Nowe rozwiązania sortowników poprawiające jakość sortowania.

Ziemniak Polski 2005 nr 1 34

Przechowalnictwo i przetwórstwo

NOWE ROZWIĄZANIA SORTOWNIKÓW

POPRAWIAJĄCE JAKOŚĆ SORTOWANIA

dr Zbigniew Czerko

IHAR Oddział w Jadwisinie, 05-140 Serock e-mail: jadwisin@ihar.edu.pl

bróbka ziemniaków przed sprzedażą jest ważnym procesem technologicz-nym decydującym o dobrym przygotowaniu towaru i utrzymaniu pozycji na rynku. Pod-stawowym zabiegiem obróbki jest przesor-towanie bulw na odpowiednie frakcje w za-leżności od wymagań rynku. Proces przygo-towania bulw przez sortowanie dotyczy wszystkich kierunków produkcji: sadzenia-ków, ziemniaków jadalnych oraz do prze-twórstwa spożywczego. Bezpośrednio po przesortowaniu, lub też po dodatkowych zabiegach szczotkowania i mycia, ziemniaki mogą być pakowane w różnego rodzaju opakowania.

Celem sortowania jest rozdzielenie partii ziemniaków na poszczególne frakcje. Głów-ne parametry, według których się je frakcjo-nuje, to:

−

−

−

Analiza rozkładu poszczególnych wymia-rów bulwy (grubość, szerokość, długość) pokazuje, że największy przedział wymiaro-wy daje długość bulwymiaro-wy, a najmniejszy gru-bość. Najkorzystniejszym więc parametrem wymiarowym, według którego powinny być frakcjonowane ziemniaki, jest długość bulwy. Jednak ze względu na kosztowne rozwiąza-nie konstrukcyjne takiego sortownika w prak-tyce wykorzystywane są dwa pozostałe pa-rametry, tj. grubość i szerokość. Bulwy mają różne kształty - od okrągłego do podłużne-go - co odzwierciedla współczynnik wydłu-żenia jako stosunek długości do szerokości. Występują też bulwy o nieregularnych kształ-tach, które utrudniają proces sortowania.

Sposób przemieszczania się bulwy na sitach zależy bowiem od jej kształtu i położenia środka masy.

Sortownik wykorzystujący do frakcjono-wania grubość bulwy składa się z obracają-cych się wałków, między którymi są szczeli-ny o różnej szerokości. Ziemniaki, prze-mieszczając się po ruchomych wałkach, wpadają - zależnie od grubości bulwy - w odpowiednie szczeliny. Przenośniki umiesz-czone pod wałkami odbierają kolejno coraz większe frakcje bulw. Wałki z odpowiednimi szczelinami mogą być umieszczone na stałe lub przemieszczać się ruchem obiegowym (bardzo rzadko stosowane), zmieniając wiel-kość szczeliny. W pierwszej części sortowni-ka między wałsortowni-kami przelatują bulwy naj-mniejszej grubości, w dalszej części grub-sze, a na końcu najgrubsze. Dużą wadą tego typu sortowników jest mała dokładność sor-towania, a ponadto wałki mocno oblepiają się mokrą ziemią.

Najpowszechniej stosowane są sortowniki wykorzystujące szerokość bulwy jako para-metr dzielący ziemniaki na frakcje. Konstru-owane są sortowniki z sitami płaskimi wpro-wadzanymi w ruch posuwisto-zwrotny oraz z sitami obiegowymi w postaci siatki rozcią-gniętej na dwóch wałkach.

Najpopularniejsze są sortowniki z sitami wykonującymi ruch posuwisto-zwrotny usta-wionymi do poziomu pod kątem 3-5o_{. Takie}

pochylenie umożliwia przemieszczanie całej masy bulw w jedną stronę zgodnie ze spad-kiem mimo ruchu sit w dwóch kierunkach. Najczęściej wydajność tych sortowników wynosi 3-12 ton. Ziemniaki frakcjonowane są maksymalnie na 5 frakcji przy 4 sitach. Sita umieszczone są jedno nad drugim, co

po-O

Ziemniak Polski 2005 nr 1 35 woduje, że drobniejsze frakcje muszą

przejść przez kilka sit. Bulwy poddane są działaniu uderzającemu krawędzi oczek sita. Żeby zmniejszyć siłę uderzenia, a w konse-kwencji uszkodzenia bulw, sita dużych frakcji są pokryte powłoką gumową, gdyż frakcje te ze względu na dużą masę bulwy są bardziej narażone na uszkodzenia. W nowo budowa-nych modelach sortowników, które obecnie wchodzą na rynek, przeważnie wszystkie sita są ogumione.

