Wyłuszczanie mechaniczne nasion

Proces wyłuszczania nasion jest procesem długotrwałym, przy czym jest on tym dłuższy, im większa jest wilgotność szyszek.

W dużych wyłuszczarniach trwa on około 24 godzin i dzielony jest na dwa etapy:

W mniejszych wyłuszczarniach, w których uzyskanie intensywnego obiegu powietrza jest łatwiejsze, cały proces wyłuszczania można skrócić do 12 godzin.

Wyłuszczanie nasion z szyszek może odbywać się specjalnych obiektach - wyłuszczarniach, w których jednorazowy zasyp wynosi z reguły ponad 1000 dm³ szyszek, ale także w niewielkich urządzeniach - wyłuszczarkach (szafach wyłuszczarskich), w których jednorazowy zasyp wynosi około 30-50 dm³.

Ze względu na konstrukcję urządzeń służących do czyszczenia szyszek w komorze wyłuszczarskiej, wyłuszczarnie i wyłuszczarki dzieli się na:

Obiekt będący murowanym budynkiem ma następujące pomieszczenia: komorę grzewczą, dwie komory wyłuszczarskie, przedsionki oraz podsuszarnię.

W komorze grzewczej znajduje się palenisko oraz radiatory do ogrzewania powietrza. Komory wyłuszczarskie usytuowane są po obu stronach komory grzewczej. Umieszczono w nich po trzy bębny o pojemności 900 dm³ każdy. Bębny wykonane są z siatki drucianej umożliwiającej wysypywanie się z nich nie odskrzydlonych nasion. Każdy z bębnów jest podzielony na cztery podłużne komory, do których zasypuje się po 50 dm³ szyszek, a więc mniej niż 1/4 objętości komory. Wynika to z faktu, że w trakcie łuszczenia szyszki rozchylając łuski zwiększają znacznie zajmowaną przestrzeń - szyszki sosny 2-2,5-krotnie, a szyszki świerka trzykrotnie.

W celu umożliwienia swobodnego dostępu powietrza do wszystkich szyszek i wydobywania z nich nasion objętość zajmowana przez szyszki po odchyleniu łusek nie powinna przekraczać połowy objętości komory bębna. Podział bębna na cztery komory pozwala na bardziej równomierne rozmieszczenie w nich szyszek, co ułatwia dostęp do szyszek suchego powietrza, a także ułatwia obrót bębnów. Pod bębnami znajdują się zsypy, które kierują wypadające z bębnów nasiona do szuflad, umieszczonych na dole komory wyłuszczarskiej. Powietrze, ogrzane do około 50°C w komorze grzewczej, przenika do komór wyłuszczarskich górnymi otworami, znajdującymi się w ściankach oddzielających komorę grzewczą od komór wyłuszczarskich. Opływa ono szyszki znajdujące się w bębnach, a oziębiając się przy tym i zwiększając swą wilgotność opada ku dołowi, gdzie dostaje się do usytuowanych obok szuflad kanałów wylotowych. Temperaturę i wilgotność powietrza w komorze wyłuszczarskiej wskazują przyrządy umieszczone w oknach komory, widoczne dla obsługi z przedsionka wyłuszczarni.

Górną część wyłuszczarni zajmuje podsuszarnia. Znajdują się w niej rozwieszone sita, na których cienką warstwą rozkłada się wilgotne szyszki. Część podgrzanego powietrza jest kierowana z komory grzewczej specjalnymi kanałami do podsuszarni, więc temperatura w tym pomieszczeniu utrzymuje się w granicach 30-35°C i szyszki w ciągu doby tracą tu około 1/4 zawartości wody.

Proces wyłuszczania nasion jednego zasypu bębnów trwa dobę. Codziennie wyłuszcza się 9-12 kg nasion sosny. W sezonie trwającym 150 dni wyłuszcza się około 1500 kg nasion.

