《棉花种子加工》PPT课件.ppt

第七章 棉花种子加工 第一节 棉花种子加工的目的和意义 一、棉花种子加工的目的 在不改变良种原有素质的前提下，通过采用 一系列物理、化学方法，去掉棉籽表面的短绒， 然后进行精选及药物处理，从而提高种子的整体 素质，改善其播种品质，使良种本身具有的优良 生物学特性充分发挥出来。 二、棉种脱绒质量含义 棉种脱绒质量含有两方面的意义： 1.棉种的外观质量，即脱绒后是否是光籽， 若残留有超标的短绒，会影响精选效果、 种剂处理和机械化播种。 2.棉种的内在质量，即脱绒过程是否对种子 的生长发育造成不利影响，种子的水分是 否达到安全贮存标准，种子表面的残酸量 是否达到要求等。脱绒质量与种子原始水 分、健籽率、种子含绒量、稀硫酸供给 量、热风温度和流量、干燥时间以及种子最 高 温度等因素的控制有关。 第二节 棉花种子脱绒的方式 棉花种子脱绒方式分为机械脱绒和化学脱 绒两大类。 一、机械脱绒方式 目前使用的“刷轮式棉种脱绒成机”， 该 机采用机械方式脱去短绒。 二、化学脱绒方式 目前普遍应用的有计量式泡沫酸脱绒 和 过量式稀硫酸脱绒两种工艺。 1过量式稀硫酸脱绒（离心机） 该脱绒工艺是美国70年代中期开发成功的一种适合于干 燥地区以外使用的一种脱绒法。这种方法是从浓硫酸脱绒 方法演变而来的。脱绒时，将含短绒的棉种输送到酸处理 器中，用稀释成812%的稀硫酸在酸处理器中浸泡2分钟 左右，边浸泡边搅拌，使棉种短绒全部浸泡上稀硫酸溶液 。然后将浸泡过的棉种送入离心机中脱去多余的酸液（脱 去的酸液经过回收管回收，过滤后可重复利用）。从离心 机中出来的棉种（含有种子重量810%的稀硫酸溶液） ，输入烘干机中烘干。烘干机的入口温度120140。出 口气温为55左右。种子在烘干机内的温度5053, 在 烘干机中烘干约10分钟，烘干机的转速为每分钟18 23r/min。随着水分的蒸发，稀硫酸不断浓缩，烘干机中 的棉种逐渐被水解。水解后棉绒碳化变脆，在转动摩擦中 脱落。从烘干机中出来的棉种，脱绒尚未完全，再输入摩 擦机中继续处理，使棉绒脱尽，摩擦机的出口空气温度一 般保持在43左右。从摩擦机中出来的棉种，棉绒已脱 尽。 优缺点： 带离心机的过量式脱绒工艺，是目前棉种脱绒 工艺中较成熟、可靠的一种。操作方便，物耗 、能耗低，成本也低。成品棉种质量稳定，能 把棉绒脱光，残绒低，精选精度高，对种子损 伤小，棉种残酸率较低，可以不用氨中和，利 于储藏。是较之泡沫酸以外使用较广的棉种脱 绒工艺。缺憾主要为棉种毛籽经过稀硫酸的充 分浸泡，使种皮在脱绒后色泽较深，加上因离 心机高速甩干脱水过程对棉种产生的撞击造成 种子内部损伤和中心推进搅笼（活塞推进器） 所形成破碎，造成棉种畸形苗增多和破碎造成 发芽率降低的问题。 3吨/小时过量式稀硫酸成套设备的主要技术参数指标 （1）机械性能指标 1生产率 3.0t/h(棉花成品光种) 2酸绒比 1：4.5 3酸水比 1：10 4酸籽比 1：60 5噪声 85dB（A） 6室内粉尘浓度 10mg/m3 7排向大气含尘空气浓度 150mg/m3 （2）成套设备加工的成品光种质量指标 1破损率 2%原料破损率 2残绒指数 27 3残酸率 0.15% 4发芽率 高于选前 5净 度 99% 6水 份 12% 7种子包衣合格率 99% 2.泡沫酸脱绒工艺 该脱绒工艺是70年代末，由英国特克公司发明，目的是 为了把价格昂贵的离心机从稀硫酸脱绒工艺中省去。