Innym sortownikiem wykorzystującym szerokość bulw jest sortownik z sitami obie-gowymi o oczkach kwadratowych. Bulwy przemieszczają się po sicie odpowiednimi oczkami. Dodatkowo zamontowany wstrzą-sacz sita powoduje nieznaczne ich podbija-nie. Bulwy mniejsze od oczka sita spadają na umieszczony prostopadle pod sitem przenośnik. Następnie ziemniaki przechodzą do następnego sita obiegowego o większych oczkach. Proces powtarza się w zależności od liczby zastosowanych sit obiegowych.

Ten typ sortownika charakteryzuje się du-żymi wymiarami, nawet gdy sortuje ziemniaki tylko na 3 frakcje. Zwiększanie liczby frakcji wymusza nadmierną rozbudowę maszyny. Sortownik z sitami obiegowymi ma również zalety, a mianowicie jest bardzo wydajny i powoduje mniej uszkodzeń bulw. W celu zwiększenia dokładności sortowania są tak-że budowane sita o oczkach w kształcie sześciokąta. Szczególnie jest to przydatne przy sortowaniu bulw okrągłych, a także ce-buli.

Biorąc pod uwagę różne zalety, a także wady obu sortowników, konstruktorzy propo-nują rozwiązania podnoszące efektywność sortowania. Idą one w kierunku:

−

−

−

−

Dokładność sortowania oceniana jest dla poszczególnych sit oraz całego sortownika.

Dokładność dla każdego sita jest to stosunek

masy ziemniaków prawidłowo przesortowa-nych dla danej frakcji do masy wszystkich ziemniaków znajdujących się w tej frakcji, wyrażony w procentach. Dokładność sorto-wania dla jednego sita powinna wynosić 97%. Dokładność sortowania dla całego

sor-townika jest to stosunek prawidłowo

przesor-towanej masy ziemniaków na wszystkich

sitach do masy całkowitej, wyrażony w pro-centach. Dokładność sortowania dla sortow-nika powinna wynosić 95%.

Badania pokazują, że sortowniki z sitami o ruchu posuwisto-zwrotnym osiągają dobrą dokładność sortowania, ale tylko bulw okrą-głych. Polskie odmiany ziemniaka przeważ-nie jednak mają bulwy okrągłe, o współczyn-niku wydłużenia f = 0,91-1,20, oraz okrągło-owalne (f = 1,21-1,50). W ostatnich latach w hodowli europejskiej przybyło dużo odmian o bulwach owalnych, owalnopodłużnych i po-dłużnych przydatnych na frytki. Tradycyjny sortownik przy sortowaniu bulw podłużnych jest zwykle mniej dokładny. Konstruktorzy wprowadzają więc dodatkowe urządzenia powodujące zmianę ruchu bulwy na sicie, co poprawia dokładność sortowania.

Najprostszym urządzeniem stosowanym w nowoczesnych sortownikach, zwiększają-cym dokładność sortowania, jest silnik elek-tryczny o zmiennej prędkości. Prędkość ob-rotowa silnika odpowiednio dobrana dla da-nej partii ziemniaków umożliwia wybranie takiego ruchu sit (amplituda, częstotliwość), przy którym wydajność i dokładność sorto-wania są optymalne.

Badane są także sortowniki, w których ob-roty wału korbowego są ustawiane automa-tyczne zależnie od kształtu bulw i natężenia przepływu masy. Parametry te (kształt i na-tężenie przepływu) są mierzone, przeliczane i porównywane z bazą danych za pomocą układu optoelektronicznego składającego się z kamery fotograficznej, mikrokomputera i monitora.

Kamera fotograficzna ustawiona nad przesuwającymi się bulwami określa kształt bulw i natężenie przepływu masy. Parametry te wczytywane są do mikrokomputera, w którym następuje porównanie z bazą danych opracowaną na podstawie wielu doświad-czeń z sortowaniem bulw o różnym kształcie i z różną wydajnością. Przypisanie parame-tru kształtu i natężenia przepływu do wzor-cowych parametrów z bazy danych ustawia obroty silnika sortownika we właściwy spo-sób. W sortownikach istniejących już na ryn-ku urządzenie to zmienia tylko obroty silnika, co ostatecznie powoduje zmianę częstotli-wości drgań sit.

