روش های خشک کردن بذر

• آخرین نظر: ۲۹ شهریور ۱۴۰۱
• نوشته شده در : ۲۹ شهریور ۱۴۰۱
• توسط : مهندس نسیبه گلبراری

مقدمه

خشک کردن بذر یکی از مراحل ضروری قبل از انبارداری بذر می باشد. در واقع خشک کردن نامناسب و رطوبت بیش از حد بذر، فرآیند انبارداری را دچار مشکل می کند. در جریان خشک کردن، رطوبت اضافه بذرها گرفته می شود. عملیات خشک کردن به صورت سنتی و مکانیزه انجام می گیرد. یکی از نکات ضروری در فرآیند خشک کردن، حفظ قابلیت زنده مانی و حیات بذر می باشد. هرگونه اشتباه در میزان دما و مدت زمان ماندگاری در دستگاه خشک کن، می تواند موجب مرگ جنین و کاهش کیفیت بذر شود. به منظور تعیین رطوبت اولیه و انتخاب بهترین دما برای دستگاه های خشک کن یا جهت تعیین رطوبت در بذرهای خشک شده، می توان از آزمون تعیین رطوبت استفاده نمود. در ادامه به بررسی روش های خشک کردن و تعیین درصد رطوبت بذر می پردازیم.

اصول خشک کردن بذر

شناخت اصول پایه خشک کردن برای درک فرآیند خشک کردن، امری ضروری است. در واقع درک اصولی ویژگی های هوا، مقدار رطوبت تعادلی و سرعت جریان هوا بسیار مهم است. محیط انبار و محل خشک شدن بذر، حاوی هوای خشک و بخار آب می باشد. مقدار بخار آب موجود در هوای خشک را می توان برحسب فشار بخار (فشار جزئی ناشی از مولکول های آب در هوای مرطوب) یا رطوبت نسبی (نسبت فشار بخار موجود در هوا به فشار بخار اشباع در دمای خشک) بیان نمود. رطوبت تعادلی در واقع به رطوبت موجود در بذر که پس از قرارگیری در شرایط محیطی دریافت می کند، گفته می شود. این مقدار رطوبت بستگی به نوع بذر، رقم و دمای انبار دارد. سرعت جریان هوا در سیستم های خشک ساز و انبارداری بذر تابع مقاومت بذر نسبت به جریان هوا می باشد و به خصوصیات هواکش های استفاده شده در یک خشک کن یا ظروف ذخیره بستگی دارد. در شرایط انبارداری، مقدار بالای رطوبت در بذر و دمای زیاد، موجب زوال و پوسیدگی بذرها خواهد شد. مقدار رطوبت را می توان از طریق دستگاه های خشک کن یا به روش سنتی کاهش داد اما برای متعادل کردن دما در انبار می توان از دستگاه های تهویه استفاده نمود. در واقع با انجام تهویه مناسب، دمای بذور با استفاده از هوای اطراف و با سرعت جریان هوای کم، کاهش می یابد. تهویه مناسب و اصولی از انفعال رطوبت و گسترش و توسعه نقاط گرم و مرطوب (عامل اصلی زوال بذر) جلوگیری می کند.

روش های خشک کردن بذر

روش های مختلفی برای خشک نمودن بذر وجود دارد که با توجه به نوع بذر، میزان هزینه و امکانات لازم، توسط تولیدکننده انتخاب می شود. در تمامی روش ها، انتخاب بیشترین دما با کمترین ایجاد خسارت به حیات بذر، مدنظر می باشد. انتخاب دما، بستگی به نوع بذر و میزان رطوبت اولیه بذر دارد. به عنوان مثال دمای حداکثر در بذری با رطوبت 24%، ℃ 61 و در رطوبت 18%، ℃67 می باشد یا دمای 40 درجه برای ذرت هایی با رطوبت 32%، مناسب بوده و افزایش دما بیش از مقدار تعیین شده، موجب مرگ جنین و از بین رفتن قدرت جوانه زنی می شود.

