我国种子加工设备的发展进程

时间:2022-07-06 03:09:20

我国种子加工设备的发展进程

60年来,伴随着我国改革开放的快速发展,种子加工技术领域经历了设备引进、消化吸收与自主创新等过程,结合国内实际,拓展种子加工研究领域,开发出多种种子加工关键技术与装备,逐步完善了水稻、小麦、棉花、玉米、蔬菜和牧草等不同类型的种子加工成套设备,在良种繁育区组织推广,组建了一支能够承担各类种子加工技术研究与服务的科技团队,建成了多个种子加工示范工程,为完善和提高中国种子加工装备技术水平,以一流的设备质量,国产的设备价格,打造出中国种子加工机械品牌,为农业增产、增收做出了重要贡献,为中国农业工程事业的发展奠定了基础。

从无到有(从新中国成立到改革开放)

这期间,我国主要实行“四自一辅”的种子工作方针,种子生产、加工和储运方面的装备和设施基本上是空白。种子加工直沿用簸箕、手筛、风车等原始工具和盐水选种,生产力极其低下。

20世纪50年代,我国从前苏联、匈牙利等国引进若干台种子清选机。1957年,开封联合收割机厂试制了我国第一台种子清选机――0.8型种子清选机;1959年,沈阳农具厂试制了一种3.0型复式清选机。由于种种原因,这两种机型都没有得到生产与推广。种子干燥几乎全部是自然晾晒,基本上没有采用机械干燥。

1976年,我国成立了第家种子加工机械专业生产厂――石家庄市种子机械厂现更名为石家庄市绿炬种子机械厂:1977年,八五二清选机械厂现更名为黑龙江省白桦清选机械有限公司。成为另一家专业生产厂。1977年10月与12月,小型种子清选机5XZ-0.4型与5X-0.7型分别在山西省万荣脱粒机厂与石家庄市种子机械厂通过鉴定。

引进、消化、吸收与自主创新阶段(从改革开放到20世纪90年代初期)

1 设备引进

1976~1977年,我国分别从原民主德国和瑞士引进两种样机――K-541型复式清选机风筛选+窝眼筒、和MTLB-100比重清选机。借鉴引进技术,1978年,由中国林产工业设计院等单位联合测绘的5XF-1.3复式种子清选机与5XZ-1.0型重力式种子清选机完成研制。

1978年起,改革开放使中国农业发生了根本性的变化和质的飞跃,国务院了“四化一供”的种子工作方针,种子加工机械化正式提上了工作日程。同年底,我国首次使用联合国粮农组织技术合作基金50万美元,引进并建设两座5t/h“稻麦及玉米种子加工示范厂”,于1980年8月完成并正式投产。1979年底至1980年初,又先后从美国、瑞士、丹麦、日本、东德、奥地利等国家引进了10套种子加工成套设备、150台复式精选机、15台种子烘干机和2台种子色选机。1980年,再次接受联合国开发计划署50万美元,援建“棉种稀硫酸脱绒示范厂”,其技术特点是:针对棉籽含绒率,采取对浓度10%的稀硫酸直接计量并与棉籽混合,通过烘干、摩擦的方式脱掉棉籽表面的短绒,便于对脱绒后的光籽进行清选加工,该技术与设备填补了国内棉种稀硫酸脱绒的空白。1982年,中国种子公司从美国拉默斯公司引进套5t/h棉籽泡沫酸脱绒成套设备,安装在山东省聊城市,其技术特点是:针对棉籽含绒率,采用对浓度78%的硫酸、发泡剂和水分别计量直接混合,将混合液与棉籽均匀混合后,通过烘干、摩擦的方式脱掉棉籽表面的短绒,在稀硫酸液中加入发泡剂,可以增强酸液对棉绒的渗透能力,扩大设备的适应范围,提高脱绒效果。相继辽宁省又引进了3台移动式种子加工车。1986年,北京市种子公司从丹麦引进了一条蔬菜种子加工线。“六五”期间从国外共引进17套种子加工成套设备和170多台种子清选机,包括土建总投资5000多万元,每年总的加工能力约43600t。

1985年,利用世界银行贷款引进40套种子加工成套设备和15台单机及计量秤等设备,包括22条谷物种子加工线、7条棉种化学脱绒生产线、3套玉米果穗烘干线、4条蔬菜种子加工线、1条甜菜种子加工线和2条马铃薯种薯清选分级加工线,设备投资约1300万美元,年加工种子约为87800t。

