蔬菜花卉種子加工成套設備工藝研究及應用

李彥偉 李德赟 劉民軍 賈 峻 萬 玲

（1 酒泉奧凱種子機械股份有限公司，酒泉 735000；2 國家種子加工裝備工程技術(shù)研究中心，酒泉 735000；3 酒泉市華美種子有限責任公司，酒泉 735000）

甘肅省屬溫帶季風氣候，日照時間長，早晚溫差大，非常適于蔬菜生長。數(shù)據(jù)顯示2021 年甘肅省蔬菜種植面積55.64 萬hm2，產(chǎn)量2711.9 萬t；同比增加10.3%和21.5%。目前，全省蔬菜播種面積僅占全省農(nóng)作物面積的13.7%，但對農(nóng)業(yè)產(chǎn)值和農(nóng)民人均純收入的貢獻額分別達到32.0%和12.6%，成為全省種植業(yè)中效益好、增收快、貢獻大的支柱產(chǎn)業(yè)。在蔬菜種植產(chǎn)業(yè)中蔬菜種子是最基本、最重要的生產(chǎn)資料，也是蔬菜增產(chǎn)增收的關鍵因素。隨著國內(nèi)制種產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，甘肅省已成為國內(nèi)重要的蔬菜種植及制種基地之一，近年來隨著產(chǎn)業(yè)發(fā)展，省內(nèi)制種蔬菜、花卉的種植面積呈逐年增長的趨勢。與此同時蔬菜、花卉種子收獲后的加工處理成為促進種子產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的關鍵因素。種子的加工處理是指從收獲到播種前對種子所采取的各種處理，包括種子清選、處理、引發(fā)、包衣、貯藏等一系列工序[1]，以達到提高種子質(zhì)量，保證種子安全貯藏，促進田間成苗及提高產(chǎn)量的要求，滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對高質(zhì)量種子的要求。

1 蔬菜、花卉種子加工成套設備研發(fā)的意義與作用

蔬菜、花卉種子收獲后的加工可以提高種子品質(zhì)，增強商品性。隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化的發(fā)展，對蔬菜、花卉種子質(zhì)量提出了更高的要求，一般從田間收獲后的種子必須經(jīng)過加工處理，才能投入生產(chǎn)使用。種子的加工處理是指從收獲到播種前對種子所采取的各種處理，包括種子清選、處理、引發(fā)、包衣、貯藏等一系列工序。經(jīng)過加工處理后篩選出的蔬菜和花卉種子飽滿、大小均勻、雜質(zhì)少、種子發(fā)芽率高、含水量低、凈度好，可以提高蔬菜、花卉產(chǎn)量，特別是包衣的種子，可防止病蟲害的侵蝕，在田間播種時，作物出苗和生長的整齊度更好，而且有利于機械化作業(yè)，提高勞動效率。

2 主要工藝流程及性能參數(shù)

2.1 工藝流程蔬菜、花卉種子加工成套設備的應用實現(xiàn)了種子從烘干、拋光、去雜、分級、包衣、包衣后烘干、包裝的全程機械化和自動化加工作業(yè)；主要由蔬菜和花卉種子烘干機、拋光處理機、清選機、比重清選機、窩眼筒清選機、花卉機、智能型蔬菜種子包衣機、種子包衣后烘干機、無破碎水平提升機以及輔助附件、除塵系統(tǒng)等組成（圖1）。

蔬菜、花卉種子通常可按照籽粒幾何尺寸的大小分為小粒原始物料和大粒原始物料，不同原始物料的加工工藝也有所區(qū)別。以小粒原始物料為例，西紅柿籽、辣椒籽、油菜籽、莧菜籽以及部分花卉種子等顆粒較小，經(jīng)過人工或機械采集后往往含有大量的雜質(zhì)且水分較高需要及時進行加工處理。首先使用烘干設備進行干燥加工，使其達到安全儲藏水分便于儲藏及后續(xù)加工，干燥后的種子經(jīng)過拋光處理機去除種子的毛芒，有利于清選加工及后續(xù)精量化播種。去除毛芒后的種子進入風選機進行分選加工，去除物料中質(zhì)地較輕的雜質(zhì)，然后進入比重清選機中，根據(jù)混合物料的不同比重，去除質(zhì)地較重的雜質(zhì)以及破碎的種子，清選后的種子進入分級機中，將種子按品質(zhì)等級進行分級，分級后的種子在不同暫存?zhèn)}中進行儲存，部分需要進行包衣的種子經(jīng)過包衣機加工，并經(jīng)過包衣后烘干機再次進行烘干達到包衣效果，包衣完成后由包裝秤將種子按所需規(guī)格進行商品包裝成為成品（圖2）。

圖2 蔬菜、花卉種子全流程加工成套設備工藝流程

與此同時，部分外貿(mào)及對播種質(zhì)量有嚴格要求的種子需要進行清洗消毒。在種子分級加工后，由種子清洗機和消毒機進行加工去除種子表面存留的病菌，加工后將種子進行真空包裝封存防止二次污染。

