辽宁省玉米产后破碎因素的调查与分析

郑刚 孙丽琴

[摘要]本文通过调查辽宁省玉米产后破碎情况，分析了影响玉米产后破碎的因素，提出解决玉米破碎问题应从玉米的产、收、储、运等环节入手，通过优化种植品种、选择最佳收获期脱粒、改进设备工艺结构、调整技术参数和流程以及提高仓储管理水平等方法加以解决。

[关键词]粮食产后;玉米;破碎率;脱粒

中图分类号：S513 文献标识码：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.202008

玉米是我国第一大粮食作物，每年种植面积超过4 300万hm2，总产量超过2.5亿t。随着经济的快速发展和城镇化进程的加快，粮食生产经营模式也逐步改变，种粮大户、家庭农场以及粮食专业合作社等新型农业经营主体从无到有、从少到多，有力地推进了粮食生产规模化，极大地提高了粮食产后收、储、运各环节的机械化程度和水平。机械化作业提高了生产效率，降低了生产者劳动强度，但随之出现了玉米破碎率增加的问题。据测算，收、储、运环节平均破碎率增加5%～8%，最高可达10%以上。破碎率高不仅使玉米等级下降，造成减量损失，还严重影响了玉米的安全储藏和企业、农民的经济效益。因此，提高机械化作业程度的同时，降低玉米产后破碎率尤其重要。

1 辽宁气候特点与玉米种植情况

1.1 气候特点

辽宁省地处我国东北地区南部，属温带大陆性季风气候区，春季干旱少雨、夏季炎热、秋季多阴雨、冬季寒冷而漫长，无霜期短，一般在130d左右。这样的气候特点极易导致玉米成熟度不足、含水率偏高，正常年景收获时玉米含水率一般在25%～35%。

1.2 种植情况

辽宁省是玉米产量大省，2019年玉米播种面积为26 750km2，产量1 884.4万t[1]。辽宁种植的玉米品种大多数是籽粒扁而长、胚大、粉质率高的高产品种，产量一般为55～80t/hm2。

2 影响玉米产后各环节破碎的因素

造成产后玉米籽粒破碎率高的因素有很多，通过调查得知，主要发生在玉米生产、收获、干燥和出入仓等环节，受玉米品种、含水率、脱粒机械、干燥工艺、输送设备、入仓方式、现场作业管理等因素的影响较大。

2.1 玉米品种的影响

玉米可分为粉质玉米和胶质玉米两种，粉质玉米呈马齿形，颗粒较软，淀粉含量较胶质玉米高，粉质胚乳细胞大，淀粉粒多为圆形，直链淀粉比重高，蛋白质含量较低，结构疏松，呈不透明状，易粉碎;胶质玉米呈半马齿状，颗粒较硬光泽好，淀粉含量较低，支链淀粉比重高，其胶质胚乳细胞小，淀粉粒小而呈多角形，淀粉粒间充满蛋白质，组织致密，呈半透明状，粗蛋白质含量比粉质玉米高，且多为角蛋白，粒大饱满，较难粉碎。比较分析玉米结构可知，粉质玉米较胶质玉米更容易破碎。辽宁省主要種植的是粉质玉米品种，此品种的显著特点是籽粒大、产量高，家庭农场、种粮大户和普通农民种植收益好。

2.2 玉米含水率的影响

辽宁地区玉米脱粒一般在当年的12月份到来年的2月份之间，玉米含水率一般在25%以上。脱粒时玉米含水率高低对破碎率影响较为显著，玉米含水率高，籽粒较软、强度低，与穗轴的结合较为牢固，不易脱粒，需要较大外力才能脱粒，因而破碎率高、裂纹现象较多;反之，玉米含水率低，籽粒较硬、强度大，与穗轴结合较为松散，易脱粒、破碎少。一般情况下，当玉米籽粒含水率为22%左右时，收获脱粒的破碎率较低，在2%以内;当含水率低于16%时，脱粒的破碎率增加。易克传等[2]的玉米脱粒研究结果也表明，籽粒破碎率随含水率增加而增加，当籽粒含水率低于23%时脱粒破碎率低于3%，不同品种之间有差异。

