ЗАГОТОВКА И ПЕРЕРАБОТКА ЛЕСОСЕМЕННОГО СЫРЬЯ (3.21

Министерство образования и науки РФ
Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«Воронежская государственная лесотехническая академия»
ЗАГОТОВКА И ПЕРЕРАБОТКА
ЛЕСОСЕМЕННОГО СЫРЬЯ
Учебное пособие для школьных лесничеств
Воронеж 2011
УДК 630*165.6
Харченко Н.А. Заготовка и переработка лесосеменного сырья: Учебное
пособие для школьных лесничеств / Н.А. Харченко, А.И. Сиволапов; Воронеж.
гос. лесотех. акад. – Воронеж, 2011.- 30 с.
Печатается по решению редакционно-издательского совета ВГЛТА
Рецензент: канд. с.-х. наук, зам. директора по научной работе
НИИЛГиС, с.н.с. Н.С. Русин
2
ВВЕДЕНИЕ
В нашей стране ежегодный объем лесовосстановительных работ возрастает.
Тем более стоит задача ускоренного восстановления горельников центральной
части России. Ни одна страна не имеет таких масштабов посева и посадки леса,
как в РФ. Выполнение таких объемов требует большого количества семян,
хвойных и лиственных древесных пород. Заготовка семян древесных и
кустарниковых растений производится вручную.
1. ЗАГОТОВКА ЛЕСОСЕМЕННОГО СЫРЬЯ
1.1.
Сбор шишек и плодов с растущих деревьев и кустарников
Сбор лесосеменного сырья с растущих деревьев является очень трудоемким
и часто дорогостоящим. Его можно проводить без подъема и с подъемом в крону
дерева.
1.1.1. Сбор шишек и плодов без подъема в крону
Сбор шишек и плодов с кустарников выполняется, как правило, вручную
стоя на земле или с использованием простейших приспособлений - лестницстремянок. При этом применяют специальные сумки, перчатки Сонина, секаторы,
сучкорезы, крючки и т. д.
Плоды, легко отделяющиеся от ветвей кустарников, ошмыгивают руками в
брезентовых рукавицах или обивают палками и укладывают в корзины или на
подостланные пологи. Если плоды нельзя достать руками, их стряхивают или ошмыгивают крючками, сбивают при помощи палок, хлыстов, тростей.
При сборе плодов с невысоких деревьев используют различные по
конструкции
лестницы-стремянки.
Они
могут
быть
деревянными,
металлическими, различные по длине (8 - 10 м), массой от 30 до 60 кг.
Сбор шишек и плодов с высоких деревьев проводят различными способами:
очесыванием,
отрыванием,
срезанием,
откусыванием,
откручиванием,
спиливанием, стряхиванием, сбиванием.
а)
При заготовке шишек и плодов очесыванием и отряхиванием
используют специальный гребень для очесывания шишек лиственницы сибирской
конструкции Е. П. Верховцева (рисунок 1). Гребень выполнен из стали толщиной
2-3 мм с 4-мя зубьями, изогнутыми под углом 70°, шириной у основания 15 мм и
такими же просветами. Гребень крепится на шест или штангу длиной 5-7 м.
б)
С. Д. Канковский предложил
грабли-щетки (рисунок 2),
выполненные из двух деревянных пластин (230×45×30 мм), в которые заложены
12 металлических зубьев, изогнутые на концах в противоположные стороны
(диаметром 4 мм и длиной 155 мм). Такими граблями работают в двух
3
направлениях при движении вверх и вниз.
Рисунок 1 - Гребень для очесывания шишек лиственницы сибирской
Рисунок 2 - Грабли-щетки
в) Использование срезающих приспособлений основано на том, что рабочие
их органы имеют острые края (лезвия), которыми подрезаются ножки шишек или
плодоножки плодов (рисунок 3). Сюда относятся секаторы, резаки с серповидными и фигурными ножами, секатор-крючок, который подгибает ветви крючком, а
шишки и плоды срезают суживающимся разрезом движением от себя и на себя.
Часто используется обычный шестовой секатор-сучкорез. Все эти приспособления
крепятся на шестах, а шишки и плоды после отрезания собираются с земли.
4
Рисунок 3 - Приспособления, срезающие шишки и плоды
г) Для заготовки шишек сосны на лесосеменных плантациях Н. И. Мамонов
предложил съемник, который имеет следующее устройство и принцип работы.
Открытая сверху и снизу узкая коробка, у которой одна грань металлическая и
имеет У-образный вырез с заостренными краями, остальные три грани из любого
легкого материала. Такая коробка крепится на штанге длиной около 6 м. К
нижней ее части прикрепляется сборник для шишек. Движением съемного приспособления вверх шишки отделяют от ветвей, и они попадают в
шишкоприемник. Если шишки не попадают в У-образный вырез, то пользуются
находящимся в плоскости выреза отсекателем в виде железной пластинки, один
конец которой постоянно оттягивается пружиной вниз. При движении вниз
прикрепленной к отсекателю капроновой нитки отсекатель защемляет шишку.
Весит приспособление 0,4 кг без штанги.
д) При заготовке шишек часто используется приспособление
откручивающего типа, которое имеет шишкозахват в виде двух губок. После
захвата шишки, через валик в штанге от электродвигателя шишкозахват приходит
во вращение, в результате чего ножка шишки скручивается, разрушается и
отделяется от ветви. Масса такого приспособления 8,5 кг, захват шишки и
откручивание производится с земли с помощью тяг.
е) Шишко-и-плодосъемник отряхивающего типа представляет собой полую
штангу, внутри которой закреплен вал с эксцентрическим грузом в верхней части.
Над грузом приспособлена вилка, прижимаемая перед стряхиванием шишек и
плодов к плодоносящей ветке, за счет вибрации происходит отряхивание шишек и
плодов.
1.1.2. Сбор шишек и плодов с подъемом в крону
Заготовка шишек и плодов с растущих деревьев - трудоемкий и
дорогостоящий вид работы. В настоящее время учеными и практиками
разрабатываются, испытываются и внедряются различные приспособления,
машины и механизмы для сбора лесосеменного сырья в кроне. Все существующие
варианты подъема в крону можно объединить в две основные группы: подъем в
крону по стволу, подъем в крону с помощью различных подъемников.