至此,中小生产能力的种子加工主要机型和成套设备已经全部引进。

2 消化吸收和自主创新

在引进国外先进的种子加工设备基础上,从1980年开始,我国农业工程技术人员开始了种子干燥与加工机械的系统研制,对种子干燥机的能源问题、干燥工艺、部件结构与参数以及种子加工机械的结构性能和工艺参数等,进行了大量的试验研究。

(1)在干燥设备方面:1980年,中国农业机械化科学研究院等单位研制的低温干燥仓通过鉴定;同年,黑龙江省农副产品加工机械化研究所在黑龙江省呼兰县建成以玉米果穗干燥为主体的种子加工厂。1981年,黑龙江省农垦科学院、上海长征农场等单位研制成功低温循环式干燥机。1982年,黑龙江省农垦科学院农机所研制成功种子干燥机。1985年,黑龙江省农副产品加工机械化研究所在黑龙江省阿城县建成30、60、100、200t/批次的玉米种子干燥成套设备。中国农业工程研究设计院研制的NHC-3系列玉米果穗、斜床式换风通风烘干加工生产线,1991年获国家科技进步三等奖。

到20世纪80年代后期,与干燥机配套的热风炉研制工作也得到大力发展,已有多个燃煤热风炉专业厂家生产不同形式的系列产品。

(2)在种子加工设备方面:1982年,中国农业工程研究设计院与石家庄市种子机械厂等单位联合研制成5t/h种子加工成套设备。1983年,中国农业工程研究设计院与上海向明机械厂试制成5XT―1.0型种子加工成套设备。1984年,中国农业工程研究设计院与上海向明机械厂、甘肃省酒泉种子机械厂联合研制成5XT-3.0型种子加工成套设备。同年,农业部南京农业机械化所与南京包衣机械厂联合研制成种子包衣机。1985年,甘肃省酒泉种子机械厂生产的5XF―1.3型复式种子精选机获部级优质产品银质奖,至今已生产近6000台。同年,中国农业机械化科学研究院与镇江脱粒机厂研制成功5XT通用种子精选机,年产500余台,翌年获得机械工业部科技进步二等奖。

1987年,中国农业机械化科学研究院与镇江脱粒机厂等单位在江苏省建湖县联合研制成5ZJC-1.5种子干燥加工成套设备,获机械工业部科技进步三等奖;湖北省机电研究所与湖北江陵第一机械厂、中国农业工程研究设计院与邯郸棉机厂分别进行合作,在江苏省大丰县、山西省新绛县建成棉籽泡沫酸脱绒成套设备;北京市农业机械研究所研制成功茄果类湿种子加工成套设备;由中国农业工程研究设计院、湖北省机电研究所、邯郸棉花机械厂和湖北江陵第一机械厂共同研制的棉籽泡沫酸脱绒成套设备,1990年获国家科技进步一等奖,至今已在国内棉种繁育区推广200多套,并出口到巴基斯坦和尼日利亚等国家。

1988年,机械工业部呼和浩特牧机所与酒泉种子

机械厂联合研制了小型牧草种子加工成套设备;中国农业工程研究设计院与酒泉种子机械厂共同研制的5XT-3.0型种子加工成套设备,获农业部科技进步叁等奖。

1989年,中国农业机械化科学研究院、呼和浩特牧机所、酒泉种子机械厂等单位联合研制成5SJCl50-700型蔬菜种子加工成套设备,安装在天津市种子公司。同年,中国农业机械化科学研究院在北京市延庆县种子公司建成ZTM-4.0型种子加工成套设备,在北京市昌平县建成ZTM-1.5型种子加工成套设备。其中:5SJCl50-700型蔬菜种子加工成套设备首次采用了可编程自动控制,1993年获国家科技进步二等奖;ZTM-4.0型种子加工成套设备1992年获国家“星火科技”三等奖,至今已推广100多套。

从20世纪80年代末开始,石家庄市种子机械厂在认真消化吸收国外引进设备基础上,陆续开发成功轮式可移动的风筛清选机、比重式清选机和包衣机等机组。

1991年,由中国农业机械化科学研究院、上海向明机械厂、本溪春光种子有限公司研制的5XZ-2。0型比重式清选机是这一阶段的新一代产品,该设备年产近400台。

1992年,国内种子加工成套设备首次采用了振动输送机来传送物料,使跨机作业简便易行,工艺流程变得更加灵活可靠,大大降低了多次提升造成的种子破损和能耗,提高了企业的经济效益。此后,该工艺得到了全面的推广应用。