2.3 脱粒机械的影响

玉米脱粒机械主要有联合粒收机械和单独果穗脱粒机械两类。联合机械粒收是指秋收季节联合收获机械在田间一次性完成玉米的植株收拢、摘穗、剥去果穗苞叶、脱粒、分离玉米及清选工作，然后输出干净的玉米籽粒。玉米联合粒收机械的脱粒主要采用冲击、擦搓方式，不同的脱粒方式破碎率也不同。目前发展的收获机是以擦搓方式脱粒为主，机械损伤率较低，而传统收获机多以冲击式脱粒为主，破碎率较高[3]。经调查分析，玉米联合粒收机械脱粒装置中滚筒类型、滚筒转速、滚筒与凹板间隙、滚筒上的脱粒元件等都会影响脱粒时籽粒的破碎率，且滚筒转速影响最大，其次是滚筒与凹板间隙。王克如等[4]开展了多年的玉米籽粒收获技术研究与推广工作，其对多种田间机械粒收样本的检测结果显示，玉米籽粒破碎率平均达到8.56%，远高于国家标准≤5%的要求。玉米果穗脱粒机械设备结构与联合粒收机械脱粒装置类似，工艺相对简单，采用电机或柴油机驱动，多数为中小企业生产，产品质量参差不齐，可用于剥去苞叶的玉米果穗脱粒，适用于普通农户使用，脱粒破碎率一般在5%～8%，粉质玉米脱粒时破碎率更高。

2.4 干燥工艺的影响

粮食干燥机的原理是燃煤或燃油锅炉将高温烟气中的热量通过换热器传递给空气作为高温干燥介质，使其直接与干燥机中的粮食接触，粮食受热升温，内部水分气化蒸发，从而达到干燥的目的。干燥工艺和干燥流程是否合理，对玉米破碎率影响较大。干燥温度越高、干燥速率越快、一次降水幅度越大，破碎率就越高。辽宁地区玉米收购多集中在寒冬腊月，玉米的含水率一般在25%以上，且处于冰冻状态，为了达到安全储存的标准，必须进行高温快速干燥降水。冰冻的玉米经过高温急剧干燥和迅速降温冷却，实现一次大幅度降水，使籽粒内部产生应力聚积，失去平衡，出现裂纹甚至破碎，如遇外力撞击，裂纹扩展而破碎，粉质玉米干燥后因结构疏松更易破碎。经调查分析，整个干燥过程可使玉米破碎率增加3%～5%，且玉米容重≤700kg/m3，破碎率更加严重。周云等[5]的研究指出玉米从烘干到出库之间累计破碎率增加5%～7%，最高可达10%。不同干燥方式对玉米破碎率的影响也不同，但影响较小，郝立群等[6]研究顺逆流干燥、顺流干燥和混流干燥方式对玉米的破碎增值分别为0.2%、0.3%、0.4%。

2.5 输送设备的影响

粮食输送设备也是造成玉米破碎的主要因素之一，主要包括斗式提升机、带式输送机、绞龙、扒谷机、溜管等。经调查，斗式提升机、绞龙和溜管对玉米破碎影响较大。斗式提升机的进料和卸料设计不合理、畚斗带速度过快等问题，会造成进料不准、卸料不净、粮食回流，致使玉米在机内多次循环摔打冲击，最终使玉米破碎率增加。通过粮库实地调查测试得知，斗式提升机的破碎率大多数在3%以上。绞龙是通过旋转的螺旋叶片将物料在固定的机壳内推移进行输送，结构简单、尺寸小，工作过程中叶片、机壳与物料摩擦大，快速旋转的叶片极易将粮食挤压在叶片与机壳之间，造成玉米破碎。溜管的倾角、长度和垂直高度对玉米破碎的影响也较大，溜管倾角大、长度长、垂直高度大，玉米的下滑速度越快、冲击力越大，破碎率就越高。