1- خشک کردن بذر از طریق آفتاب (سنتی): خشک کردن بذور با استفاده از دمای خورشید، یکی از روش های قدیمی برای کاهش رطوبت، محسوب می شود. در این روش بذرها را بر روی سطح های صاف و بدون آلودگی های جانبی، به صورت لایه های نازک 3 تا 6 سانتیمتری، در برابر نور مستقیم یا در مکان سایه، قرار می دهند (شکل 1). امروزه این روش در برخی از کشورهای در حال توسعه با آب وهوای گرمسیری تا نیمه گرمسیری، جهت خشک نمودن بذور استفاده می شود. از معایب این روش می توان به هزینه زیاد کارگری، مدت زمان نسبتا طولانی این روش و عدم یکنواختی خشک شدن در بذرها، اشاره نمود. یکی از مراحل مهم این روش، زیر و رو نمودن بذرها، جهت خشک شدن یکنواخت بذرها و جلوگیری از گرم شدن بیش از حد محصولات می باشد (شکل 1). مدت زمان این روش با توجه به نوع بذر، میزان رطوبت، میزان رسیدگی بذر، رطوبت نسبی، دمای هوا، دفعات زیر و رو کردن، ضخامت لایه بذر، از 1 تا 5 روز، متغیر می باشد. در صورت ابری شدن هوا و احتمال بارندگی، تمامی بذرها باید جمع آوری و در صورت مرطوب بودن، خشک کردن ادامه می یابد. امروزه این روش، بیشتر برای محصولات زراعی نظیر برنج و گندم استفاده می شود.

شکل 1: خشک کردن بذر در مقابل آفتاب

شکل 2: زیر و رو نمودن بذرها جهت خشک شدن یکنواخت

2- خشک کن حرارتی ظرفی (Bin batch – dryer): در این روش، بذرها را درون یک ظرف که عمدتا کروی می باشد، قرار می دهند. در این روش هوای گرم و هوای اطراف خشک کن، از طریق هواکش به درون ظرف، وارد می شود. تاثیرگذاری هوای ورودی به ضخامت لایه بذری، ارتباط دارد. ضخامت لایه بذرها، درون خشک کن نیز به نوع بذر، رطوبت اولیه بذر، دما، رطوبت نسبی هوا و توان دمنده ها، بستگی دارد. به عنوان مثال یک لایه 8/0 تا 1 متری از بذر با رطوبت اولیه 20% را می توان طی 24 ساعت به میزان رطوبت 14% تقلیل داد. در واقع در رطوبت نسبی 50 تا 56%، دمای 30 تا 35 درجه، لازم می باشد. به منظور یکنواختی رطوبت در تمامی بذرها، نصب یک تا چندین پخش کن دانه (grain stirrer) برای مخلوط کردن توده بذر در ظرف، برای هر 3 تا 12 ساعت، لازم می باشد (شکل 3).

شکل 3: خشک کن حرارتی ظرفی

3- خشک کن حرارتی واگنی (Wagon batch – dryer): برای خشک کردن بذرهای سست و شکننده از قبیل بذر بقولات دانه درشت مانند لوبیا و بادام زمینی، می توان از خشک کن های حرارتی واگنی استفاده نمود. در واقع می توان با مجهز نمودن یک واگن حمل ونقل دانه به پلنوم، یک صفحه مشبک، سیستم گردشی هوای گرم، آن را به یک خشک کن حرارتی واگنی تبدیل نمود و در مزارع پس از برداشت محصول، از این خشک کن جهت کاهش رطوبت استفاده نمود. عملکرد این خشک کن، مشابه خشک-کن های حرارتی ظرفی می باشد (شکل 4).