泡 沫酸脱绒工艺，是我国目前普遍推广应用的一种脱绒工 艺，因不用离心机，投资相对的要低一些，适合于在不 同气候条件下采用，这种工艺因其进料、烘干、磨擦温 度的稳定性，加上减少因离心机甩干而对棉种的撞击作 用，因此，这种生产工艺能很好的保证棉种的发芽。在 我国较大种子经营企业得到了广泛应用。泡沫酸脱绒是 目前国际上较先进的一种棉籽脱绒工艺。其过程是将硫 酸、发泡剂、水以一定比例混合，在压缩空气作用下使 稀释后的稀酸溶液发泡，二次增大单位重量酸的体积。 然后这种泡沫状的稀硫酸溶液，按一定的酸籽比，定量 均匀的覆盖在棉籽表面，通过机械搅拌混合，并在棉纤 维的毛细管作用下，浸透棉籽表面短绒。然后通过烘干 蒸发短绒内的水分，使浓硫酸的浸泡在每根棉纤维上的 稀硫酸水分蒸发、浓缩，达到浓硫酸的浓度，在一定温 度的辅助作用下，利用浓硫酸的脱水性，使棉纤维脱水 碳化。再通过磨擦去掉碳化的短绒并磨光棉籽表面，达 到脱绒的目的。 优缺点： 由于硫酸是以泡沫的形式覆盖于棉籽表面，并依 靠短绒的毛细管作用被吸收的，其结果是使加 入的泡沫A酸恰倒好处的均匀湿润毛籽，没有多 余的硫酸和水，因而节省原料和能源，对棉籽 的处理最柔和，保证了种子原有素质不受影响 。小时加工量在美国已达5-10吨，我国已达3-5 吨，适合大批量商品化生产。设备使用寿命较 长，适合在各种气候条件下使用。但泡沫酸脱 绒工艺中的成品种子残酸控制过程对棉种毛籽 的含绒量指标要求较高（棉种光籽残酸率0.15% ，毛籽含容量要求控制在9%以内），对工艺控 制过程中的操作程序要求较之于过量式稀硫酸 （稀硫酸）严格。 3吨/小时泡沫酸成套设备的主要技术参数指标 （1）机械性能指标 脱绒生产能力 3000千克/小时（毛棉籽含绒率10-13%） 烘干生产能力 5000千克/小时（毛籽） 酸绒比 1：4.5(浓硫酸浓度96-98%) 酸水比 1：10左右(浓硫酸浓度96-98%) 浓硫酸消耗量 16千克/吨光籽左右 稀酸浓度 10%左右(质量百分比) 稀酸温度 55 耗发泡剂、渗透剂 2kg/吨毛籽 9烘干机进口空气温度 180-220 烘干机进口风压压力差 50-70毫米水银柱(pa) 摩擦机进口空气温度 100-150 烘干机出口空气温度 55-90 烘干机出口种子温度 48-52 烘干机出口高度 0-185MM（正常生产） 摩擦机出口空气温度 38-60 摩擦机出口种子温度 48 摩擦机出口高度 0-195MM（正常生产） 滚筒转速 20RPM23RPM 烘干机风量 16000m3/h，风管中风速：25m/s 摩擦机风量 12000m3/h，风管中风速：22m/s 烘干机种子滞留时间 15 min 摩擦机种子滞留时间 25 min (2)成品种子质量指标 残酸量 0.15%(不包含脂肪游离酸) 破碎率 比脱绒前增加不超过1% 含 水 率 12% 包衣覆盖率 90% 包衣牢固度 99.65% 发 芽 率 毛籽发芽率 净度: 99% 室内粉尘 10mg/m3 室内噪声 90db 幻灯片 30回头链接 二、毛棉籽的特征特性 1.与棉籽品质特性有关的指标 试验表明:在棉花种子加工技术范畴内,与 棉籽品质特性有关的指标主要有棉种的蛋 白质含量和籽指的大小，这两个特性参数 实际上就决定了泡沫酸脱绒的工艺中参数 。 回头链接 （1）蛋白质 在棉花种子的子叶中蛋白质的含量占有很大的 比重,棉籽蛋白属于豆类蛋白，豆类蛋白在加热 状态下极不稳定,当温度达到60时就会发生变 性，蛋白质变性后，就失去生物活性。蛋白质 变性的速度与加热的温度、加热时间及种籽的 含水率有关，温度越高，时间越长，则变性速 度愈快；种籽本身含水愈高，则蛋白质开始发 生变性的温度就愈低。