а) Подъем сборщиков в крону по стволу дерева.
Подъем сборщиков в крону по стволу дерева на значительную высоту (2025 м) требует большого физического усилия, максимальной осторожности и
больших затрат времени. Особенно это относится к заготовке шишек хвойных
пород, деревья которых характеризуются хорошей очищаемостью от сучьев, а
семена созревают в октябре - ноябре. Это отодвигает заготовку лесосеменного
сырья на зимние месяцы, когда сборщики сталкиваются с большими трудностями
при подъеме в крону.
Для подъема в крону по стволу дерева используют индивидуальные
приспособления. Обычно они прикрепляются к обуви сборщика с помощью
5
крепежных ремней с обязательным использованием поясов безопасности.
Я. Гайлис (ЛатНИИЛХ) предлагает конструкцию древо-лазного чокера
(рисунок 4). Приспособление состоит из двух подножек, двух чекеров (крепежных
тросов) и пояса безопасности. Нижний концом чокера соединяется с подножкой
замком-карабином, верхний (длиной примерно 3 м) петлей обхватывает ствол
дерева. Подножки изготовлены из металла и имеют вид туфель. Впереди к ним
прикреплены упоры, которой тросе постоянно натянут. Масса приспособления
Я. Гайлиса равна 7,7 кг.
Рисунок 5 - Древолазное устройство «Белка»
ЛатНИИЛХом разработано древолазное устройство «Белка». Оно состоит
из металлических подножек, которые крепятся к ногам с помощью ремней
(рисунок 5). Передвижной захват представляет собой изогнутый стержень
шестигранного сечения, на задней части которого нарезана зубчатая рейка.
Передняя часть захвата облицована резиной. Подъем на дерево осуществляется
перестановкой одной подножки над другой. Устойчивое положение съемщика
обеспечивается за счет опоры, прикрепленной в передней части подножки. Сучья
на стволе не мешают подъему, а в кроне подъем лучше продолжать без
приспособления. Рабочий должен быть снабжен поясом безопасности, петля от
которого передвигается поочередно по стволу дерева. Масса комплекта составляет 8,6 кг.
Несколько измененные конструкции приспособлений (древолазы
карельские - ДК-1) предлагает Карельский филиал АН СССР и ЛитНИИЛХ.
Немецкий лесничий для подъема в крону по стволу предложил приспособление,
6
которое получило название рама Цемпфунда (рисунок 6). Это приспособление
состоит из деревянной рамы с тремя перекладинами: верхней (I), средней (2) и
нижней (3). Верхняя и средняя перекладины имеют с внутренней стороны
округленные вырезы, обитые резиной или кожей. Верхняя - передвижная и может
закрепляться на любом расстоянии от средней в зависимости от диаметра дерева и
положения съемщика по отношению к стволу дерева. На нижней перекладине
закреплены ременные стремена.
Рисунок 6 - Рама для подъема на дерево
Первоначально снимается верхняя перекладина, рама вставляется как
мерная вилка, затем закрепляется верхняя перекладина с зазором около 3 см для
свободного передвижения рамы по стволу. Сборщик вставляет ноги в стремена,
закрепляет пояс безопасности, обхватывает ствол руками и подтягивается вверх
по стволу с рамой на ногах. При выпрямлении тела рама перекашивается и
нижняя перекладина упирается в ствол дерева. Сборщик повторяет подобные
движения, поднимаясь вверх по стволу. При перенесении тяжести тела на
нижнюю перекладину съемщик может устойчиво находиться в кроне. Такое
приспособление целесообразно применять для подъема на деревья с высоко
поднятой кроной и стволами хорошо очищенными от сучьев.
Широкое применение этого приспособления ограничивается выбором
дерева по диаметру из-за размеров рамы, а также требуемым большим
физическим напряжением сборщиков.
На принципе работы рамы Цемпфунда немецкий проф. Муштер разработал
оригинальное приспособление подъемный стул (рисунок 7). Конструкция состоит
из двух рам, изготовленных из легкого материала. Прижимные планки рам облицованы резиновыми накладками. К верхней раме шарнирно прикреплена большая
лесенка; нижняя рама имеет широкую опорную площадку и крепится к поясу
съемщика. Во время подъема съемщик переходит с лесенки на опорную площадку
и обратно, перемещая при этом попеременно свободную раму.
Возможность применения этого приспособления ограничена размерами
рамы, однако подъем по стволу осуществляется с меньшей физической нагрузкой.
7
Рисунок 7 - Подъемный стул
Шведская фирма «Патент» разработала подъемное устройство
Велоподъемник (рисунок 8). Он представляет две подножки из легкого металла,
которые закрепляются на ногах съемщиков. Подножки имеют стойки, которые в
верхней части закрепляются на стволе с помощью стальной ленты, ниже которой
расположен стволовой упор, облицованный резиной. При подъеме на дерево
съемщик попеременно перемещает подножки, шаг перемещения равен примерно
25 - 30см. Возможность применения этого приспособления ограничивается
наличием неотмерших сучьев.
Для подъема в крону в зависимости от высоты дерева широко используются
переносные многозвеньевые приставные лестницы, изготавливаемые из легких
сплавов. У таких лестниц отдельные секции соединяются между собой шарнирно,
легко транспортируются и монтируются поочередно при подъеме в крону.
Работают двое рабочих: один передвигается по стволу вверх, другой находится на
земле и помогает монтировать лестницу. Масса 1 м такой лестницы составляет 1,9
- 2,0 кг. На монтаж лестницы и передвижение по стволу и в кроне затрачивается
15 - 20 мин. Подобные лестницы целесообразно использовать на заготовке семян
и черенков с плюсовых деревьев.
Инж. Драхла (Польша) сконструировал деревянную лестницу длиной 4 - 6
м, которая при помощи различных приспособлений перемещается и закрепляется
в кроне.
Примерно на этом же принципе основана лестница конструкции лесничего
8
Ново-Петровского лесхоза Московского управления лесного хозяйства М. М.
Невзорова.