شکل 4: خشک کن حرارتی واگنی

4- خشک کن های حرارتی ستونی: در خشک کن های حرارتی ستونی، بذور درون ستون های نسبتا نازکی با عرض 25/0 تا 45/0 متر، قرار گرفته و در معرض جریان هوای گرم قرار می گیرند. به طور معمول دمای خشک کننده، 35 تا 45 درجه سانتی گراد می باشد. جریان هوا نیز در هر متر مربع از سطح دیواره، از 15 تا 30 مترمکعب هوای تقریبا گرم در هر دقیقه، متغیر می باشد. مدت زمان قرارگیری توده بذری در خشک کن به عوانلی مانند نوع بذر، دمای هوا، سرعت جریان هوا، میزان رطوبت اولیه، بستگی خواهد داشت. به عنوان مثال مدت زمان رسیدن توده بذری از 20% رطوبت به 14%، 5/3 تا 4 ساعت زمان نیاز دارد. هر خشک-کن حرارتی ستونی متشکل از قسمت هایی مانند محفظه قرارگیری دانه های مرطوب، لوله سقوط دانه، اتاقک هوای گرم، ستون خشک کن با دیواره مشبک و نقاله برای برداشتن دانه های خشک، می باشد. در این روش نیز ممکن است تمامی بذرها یکنواخت خشک نشوند، بنابراین قبل از انبارداری، بررسی میزان رطوبت ضروری می باشد (شکل 5).

شکل 5: خشک کن های حرارتی ستونی

5- خشک کن با جریان پیوسته دوطرفه (Continuous – flow crossflow dryer): طراحی و الگوی این خشک با خشک کن حرارتی ستونی مشابه می باشد با این تفاوت که بذرها در خشک کن ستونی، ثابت و غیرمتحرک بوده اما در خشک کن با جریان پیوسته دوطرفه، در هر دو بخش هوای گرم و هوای خنک، در حرکت می باشد و بذور به طور یکنواخت خشک می شوند. این خشک کن از قسمت هایی مانند ستون دانه، پلنوم های گرم و خنک، مته اندازه گیری برای دانه خشک و خنک و مکان نگهدارنده رطوبت، تشکیل شده است. به عنوان مثال مدت زمان رسیدن رطوبت بذر از 20 به 14 درصد با دمای 40 تا 45 درجه سانتی  گراد، تقریبا 2 تا 4 ساعت زمان لازم دارد (شکل 6).

شکل 6: خشک کن با جریان پیوسته دوطرفه

6- خشک کن های حرارتی دوار: یکی از مزیت های مهم این نوع خشک کن نسبت به خشک کن های دیگر، خشک شدن یکنواخت بذور می باشد. این نوع از خشک کن ها در واقع استوانه هایی بلند و نسبتا شیبدار بوده که با توجه به نوع بذر، در هر دقیقه 4 تا 8 بار به دور خود می چرخند. پره های موجود در استوانه به چرخش بهتر بذرها، کمک می کنند (شکل 7). بذرهای مرطوب و هوای گرم و خشک از یک طرف وارد استوانه شده و از طرف دیگر، هوای مرطوب و بذور خشک خارج می شوند. عمدتا رطوبت بذرهای کوچک سبزیجات و گل ها، از طریق خشک کن های دوار، کاهش می باید (شکل 8).

شکل 7: پره های موجود در دستگاه خشک کن دوار به چرخش بهتر بذرها، کمک می کند.