Nowe rozwiązania zmierzające do mechanizacji prac załadunkowych i wyładunkowych szyszek i nasion, doskonalenia urządzeń grzewczych i wymiany powietrza oraz automatycznego nadzoru nad przebiegiem procesu wyłuszczania reprezentuje wyłuszczarnia bębnowa. Przerabia ona w ciągu doby 1500-2000 kg szyszek sosny, umożliwiając uzyskanie 15-20 kg nasion. Wyłuszczarnia ta ma dwa pomieszczenia do łuszczenia szyszek: dolne będące główną komorą łuszczenia, oraz górne, stanowiące komorę wstępnego łuszczenia. W komorze głównej znajduje się pięć ażurowych bębnów. Pod bębnami znajdują się zsypy kierujące nasiona na przenośnik podłużny. Ogrzewanie powietrza jest dwojakiego rodzaju: grzejnikami wodnymi i grzejnikiem elektrycznym, zblokowanym z wentylatorem wymuszającym przepływ ogrzanego powietrza przewodem do bębnów. Grzejnik wodny w warunkach zimowych zapewnia w komorze głównej temperaturę 25-28°C. Natomiast grzejnik elektryczny ogrzewa strumień powietrza do temperatury 65-70°C.

W komorze wstępnego łuszczenia znajduje się dziesięć ażurowych koszy, mieszczących po 100 kg szyszek każdy. Są one ustawione parami nad każdym z bębnów głównej komory łuszczenia. Przesypanie szyszek z koszy do bębnów umożliwiają specjalne luki załadowcze znajdujące się w suficie głównej komory łuszczenia.

Proces wyłuszczania.

Szyszki oczyszczone z większych zanieczyszczeń w oczyszczalni szyszek przenośnikiem przemieszczane są do pojemnika szyszek, a stąd przenośnikiem pionowym do koszy wstępnej komory łuszczenia. Przez luki załadowcze napływa tu ogrzane powietrze z głównej komory łuszczenia, dzięki temu szyszki w koszach znajdują się pod działaniem powietrza o temperaturze 25—40°C i wilgotności względnej 40%. Takie parametry powietrza utrzymywane są przez 12 godzin. Po okresie wstępnego łuszczenia szyszki są wsypywane z koszy przez luki załadowcze do bębnów głównej komory łuszczenia. Kosze po opróżnieniu są zasypywane nową partią szyszek. Szyszki w głównej komorze łuszczenia przebywają 12-15 godzin w temperaturze 65-70 C i wilgotności względnej 30-15%. W tym czasie bębny podlegają obracaniu: co pół godziny przez 7-8 minut za pomocą silnika elektrycznego. Nasiona wydostające się z bębnów po zsypach opadają na znajdujący się pod bębnami przenośnik podłużny, który włączony przez robotnika co pół godziny przesypuje nasiona na przenośnik poprzeczny, a ten do pojemników nasion.

Omówione wyłuszczarnie charakteryzują się dużym jednorazowym zasypem szyszek, co pozwala uzyskać stosunkowo duży przerób w ciągu roku. Uniemożliwiają jednak łuszczenie niewielkich partii szyszek z drzew matecznych, klonów i małych plantacji.

Takie potrzeby zaspokaja szufladowa szafa wyłuszczarska L-78. Jest ona zbudowana w formie szafy, wspartej na czterech kółkach, które ułatwiają przestawianie jej w pomieszczeniu. Bloki i przegrody wewnętrzne szafy wykonane są z płyt wypełnionych materiałem izolacyjnym. Wewnątrz szafy znajdują się: komora susząca z czterema podwójnymi szufladami, wentylator napędzany silnikiem elektrycznym i grzejnik elektryczny. W górnej części szafy znajdują się kanały: wlotowy świeżego powietrza i wylotowy wilgotnego powietrza z przysłoną. Szuflady zasypywane szyszkami mają dna z siatki o oczkach 5×20 mm, przez które wypadają nasiona wraz ze skrzydełkami do szuflady niższej, mającej dno z siatki o oczkach 1 x 1 mm.

Proces łuszczenia jest zaprogramowany i przebiega automatycznie. Przez pierwsze 4 godziny łuszczenie odbywa się w temperaturze 35-40°C. Następnie co 1 godzinę temperatura podnosi się skokowo o 5°C, tak że po 7-8 godzinach osiąga 55-60°C. Wilgotność bezwzględna powietrza nie powinna przekraczać 40 g/m3. Przyrządy kontrolujące stan powietrza są umieszczone w komorze suszącej na wysokości drugiego zespołu szuflad. Odpowiednią regulację zapewniają przysłony w kanałach wlotowym i wylotowym powietrza. Po 8 godzinach wyłuszczarka wyłącza się. W trakcie łuszczenia konieczne jest poruszanie szufladami, w których znajdują się szyszki, aby umożliwić opadnięcie nasion na znajdujące się pod nimi szuflady-sita. W ciągu 8 godzin wyłuszczarka pozwala wyłuszczyć nasiona z 25 kg szyszek sosny. Cykl łuszczenia szyszek świerka jest krótszy - do 5 godzin, a jednorazowy zasyp wynosi 16 kg.