此外,我国高等院校、科研单位等与工厂企业相结合,在政府有关部门的支持下,通过承担科研课题,进行了基础理论方面的研究,在种子加工与种子干燥技术方面,获得了丰硕成果。北京农业工程大学、江苏理工大学、东北农业大学、浙江农业大学等高等院校,先后对风选、筛选、比重清选、窝眼清选、带式摩擦清选、介电分选、脉动气流流化分选、磁力分选、光电分选等分别进行了深入的试验研究和基础理论方面的系统分析,对提高机具性能、开发新部件、新机型发挥了较大的指导意义。北京农业工程大学在对种子物理特性和加工工艺综合研究以及对种子干燥技术等试验研究等方面,对推动种子加工与干燥技术发展,发挥了重要作用。天津大学研制成功蔬菜种子干燥机,并建立了“蔬菜种子干燥力学及其临界温度方程”,研制了“两流程红外辐射振动流化种子干燥机”,其成果达到了国际先进水平。

20世纪90年代初,由于对种子加工的认识还不充分,国家投入相对不足,种业市场鱼龙混杂,存在许多假冒伪劣现象,自留种现象有所抬头,对种子加工造成了一定冲击,种子加工机械的发展进入了短暂的低潮期。

从“六五”到“八五”,种子加工设备制造厂家多达40余家,除最初阶段外,我国的种子加工机械已经主要靠自主生产。种子加工机具的规格从小到大,机型品种从脱粒、预选、清选、分级、包衣到包装,作业对象从粮油种子、棉籽、菜籽到牧草种子,产品基本覆盖了种子力DT_的各个领域,生产能力5t/h以下。其中上海向明机械厂研制的5XZ系列重力式种子精选机,获国家科技进步三等奖,累计生产约4500台:石家庄市种子机械厂开发的移动式如工车每年都销售几百台套;由北京市农业机械化研究所开发的湿种子加工成套设备也有推广应用:由中国农业机械化科学研究院和镇江脱粒机厂研制的5XJ-0.5型小型种子精选机还有少量出口;同时,5XF―1.3型复式种子精选机、2.0型比重式清选机等产品均有出口。

1988年,由种子加工机械与粮食处理设备的有关企业与科研、教学等单位组建了中国农业机械协会种子加工及粮食处理设备分会。

1994年,种子加工机械相关行业标准种子加工成套设备试验方法、种子加工成套设备技术条件、获得机械工业部科技进步二等奖。

快速发展与拓展阶段(21世纪)

1995年,由于实施了种子工程项目,我国各级政府对种子加工装备方面的投入加大。为杜绝市场伪劣种子现象,种子加工以包衣和包装为突破口,翻开了种子加工机械发展的崭新一页。2000年,国家《种子法》的颁布实施,对种子加工技术的推广起到了巨大的促进作用。

1996年,吉林省种子总站、黑龙江省农副产品加工机械化研究所等单位研制的玉米穗粒两级干燥成套设备获国家科技进步三等奖。

1997年,新疆石河子市华农种子机械集团、有限公司研制的棉种过量式稀硫酸脱绒设备,开拓了新的棉种脱绒工艺,获部级新产品称号。同年,河北冀岱棉种技术有限公司建成亚洲最大的棉籽泡沫酸脱绒成套设备,其设计方案由农业部规划设计研究院与美国专家共同制定,除关键设备由美国引进外,其它设备均选用国内最好的产品或最好的生产厂家制造,设备加工工艺按高标准要求,整套设备运行到2002年底,共加工成品种子1000多万kg,产品合格率99%以上,不仅满足河北省棉花用种要求,而且还向山东、河南、山西等省提供优质棉种。

2002年6月,为了提高我国农作物种子加工设备的研究开发与设计水平,满足种子产业发展的需要,农业部投资511万元人民币,批准农业部规划设计研究院在双桥中试基地建设“农业部种子加工工程技术中心”。主要建设内容:基础实验室、干燥实验室、加工实验室、检测与控制实验室以及演示培训车间、中试车间等。实现在国家业务主管部门和行业管理部门指导下,集少量、多品种种子加工试验及产品开发和技术培训、技术服务为一体,发挥种子加工新技术、新产品试验研究与开发中心的功能,种子加工技术示范与培训服务中心的功能,种子加工技术信息中心及种子加工技术标准化中心的功能,为种子工程项目的实施及种子产业的发展从技术上提供有力的保障。中心建设过程中,引进了国际上先进的种子加工及检测、试验设备,为消化吸收国外先进的种子加工设备和开展对在校学生进行种子加工技术培训I工作创造了良好条件。先后有中国农业大学、北京农学院、河北农业大学等农业院校近1000名学生到中心接受教学实习培训。