شکل 8: خشک کن حرارتی دوار

آزمون تعیین رطوبت بذر

اندازه گیری میزان رطوبت بذر بسیار مهم می باشد زیرا با دانستن میزان رطوبت می توان در مورد فرآیندهای مانند امکان برداشت محصول، بوجاری کردن، امکان کاشت و انبارداری بذور، تصمیم گرفت. در واقع رطوبت بالای بذر در زمان ذخیره سازی، شرایط پوسیدگی بذرها را تسهیل می کند. با استفاده از آزمون تعیین رطوبت در زمان هایی مانند بعد از برداشت و بعد از خشک کردن، مقدار رطوبت مشخص شده و در صورتی که رطوبت بیش از حد مجاز باشد، عملیات انبارداری به تعویق می افتد. یکی از نکات مهم برای تعیین دقیق رطوبت و کاهش خطای آزمایش، تحویل سریع نمونه بذری به آزمایشگاه و انجام آزمایش بدون تاخیر می باشد زیرا هرگونه تاخیر در روند آزمایش ممکن است موجب کاهش یا افزایش رطوبت نمونه های بذری شده و نتیجه اندازه گیری رطوبت با محصول اصلی تفاوت داشته باشد. امروزه از روش آون و روش های سریع برای تعیین رطوبت بذر استفاده می شود.

روش آون: در روش آون مقدار رطوبت بر مبنای وزن تر و وزن خشک ارائه می شود. در واقع در خرید و فروش بذر براساس وزن تر و در کارهای تحقیقاتی معیار رطوبت، براساس وزن خشک می باشد. پس از نمونه گیری از محصول موردنظر، تمامی ناخالصی ها از نمونه بذری خارج شده و سپس وزن می شوند. نمونه ها پس از قرارگیری در آون و کاهش رطوبت، دوباره اندازه گیری شده و  با استفاده از فرمول های زیر، مقدار رطوبت مشخص می شود.

M1 = (W1 – W2) / W1 × 100

M2 = (W1 – W2) / W2 × 100

M1  = درصد رطوبت بر مبنای وزن تر

M2  =  درصد رطوبت بر مبنای وزن خشک

W1 = وزن بذر قبل از خشک شدن

W2 = وزن بذر بعد از خشک شدن

به عنوان مثال اگر میزان رطوبت براساس وزن تر در یک محموله بذری 5% گزارش شود و در محموله دیگر 9%، در واقع از 100 کیلوگرم بذر، 5 کیلوگرم آب وجود دارد و در محموله دوم از 100 کیلوگرم، 9 کیلوگرم آب در این محصول وجود دارد. بنابراین نحوه گزارش رطوبت تاثیر بسزایی در خرید و فروش و تجارت محصولات بذری، ایفا می کند.

برخی از بذور بدون تغییر شکل جهت رطوبت سنجی وارد دستگاه آون می شوند. از این بذور می توان به بذرهایی نظیر پیاز، شوید، جعفری وحشی، شاهدانه، زیره سیاه، فلفل، شیرین بیان، کاهو، هویج فرنگی و ... اشاره نمود. اما بذر برخی از گیاهان به دلیل داشتن پوسته سخت و غیرقابل نفوذ، نسبت به خروج آب مقاومت نشان می دهد و حتی پس از قرارگیری در آون رطوبت ناچیزی را از دست می دهند. بنابراین به منظور تعیین دقیق رطوبت، بذرها را باید آسیاب کرده و پودرهای تهیه شده را در آون قرار داد. البته با توجه به نوع بذر، ذرات باید در دو سایز درشت و ریز آسیاب شوند. از این بذور می توان به بذرهایی مانند نخود (درشت)، خلر (درشت)، جو (ریز)، نخودفرنگی (درشت)، چاودار (ریز)، سورگوم (ریز) و ....، اشاره نمود.

البته شرایط دستگاه آسیاب بسیار مهم می باشد و با رعایت نکات مذکور، احتمال هرگونه خطا کاهش می یابد. از مهمترین ویژگی-های دستگاه آسیاب می توان به یکنواختی آسیاب شدن بذور، قابل تنظیم بودن درجه خرد شدن بذور، گرم نشدن بدنه دستگاه در حین آسیاب کردن، جذب نکردن رطوبت توسط بدنه دستگاه و مدت زمان کوتاه آسیاب شدن، اشاره نمود.