Szyszki modrzewia łuszczy się stosując sposoby mechaniczne lub cieplno-mechaniczne. Polegają one na umieszczeniu wysuszonych szyszek w specjalnych bębnach, którym nadaje się ruch wahliwy lub obrotowy. Szyszki ocierając się o siebie i ścianki bębna - gubią łuski i umożliwiają wypadanie nasion. Proces ten może przebiegać równocześnie z suszeniem, wtedy jest to sposób cieplno-mechaniczny.

Najmniej trudności sprawia wydobywanie nasion jodły, gdyż jej szyszki rozłożone cienką (około 5 cm) warstwą w przewiewnym miejscu rozsypują się same po upływie 1-2 tygodni, zależnie od zawartości w nich wody. Wystarczy je tylko lekko przegarniać. Przez jedną zimę nasiona jodły mogą być z powodzeniem przechowywane z łuskami. Do dłuższego przechowywania wymagane jest jednak oddzielenie łusek od nasion.

Oddzielenie skrzydełek od nasion, głównie drzew iglastych: sosny, świerka i modrzewia, ale także liściastych, np. grabu umożliwiają urządzenia mechaniczne zwane odskrzydlaczami. Nowsze konstrukcje odskrzydlaczy spełniają jeszcze dodatkowe funkcje, np. oddzielenie nasion zdrowych od pustych i zanieczyszczeń, sortowanie nasion pod względem wymiarowym.

Ze względu na rodzaj zastosowanych elementów oddzielających skrzydełka odskrzydlacze dzielą się na:

W odskrzydlaczach bębnowych oddzielanie skrzydełek następuje w wyniku ocierania nasion o siebie i powierzchnię bębna. Odskrzydlacze kołeczkowe i szczotkowe mają wirniki obracające się w cylindrze, do których zasypywana jest pewna ilość nie odskrzydlonych nasion. Wirniki wyposażone w kołeczki lub szczotki przyspieszają oddzielenie skrzydełek.

Wyłuszczarnia szufladowo-bębnowa

Agregat wyłuszczarski stanowi kolumna, wykonana z grubej blachy i podzielona na dwie symetryczne komory. W komorze znajduje się siedem podwójnych szuflad-sit, usytuowanych w pionie jedna nad drugą. Dno szuflad jest wykonane z drutu o oczkach umożliwiających wypadanie nasion z utrzymującymi się przy nich skrzydełkami. Dno znajdującego się pod szufladą drugiego sita jest wykonane także z drutu, ale o mniejszych oczkach, umożliwiających zatrzymanie nasion opadających z szuflady zawierającej szyszki. Pod szufladami znajduje się ażurowy bęben, przedzielony poprzecznie blachą na dwie równe części. Pod bębnem jest umieszczona rafa, a pod nią na dole kolumny dwie szuflady do których wypadają wyłuszczone w bębnie nasiona.

Obok kolumny znajduje się piec z wymiennikami ciepła oraz wentylator, połączone z kolumną przewodami umożliwiającymi doprowadzanie do komór wyłuszczarskich świeżego powietrza, którego ilość jest regulowana klapą. Do każdej z dwu najwyższych szuflad, znajdujących się na tym samym poziomie wsypuje się jednorazowo 75 dm³ szyszek. Co dwie godziny następuje opuszczenie szyszek do szuflady niższej i zasypanie do najwyższej nowej porcji. Jeden pełny zasyp wyłuszczarni wynosi 1200 dm³ (14 szuflad + bęben).

Proces łuszczenia w tej wyłuszczarni odbywa się w sposób ciągły. Świeże powietrze o temperaturze 60°C jest kierowane wlotem pod bęben a następnie przechodzi kolejno przez siedem szuflad-sit i jako bardzo wilgotne jest wydalane wylotem na zewnątrz.

Faza końcowa wydobycia nasion odbywa się w bębnie. Konstrukcja bębna zapewnia mechaniczne wytrząsanie nasion z szyszek. Po wyłuszczeniu nasion bęben opróżnia się z szyszek przez otwarcie jego klapy zasypowej. Szyszki opadają na rafę, która kieruje je do wylotu. Szuflady opróżnia się co 8 godzin. Przeciętnie w ciągu doby poddaje się łuszczeniu 1800 dm³ (około 1200 kg) szyszek sosny.