在棉种泡沫酸脱绒的干 燥脱水与磨擦脱绒工艺过程中，都是在一定的 温度和湿度的条件下进行的。为了保证种籽活 力不受影响，必须使种籽的最终温度低于蛋白 质的变性温度。经试验表明：在脱绒加工过程 中种籽的最终温度应控制在50以内，一般以 4648为宜 棉种在脱绒过程中的耐热极限试验 数据链回32页 温度时间生活率发芽率时间生活率发芽率 120388 115396 链回35页 110394 105399 链回36页 100399 95399 9039971.5259983 85310079.52510082.5 8039983257198 75310093257697 60310096509792.5 50397965010092.5 4839897509993.5 （2）籽指 籽指是指每百粒种子重量，实际上籽指反映 了种子的籽粒大小和饱满程度。对于同一品 种的种籽，采用相同的加工工艺有如下结果 ： 成熟度 发芽率 残绒率 残酸率 籽指大 高高低低 籽指小 低低高高 2.与毛棉籽的状态参数有关的指标 棉籽泡沫酸脱绒过程中,与毛棉籽的 状态参数有关的指标主要指含绒率、 含水率、成熟度和机械损伤率，前三 项是确定生产率、硫酸，水的用量及 配比的基本依据。 （1)含绒率 1. 酸脱绒工艺中，毛棉籽含绒率的高低就 决定了成套设备的生产率。 2. 酸水比 与毛棉籽的含绒率有关，在泡沫酸脱绒 过程中，所加入的水（即“附加水” ）只 是一种中介物，其主要作用是将浓硫酸 稀释，并在发泡剂的作用下形成泡沫酸，增 加 酸液的体积和表面积，以增加硫酸与纤维混 合 均匀度。 （2）成熟度 对同一品种的种籽，其籽指、种仁重、发芽率 等与成熟度成正比。从种子加工的角度来看， 种籽的可加工性也是与种籽的成熟度成正比。 （3）初始含水率 初始含水率是指加工前毛棉籽的含水率,它不包 括在加工过程中所加入的“附加水”。在泡沫酸脱 绒工艺中，其干燥的目的是蒸发掉棉籽表面的“ 附加水”，而不是种子内部的水分。当毛棉籽初 始水分较高时，其导热系数直线增高，加快了 热量向棉籽内部深入，使蛋白质变性温度降低 和种仁发生烫伤。 （4）机械损伤率 棉花从收获，经过采摘、清理、轧花和剥 绒等若干工序，在这个过程中，棉籽难免 受到损伤，特别是轧花和剥绒。受到机械 损伤的种子，在干燥与磨擦工艺中，高温 直接与裸露子叶接触，使种子产生严重烫 伤，从而丧失活动力；硫酸、氨水（气） 容易向种籽内部渗透，对种子产生杀伤力 。 第四节 泡沫酸脱绒工艺流程 稀硫酸脱绒的中和方式 中和方式有三种： 氨气中和，碱液中和，以及氨水中和。 三、脱绒包衣棉种的特性 脱绒包衣种是优良品种的毛籽经过泡沫酸 脱绒、分级精选、包衣之后的优质种子。 脱绒精选的光籽，与毛籽比较，具有籽粒 饱满、籽指大，健籽率高，种子完好无损 ，整齐度好，干燥，发芽率高(不低于脱 绒前的发芽率)，安全(残酸率低于0.15%) 等基本特性。 第五节 棉花种子加工成套设备 一、概述 经泡沫酸脱级处理后的棉种，比毛籽早出苗2至 3天，且苗齐苗壮，亩播种量可减少50%左右。 棉花单产可提高3%5%，能达到灭菌、省种 、省工的效果，可减少枯黄萎病对棉花生长期 的危害。棉种通过精选，其净度，整齐度都有 明显提高，对棉花良种繁育，机械精量播种， 提高棉花质量都具有重要作用。 二、技术特性 3吨/小时泡沫酸成套设备的主要技术参数指标 链接9页 三、成套设备的系统组成及操作技术 成套设备由十大系统组成。 棉种泡沫酸脱绒工艺成套设备示意图 1.