Przechowalnictwo i przetwórstwo
W
W
W
P
P
P
ŁŁ
Ł
Y
Y
Y
W
W
W
M
M
M
E
E
E
C
C
C
H
H
H
A
A
A
N
N
N
II
I
Z
Z
Z
A
A
A
C
C
C
JJ
J
II
I
P
P
P
R
R
R
A
A
A
C
C
C
P
P
P
R
R
R
Z
Z
Z
E
E
E
C
C
C
H
H
H
O
O
O
W
W
W
A
A
A
LL
L
N
N
N
II
I
C
C
C
Z
Z
Z
Y
Y
Y
C
C
C
H
H
H
N
N
N
A
A
A
U
U
U
S
S
S
Z
Z
Z
K
K
K
O
O
O
D
D
D
Z
Z
Z
E
E
E
N
N
N
II
I
A
A
A
M
M
M
E
E
E
C
C
C
H
H
H
A
A
A
N
N
N
II
I
C
C
C
Z
Z
Z
N
N
N
E
E
E
B
B
B
U
U
U
LL
L
W
W
W
Z
Z
Z
II
I
E
E
E
M
M
M
N
N
N
II
I
A
A
A
K
K
K
A
A
A
dr hab. Zbigniew Czerko, prof. nadzw.
IHAR – PIB, Zakład Przechowalnictwa i Przetwórstwa Ziemniaka w Jadwisinie 05-140 Serock, e-mail: z.czerko@ihar.edu.pl
odczas zbioru ziemniaków powstaje dużo uszkodzeń mechanicznych, któ-rych ilość może jeszcze bardziej wzrosnąć w czasie dalszej obróbki, tj. zała-dunku i rozłazała-dunku przechowalni, sortowania oraz pakowania. Na maszynach tworzących linie technologiczne, a szczególnie na połą-czeniach maszyn, występują duże siły, dzia-łające na bulwy i powodujące ich uszkodze-nia. Na bulwach, które spadły z dużej wyso-kości czy zostały energicznie uderzone, uszkodzenia zewnętrzne często są niewi-doczne, ale po kilku dniach mogą ujawnić się uszkodzenia wewnętrzne pod skórką w po-staci ciemnych plam. Ponadto uszkodzone bulwy obniżają jakość towaru i przyczyniają się do zwiększenia strat przechowalniczych.
Na powstawanie uszkodzeń wpływa wiele czynników, związanych z jednej strony z właściwością bulwy, a z drugiej z intensyw-nością mechanicznego oddziaływania na nią. Czynniki związane z bulwą to przede wszystkim jej budowa anatomiczna charak-teryzująca się grubością perydermy, wielko-ścią komórek i liczbą warstw perydermy, budowa ścian komórkowych oraz skład chemiczny (zawartość suchej masy, związki fenolowe). Innymi czynnikami wpływającymi na uszkodzenia związanymi z bulwą są: kształt, masa, turgor oraz temperatura bul-wy. Peryderma stanowi główną tkankę, która zabezpiecza bulwy przed uderzeniem ele-mentów maszyn.
Czynnikiem uszkadzającym związanym z urządzeniem jest siła, z jaką bulwa uderza o element maszyny, która zależy od masy bulwy oraz od prędkości i wysokości jej spadku, a także od rodzaju materiału, na który spada.
Najbardziej wrażliwe na uszkodzenia są ziemniaki podczas zbioru i wstępnego sor-towania, gdyż w tym okresie nie są jeszcze w pełni dojrzałe, a skórka nie jest skorkowa-ciała. Z czasem bulwy w przechowalni stają się bardziej odporne na uszkodzenia. Po 3-4 tygodniach są dojrzałe i wtedy powinno się przystępować do obróbki.
Uszkodzenia ziemniaków podczas załadunku i rozładunku przechowalni W przechowalnictwie są stosowane dwa sposoby składowania ziemniaków: luzem i w paletach skrzyniowych. Każdy wymaga uży-cia różnorodnych maszyn, na których mogą pojawić się miejsca, gdzie dochodzi do naj-większych uszkodzeń.