9
Рисунок 8 - Велоподъемник
В последние годы чешским инженером Касалицким разработано подъемное
устройство «Штангенциркульный подъемник», принципиально сходное с
древолазным устройством «Белка».
ДальНИИЛХом разработан дерриконовый подъемник, при помощи
которого осуществляется подъем сборщика к кроне дерева. Подъемник состоит из
телескопической стрелы, лебедки с канатом, хомута и беседки. Обслуживается
двумя рабочими и легко переносится в разобранном виде. Масса подъемника 34,5
кг, высота подъема - 12 м.
б) Подъем в крону дерева с помощью различных подъемных механизмов
Инженер П. Матоушков (Чехия) предложил способ подъема в крону с
помощью гибких подвесных лестниц, изготовленных из различных материалов
(веревки, капрона и др.) с деревянными подножками (рисунок 9).
Веревка (шнур) с помощью пистолета или специального ружья
перебрасывается через выбранный сук, подтягивают лестницу и закрепляют
нижний конец веревки (шнура) к стволу дерева.
Подъем сборщика в крону по такой лестнице требует больших физических
усилий, т. к. она прогибается, поворачивается вокруг оси и рабочему приходится
переносить значительную часть веса своего тела на руках.
В настоящее время наша промышленность выпускает различные
конструкции подъемных механизмов. Как правило, монтируются они на
автомобилях и тракторных шасси, оборудованных гидравлическими или
троссовыми приводами.
10
Рисунок 9 - Веревочная лестница
Наибольший интерес представляют подъемники АПГ-1У (рисунок 10),
МШТС-2М (рисунок 11).
Особенностью конструкции этих подъемников является складывающаяся
мачта (стрела), которая состоит из двух шарнирно соединенных элементов. В
крону поднимаются две люльки с 1 рабочим в каждой. С целью повышения
производительности и экономической эффективности подъемников инженер Е. Н.
Шахов предлагает при сборе семян в насаждениях с высотой деревьев не более 10
-12 м и широкими междурядьями (лесосеменные плантации) на мачте увеличить
до 8 число люлек для сборщиков.
В насаждениях с большой высотой деревьев рекомендуются подъемники,
предназначенные только для вертикального подъема типа ТВ-15 и ТВ-26, которые
состоят из пяти выдвигающихся стальных секций. Следует отметить, что эти
подъемники пока не находят широкого применения при сборе лесосеменного
сырья из-за низкой маневренности и большой трудоемкости по приведению их в
рабочее положение. Их можно использовать для заготовки лесосеменного сырья в
редких древостоях с ровным рельефом местности.
Украинский научно-исследовательский институт лесного хозяйства и
агролесомелиорации для заготовки шишек сосны на лесосеменных плантациях
рекомендует двухъярусные платформы на базе трактора Т-16М для подъема
сборщиков, а также одновременное затаривание собранных шишек (рисунок 12).
11
Рисунок 10 - Гироподъемник АПГ-12
Рисунок 11 - Монтажная машина МШТС-2М.
12
Шишки отделяются от дерева с помощью специального захватного
устройства, которое позволяет отрывать их от побегов. Через улавливающее и
направляющее устройство, и их пневматический привод от компрессора, установленного на шасси трактора, шишки транспортируются в специальную тару. Такая
технология обеспечивает сбор шишек на плантациях с применением средств
механизации, удобство работы, полный сбор урожая с деревьев без их
повреждений и одновременное затаривание шишек.
Рисунок 12 - Двухъярусная платформа для сбора шишек
В Америке для сбора шишек лжетсуги тиссолистной или пихты дугласовой,
достигающей 100 м высоты, где невозможны разработанные наземные способы
сбора, в опытных целях применялся спуск в крону дерева с зависшего вертолета
по веревочной лестнице в специальной кабине.
В Швеции делались попытки заготавливать лесосеменное сырье при спуске
в крону сборщиков в брезентовых корзинах на троссах (рисунок 13).
Лесоустроители Сибири предложили использовать
воздушную струю,
образуемую винтами вертолета, на заготовке шишек кедра сибирского. Высокая
стоимость летного часа летательных аппаратов и трудность управления ими в
лесных массивах сильно удорожают стоимость семян.
в) Вибрационный метод заготовки лесосеменного сырья.
Метод отряхивания широко применяется при заготовке шишек кедра
сибирского и корейского, а также лиственницы сибирской, у которых созревание
семян и раскрытие шишек совпадает со сроками заготовки лесосеменного сырья.
Путем отряхивания заготавливают семена с земли. Заготовку семян следует
проводить в ясную сухую безветренную погоду во второй половине дня, когда
шишки подсыхают и семена выпадают на подостланный полог.
13
Рисунок 13 - Сбор семян с помощью воздушного шара
Отряхивание часто применяют также при заготовке плодов яблони, груши,
шелковицы, косточковых пород.
Издавна для отряхивания использовали примитивные ручные орудия
(деревянный колот с резиновой или войлочной прокладкой).
В настоящее время применяют различные вибрационные установки:
«Кедровка-Е» и «Кедровка-ЕК», которые навешиваются на экскаватор при
помощи стрелы (рисунок 14). Установки обеспечивают отряхивание 80 - 90%
шишек.
Для сбора в садах плодов сливы, вишни, черешни, абрикоса выпускается
встряхиватель плодов ВСО-25 «Стрела». Он может собирать плоды семечковых
пород, идущих на переработку, и орехоплодовых. Производительность труда при
сборе плодов с применением вибрационной машины ВСО-25 «Стрела»
повышается по сравнению с ручным сбором в 3 - 4 раза, а прямые затраты
снижаются на 45 - 55%.
Анализ существующих приспособлений и механизмов показывает, что в
настоящее время еще не найдено рационального способа заготовки лесосеменного
сырья. Организация постоянной лесосеменной базы позволит, в некоторой
степени, более полно решить вопросы механизации сбора лесосеменного сырья,
как одного из трудоемких видов работ в лесном хозяйстве. Поэтому в настоящее
время наиболее распространенным способом заготовки лесосеменного сырья
является сбор с поваленных деревьев во время рубки леса.
14
Рисунок 14 - Машина для отряхивания шишек «Кедровка-Ек»
Используемые обозначения: 1 - поворотная колонна; 2 - стрела; 3, 5, 7 - гидроцилиндры; 4 направляющая штанга; 6 - корпус вибратора; 8 - лапы.