风力进料系统、定量喂入系统 风力进料系统由高压风机、管道风门、旋 风分离器、阻风阀、除尘器等组成。风机 产生负压，通过风力输送管道将计量装置 供给的棉种吸入旋风分离器内。分离器将 棉种与空气分开并将棉种沉降在阻风阀内 ，阻风阀将棉种送人酸处理机内，并能阻 止空气进入输送系统。含有轻杂物的空气 被送人旋风分离器内，轻杂物被收集在贮 杂室内。 定量喂入系统 由毛棉种各贮料斗、计量螺旋、无级变速 器、机架等组成。计量螺旋通过无级变速 器驱动，调整无级变速器，改变螺旋的转 速，计量供给装置就可按照调整好的毛棉 种供给量连续定量地将毛棉种供给风力输 送系统。计量仓可储存一定量棉籽，使整 个系统连续工作。计量仓内拔籽轮可防止 棉籽架空。根据棉籽的含绒量，通过调整 变速器的转速，达到调整生产率的目的。 酸处理系统 其作用是将毛籽与泡沫酸进行充分地搅拌，再均匀 地输送给烘干机。其常见故障是：腐蚀磨损，搅龙与壳 碰撞。 棉种供给量确定的原则： 棉种小时脱绒量必须小于成套设备的脱绒能 力，根据毛棉种含绒率、含水率、健籽率的 高低、籽指的大小，合理确定成套设备小时脱绒量 ， 然后相应确定棉种的小时喂人量，即 :qo=G 式中： G成套设备的生产率(kgh)，即毛棉种的小时 供 给量； 毛棉种含绒率()； qo成套设备脱绒量(kgh)。 毛棉种供给量的调整： 调整无级变速器输出轴的转速，从而 改变棉种计量供给装置计量螺旋的转速， 计量螺旋轴的转速在912rmin范围内 进行调整。 2.泡沫酸供给系统 该系统由泡沫酸槽、耐腐蚀磁力泵、流量计、空气压缩 机、泡沫发生器以及气液管路、阀门所组成。 注意 1. 泡沫酸的供给量应能保证进入酸处理机内的棉绒 都能充分润湿而又没有多余的酸液为标准，当种子量和 含绒量一定时，若泡沫酸供应少了，则浸润不够，一部 分纤维不能和硫酸作用，这部分绒就脱不下来；若供应 多了，则造成物耗增加，残酸增加，如果水分超过了干 燥系统的工作能力，稀硫酸不能浓缩为浓硫酸，绒就脱 不干净，同时还会引起种子残酸升高；供应太多时，稀 硫酸浓缩到70%80%时还会与棉纤维反应生成胶状物 质，粘附在烘干筒的内壁和种子表面。 2. 泡沫酸的供给量应能保证进入酸处理 机内的棉绒都能充分润湿而又没有多 余 的酸液为标准，因泡沫酸充分润湿棉 种 上的短绒是脱绒的前提条件，未沾上 泡 沫酸的棉种在后面脱绒工序中是无法 将 绒脱掉的。 见链接 3. 烘干系统 烘干系统由热交换器（加热器），烘干滚筒， 籽绒分离箱，风机，管路等组成。烘干滚筒装 在可调机架上，在生产过程中应根据种子的水 分和脱绒情况，通过调节升降机构托架的倾角 调整棉籽的烘干时间。 烘干机的主要功能是用于快速干燥被泡沫酸润 湿的棉种，使棉种的水分蒸发，在烘干滚筒内 热空气主要以对流和传导方式对棉种传热。随 着干燥的进行，棉种温度的升高，使短绒纤维 吸附稀硫酸中的水分蒸发，硫酸溶液高度浓缩 ，使短绒脆化（炭化），在烘干机滚筒内经摩 擦、撞击脱掉短绒。 烘干干燥与摩擦脱绒介质进出口风温的范 围及确定原则： 链 12页 4.磨擦系统 磨擦系统，其结构和调整方法与烘干部分 相同。其作用是对棉种进行脱绒，使棉种 继续脱水干燥，同时使棉种相互摩擦，并 和滚筒、抄板、格板继续摩擦、撞击，使 短绒(棉纤维)与棉种全部脱离。 烘干干燥与摩擦脱绒这两个工艺可以互补 。在加工棉种过程中，应根据棉种的品质 特性及初始状况，对介质的进风温度、棉 种在烘干机和脱绒机内停留的时间进行调 节。