Załadunek. Zestaw maszyn do usypywa-nia ziemusypywa-niaków luzem składa się z zasobni-ka dozującego, z odsiewacza zanieczysz-czeń, przenośników transportujących bulwy wewnątrz przechowalni oraz z pryzmownika usypującego je w pryzmę. Istotnym czynni-kiem wpływającym na zmniejszenie uszko-dzeń mechanicznych na linii przeładunkowej jest skrócenie tej linii oraz zminimalizowanie wysokości spadku. Każde skrócenie drogi transportu ziemniaków przez redukcję
nośników zmniejsza uszkodzenia mecha-niczne bulw, straty podczas przechowywa-nia, a także awaryjność linii technologicznej. Wprawdzie sposób zestawienia maszyn w linię zależy od rozwiązania przestrzenne-go przechowalni, czyli decyduje się już na etapie projektu i wykonania przechowalni, ale pewna modyfikacja zawsze jest moż-liwa także podczas eksploatacji.
Podczas usypywania pryzmy szczególnie ważne jest utrzymywanie stałej i małej wyso-kości spadku bulw z pryzmownika. Dużo uszkodzeń powstaje podczas staczania się bulw z usypywanej pryzmy, dlatego powinna być ona usypywana metodą tarasową skła-dającą się z 4 warstw. W małych przecho-walniach utrzymywanie stałej wysokości spadku ziemniaków z pryzmownika na pry-zmę (30-50 cm) wymaga ciągłego śledzenia tej czynności przez obsługę i dokonywania korekt. W dużych przechowalniach używa się pryzmowników, w których taśmociąg usypujący jest sterowany automatycznie. Stałą wysokość i przesuwanie się taśmocią-gu nad ziemniakami zapewniają czujniki op-tyczne.
Rozładunek. Podczas rozładunku w póź-niejszym okresie przechowywania ziemniaki są odporniejsze na uszkodzenia mechanicz-ne. Mimo to w celu dodatkowego ogranicze-nia uszkodzeń temperatura pryzmy przed rozładunkiem powinna zostać stopniowo podniesiona do 12oC. Dużo uszkodzeń po-wstaje podczas pracy podbieracza. Najczę-ściej stosowanym rozwiązaniem w dużych przechowalniach jest rozładunek za pomocą podbieraczy lemieszowych. Podbieracz jest maszyną samojezdną obsługiwaną przez operatora. W przechowalniach, które mają system wentylacyjny podpodłogowy, rozła-dunek pryzmy ziemniaków za pomocą pod-bieraczy jest bardzo efektywny, przy czym powstaje mniej uszkodzeń. W przechowal-niach z kanałami wentylacyjnymi napodło-gowymi rozładunek musi być przerywany na czas demontażu kanałów i często dochodzi do uszkodzeń bulw przez lemiesz odbierają-cy ziemniaki przy kanale wentylaodbierają-cyjnym. W mniejszych przechowalniach ziemniaki na przenośnik lub sortownik podawane są naj-częściej ręcznie (widłami kulkowymi). W tym wypadku uniknięcie uszkodzeń zależy tylko od umiejętności pracownika.
Załadunek przechowalni paletowej
W przechowalni paletowej ziemniaki są za-sypywane do palet skrzyniowych o pojemno-ści 500-1500 kg i ustawiane w bloki. Palety można napełniać na polu lub w przechowal-ni. Napełnianie w przechowalni jest stoso-wane częściej ze względu na możliwość wstępnej selekcji bulw z podziałem na dwie frakcje. Bezpośredni spadek bulw z wysoko-ści 100-120 cm na dno drewnianej palety prowadzi do dużych uszkodzeń. Dlatego stosowane są różne rozwiązania (stabilizato-ry spadku bulw), idące w kierunku zmniej-szenia spadku do bezpiecznej wysokości 30 cm. Jest wiele maszyn do napełniania palet skrzyniowych, wykorzystujących różne roz-wiązania techniczne, tj. opuszczanie za-krzywionego przenośnika do palety, równo-mierne unoszenie palety podczas zasypy-wania, pionowe opuszczanie przenośnika kubełkowego, użycie kaskadowego stabiliza-tora opadania („harmonijkowy”). We wszyst-kich typach zasypnic palet stała wysokość spadku bulw jest utrzymywana dzięki auto-matycznemu sterowaniu (najczęściej jest to czujnik fotokomórki).
Pomiar sił na maszynach za pomocą „bulwy elektronicznej” PMS-60
Do oceny maszyn pod względem sił, które powstają na poszczególnych zespołach mo-gących uszkadzać ziemniaki może być wy-korzystany tzw. „ziemniak elektroniczny” PMS-60. Jest to kula wielkości bulwy o śred-nicy 55 mm, posiadająca wewnątrz czujnik siły z możliwością zapisu wartości. Po wyko-naniu pomiarów, czyli przepuszczeniu „bul-wy” przez maszynę, zebrane dane są prze-noszone do komputera. Z badań metodycz-nych wynika, że siły o wartości powyżej 25- -30 N mają już wpływ na powstawanie uszkodzeń bulw. Uderzenia z siłą powyżej 50 N mogą zostawiać trwałe uszkodzenia na bulwach. Są to wartości orientacyjne, gdyż efekt ostateczny zależy od wielu innych czynników, chociażby reakcji danej odmiany na czynnik uszkadzający.