2.6 入仓方式的影响

1998年以来，国家投资建设了大量机械化程度較高的浅圆仓、立筒仓、砖圆仓和钢板仓，其高度在10～35m，入仓方式都是从仓顶中心位置入粮。干燥后的玉米从仓顶自由下落到粮仓地面，落差大、下落冲击力大，易造成大量破碎。虽然浅圆仓和立筒仓加装有入仓布粮器，但是由于落差大，在布粮器旋转过程中，下落的玉米与地面和仓壁撞击，造成的破碎比较严重，一般破碎率都在10%以上。落差越大、下落速度越快，冲击力就越大，破碎也就越严重。经实地调查发现，干燥后的玉米结构疏松变脆，空仓入粮阶段，破碎相当严重，一般都在30%以上。各粮食企业都已经意识到这个问题，采取了很多改进措施，效果都不错。

2.7 现场作业管理的影响

粮食企业精细化管理水平的高低可以从现场作业质量中体现出来，管理水平高的企业，现场作业质量也好。粮食收储企业在库内进行粮食搬倒、出入仓作业时，输送机、扒谷机、绞龙、翻斗汽车、铲车等相互衔接，配合作业。如不及时清理作业场地输送设备洒落或扒谷机剩余的粮底，则其被机械设备或汽车轮胎碾压而造成破碎的情况会比较严重，这一问题也不容忽视。

3 解决措施

经过上述调查分析，明确了造成玉米产后破碎的因素和发生的环节，接下来要通过优化工艺、调整参数、加强管理等方式，有针对性地对相关因素和环节加以改进或完善，减少玉米破碎。

3.1 选育种植抗破碎性好的品种

为了减少玉米产后破碎，农业科研院校可结合辽宁省的气候特点，通过育种手段选育早熟、脱水速率快、收获期含水率低、抗破碎性好、胶质率和产量高的优良品种，供农民或种粮大户种植，提高经济收益。

3.2 选择最佳收获期收获脱粒

粮食行政管理部门和农业粮食科研院所要积极做好农户或种粮大户收获前降水提质增效宣传和技术指导工作，鼓励农民和种粮大户进行田间站秆或庭院果穗离地攒堆码垛、自然通风降水，使玉米籽粒含水率降至22%及以下时再收获脱粒，此时玉米籽粒饱满而富有弹性，与穗轴结合较为松散，易脱粒且破碎率较低。

3.3 调整脱粒机械工艺参数

收获脱粒设备结构和技术参数的选择，是影响玉米籽粒受损程度和破碎率高低的主要因素。在使用玉米联合粒收机械收获脱粒时，可根据玉米品种、长势状况和籽粒含水率等情况及时检查、调整收获机械滚筒转速、凹板间隙、筛孔大小等技术参数，以降低破碎率。通过降低滚筒转速、加长滚筒长度来延长玉米果穗在滚筒内的行程，改变或增加滚筒上的钉齿等脱粒元件，均可有效降低玉米脱粒破碎率，提高脱粒效果。当玉米籽粒含水率低于20%时，收获脱粒时应适当降低滚筒转速。

3.4 合理优化干燥工艺和流程

选择合理的干燥工艺和干燥参数是减少玉米破碎的关键措施。实践表明，干燥玉米时，干燥介质温度≤120℃、玉米受热温度≤55℃、一次降水幅度≤10%，采用“预热→（干燥→缓苏）（N次）→冷却”长流程干燥工艺（N≥1，N值越大越好），效果显著。在现有干燥机基础上，可采用降低干燥介质温度、延长干燥时间或进行二次干燥方式来减少玉米裂纹和破碎。另外，还可以通过调整干燥流程，采用“潮粮→输送机→烘前简易仓→斗式提升机→干燥机→输送机→烘后简易缓冲仓”流程，尽量减少玉米提升次数，以此有效降低玉米破碎率。