2005年,由中国农业机械化科学研究院研制的5BW50型种子包衣丸化一体机技术通过农业部“948”项目验收,并取得一项专利,由此研发的系列产品至今已推广30多套。2006年,由农业部南京农业机械研究所、中国农业机械化科学研究院和农业部规划设计研究院等单位联合完成的大中型种子加工成套装备的研制与集成,取得3项专利,2007年获江苏省科技进步二等奖,2008年获农业部神农奖二等奖,至今已成功推广10多套。

2007年9月,农业部规划设计研究院利用中国与东盟国际合作项目的良好机会,申请对东盟国家高层农业管理人员进行种子加工技术培训专项。在2008年具体培训过程中,邀请国内种子加工技术研究单位、设备生产企业及种子企业的代表介绍中国种子加工、包装等设备和中国重点种子企业种子繁育、加工、贮藏以及种子质量保证体系内容,使来华学员对中国种子

加工现状、发展过程和中国种子企业的工作流程,产品质量保证体系等有一个概括性的了解,扩大了种子加工对外宣传的力度。

从“十五”期间开始,借鉴国外先进技术,国内多家企业先后研制开发了6t/h、8t/h和10t/h种子加工成套设备,至今已推广了近百套,单机系列产品也更趋完善。进入2l世纪,我国种子加工机械进入了稳定发展时期。经过行业淘汰、更替与整合,目前,国内种子加工设备制造厂家有30多个,种子加工机械的年生产能力超过5000台,成套设备近100套,产品有20多种类型,200多个型号规格。单机生产率0.1―10ffh,成套设备生产率1、1.5、2、3、4、5、6、7、8、10t/h,清选的种子包括粮食、油料、蔬菜、牧草、棉花、甜菜、亚麻、花卉和林木种子等。近20年来,共生产各种种子加工机械约30000台,建成种子加工厂1000多座。脱粒、烘干及清选包衣等主机都形成了国家或部颁标准。

这一时期,种子包衣机、比重清选机、复式种子精选机和移动式种子加工车都有出口,主要销向韩国、古巴、智利、巴基斯坦、蒙古、俄罗斯、菲律宾等国。近几年,酒泉奥凯种子机械有限公司生产的单机产品已出口到法国和东欧等发达国家;中国农业机械化科学研究院研制的5BW50型种子包衣丸化一体机也出口到了东南亚和非洲等国。2007年,甘肃省酒泉奥凯种子机械有限公司向朝鲜出口一套含玉米果穗脱粒、籽粒烘干和清选加工等完整的种子加工成套设备。2008年,北京西达农业工程科技发展中心利用自身技术优势,集成国内八个生产企业的关键设备,向独联体出口两套种子烘干和清选加工生产线。

尽管国产种子加工设备快速发展,但在大型设备和制造质量方面,国外产品还存在较大优势,进口设备依然不断引进。1995年4月开始,农业部开始组织实施种子工程项目,国内种子企业通过利用各种贷款和实施世界银行贷款一中国种子商业化项目,新增种子加工机械181台,新建各种大、中型种子加工成套设备178套,其中从国外市场购置了种子风筛清选机144台、比重分选机141台、窝眼筒精选机57台、种子包衣机144台、计量称129台各省区自己投资兴办的加工中心未计入内。绝大多数种子加工成套设备采取引进关键主机与国内设备配套的方式建设,加工工艺适合国情,同时节省总体投资,降低加工成本。

此外,中种集团――承德玉米种子加工中心,北京市部级原种场种子加工中心、陕西省部级原种场种子加工中心和世界银行贷款――中国种子商业化项目种子加工设备招标项目等,使中国成为国际种子加工设备的展示基地,也为进一步消化吸收国外先进的种子加工设备创造了有利条件。最具有代表性的工程项目是2000年9月在河北承德建成的中种集团一承德玉米种子加工中心建设项目,该项目全套引进国际上先进的种子加工设备,实现了果穗自动卸料、果穗烘干、脱粒、预清、储藏、精选、分级、包衣、包装全自动流水作业,种子经过加工后,综合质量显著提高,为我国种子行业参与国际竞争迈出了第一步。