Rozładunek przyczep
W tabeli 1 pokazano pomiary wysokości spadku oraz maksymalne siły zmierzone za pomocą „bulwy elektronicznej” MPS-60 pod-czas napełniania palet. Widać, że najwięk-sza siła (100 N) występuje, kiedy bulwy spa-dają na dno palety z wysokości 120 cm, co zdarza się często w małych przechowal-niach, w których nie ma zasypnicy palet. Dobrym amortyzatorem będzie w takim wy-padku położony na dno worek ze słomą, który po usypaniu 1/4 palety zostanie wycią-gnięty; siły wywołujące uszkodzenia są wów-czas istotnie mniejsze.
Rozładunek przechowalni o składowaniu w paletach skrzyniowych wymaga użycia urządzenia do opróżniania palet.
Najnowo-cześniejsza jest wywrotnica palet połączona z zasobnikiem dozującym. Podnośnik widło-wy ustawia paletę na widło-wywrotnicy, następnie osoba obsługująca włącza silnik powodujący obrót kosza wywrotnicy, bulwy zsuwają się do zasobnika, który równomiernie podaje je przenośnikiem do dalszej obróbki, np. na sortownik. Często ze względów technicznych występuje duża wysokość spadku między przechylaną paletą a zasobnikiem odbierają-cym ziemniaki. W celu obniżenia uszkodzeń skrzynia zasobnika powinna być pokryta gumą. Różnica siły uderzenia bulw spadają-cych do blaszanej skrzyni w porównaniu z pokrytą gumą jest duża, odpowiednio: 72 i 40 N.
Tabela 1 Wysokość spadku oraz wartość sił powstających na maszynach
podczas rozładunku przyczepy i napełniania palet skrzyniowych
Nr Urządzenia przechowalnicze Wysokość
spadku (cm)
Siła uderzenia (N) 1 Wywrotka z tylnym wychyłem
2 Zasobnik przyjęciowy - skrzynia blaszana 65 72 - skrzynia pokryta gumą 65 40
3 Przenośnik plastikowy 85 32
4 Odsiewacz zanieczyszczeń rolkowy 40 44
5 Przenośnik poprzeczny 35 46
6 Palety skrzyniowe
- spadek na podłogę z desek 120 100
- spadek na ziemniaki 105 62
- spadek na amortyzator (worek ze słomą) 95 24
Źródło: badania własne
Linia technologiczna
do pakowania ziemniaków mytych
Na rysunku 1 przedstawiono schemat 13 maszyn składających się na linię technolo-giczną do pakowania mytych ziemniaków. Występuje tu zasobnik rezerwowy do utrzy-mania ciągłości pracy linii. Zmierzone warto-ści sił (N), które wystąpiły na punktach łą-czących poszczególne maszyny, zestawiono w tabeli 2.
Wyraźnie największe siły (93,8 N) odno-towano podczas spadania bulw na stabiliza-tor opadania aż do dna zasobnika rezerwo-wego. Duża różnica między siłą maksymalną a minimalną świadczy o możliwej „różnej drodze” przemieszczania się i spadku bulwy. Podobnie duże siły działające na bulwę
po-wstały przy spadaniu jej do paczkowarki (93,0 N).
Przenośniki płaskie i skośne służą do przemieszczenia ziemniaków między ma-szynami obróbczymi. Duże siły występowały podczas spadku ziemniaków do kosza za-sobnika skośnego: 57,6 N (pkt. 2-3 na ry-sunku 1) i 68,0 N (pkt. 11-12). Zwykle ze względów konstrukcyjnych wysokość spadku na tych połączeniach jest duża (60-70 cm) i stąd siły uderzenia też są duże. Także połą-czenie między wyrzutnikiem przenośnika skośnego a przenośnikiem odbierającym ziemniaki może powodować duże siły uszkadzające – 57,8 N (pkt. 3-4). W tych miejscach można byłoby zamocować dodat-kowe pasy na wieszakach na przenośniku płaskim w połowie drogi spadku, w celu
za-mortyzowania energii bulwy. Warto zauwa-żyć, że w procesie tym ziemniaki przemiesz-czają się w ciągłym potoku i spadają na war-stwę ziemniaków, a nie na plastikową taśmę (jak w chwili rozpoczęcia pracy). W efekcie
występują znacznie mniejsze siły, a tym sa-mym mniejsze uszkodzenia. Dlatego tak ważna jest ciągłość pracy całej linii wypeł-nionej ziemniakami.