介质的进风温度可通过进风风门随意 调节，而棉种在烘干机与脱绒机内的停留 时间，则需调整烘干、磨擦机的排料段部 的升降系统的升降机来控制排料口的倾角 高低。 棉种在烘干机与脱绒机内若其水分和 脱绒状况已达到要求，进风温度越高，其 棉种的活力与发芽率受到的影响越大，烫 伤也越多，这时应尽量降低进风温度。 链接12页 烘干机、磨擦机的进出口风温、种温参数范围如下： 烘干机进风温度 120330 烘干机出口温度 4575 （当毛棉种的健籽率与发芽率较好时，烘干机 出口温度应保持在4852为好） 棉种在烘干机出口处种温 4648 磨擦机进口温度 6580(最好控制在60 75) 磨擦机出口温度 3853(最好控制在38 43) 棉种在磨擦机出口的温度 4653 棉种在脱绒过程中的耐热极限试验 数据链回32页 5.中和系统 从磨擦机出来的光籽，表面含有一定量的 残酸，不利于种子的贮藏和包衣，因此需 要进行中和处理，使之达到安全限度之内 。目前生产上应用的中和方式有三种：即 氨气中和方式，氨水中和方式，碱中和方 式。 氨气中和法： 氨气中和的结构由氨罐、管路、流量计、氨中和机组成。该中和方 法的主要特点是： （1）不增加种子的含水量； （2）氨气和硫酸反应生成硫酸氨是一种很好的种 肥； （3）调整方便； （4）当种温高时，过量中和会影响种子的活力；（5） 若密封不严时，会有刺鼻气味泄漏。 改进措施主要有： （1）对从氨罐出来的氨气进行加热，以增加中和 效果； （2）将中和工序安排在风筛选之后； （3）在中和机进出口处安装闭风器。 氨水中和法： 中和系统主要由中和机对种籽的残酸进行中 和，和溶液为 (或17%氢氧化钠水溶液)，13% 的氨水由配置槽通过供液泵送人供液器，由空 压机压缩空气将其喷洒到光籽的表面上，经齿 杆均匀搅拌，达到中和后种子残酸含量在 0.15%以下，供给量可根据光籽残酸含量进行 调节。 该中和方法的主要特点是： （1）增加了种子含水量， （2）氨水和硫酸反应生成硫酸氨是一种很好的 种 肥， （3）若密封不严时，会有刺鼻气味泄漏。 碱中和法： 是将氢氧化钠稀释或15%的水溶液，进行中和 的，其设备结构和操作与氨水中和法相似。 有如下特点： （1）中和后生成物是盐，影响种子外观质 量，同时盐有吸潮作用，对贮藏不 利， （2）无刺激性气味 （3）价廉易得 （4）对种子生活力影响小 （5）使用调整方便。 6.种子精选系统： 种籽精选系统由风筛精选机和重力式 精选机分级机与包衣机和计量秤组成 。 7.种子分级系统。 8.拌药包衣系统。 9.供热系统 供热系统是泡沫酸脱绒工艺中重要 的一个环节，泡沫酸脱绒的供热设备有蒸 汽锅炉、导热油锅炉和直燃式热风炉。 10. 电器控制系统：由电源控制柜和工 艺 程序操作台组成的电器系统，对成套 设备进行操作控制。 11. 除尘系统：该系统由风送管道，调 节 阀门，通风机，除尘器，集绒箱等组 成。主要用于车间的通风除尘和短绒 收集，使车间内粉尘含量达到国家标 准。 四、成套设备的操作 1. 在棉种脱绒加工前半小时首先按要求 逐 步缓慢升温。 2. 合上电源总开关，按响电铃，当烘干 机c出口温度表显示达到100120磨擦 机进口温度达到8090 时，启动烘干机 、磨擦机，开始给烘干机及磨擦机在旋转 状态下预热1530min,此时启动脱绒生产 线并开始进种。 3. 棉种进人中和机前，因刚开始加工的 一 段时间，由于瘪籽、嫩籽较轻，在烘 干 机与脱绒机内移动速度较快，先出来 的 棉种在两滚筒中停留时间较短，升温 不 够，脱绒不好。这时应打开中和器前 的 旁通管道，将轻瘪棉籽及脱绒较差的 棉种排出，予以淘汰。 