1.2.
Сбор шишек и плодов с поваленных деревьев
Сбор с поваленных деревьев проводят в период рубки насаждений (в
порядке главного, реже промежуточного пользования). Этот способ применяется
для древесных пород, у которых шишки после созревания долгое время висят на
дереве и не раскрываются.
При заготовке лесосеменного сырья на лесосеках обязательно соблюдение
простейших требований селекции: отбор высокопроизводительных насаждений,
которые подлежат рубке в урожайные годы, приурочивают рубку к срокам заготовки семян; предварительная селекционная оценка с отметкой минусовых и
больных деревьев, с которых сбор шишек и плодов запрещается.
Сбор шишек и плодов с поваленных деревьев может выполняться:
а)
Вручную. За одним вальщиком следует два сборщика
семян, строго соблюдая правила безопасной работы (сбор запрещается проводить
ближе 50 м от срубаемого дерева);
б)
Шишкосборщиком.
При сборе шишек можно использовать
шишкосборщик конструкции И. И. Соромотина (рисунок 15). Он имеет
довольно простую конструкцию: вращающийся барабан с эластичными
лопастями длиной 200 - 300 мм. Барабан приводится во вращение с помощью
15
электромотора или бензинового двигателя, мощность которого должна быть не
менее 500 Вт. Под барабаном крепится желоб с приемником для шишек из
проволочной или веревочной сетки. Все приспособление весит 6 - 8 кг.
Рисунок 15 - Шишкосборщик И. И. Соромотина
Рабочий подносит шишкосборщик к кроне и заглубляет его на 30-40 см.
Лопасти вращающегося барабана, ударяя по ветвям, сбивают шишки, которые
падают в лоток или скатываются в шишкоприемник. Для снятия шишек с поваленных деревьев иногда используются очесыватели, снабженные сетками.
Сбор шишек и плодов с поваленных деревьев самый дешевый и
производительный. При заготовке шишек и плодов необходимо иметь удобные
сумки, емкости для ссыпания семян и транспортировки шишек и плодов.
1.3.
Сбор плодов и семян с поверхности земли и воды
Крупные плоды (желуди, плоды каштана посевного, европейского или
благородного, каштана конского обыкновенного, орехов; грецкого, черного,
маньчжурского, серого, яблони, груши, айвы, орешки бука, крылатки-клена
остролистного, плоды граба, ильмовых пород) после их созревания собирают с
поверхности земли.
В урожайные годы под кронами деревьев вырубают подлесок и расчищают
площадь от захламленности, что облегчает сбор и увеличивает
производительность труда, а также позволяет собрать урожай в 2 - 2,5 раза
больше.
16
С водной поверхности собирают семена ольхи черной с помощью сачков
или около специально устроенных преград из прутьев или соломы, где
скапливается большое количество семян. Собранные семена подлежат
немедленному высеву.
С деревьев и кустарников собирают не чистые семена, а плоды и шишки,
так называемое лесосеменное сырье, которое требует переработки и очистки.
Лесосеменное сырье перерабатывают двумя методами: термическим и
механическим.
2. ПЕРЕРАБОТКА ЛЕСОСЕМЕННОГО СЫРЬЯ
2.1 Извлечение семян из шишек термическим методом
В момент заготовки шишек они имеют значительную влажность, и это
обеспечивает закрытое состояние чешуи. При потере влаги шишками чешуйки
отгибаются, шишки раскрываются и семена выпадают. Так как шишки многих
хвойных пород после созревания долго остаются на дереве, то этот процесс
происходит в естественных условиях по мере увеличения температуры воздуха и
уменьшения его влажности. Эта особенность процесса выпадения семян из
шишек в природных условиях положена в основу при разработке термических
способов извлечения семян, сущность которых заключается в высушивании
шишек ряда древесных пород (сосны, ели, лиственницы) в специальных
шишкосушилках различной производительности при повышенной температуре.
Главным требованием, предъявляемым ко всем шишкосушилкам, является
максимальное сохранение всхожести семян. Качество семян зависит от влажности
поступающих в переработку шишек и температурного режима при извлечении семян. Сравнительно безопасная температура для жизнеспособности семян
считается 50 - 60° С, при таком температурном режиме сушка длится примерно 24
часа. Поэтому большинство шишкосушилен (особенно старых конструкций)
рассчитаны на суточный цикл извлечения семян из шишек.
Для ускорения раскрытия шишек, а следовательно выпадения из них семян,
необходимо повышать температуру, что ведет к снижению всхожести семян, т. к.
при сочетании повышенной влажности шишек и воздуха при температуре выше
50 - 60° С происходит запаривание семян в шишках, что снижает их всхожесть,
поэтому в последующем, при разработке современных конструкций
шишкосушилок, начали проводить предварительную подсушку шишек до
влажности не более 30 %. Это достигается различными путями:
1) сушка проводится в двух режимах: сначала в течение 6 часов они
подсушиваются при температуре 25 - 30°С (при этом влажность шишек снижается
до 30%), затем проводится окончательная сушка при температуре для сосны не
более 55° С, для ели и лиственницы – 45° С;
2) сушка проводится в двух раздельных камерах: в камере предварительной
подсушки поддерживается температура 25-30°С, а в камере окончательной сушки
она повышается для сосны не более 55°С, ели – 50°С и лиственницы - 45° С. Во
всех случаях в сушильных камерах должна быть обеспечена хорошая вентиляция
17
и систематическое удаление семян по мере их извлечения.
В настоящее время на производстве используются шишкосушилки
стационарного и передвижного типа, которые могут доставляться к местам
заготовки шишек (например, на лесосеку).
По характеру используемого источника тепла шишкосушилки бывают
солнечные и с искусственным отоплением. У последних различают по видам
топлива: сушилки, работающие на твердом топливе (в основном, на отработанных
шишках), на жидком топливе (керосин, солярка), с использованием
электричества.
Сейчас на лесохозяйственных предприятиях строятся в основном
стационарные механизированные шишкосушилки, однако работают и различные
сушилки старой конструкции. Для сушки шишек используют шишкосушилки
барабанного, шахтного и ярусного типов.