Przykładem zastosowania komory wyłuszczarskiej typu kolumnowego nowej generacji jest wyłuszczarnia w Jedwabnie. Wyłuszczarnia ta składa się z pięciu podstawowych części:

W skład linii do przyjmowania i oczyszczania szyszek wchodzą: kosz przyjęciowy, przenośnik taśmowy, bęben wstępnego oczyszczania, wózek manipulacyjny do przewożenia szyszek i zasyp przenośnika pneumatycznego.

Podstawowym wyposażeniem magazynu szyszek są pojemniki (boksy) umieszczone jeden nad drugim na pięciu poziomach, po 12 sztuk na każdym poziomie. Boksy mają pojemność 4 m³, obudowane są szczelnymi ekranami z siatki metalowej zabezpieczającymi szyszki przed wypadaniem. Na bocznych ściankach obudowy umieszczono czujniki wypełnienia. Dna pojemników stanowią uchylne klapy wykonane z desek. Pomiędzy deskami pozostawiono szpary, zapewniające stały przewiew powietrza. Klapy dna otwierane są za pomocą motoreduktorów. Pojemniki na najniższym poziomie posiadają dozowniki, przez które zsypuje się szyszki do wózków manipulacyjnych. Nad górnymi pojemnikami umieszczone są dwa przenośniki taśmowe dostarczające szyszki, po jednym z lewej i prawej strony.

Agregat wyłuszczarski skład się z 2 kolumn suszących i dwudzielnego bębna do oddzielania nasion, umieszczonego pod kolumnami. W każdej komorze suszącej znajduje się 5 sit żaluzjowych, umieszczonych jedne nad drugimi. W górnej części komory umieszczono segment służący do wysypywania szyszek, a w dolnej prowadnice służące do kierowania wysuszonych szyszek do bębna. Bęben obrotowy wykonany jest z blachy perforowanej. Pod bębnem znajduje się urządzenie do odbierania pustych szyszek i nasion osobno. Cały proces łuszczenia w kolumnach (od chwili odbioru zasypania szyszek do chwili odbioru nasion), po zaprogramowaniu w czasie, odbywa się automatycznie i jest kierowany za pomocą szafy sterowniczej.

Pozyskiwanie nasion w wyłuszczarni kolumnowej w Jedwabnie przebiega następująco. Dostarczone do wyłuszczarni szyszki przenoszone są z kosza przyjęciowego przenośnikiem taśmowym do bębna wstępnego oczyszczania. Po oddzieleniu zanieczyszczeń, szyszki są przewożone wózkiem do zsypu przenośnika pneumatycznego, a następnie przenośnikiem dostarczane na górne piętro magazynu szyszek. Z przenośnika pneumatycznego szyszki przez cyklon (separator odśrodkowy) dostają się do kosza przenośnika taśmowego. Przenośnik taśmowy dostarcza szyszki do pojemników magazynowych. Po napełnieniu obu części pojemnika na górnym poziomie magazynu uruchamiane są czujniki wypełnienia i otwierają się klapy w dnie pojemnika. Następuje przesypanie szyszek do pojemnika na niższym poziomie magazynu. W ten sposób napełnia się wszystkie pojemniki na każdym poziomie magazynu.

Szyszki do wyłuszczenia pobiera się za pomocą dozowników z dolnych pojemników do wózków i dostarcza windą towarową na górne piętro, gdzie przesypuje się je do kolumn wyłuszczarskich. Powietrze suszące jest doprowadzane do kolumn od spodu. Przechodzi ono przez ułożone na poszczególnych poziomach szyszki i wyciągane jest na górze. Temperatura powietrza podawanego do kolumn na dolnej kondygnacji wynosi około 60°C, a na najwyższej spada do 40-45°C. W IV segmencie znajduje się dodatkowy dopływ ciepłego powietrza. Na każdym poziomie jednej kolumny mieści się około 50 kg szyszek sosny.