五、操作注意事项 1. 电器部分，各电机启动应有315s的间隔。 防 止几台电机同时启动，造成启动电流过大而 损 坏电器零件。 2. 根据加工棉种多数颗粒的大小，选择风筛选 合 适的筛孔尺寸。 3. 停机时，不应让棉种停留在烘干机和脱绒机 内，以免棉种在滚筒内被灼烧伤。停机前应 逐 步降低滚筒高度，防止后面设备堵塞。如遇 停 电或故障时，烘干机与脱绒机应急骤降温， 这 时存留在烘干机及脱绒机滚筒内的棉种，必 须 单独存放，并予以淘汰，不能作为棉种出售 。 4.每班应做好生产日记的记录工作。生产 日记必须认真填写，每班记录一次如下技 术参数与数据：加工前毛棉种的含绒率、 棉种计量供给装置的转速、供给量、泡沫 酸的配比。 棉花种子质量指标及测定 摘自硫酸脱绒与包衣棉花种子NY 400-2000 。 一、棉花种子质量指标 1.毛子质量指标：见表7-1。 表7-1 毛子质量指标 （%） 2.光子质量指标：见表。 光子质量指标 （%） 3.包衣子质量指标：见表。 包衣子质量指标 （%） 二、棉花种子质量指标测定 1.短绒率测定：采用浓硫酸脱绒法。从净种子中随机称 取10克左右毛子，3次重复，分别置于小烧杯中，加入 1.52.0毫升浓硫酸(比重1.84)，井在电炉上加热，不 断搅拌，待种子乌黑油亮时即倒入过滤漏斗，用自来水 迅速冲洗干净，用于布擦去种子表面水分，置入105cC 鼓风干燥箱20分钟，即可烘去种子表面上的水分，然后 在室温下放置2小时，以平衡种子与空气间的湿度，称 出光子重量，按式(1)计算短绒率： L(%)=(-1 )/ %(1) 式中： L：短绒率()； ：毛子重(克)； 1：光子重(克)。 容许差距：若一个样品的三次测定之间的最大差距不 超过1.3%，其结果可用三次测定值的算术平均数表示， 否则重做三次测定。 2.破籽率测定：测定在净度检验基础上进行。 随机取100粒种子，4次重复。从样品中挑选出 破籽，计数，按式(2)计算破子率： T(%)=U Uol00(2) 式中：T：破籽率(%)； U：破籽粒数； Uo：被检种子总粒数。 容许差距：若一个样品的四次测定之间的最 大差距不超过6%，其结果可用四次测定值的算 术平均数表示，否则重做四次测定。 3.残酸率测定：残酸率的测定有两种方法 ，一种是硼砂滴定法，另一种是酸度计法 。 硼砂滴定法： A仪器设备：感量0.001克天平，1 000毫升容量瓶，100毫升烧杯，250毫升 三角瓶，恒温箱，电炉，小滴瓶。 B，试剂：硼砂(NaB40.10H20)，溴甲 酚绿、甲基红、95%乙醇。 C操作步骤： a溶液配制： 用感量0.001克天平准确称取3.814克 硼 砂，倒人100毫升烧杯中，加蒸馏水溶 解后，定容至1(DO毫升。此硼砂溶液 的 浓度为0.01摩尔升。 b指示剂配制：称取溴甲酚绿0.01克， 甲基红0.02克，置于同一烧杯中，加入40 毫升 95%乙醇，待充分溶解后倒人小滴 瓶中备用。 注：称取甲基红时需挑选颗粒细的粉末 或事先用研钵将其磨细，否则不易溶解。 c样品制备随机数取脱绒子50粒称重，3 次重复，置于250毫升三角瓶内，加人 100毫升蒸馏水，用力振摇后置人30cC 恒温箱内，浸提30分钟。或用以下快速方 法 浸提种子残酸可达到同样效果：加入100毫 升 5055cC的热蒸馏水，用手振摇2分钟。 d样品测定：加入三滴指示剂，溶液量红色， 然 后用上述配制好的硼砂溶液进行滴定，溶液 颜 色先由红色变为无色，再滴定至微绿色即达 等 当点(pH值5.5)，记下滴定毫升数，并按式 (