В барабанных шишкосушилках шишки загружаются в барабаны, где в
период сушки перемешиваются путем их вращения.
В шахтных шишкосушилках шишки в камерах-подсушки и сушки
непрерывно перемещаются сверху вниз на сетчатых транспортерах.
В ярусных шишкосушилках шишки загружаются на 2-4-х-ярусные сетчатые
стеллажи, а затем в процессе сушки периодически перемещаются со стеллажа на
стеллаж сверху вниз.
Современные шишкосушилки должны обеспечить:
1. Получение семян с высокими качествами (преимущественно 1 класса);
2. Полное извлечение семян из шишек;
3. Короткий срок сушки;
4. Высокую производительность при извлечении семян;
5. Максимальную механизацию и автоматизацию процесса извлечения
семян из шишек;
6. Возможность переработки шишек от малых партий (лесосеменных
плантаций, плюсовых насаждений и др.);
7. Соблюдение санитарно-гигиенических требований и техники
безопасности.
Сушка шишек в печах, банях и других не приспособленных для этого
помещениях не разрешается.
2.2 Шишкосушилки барабанного типа
2.2.1 Барабанная шишкосушилка производительностью 4,5 кг
Одноэтажное здание размером 6,65×7 м с кирпичными и брусчатыми
стенами по типу шишкосушилки Каппера-Гоголицина. В шишкосушилке имеется:
рабочее помещение, две сушильные камеры, помещение обслуживания подъемника, помещение предварительной сушки. В качестве источника нагрева воздуха
используется калорифер, работающий на отработанных шишках. Он размещен
между двумя сушильными камерами, в которых имеется по два сетчатых бараба18
на. Общий объем разовой загрузки шишкосушилки составляет 0,75-0,80 м3
шишек.
Для предварительной сушки шишек в чердачном помещении имеется 4
бункера, вращение их осуществляется от электропривода (через 15-20 мин.) по 2-3
мин.
В каждой сушильной камере на уровне барабанов устанавливаются
термометры, заданный температурный режим контролируется автоматической
звонковой сигнализацией. Можно за температурным режимом следить визуально
через специальные окна в стене, отделяющей сушильные камеры от рабочего
помещения.
Семена, выпадающие из шишек, попадают в съемные семяприемники,
установленные под барабанами.
Убирают семена из камер через 2-3 часа
вручную.
Отработанные шишки удаляются с помощью ленточного транспортера в
бункер отработанных шишек и используются для отопления печи.
Продолжительность цикла сушки 24 часа, в таких шишкосушилках, при
выходе семян из шишек сосны 1,1-1,2%, производительность составляет 4,5 кг в
сутки. В смену шишкосушилка обслуживается одним рабочим, работает
круглосуточно. Она предназначена для работы в хозяйствах с небольшим
объемом заготовки семян.
2.2.2 Барабанная шишкосушилка производительностью15 кг.
Шишкосушилка представляет собой блок, состоящий из собственно
шишкосушилки, котельной и склада для хранения шишек объемом 100 т.
Собственно шишкосушилка двухэтажное кирпичное здание, в котором на
первом этаже располагаются сушильное отделение, отделение для
обескрыливания семян и бытовое помещение. Второй этаж включает помещение
предварительной сушки шишек, операторскую и вентиляционную камеру.
Из склада шишки ковшовым элеватором подаются на второй этаж, в
бункеры-накопители и затем в два барабана предварительной сушки. Шишки
подаются порциями по 25 кг через 30 мин., в течение которых барабан делает
один оборот. Из барабанов подсушки шишки самотеком пересыпаются в два
сушильных барабана, в которых во внутренней стороне имеется спираль,
благодаря чему шишки при вращении барабана перемешиваются и
перемещаются, проходя длину барабана в 8 м из одного конца в другой за 8 часов.
В камере предварительной сушки температура составляет 350 С,
окончательной 650 С, влажность шишек после предварительной сушки 25%, а
окончательной - 8%.
Под сушильными барабанами находится отбивочный барабан, куда и
попадают отработанные шишки и выпавшие из них семена. Отсюда шишки
скатываются на ленточный транспортер и отправляются в котельную, а семена по
другому транспортеру подаются в помещение обескрыливания. Все процессы,
связанные с извлечением семян из шишек, механизированы. Такая
шишкосушилка рассчитана на 3-х сменную работу и обслуживается 10 рабочими.
19
2.3 Шишкосушилки стеллажного типа
2.3.1 Шишкосушилка Калининского
производительностью 80 кг в сутки
управления
лесного
хозяйства
Одноэтажное кирпичное здание 9,65×7 м. Проект шишкосушилки
разработан П. И. Чикизовым и Л. В. Галеевым.
В сушильной камере три яруса стеллажей, каждый из которых имеет по 7
сетчатых створок. В верхней части камеры имеется люк для загрузки свежих
шишек. В сушилке загружаются шишками все три яруса и в течение первых 3-х
часов они подсушиваются при температуре 30о С, в дальнейшем в нижнем ярусе
температуру увеличивают для сосны до 60о С и ели до 50о С. После высушивания
шишек на нижнем ярусе шишки выгружаются, а на него пересыпаются со второго, на второй с третьего, а третий ярус загружается свежими шишками.
Влажность свежих шишек должна быть 40%.
Теплый воздух в камеру сушки поступает снизу и постепенно теряет
температуру, на третьем ярусе она составляет 30оС, при такой температуре
начинается подсушка свежих шишек.
Каждый стеллаж загружается 1500 кг шишек сосны и 1000 кг ели, время
сушки шишек на каждом стеллаже: сосны 4 часа и ели 3 часа. Суточная
производительность по сосне 80 кг, по ели 180 - кг, выход семян сосны 1,2% и ели
- 3%. В камеру шишки подаются ленточным транспортером, перегрузка шишек по
стеллажам и выгрузка с нижнего осуществляются с помощью тросо-блочной
системы. Сухие шишки подаются в отбивочный барабан, где семена отделяются
через воздуховоды, Работа шишкосушилки осуществля-1 в три смены, каждую
обслуживают мастер, оператор и 2 рабочих.