3.5 改进输送设备结构和工艺参数

机械输送设备造成粮食破碎是不可避免的，可以通过改进输送设备结构和工艺参数等手段，最大限度地降低玉米破碎率。

斗式提升机的改进方法：（1）降低畚斗带线速度，使线速度≤2m/s，在保证产量的同时尽可能采用重力式卸料，避免卸料时玉米撞击和回流造成破碎;（2）增大机头罩高度和长度，使其高度和长度分别为头轮直径的2～3倍，增大卸料空间，避免卸料后的玉米与机头罩撞击，还可使粮食卸净;（3）改进机头座内调节舌板，在舌板上加装扰性挡粮板，防止粮食回流;（4）改变底轮光面结构为笼式结构，且在辅板上围绕轴承均匀开大圆孔，避免回流的玉米在畚斗带与底轮之间挤压破碎，也可将少量回流的玉米通过圆孔排出;（5）增加机座高度，采用分层逆向进料，使进料口宽度小于畚斗宽度20mm以上，这样可减缓进料冲击，提高畚斗装满度;（6）增设进料缓冲装置，使进入斗式提升机的玉米在此缓冲，均匀注入进料口。

溜管的改进方法：（1）选用溜管时垂直自由下落高度应小于6m，确保在正常输送状态下，尽可能降低溜管的倾斜角度，输送干粮的溜管倾角以30°为宜，最大不超过38°;（2）对于长度大于6m的倾斜溜管，应在其中间增设缓冲装置，在溜管弯头处设置缓冲台;（3）增大溜管的截面积，在管内增设阻尼装置，铺设高分子耐磨衬板。这样不仅可以降低粮流的冲击速度，减少玉米破碎，还可以减轻玉米对溜管的磨损。

3.6 调整入仓方式

在浅圆仓、砖圆仓、波纹钢板仓和立筒仓里增设折返式导流器、伸缩管式缓冲装置、螺旋式缓冲器、溢流式缓冲装置或反吹式缓冲器等缓冲装置，延长入仓玉米的下落路径，降低下落速度，从而减少玉米入仓冲击破碎。另外浅圆仓入粮时，可以选择先从仓门进粮至1/3高度后，再通过仓顶输送设备进粮的组合入仓方式，降低玉米入仓下落高度和速度，同时有先入仓的玉米作为缓冲，可以减少玉米入仓破碎。玉米干燥过程中，为减少入仓破碎，可以始终保持烘前仓和烘后仓内最低料位高度，以作为缓冲，避免放空而增加破碎。

3.7 提高现场作业质量

在粮食搬倒和运输过程中，要提高现场管理水平，保证作业质量。现场作业人员要及时清理由输送设备洒落或扒谷机剩余的粮底，避免运输设备碾压，做到活完底净。合理安排粮食搬倒运输作业流程，防止重复搬倒，减少搬倒次数，这样不仅可以减少粮食破碎，还能够减少管理费用。入仓粮食要进行过筛处理，这样既可使粮食提等增效，又可提高储粮的稳定性，保证粮食安全。

4 结 论

解决玉米产后破碎问题是一项复杂的系统工程，需要从生产、收获、干燥、运输和出入仓等各环节协调配合加以解决。在我国，由玉米破碎造成的粮食减量和经济损失巨大，各级农业粮食行政管理部门和粮食企业应高度重视，投入必要的人力、物力和财力，采取行之有效的技术措施，减少玉米产后收、储、运等环节破碎。这样不仅可以减少粮食资源浪费和经济损失，还可以因破碎粒减少而降低粮食入仓后自动分级、减少虫霉侵害，从而提高储粮稳定性，确保粮食安全，使企业增效、农民增收。

参考文献

[1]辽宁省统计局，国家统计局辽宁调查总队.辽宁统计年鉴：2019[M].北京：中国统计出版社，2019.

[2]易克传，朱德文，张新伟，等.含水率对玉米籽粒机械化直接收获的影响[J].中国农机化学报，2016，37（11）：78-80.

[3]何晓鹏，刘春和，师建芳，等.挤搓式玉米脱粒机的研制[J].农业工程学报，2003，19（2）：105-108.

[4]王克如，李少昆.玉米机械粒收破碎率研究进展[J].中国农业科学，2017，50（11）：2018-2026.

[5]周云，曹毅，郑刚，等.东北地区玉米破碎原因及解决措施[J]. 粮油食品科技，2007，15（6）：20-22.

[6]郝立群，董梅，白岩.影响玉米干燥系统破碎率的因素及解决方法[J].粮食储藏，2005，34（4）：19-21.