2.2 性能參數(shù)蔬菜、花卉種子加工成套設備的單機設備組合方式及加工能力通常根據(jù)用戶的加工需求進行定制。以番茄種子加工為例，其性能參數(shù)如表1所示。

表1 番茄種子加工成套設備性能參數(shù)

3 關鍵技術(shù)研究

3.1 蔬菜、花卉種子的清選技術(shù)蔬菜、花卉種子在收獲后往往含有大量的雜質(zhì)及碎籽、癟籽，為了不影響種子質(zhì)量需要進行去除。種子的精選加工工藝可以有效去除種子物料中混入的砂石、植株碎渣、蟲卵、雜草種子等雜質(zhì)，同時分離出種子中顆粒不飽滿、破碎或劣變的種子，提高種子的純度。合理選擇和利用對種子進行精選分級加工的工藝，可以有效提高種子的純度、發(fā)芽率和種子活力[2]。種子的清選加工方式通常有風篩清選、重力清選、窩眼清選、色澤分離等方法，單一的清選方式往往并不能一次達到清選的效果，因此通過多種清選方式組合成為成套設備進行精選加工。

風篩清選 是將風選與篩選組合起來的清選方式，利用種子與雜質(zhì)的大小、形狀以及懸浮速度的不同進行清選。根據(jù)以上原理通常采用風篩式清選機進行清選加工，蔬菜、花卉種子經(jīng)過風篩式清選機加工后可以去除原始物料中的部分尺寸較小、質(zhì)地較輕的雜質(zhì)，并能將部分的碎籽、小顆粒雜質(zhì)分離出來。

重力清選 作用原理是在風力的作用下，使籽粒達到流化狀態(tài)，比重小的籽粒懸浮于重籽粒之上，籽粒之間的摩擦系數(shù)降低，重籽粒在風力作用下不脫離篩面，使其在篩體振動過程中依靠慣性力、摩擦力、風力、籽粒重力的共同作用，達到比重小的籽粒與比重大的籽粒分離的目的。根據(jù)以上原理，通常采用比重式清選機，可以有效地去除原始物料中的石子、碎籽等較重的雜質(zhì)。

窩眼清選 利用種子與雜質(zhì)的尺寸和運動途徑的不同來進行分選的方式。窩眼式清選機能將混入種子中的長、短雜質(zhì)清除出去。如蔬菜、花卉種子中的野豌豆及燕麥等長短尺寸差異較大的雜質(zhì)種子均可以通過窩眼機進行分離以達到清選的目的。

色澤分離 根據(jù)種子的顏色特性進行分離的方式，通過種子色選機可以將物料中的霉變種子、混雜種子以及存在顏色差異的雜質(zhì)分離出來，選出純凈度更高、更具有活力的種子。

除以上常用的清選方式外，在種子加工行業(yè)中還有帶式清選機、振動清選機、磁力清選機、摩擦清選機、靜電清選機等多種清選機型，都是利用種子與雜質(zhì)不同的物理特性進行清選加工的。

3.2 蔬菜、花卉種子包衣及丸?；夹g(shù)種子包衣是利用粘著劑或種子成膜劑，將殺菌劑、殺蟲劑、微肥、植物生長調(diào)節(jié)劑、著色劑或種子填充粘著劑等化學材料噴涂包裹在蔬菜種子外表面，可有效地使蔬菜種子成為半球形或基本保持蔬菜種子原有的形狀，提高蔬菜種子發(fā)芽和生長質(zhì)量的技術(shù)[3]。

蔬菜、花卉種子通常顆粒小、重量輕，不加處理難以進行精量化播種，同時蔬菜、花卉種子通常都有帶肥、帶藥播種的要求。在這種需求背景下，種子丸?；鲁蔀榻鉀Q這一難題的關鍵技術(shù)，成為了現(xiàn)代蔬菜、花卉種子處理技術(shù)研究的一個新熱點。

種子丸?；庸な峭ㄟ^種子丸?；聶C的加工處理，將肥料和農(nóng)藥包裹在種子的表面，以此來改變種子的外形。經(jīng)丸粒化包衣處理的種子外觀呈球形，體積可以增大至幾倍，稱為丸?；N子或種子丸，能促進種子萌發(fā)和植株生長、提高種子抗性。

采用丸?；庸げ粌H可改善種子形狀、強度等物理機械特性，為小粒種子、不規(guī)則種子的機械化精量噴播創(chuàng)造條件[4]，同時能夠促進種子萌發(fā)和植株生長、提高種子抗病性，對實現(xiàn)播前植保、節(jié)本增效和保護環(huán)境有著重要的現(xiàn)實意義。