2.3.2 Шишкосушилка производительностью 40-50 кг в сутки
Проект данной шишкосушилки разработан Рижским филиалом института
«Союзгипролесхоз». Сушка шишек проводится на 4 ярусах сетчатых стеллажей. Б
процессе сушки шишки перемещаются сверху вниз со стеллажа на стеллаж.
Производительность сушки на всех стеллажах шишек сосны - 12 час, ели - 9 час и
лиственницы - 11,5 часа, температура на нижнем ярусе стеллажей для сосны 600
С, ели - 500 С и лиственницы – 450 С, в зоне верхнего яруса стеллажей она
составляет для сосны – 300 С, ели и лиственницы – 250 С. Численность рабочих,
занятых на всех операциях, при трехсменной работе составляет 16 человек.
2.4 Передвижная шишкосушилка Гатчинского лесхоза
Шишкосушилка конструкции С. А. Черняева представляет деревянный
корпус 3,4 × 1,68 м высотой 3,25 м, масса 1,9 т. В центре корпуса размещена
калориферная печь, а с обеих сторон по 1 барабану. Емкость каждого барабана 0,3
м3 шишек, которые загружаются вручную через люки. Температура сушки
регулируется специальным приспособлением, для подачи свежего воздуха и
20
отвода нагретого увлажненного имеются вытяжные трубы. Для отопления
используются отработанные шишки. Извлечение семян проводится без
предварительной подсушки и занимает 20-24 часа для сосны и 14-16 ч. для ели. В
первые 4-5 час. поддерживается температура 30-350С, в остальное время
поднимается до 55-600 С для сосны и до 40-450 С для ели. Производительность
шишкосушилки 2 кг семян сосны и 7 кг ели за один высверливания стержней
шишек, а измельчение древесных плодов и извлечение из них семян производится
на МИС-1. После высверливания стержней шишки дробятся и размельчаются
зубьями барабанов в МИС-1, размельченная масса поступает на решета и
очищается от чешуи, стержней и т. д. Окончательно семена очищаются на
обескрыливателях. Масса АС-0,5 - 140 кг, МИС-1 - 250 кг, производительность
соответственно 560 и 560 - 1800 кг шишек в смену.
Семена сосны кедровой извлекают:
а) на специальной машине МК-1. Предназначена она для работы
непосредственно в лесу, в местах заготовки шишек. Раздробленная масса
попадает на решета и очищается от стержней, чешуек и прочих примесей, а также
удаляются пустые семена. Масса МК-1 - 50 кг, производительность – 500-600 кг
шишек в час;
б) ВНИИЛМмом разработана конструкция МИО-1,5 с приводом от
бензомоторной пилы «Дружба» или электродвигателя для извлечения семян
сосны кедровой. Производительность за час 525 шишек.
Семена сосны корейской извлекают путем дробления шишек в
шишкодробилке конструкции ДальНИИЛХ. Масса дробилки 5,5 кг,
производительность 1000-1200 шишек в час.
Шишки пихты, кипарисов, биоты восточной после созревания сразу
рассыпаются, поэтому их собирают несколько недозревшими, и семена извлекают
механическим способом с помощью МИС-1.
2.5 Обескрыливание, очистка и сортировка семян хвойных пород
После извлечения семян из шишек их обескрыливают, очищают от
примесей и сортируют. Обескрыливание и очистка семян от примесей
производится для того, чтобы не засорять высевающие аппараты сеялок,
обеспечить равномерный высев семян и устранить источники инфекции при хранении и транспортировке семян. Кроме того, в период хранения у семян
ослабляется жизнедеятельность, но не прекращается полностью. Поэтому
выделение тепла в процессе дыхания семян может привести к самовозгоранию
семенного материала, а следовательно к снижению их посевных - качеств. Одна
из серьезных причин самовозгорания семян – наличие посторонних примесей,
которые аккумулируют тепло и влагу, затрудняют вентиляцию воздуха.
Отмеченные причины с первых лет лесокультурной деятельности у нас в
стране поставили на повестку дня необходимость обескрыливания и очистки
семян от примесей.
Обескрыливание семян производят на специальных обескрыливателях или
семеочистительных машинах. Если такие машины отсутствуют или семена
21
заготавливают малыми партиями, их обескрыливают, протирая вручную.
Отвеивают семена на веялках. Иногда для обескрыливания семян хвойных пород
применяют водный способ.
2.5.1 Механические способы обескрыливания
Для обескрыливания семян хвойных и лиственных пород предназначена
семеочистительная машина МОС-1М, разработанная ЛенНИИЛХ. Это машина
массой 160 кг, легко транспортируемая на любые расстояния, производительность
ее 8,4 кг/час, по выходу чистых семян, обслуживает машину один рабочий.
Питание машины от электродвигателя.
Обескрыливатель лесных семян. ОЛС-2, предложенный П. А. Суровцевым,
предназначен для обескрыливания семян только хвойных пород (сосны, ели,
лиственницы). Имеет незначительные габариты: длина 535, ширина 274 и высота
385 мм; масса 15 кг, производительность 4-5 кг/час, чистых семян.
Веялка-сортировка ВЛС-2, разработанная ЛенНИИЛХ, очищает семена
хвойных пород. Работает от электродвигателя, при отсутствии электроэнергии
может работать вручную. Габариты: длина 800, ширина - 435, высота - 650 мм,
производительность 4 кг/час, чистых семян, масса 20 кг.
2.5.2 Водный способ обескрыливания семян хвойных пород.
Семена с крылатками рассыпают на брезент слоем до 10 см в теплом
помещении (температура воздуха 2500 С) и опрыскивателем или чистым веником
увлажняют семена водой. На 1 кг необескрыленных семян сосны обыкновенной
берут 100 мл, а для семян ели - 150 мл воды. В течение дня семена несколько раз
ворошат, а утром отвеивают; при этом температура должна быть 25° С. Через 3-4
часа крылатки отделяются от семян.
3 ИЗВЛЕЧЕНИЕ СЕМЯН ИЗ ПЛОДОВ ЛИСТВЕННЫХ ДРЕВЕСНЫХ
ПОРОД И КУСТАРНИКОВ
Плоды лиственных древесных пород и кустарников отличаются большим
разнообразием по своему строению, а следовательно и по технологии получения
семян. Однако во всех случаях независимо от состояния и погодных условий
сразу после сбора сухие невскрывшиеся и вскрывшиеся плоды должны быть
просушены до воздушного состояния.