Daleko idącym rozwiązaniem technicz-nym mającym na celu zwiększenie efektyw-ności sortowania jest zastosowanie układu

Ziemniak Polski 2005 nr 1 36

korbowego, który zmienia parametry ruchu wałka korbowego (prędkość) podczas jed-nego obrotu. Chodzi o zmianę całej kinema-tyki układu korbowego, a szczególnie zmniejszenie przyśpieszenia sit w momencie uderzenia bulw. Przy takim rozwiązaniu ki-nematyka układu korbowego jest bardzo skomplikowana, co zdecydowanie podraża konstrukcję całego sortownika.

Docelowo wprowadzenie takiego układu korbowego ma na celu zwiększenie dokład-ności sortowania, zmniejszenie uszkodzeń mechanicznych bulw oraz wyeliminowanie wybijacza zapchanych przez bulwy oczek sit. Cele te są jednak trudne do spełnienia, gdyż występuje między nimi niekorzystne współ-działanie. Ogólnie można powiedzieć, że intensywniejszy ruch sit prowadzi do zwięk-szenia dokładności sortowania, zmniejzwięk-szenia zapychania się sit, ale także do zwiększenia uszkodzeń bulw. Sortownik taki jest dopiero w fazie badawczej, ale długie, intensywne badania z wieloma odmianami o różnym kształcie bulw (współczynniku wydłużenia) mogą doprowadzić do osiągnięcia zamierzo-nych parametrów pracy.

Należy wspomnieć jeszcze o możliwości sortowania ziemniaków pod względem ma-sy. Technika taka jest wykorzystywana w sortownikach do owoców. Zestawy sortowni-cze, w których skład wchodzą przenośniki kubełkowe, wagi elektroniczne oraz kompu-terowy system sterujący, są bardzo drogie, a przy większej wydajności tworzą ponadto bardzo długie linie. Sortowanie ziemniaków pod względem masy ma ograniczone zna-czenie, ale może być wykorzystane np. do sortowania partii ziemniaków przeznaczo-nych do pieczenia, gdzie określony czas pieczenia wymaga, aby wszystkie bulwy

miały jednakową masy (stosowane jest w USA).

Wszystkie typy sortowników muszą być tak skonstruowane, aby wszystkie frakcje ziemniaków z wyjątkiem odpadowej mogły być doprowadzone na stoły selekcyjne. To powoduje, że całe oprzyrządowanie sortow-nika staje się nadmiernie rozbudowane, a ponadto zajmuje bardzo dużo miejsca w przechowalni. Dlatego często sortowniki o mniejszej liczbie sit pracują w układzie dwu-fazowym. W pierwszej fazie następuje po-dział ziemniaków, np. na sadzeniaki i jadal-ne, a w drugiej podział ziemniaków jadalnych na trzy frakcje. W tej technologii sortowania ważna jest szybka wymiana sit. W sortowni-kach z sitami o ruchu posuwisto- zwrotnym konstruuje się specjalne zaczepy, które umożliwiają szybką wymianę. Natomiast w sortownikach z sitami obiegowymi wymiana sita jest utrudniona.

Rynek ziemniaka wymaga coraz wyższej jakości ziemniaków, w tym także dokładniej-szego frakcjonowania bulw. Sprostać temu mogą sortowniki stale udoskonalane z wyko-rzystaniem dużego doświadczenia fabryk produkujących maszyny oraz osiągnięć no-woczesnej techniki i technologii dostarcza-nych przez naukę.

Literatura uzupełniająca

1. Bishop C. F. H., Maunder W. F. 1980. Potato

mechanisation and storage. Farming Press Limited, Ipswich: 255 s.; 2. Czerko Z. 1998. Zmniejszyć uszko-dzenia bulw. – Top Agrar Polska 7/8: 86-88; 3.

Ja-błoński K., Czerko Z. 1995. Zbiór i przechowywanie

ziemniaków. Fundacja „Rozwój SGGW” Warszawa: 114 s.; 4. Sortowniki do ziemniaków. Karta Wyma-gań Systemu Maszyn Rolniczych1976. Nr Karty 9a-11