Po około 2 godzinach szyszki z wyższych poziomów przesypuje się na poziomy niższe przez otwarcie sit żaluzjowych, rozpoczynając od poziomu dolnego. Przesypywanie szyszek jest zsynchronizowane w czasie tzn. szyszki z wyższego poziomu przesypują się na poziom niższy dopiero po jego opróżnieniu i zamknięciu sita. Po przejściu przez wszystkie poziomy kolumn wysuszone szyszki z nasionami wysypuje się do bębna oddzielającego nasiona. W trakcie obracania się bębna nasiona oddzielają się od szyszek i spadają do urządzenia odbierającego, a z niego trafiają do oczyszczenią i sortowania. Otwarte szyszki wysypywane są z bębna po rynnach do zsypu skąd są transportowane przenośnikiem pneumatycznym do kotłowni na opał. Szyszki spala się w piecach, które wytwarzają ogrzane powietrze wdmuchiwane do kolumn. Szyszki modrzewia, po wysuszeniu w kolumnach wyłuszczarskich, kruszone są w mechanicznych wyłuszczarko-przesiewaczach.

Do oczyszczania nasion służy szwedzka linia technologiczna BCC, w skład której wchodzą następujące urządzenia: odskrzydlacz bębnowy (wodny), separator wodny, szafa suszarnicza, przesiewacz i dwie wialnie o pionowym nadmuchu.

W wyłuszczarni kontenerowej w Jarocinie rolę komór wyłuszczarskich spełniają sterowane komputerowo boksy. Wyłuszczarnia ta daje możliwość oddzielnego łuszczenia niewielkich partii szyszek, które magazynowane są i suszone w specjalnych przewiewnych skrzyniach (kontenerach), o stosunkowo małej pojemności.

Wyłuszczarnia w Jarocinie jest wyłuszczarnią parterową, zaprojektowaną i wyposażoną przez szwedzką firmę NORRLANDS MEKO AB (NOMEKO).

W jej skład wchodzą:

Dostarczone szyszki trafiają do hali wstępnego oczyszczania, gdzie następuje oddzielenie od nich zanieczyszczeń. Następnie transporter taśmowy przenosi szyszki do skrzyń (kontenerów) przeznaczonych do magazynowania. Skrzynie z szyszkami układa się w magazynie w stosach zawierających maksymalnie 10 pojemników. Szyszki mogą przebywać w magazynie przez okres nawet jednego roku, ponieważ jest on przewietrzany przez sztuczny nadmuch, a temperatura i wilgotność powietrza są kontrolowane przez komputer.

Szyszki gotowe do wyłuszczenia wsypuje się do dozownika, który napełnia specjalnie przygotowane skrzynie (kontenery) wyłuszczarskie. Skrzynie te ustawia się w stosach po 7 sztuk na wózkach wtaczanych do boksów wyłuszczarskich. Do jednego boksu mieści się jeden wózek z 7 skrzyniami. W hali wyłuszczarskiej są 3 boksy, w których można jednorazowo łuszczyć około 1,7 m³ szyszek. Proces łuszczenia w boksach sterowny jest za pomocą programu komputerowego. Czas łuszczenia wynosi 8-18 godzin, w zależności od właściwości szyszek.

Nasiona wytrząsane są z wysuszonych szyszek w specjalnym urządzeniu z którego gumowy transporter taśmowy dostarcza je do „wodnego” odskrzydlacza. Oddzielenie zanieczyszczeń odbywa się w trzystopniowej wialni powietrznej i pionowym nadmuchu. Wpierw oddzielane są skrzydełka i lekkie zanieczyszczenia, następnie - puste nasiona i nieco cięższe zanieczyszczenia, dalej - pełne nasiona.

Po oczyszczeniu nasiona suszy się w suszarkach powietrznych, w których mieszane są ruchami wibracyjnymi zbiornika i silnym przepływem powietrza. Suche nasiona poddaje się kontroli wilgotności, po czym nasiona umieszcza się w hermetycznych pojemnikach i przekazuje do dużej chłodni. Z każdej partii pobiera się próbki nasion do szczelnie zamykanych probówek, które umieszcza się w małej chłodni.

Wyłuszczanie szyszek i przechowywanie nasion drzew i krzewów leśnych w Lasach Państwowych prowadzone jest w wyłuszczarniach z uwzględnieniem zasad „Leśnej regionalizacji nasion i sadzonek w Polsce". Pozyskanie nasion drzew i krzewów prowadzą samodzielnie nadleśnictwa. Dopuszcza się możliwość wyłuszczania małych partii szyszek w nadleśnictwach posiadających odpowiednie warunki ich ekstrakcji oraz przechowywania nasion.

w/wyluszczanie-mechaniczne-nasion.txt · ostatnio zmienione: 2013/09/15 12:41 (edycja zewnętrzna)