Отмеченное условие является
необходимым, так как в противном случае лишки влаги в них способствуют
протеканию биохимических процессов и в конечном итоге ведут к
самовозгоранию и снижению качества семян.
Технология просушки семян и плодов сравнительно прост и не требует
серьезных затрат средств и времени. Для этого плоды и семена рекомендуется
помещать под навес или другое затененное место, а в дождливую погоду в
хорошо проветриваемое помещение. При необходимости досушивания больше
чем до воздушносухого состояния семена помещаются на солнце. В любом случае
22
как пересушка, так и недосушка явление нежелательное.
Для просушки плоды рассыпают тонким слоем на чистый пол, брезент,
фанерные щиты и т. д. Толщина слоя варьирует в зависимости от крупности
плодов (семян), состояния околоплодника и погодных условий. При
благоприятных погодных условиях толщина слоя крылаток ильмовых пород,
сережек березы, коробочек тополя, ивы и осины должна быть не более 4-5 см,
плодов лещины 3-4 см, орехов 7 см. крылаток клена, ясеня, орешков липы и др.
подобных плодов 8-10 см. Желуди дуба вначале рассыпают слоем 7-10 см, а через
4-5 дней толщину слоя увеличивают до 20-25 см. Шишки хвойных древесных
пород просушивают при толщине слоя 25-30 см.
В процессе просушки семена и плоды периодически ворошат (иногда
несколько раз в день) с помощью деревянных граблей или лопат, которые должны
быть обиты войлоком во избежание травмирования семенного материала.
Длительность просушки бывает различная и также зависит от древесной породы и
погодных условий. В каждом конкретном случае необходимо решать отдельно. В
первом приближении по группам древесных пород сроки продолжительности
сушки при благоприятных погодных условиях устанавливаются следующие:
ильмовые, тополь, ива 2-3 дня, орехоплодные - 3-5, крылатки ясеня, клена,
орешки липы, плоды березы 5-6 и желуди 12-15.
В ненастную погоду семена и плоды можно сушить в сараях со стеллажами,
в шишкосушилках и с/х зерновых сушилках. Необходимо придерживаться
определенного правила, что в ненастную погоду слой семян уменьшается в 1,5
раза, а продолжительность сушки увеличивается.
После просушки приступают к очистке и обработке сухих плодов. Данная
операция является необходимым элементом подготовки семян к хранению, так
как не очищенные семена от примесей не пригодны не только для длительного, но
и кратковременного хранения. Такие семена часто самовозгораются, а примеси в
виде веточек, плодоножек, прицветников, листьев и др. являются рассадниками
фитопатологичес-ких заболеваний и вредителей семян.
Технология очистки зависит от группы плодов. Сухие нераскрывающиеся
плоды (крылатые семянки или орешки ильмовых пород, ясеней, кленов, орешки
липы и бука, желуди дуба, орехи каштана) очищают только от примесей и закладывают на хранение. Механизация процесса очистки этих плодов развита
слабо. Очищают плоды или непосредственно руками, или с помощью решет и
грохотов, изготовленных из металлической проволочной сетки. Решета
используются с размером отверстия от 5 до 20 мм, что зависит от размера плодов
и примесей. Очистку производят, как правило, в несколько приемов, протирая и
пропуская через сито плоды или примеси.
Грохоты применяются для очистки крупных плодов (желудей, каштана,
бука, орешков) и от крупных примесей.
Плоды и семена ряда древесных пород (береза, акация желтая, тополь, ива и
др.) после созревания сразу осыпаются. Поэтому сережки, коробочки и бобы этих
древесных пород собирают несколько недозревшими (до начала массового
опадения), высушивают, а затем перерабатывают. Очистка семян и плодов
является делом трудоемким и носит индивидуальный характер.
23
Сережки березы после просушивания перетирают руками или заполняют
мешки на 1/3 часть, перетряхивают и разминают. Затем семена (плоды) березы
отделяют от примесей на решетах с отверстиями диаметром не более 2 мм. Массу
семян и примесей слегка перетирают на решетах, семена проходят через
отверстия, а чешуйки остаются.
Семена тополей и ив отделяют вручную от коробочек и пушка. Для этого
коробочки перетирают на сите с диаметром отверстия от 2 до 3 мм.
Извлечение семян березы, тополя, ивы можно проводить с помощью
семеочистительных машин МОС-1 и СУМ-1. Действия этих машин основан на
перетирании с вращающимися щетками.
Семена акации желтой, белой, гледичии, катальпы путем обмолачивания
просушенных бобов и последующего отделения от створок на веялках или
решетах. Плоды орехов грецкого, черного, маньчжурского
после сушки
очищают от околоплодника путем перетирания в мешках и отвеивания примесей
или отделения околоплодника вручную, а плоды лещины подобным образом от
плюски, очистки от сухого околоплодника фисташки предназначена
фисташкоочистительная машина ФОК-М.
Для очистки семян и плодов ряда древесных пород можно приспосабливать
сельскохозяйственные молотилки.
Следует отметить, что процесс очистки семян и плодов в системе лесного
хозяйства недостаточно механизирован.
Для механизированного высева семян и для удобства хранения крылатовых
плодов
лиственных
пород
нередко
обескрыливают.
С
помощью
семеочистительных машин МОС-1 и СУМ-1 обескрыливают плоды и семена
березы, ясеней, кленов, ильмовых и др. При отсутствии машин семена березы перетирают и просевают через сито с отверстиями диаметром 1 мм, а крылатки
ильмовых через решета с диаметром отверстия 5 мм. Затем семена отвеивают от
обломков крылаток.
Наиболее сложным процессом является переработка и получение семян из
сочных плодов. Технология и условия переработки определяются мощным
околоплодником большинства семечковых и косточковых пород. Прежде всего,
необходимо помнить главное: сочные плоды и ягоды следует перерабатывать в
самые кратчайшие сроки после их сбора и только холодным способом. Нельзя
давать плодам закисать и самосогреваться, в противном случае это приводит к
снижению посевных качеств семян и нередко к полной потере их всхожести.