همانطور که گفته شد بذرها به دو شکل درشت و ریز آسیاب می شوند. براساس استانداردهای بین المللی بذرهایی که به صورت ریز آسیاب می شوند، حداقل 50% از مواد آسیاب شده باید از غربال هایی با سوراخ های 5/0 میلی متری عبور کنند و حدود 10% از آن ها بر روی غربال هایی با قطر 1 میلی متر باقی بمانند. و در آسیاب های درشت، حداقل 50 درصد از مواد آسیاب شده باید از غربال هایی با سوراخ های 4 میلی متری عبور کرده و نباید بیش از 55% از آن روی غربال هایی با سوراخ های 2 میلی متری عبور کنند. در بذرهایی که اندازه های بزرگی دارند مانند بذر درختان (که به طور معمول وزن هزار دانه آن بیشتر از 200 گرم می-باشد)، بذرهایی با پوسته های سخت (خانواده بقولات) و بذر گونه های روغنی، به جای آسیاب کردن، آن ها را به قطعات کوچکتر از 7 میلیمتر قطعه قطعه کرده و سپس در آون قرار می دهند.

 براساس استانداردهای انجمن بین المللی آزمون بذر، دماهای 103 و 130 درجه سانتی گراد برای خشک کردن بذور در این روش، استفاده می شوند. برای بیشتر گونه های زراعی و بذرهای روغنی دمای 103 درجه و مدت زمان 17 ساعت پیشنهاد می شود. مابقی گونه های بذری در دمای 130 درجه سانتی گراد و به مدت یک ساعت در دستگاه آون قرار می گیرند. البته از موارد استثنا مانند ذرت و بذرهای غلات نظیر گندم، سورگوم، جو، ارزن، چاودار به ترتیب 4 و 2 ساعت با دمای 130 درجه سانتی گراد، رطوبت-سنجی می شوند. از مواد مهم در تکرار آزمایشات، توجه به اختلاف تکرارها می باشد. در واقع در صورتی که اختلاف بین دو تکرار بیشتر از 2/0 %  باشد، آزمایش باید مجددا تکرار شود (شکل 9).

شکل 9: دستگاه آون

روش سریع: به منظور تعیین رطوبت در مدت زمان کوتاه تر، می توان از روش های دیگری استفاده نمود. البته این روش ها نسبت به روش آون از دقت کمتری برخوردار می باشد و به منظور تعیین دقیق رطوبت، بهتر است از روش آون استفاده شود. استفاده از رطوبت سنج های الکتریکی یکی از روش های سریع تعیین رطوبت می باشد. در واقع با استفاده از خاصیت دی الکتریک یا هدایت الکتریکی، می توان رطوبت بذر را اندازه گیری نمود زیرا مقدار رطوبت بذر مستقیما در ضریب دی الکتریک نمونه تاثیر دارد. نتیجه این آزمایش در مدت زمان 1 تا 2 دقیقه مشخص می شود (شکل 10).

شکل 10: رطوبت سنج الکتریکی

برخی از دستگاه های تعیین رطوبت دارای لامپ های مادون قرمز یا المنت های الکتریکی می باشند. بذرها از طریق این المنت ها گرم شده و رطوبت آن کاهش پیدا می کند. ترازوی موجود در این دستگاه، کاهش وزن نمونه ها را در حین آزمایش نشان می دهد و درصد رطوبت را می توان محاسبه نمود. این آزمایش با توجه به نوع بذر، 10 تا 15 دقیقه طول خواهد کشید. تمامی این دستگاه ها از طریق روش آون کالیبره شده و سپس مورد آزمون قرار می گیرند.

منابع:

سوهانی، محمدمهدی، کنترل و گواهی بذر، انتشارات دانشگاه گیلان، 1394

کاپلند، لورنس، علوم و تکنولوژی بذر، مترجم: دکتر فرشید اکرم قادری، جهاد دانشگاهی مشهد، 1393

دویجود، اس.دی. ، انبارداری بذر محصولات باغبانی، موسسه تحقیقات ثبت و گواهی بذر و نهال و مهر متین، 1391