量也好。糧食收儲企業(yè)在庫內(nèi)進(jìn)行糧食搬倒、出入倉作業(yè)時，輸送機(jī)、扒谷機(jī)、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(shè)備灑落或扒谷機(jī)剩余的糧底，則其被機(jī)械設(shè)備或汽車輪胎碾壓而造成破碎的情況會比較嚴(yán)重，這一問題也不容忽視。

3 解決措施

經(jīng)過上述調(diào)查分析，明確了造成玉米產(chǎn)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(diào)整參數(shù)、加強(qiáng)管理等方式，有針對性地對相關(guān)因素和環(huán)節(jié)加以改進(jìn)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(chǎn)后破碎，農(nóng)業(yè)科研院?？山Y(jié)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(zhì)率和產(chǎn)量高的優(yōu)良品種，供農(nóng)民或種糧大戶種植，提高經(jīng)濟(jì)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(nóng)業(yè)糧食科研院所要積極做好農(nóng)戶或種糧大戶收獲前降水提質(zhì)增效宣傳和技術(shù)指導(dǎo)工作，鼓勵農(nóng)民和種糧大戶進(jìn)行田間站稈或庭院果穗離地攢堆碼垛、自然通風(fēng)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(jié)合較為松散，易脫粒且破碎率較低。

3.3 調(diào)整脫粒機(jī)械工藝參數(shù)

收獲脫粒設(shè)備結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)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(lián)合粒收機(jī)械收獲脫粒時，可根據(jù)玉米品種、長勢狀況和籽粒含水率等情況及時檢查、調(diào)整收獲機(jī)械滾筒轉(zhuǎn)速、凹板間隙、篩孔大小等技術(shù)參數(shù)，以降低破碎率。通過降低滾筒轉(zhuǎn)速、加長滾筒長度來延長玉米果穗在滾筒內(nèi)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(dāng)玉米籽粒含水率低于20%時，收獲脫粒時應(yīng)適當(dāng)降低滾筒轉(zhuǎn)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(shù)是減少玉米破碎的關(guān)鍵措施。實踐表明，干燥玉米時，干燥介質(zhì)溫度≤120℃、玉米受熱溫度≤55℃、一次降水幅度≤10%，采用“預(yù)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(xiàn)有干燥機(jī)基礎(chǔ)上，可采用降低干燥介質(zhì)溫度、延長干燥時間或進(jìn)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(diào)整干燥流程，采用“潮糧→輸送機(jī)→烘前簡易倉→斗式提升機(jī)→干燥機(jī)→輸送機(jī)→烘后簡易緩沖倉”流程，盡量減少玉米提升次數(shù)，以此有效降低玉米破碎率。

3.5 改進(jìn)輸送設(shè)備結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)

機(jī)械輸送設(shè)備造成糧食破碎是不可避免的，可以通過改進(jìn)輸送設(shè)備結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)等手段，最大限度地降低玉米破碎率。

斗式提升機(jī)的改進(jìn)方法：（1）降低畚斗帶線速度，使線速度≤2m/s，在保證產(chǎn)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(jī)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(jī)頭罩撞擊，還可使糧食卸凈;（3）改進(jìn)機(jī)頭座內(nèi)調(diào)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(jié)構(gòu)為籠式結(jié)構(gòu)，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(jī)座高度，采用分層逆向進(jìn)料，使進(jìn)料口寬度小于畚斗寬度20mm以上，這樣可減緩進(jìn)料沖擊，提高畚斗裝滿度;（6）增設(shè)進(jìn)料緩沖裝置，使進(jìn)入斗式提升機(jī)的玉米在此緩沖，均勻注入進(jìn)料口。

溜管的改進(jìn)方法：（1）選用溜管時垂直自由下落高度應(yīng)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(yīng)在其中間增設(shè)緩沖裝置，在溜管彎頭處設(shè)置緩沖臺;（3）增大溜管的截面積，在管內(nèi)增設(shè)阻尼裝置，鋪設(shè)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(diào)整入倉方式

在淺圓倉、磚圓倉、波紋鋼板倉和立筒倉里增設(shè)折返式導(dǎo)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(jìn)糧至1/3高度后，再通過倉頂輸送設(shè)備進(jìn)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(nèi)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(xiàn)場作業(yè)質(zhì)量

在糧食搬倒和運輸過程中，要提高現(xiàn)場管理水平，保證作業(yè)質(zhì)量?，F(xiàn)場作業(yè)人員要及時清理由輸送設(shè)備灑落或扒谷機(jī)剩余的糧底，避免運輸設(shè)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(fù)搬倒，減少搬倒次數(shù)，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(jìn)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(jié) 論

解決玉米產(chǎn)后破碎問題是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要從生產(chǎn)、收獲、干燥、運輸和出入倉等各環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)配合加以解決。在我國，由玉米破碎造成的糧食減量和經(jīng)濟(jì)損失巨大，各級農(nóng)業(yè)糧食行政管理部門和糧食企業(yè)應(yīng)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(shù)措施，減少玉米產(chǎn)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(jīng)濟(jì)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(nóng)民增收。

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