2003年,由农业部工程建设服务中心主持对牧草种子加工及包装生产线进行统一招标采购,其中包括3套全套进口设备和8套主机进口、国内配套设备生产线,分别安装在青海、云南、甘肃、新疆、吉林、河南等省牧草种子繁育区。

2006年,农业部全国畜牧兽医总站承担的“小黑麦种子繁育基地建设项目”,采取主机进口、国内配套方式进行生产线建设,首次引进3台绒辊式种子分选机。

种子加工主要单机的发展

(一)风筛清选机械

从单筛箱发展到双筛箱结构,平衡性更好;从刷式清筛到橡胶球清筛,筛面清理更彻底,清选效率有保证;增加后吹风技术,清选更干净:增加多道沉降,更便于下脚料回收利用;振动频率由固定式向机械调速和变频调速转变,操控更直观、精确、简便;机器整体结构由单一固定式扩展到固定、移动和组合等多种形式。

(二)比重清选机械

以矩形和三角形正压式机型为主,淘汰了负压式机型{采用可靠的双质点或往复平衡方式,取代了效果较差的偏心平衡;从单台风机向多台风机发展,风量调节由风门控制向对风机主轴转速控制发展,多台风机由并联方式扩展到单独控制;工作台面振动频率和风机转速由机械调速向变频调速发展。整机运转更加平稳,性能更可靠,更节能和便于操作。同时还开发了系列移动式产品。

(三)分级机械

从单滚筒发展到多滚筒和平面筛,由固定转速发展为可控转速。由于沉孔筛、圆孔筛和波纹长孔筛加工工艺的出现,提高了分级效率和分级效果。

(四)窝眼筒清选机械

从部件发展到单机,从单滚筒发展到多滚筒和组合式滚筒,由机械调速发展到变频调速,不仅提高了清选功能,还扩展了生产能力。同时还开发出移动式和附加螺旋推送装置等机型。

(五)包衣与丸化机械

包衣技术由单一齿杆搅龙式发展到滚筒式、揉搓式和立式甩盘等多种结构;药液计量由药勺式发展到定量泵供给,同时采用防腐蚀封闭结构,防止药液逸漏:药液雾化方式由气力雾化发展到压力雾化和甩盘离心雾化:药种混合方式由相互摩擦发展到同步涂敷与相互摩擦相结合,搅拌速度由机械调速发展到变频调速;机器控制方式由简易控制发展到全自动控制。丸化技术由低速釜式发展为高速立式甩盘,大大提高了包衣效率和成品质量。如5BW50型种子包衣丸化一体机采用目前国际领先的立式甩盘和PLC全程自动控制以及触摸屏人机对话等先进技术,不仅提高了包衣和防伪效果,还使药种比增至1:200,显著节省用药,无须后续烘干,同时解决了国产丸化设备长期以来自动化程度与效率低、丸化种子粉化率高、外型不规则和丸化合格率差等缺陷,逐步取代传统机型而成为市场主导。

(六)包衣后烘干机械

由人工晾晒发展为成膜仓和连续烘干机具,开发出筛网通风滚筒和密闭六角滚筒等机型,解决了国产药剂用量大,成品种子含水率高而不适宜直接包装等问题。

(七)种子干燥机械

借鉴粮食干燥工艺,从兼用机型发展到专用机型,有各种结构形式,工作方式主要为连续和批次循环等。其中连续式干燥机如变截面角状盒的混流式干燥机系列、横流网柱式干燥机等,主要是通过引进技术、试验研究、消化吸收而研制成的新一代干燥机,对热风温度和终点含水率从人工测量发展为自动控制。种子干燥机的供热装置,已发展为轻质柴油燃油炉、燃煤热风炉、电加热器和燃气加热等多种方式。

(八)计量包装设备

称重形式由机械式发展为电子式;计量方式由容积式发展为秤重式;计量装置由单头计量发展到多头计量;包装形式由大包装扩展到小包装甚至数粒包装;控制方式由原来的模拟模块单板机控制发展为数字模块的PLC控制;计量形式由半自动发展到全自动秤重计量和包装。

(九)成套设备

从小型稻麦兼用加工成套设备扩展到玉米、棉花、蔬菜、牧草、杂粮、瓜果、亚麻、甜菜、油葵等多用和专用成套设备,从溜管换向发展到振动输送机跨机作业,从手工控制发展到自动控制和可编程。

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