Плоды яблони и груши после сбора укладывают для дозревания семян в
корзины, решетчатые ящики или на деревянные щиты слоем 20-25 см. Если
плоды станут нагреваться, то их следует перебрать и уложить более тонким
слоем.
Существует несколько способов переработки плодов яблони, груши и
других семечковых. В конечном итоге все зависит от количества
перерабатываемых плодов, существующих машин и механизмов для переработки
и формы использования продуктов околоплодника.
При заготовке небольших партий семян применяют «сухой способ»
переработки плодов. Плоды разрезают на мелкие части, сушат на солнце, затем
24
измельченную массу перетирают и семена отвеивают. При этом, часто
используют и «мокрый способ», который заключается в следующем. Плоды
растирают в кадке или корыте деревянным пестом. Сразу после измельчения,
чтобы не получилось самовозгорания мезги, семена промывают водой в корыте с
проволочным ситом, имеющим отверстие 8×8 мм. Семена проходят через
отверстия сита, а всплывшие частицы мезги удаляются черпаком. Операцию по
отмыванию повторяют на ситах с отверстием 2,5×3 мм до тех пор, пока не будет
удалена вся мезга и не получат чистые семена. Отмытые семена раскладывают
слоем 0,5 см под навесом, просушивают и очищают от примесей на веялке или
сортировке. Семена могут просушиваться в специальных сушилках при
температуре не выше 35о С для яблони и груши, не выше 25о С для косточковых
пород.
При переработке большого количества съедобных плодов одновременно с
заготовкой семян из них получают соки. Переработка ведется на промышленной
основе. Поэтому плоды яблони, груши, айвы тщательно промывают различными
моечными машинами, где они очищаются от грязи, микроорганизмов, грибов и т.
д. Затем они подаются в плододробилку. В процессе дробления околоплодника
разрываются семенные камеры и освобождаются семена. Измельченные плоды
подаются на гидравлический пресс, отжимают сок, а оставшийся выжим
промывают. После тщательной промывки происходит отделение семян. Семена
просушивают.
Из сочных плодов косточковых пород (абрикоса, персика, крупных сортов
сливы) при небольших объемах заготовки косточки извлекают ручным способом,
разламывая или разрезая околоплодник. Из плодов средних по размерам (вишня,
черешня и др.) косточки выжимают вручную.
При массовой заготовке семян и получении побочных продуктов (соки,
пюре) используются косточковыбивные машины. В этом случае плоды
косточковых пород сначала промывают на моечных машинах. Промытые плоды
поступают на протирочную или косточковыбивную машину. Оставшиеся
косточки промываются и просушиваются.
Семена из плодов шелковицы, бархата амурского, боярышника, калины,
бузины, рябины, облепихи, свидины и сочных плодов других пород извлекают
путем протирки на плодотерках и в специальных корытах на металлических
оцинкованных решетах с различными размерами ячеек и со стенками высотой 710 см.
Небольшие партии плодов можно перетирать деревянным пестом в кадке с
последующей отмывкой семян.
Большие партии плодов, которые
используются в пищевой
промышленности (ягоды и ягодовидные костянки), перерабатываются не только
с целью получения семян. Переработка носит промышленный характер.
Промытые плоды (ягоды) прессуют на винтовом или гидравлическом прессе. Из
полученных выжимок семена отмывают водой на металлических решетах,
установленных в емкостях в виде бочки.
При заготовке больших партий
плодов выжимки протирают на специальных протирочных машинах. Крупные
семена лоха, боярышника, шиповника и других пород для просушки рассыпают
25
слоем 2-3 см на решетах из оцинкованной проволоки с отверстиями от 2 до 10 мм,
в зависимости от величины семян.
Мелкие семена бузины, жимолости, ирги, рябины, смородины и других
пород следует сушить на рамах, обтянутых холстом или мешковиной. Слой семян
0,5-1,0 см.
Как в первом, так и втором случае семена подсыхают одновременно снизу
и сверху, поскольку создаются условия активной циркуляции воздуха через весь
слой семян.
На предприятиях, где проводится промышленная заготовка семян,
применяют искусственную принудительную сушку при температуре 20-25о С.
Технология получения семян из сочных плодов в системе лесного хозяйства
в большинстве своем основана на использовании ручного труда и требует своего
дальнейшего развития на основе средств механизации.
Литература
1. Попов, В.К. Методические указания к лабораторным занятиям «Лесное
семенное дело» [Текст] /В.К. Попов, Т.С. Смогунова. – Воронеж, 1987. – 155 с.
26
Содержание
Введение ……………………………………………………………………3
1. Заготовка лесосеменного сырья ……………………………………….3
1.1 Сбор шишек и плодов с растущих деревьев и кустарников ………...3
1.1.1 Сбор шишек и плодов без подъема в крону ………………………..3
1.1.2 Сбор шишек и плодов с подъемом в крону ………………………..5
1.2 Сбор шишек и плодов с поваленных деревьев ……………………….14
1.3 Сбор плодов и семян с поверхности земли и воды …………………..15
2 Переработка лесосеменного сырья ………………………………………16
2.1 Извлечение семян из шишек термическим методом …………………16
2.2 Шишкосушилки барабанного типа …………………………………….17
2.2.1 Барабанная шишкосушилка производительностью 4,5 кг ………….17
2.2.2 Барабанная шишкосушилка производительностью15 кг………….18
2.3 Шишкосушилки стеллажного типа……………………………………...19
2.3.1 Шишкосушилка Калининского управления лесного хозяйства
производительностью 80 кг в сутки…………………………………..19
2.3.2 Шишкосушилка производительностью 40-50 кг в сутки………….19
2.4 Передвижная шишкосушилка Гатчинского лесхоза……………………19
2.5 Обескрыливание, очистка и сортировка семян хвойных пород……….20
2.5.1 Механические способы обескрыливания …………………………….21
2.5.2 Водный способ обескрыливания семян хвойных пород……………..21
3 Извлечение семян из плодов лиственных древесных пород и
кустарников…………………………………………………………………21
Литература ……………………………………………………………………25
27