3.3 蔬菜、花卉種子干燥技術(shù)蔬菜、花卉種子收獲后含水量比較高，不能長期儲存，也不利于后續(xù)加工，需要盡快干燥加工到安全水分，目前通常采用的干燥方法有自然晾曬干燥法、風熱干燥法以及化學物質(zhì)干燥法等方法。自然晾曬干燥法成本比較低、安全可靠，但是存在干燥周期長、受天氣因素影響等缺陷，不能滿足種子加工企業(yè)短時間大批量加工的需求；而化學物質(zhì)干燥法是將種子和生石灰、氯化鈣或五氧化二磷等化學干燥劑按照一定的比例進行混合，密閉盛放到容器內(nèi)，利用化學物質(zhì)的吸濕性能吸收種子擴散出的水分，從而使種子水分不斷降低，達到安全貯藏水分的干燥方法，該方法只適合實驗室對種子樣品進行快速干燥，不適用于大批量種子加工；風熱干燥法主要是通過相關加熱設備加熱空氣作為干燥介質(zhì)，直接通過種子層，使種子中的水分汽化流失，從而使種子水分達到貯藏水分安全臨界值的方法[5]，目前種子加工企業(yè)普遍采用這種方法進行大批量種子的干燥加工。

根據(jù)蔬菜、花卉種子的特性，相關生產(chǎn)企業(yè)通常采用熱泵干燥機來進行干燥加工。熱泵干燥機利用低溫蒸發(fā)器對干燥機排出的濕空氣進行冷卻除濕，然后經(jīng)冷凝器加熱成為高溫低濕的空氣作為干燥介質(zhì)，送入干燥機對物料進行干燥并帶走水分，再回到蒸發(fā)器形成一次干燥循環(huán)，經(jīng)多次干燥循環(huán)，完成物料干燥作業(yè)（圖3）。熱泵制熱效率高、干燥速率快，節(jié)能降耗顯著，空氣在干燥機內(nèi)循環(huán)除濕，干燥作業(yè)不受外界影響，衛(wèi)生、環(huán)保，產(chǎn)品質(zhì)量高。

圖3 熱泵干燥機工作原理

3.4 蔬菜、花卉種子清洗消毒技術(shù)經(jīng)過初加工貯存后的種子表面病原菌多，帶菌種子進行播種會將病菌傳染給幼苗與成株，導致蔬菜、花卉病蟲害發(fā)生，影響農(nóng)作物的品質(zhì)和產(chǎn)量。與此同時種子出口通關時病原體檢驗是必需環(huán)節(jié)。常用的種子消毒方法有熱水燙種消毒法、藥粉拌種消毒法和藥水浸種消毒法。目前較為先進的方法是采用種子消毒閉環(huán)加工技術(shù)，連續(xù)完成種子清洗消毒、脫水甩干、旋轉(zhuǎn)烘干，降低種子混雜、致病風險，提高加工效益。

種子清洗消毒的基本工藝流程首先是將種子裝入專用滾筒中，再將專用滾筒放入清洗消毒機中進行清洗消毒，完成消毒后將滾筒放入甩干機中進行甩干，甩干完成后再將專用滾筒放入旋轉(zhuǎn)烘車，推入干燥機中進行干燥加工。

4 推廣應用

蔬菜、花卉種子加工成套設備的推廣應用對于盡快提高種子加工技術(shù)設備配套和自動化水準質(zhì)量，從根本上扭轉(zhuǎn)長期低水平制造和進口國外設備的局面有積極的作用，對于促進種業(yè)市場發(fā)展起到保障作用。研制開發(fā)適合中國蔬菜、花卉種子生產(chǎn)特點，提高產(chǎn)品市場競爭力的種子加工設備，將是現(xiàn)階段亟待解決的問題，具有國際先進水平的種子加工機械與技術(shù)必將為中國蔬菜、花卉種業(yè)的發(fā)展注入新的活力[6]。

目前隨著我國蔬菜、花卉種子產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，蔬菜、花卉種子加工成套設備在行業(yè)內(nèi)得到了廣泛的推廣應用，在蔬菜、花卉種子加工生產(chǎn)中起到了重要的作用；同時近年來國家出臺了一系列扶持種業(yè)企業(yè)發(fā)展的政策措施，地方各級政府也對蔬菜種植及蔬菜種子產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了政策扶持，這對蔬菜、花卉種子加工設備的進一步推廣應用十分有利。國內(nèi)多家蔬菜、花卉種子生產(chǎn)龍頭企業(yè)購置建設了蔬菜、花卉種子加工成套設備，在種子生產(chǎn)加工中發(fā)揮了重要的作用。

蔬菜、花卉種子加工成套設備的研制及推廣應用，大大提高了加工設備的運行效率、提高了勞動生產(chǎn)率，從而解決了蔬菜、花卉種子人工加工費時費力的難題，節(jié)約了大量的人力，同時減少蔬菜、花卉種子因為不能及時加工處理產(chǎn)生的霉變、蟲害等損失，提高了種子的品質(zhì)。蔬菜、花卉種子加工技術(shù)的不斷完善與應用必將為中國的蔬菜、花卉種業(yè)奠定堅實的基礎，提高我國蔬菜、花卉種子的加工質(zhì)量從而增強我國種子國際競爭能力，推動農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整，促進農(nóng)民增收，使中國的蔬菜、花卉種業(yè)蓬勃發(fā)展，為我國種業(yè)振興和“菜籃子”工程提供安全基礎。