Rys. 1. Schemat linii technologicznej do pakowania mytych ziemniaków: 1 – myjka, 2 – stół selekcyj-ny, 3 – przenośnik skośselekcyj-ny, 4 – przenośnik płaski, 5 – przenośnik płaski, 6 – przenośnik skośselekcyj-ny, 7 – sortownik taśmowy, 8 – przenośnik płaski, 9 – zasobnik rezerwowy, 10 – przenośnik płaski, 11 – stół
selekcyjny, 12 – przenośnik skośny, 13 – paczkowarka
Tabela 2 Siły (N) powstałe na linii technologicznej do pakowania mytych ziemniaków Numer urzą-dzenia Urządzenie, na które spada bulwa
Numer pomiaru siły (N) Maksy-malna siła (N) Mini- malna siła (N) Śred- nia siła (N) 1 2 3 4 5 1 myjka - - - - 2 stół selekcyjny 18 23 18 57 51 57 18 33,4 3 przenośnik skośny 48 84 64 40 43 84 43 57,6 4 przenośnik płaski 25 64 55 60 85 85 25 57,8 5 przenośnik płaski 58 37 18 18 18 58 18 29,8 6 przenośnik skośny 22 18 18 18 20 22 18 19,2 7 sortownik taśmowy 38 43 23 24 33 43 23 32,2 8 przenośnik płaski 32 18 62 38 37 62 18 37,4 9 zasobnik „bunkier” 79 167 76 52 95 167 52 93,8 10 przenośnik płaski 30 39 32 34 35 39 30 34,0 11 stół selekcyjny 41 52 26 43 37 52 41 40,0 12 przenośnik skośny 88 50 66 72 64 88 50 68,0 13 paczkowarka 99 79 101 90 96 101 79 93,0 Źródło: badania własne IHAR
Najmniejsze siły wystąpiły podczas spa-dania ziemniaków z przenośnika skośnego
na przenośnik płaski (w pkt. 5-6 na rysun- ku 1). Przyczyną tego była mała wysokość
spadku ziemniaków z małego przenośnika (pkt 5) do kosza przenośnika skośnego. Także małe siły wystąpiły na spadkach z przenośników płaskich na przenośniki pła-skie. Połączenie przenośników płaskich ze względów konstrukcyjnych może mieć małą wysokość spadku, co jest korzystne w trans-porcie ziemniaków wewnątrz przechowalni. Wnioski
1. Na liniach obróbczych znajduje się wiele miejsc, w których siły spadku przekra-czają graniczną wartość 30 N. Na całej linii obróbczej, od palety skrzyniowej do paczko-warki, takich uderzeń z siłą przekraczającą 30 N może być kilkadziesiąt.
2. Obróbka ziemniaków (sortowanie, pa-kowanie) powinna być dokonywana po okre-sie gojenia, tj. po ok. 2-3 tygodniach od za-ładunku przechowalni.
3. Przy projektowaniu linii technologicznej należy mieć na uwadze ograniczenie do mi-nimum liczby maszyn do załadunku i rozła-dunku przechowalni.
4. Spadki między maszynami powinny być zredukowane do 30 cm, a miejsca ude-rzeń bulw na maszynie otulone miękką gu-mą.
Literatura
1. Czerko Z. 2003. Reakcje bulw ziemniaka na ściska-nie podczas przechowywania przy składowaniu luzem. – Biul. IHAR 228: 275-281; 2. Czerko Z., Nowacki W.
2005. Monitorowanie maszyn do obróbki ziemniaków
za pomocą “bulwy elektronicznej” PMS-60. – Inż. Rol. 1: 49-55; 3. Czerko Z. 2010. Uszkodzenia powstałe podczas przechowywania ziemniaków w wysokich pryzmach. – Ziemn. Pol. 2: 49-52; 4. Czerko Z. 2010. Zasady budowy i eksploatacji przechowalni ziemnia-ków. IHAR-PIB Jadwisin: 67 s.; 5. Herold B., Truppel
I., Siering G., Geyer M. B.1995. Pressure measuring
sphere PMS-60 to evaluate damage sources for pota-toes during harvest and handling EAPR. Section Engi-neering: 17-25
