Przechowalnictwo i przetwórstwo
U
U
U
R
R
R
Z
Z
Z
Ą
Ą
Ą
D
D
D
Z
Z
Z
E
E
E
N
N
N
II
I
A
A
A
O
O
O
G
G
G
R
R
R
A
A
A
N
N
N
II
I
C
C
C
Z
Z
Z
A
A
A
JJ
J
Ą
Ą
Ą
C
C
C
E
E
E
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
B
B
B
U
U
U
LL
L
W
W
W
P
P
P
O
O
O
D
D
D
C
C
C
Z
Z
Z
A
A
A
S
S
S
P
P
P
R
R
R
Z
Z
Z
E
E
E
ŁŁ
Ł
A
A
A
D
D
D
U
U
U
N
N
N
K
K
K
U
U
U
S
S
S
T
T
T
O
O
O
S
S
S
O
O
O
W
W
W
A
A
A
N
N
N
E
E
E
W
W
W
M
M
M
A
A
A
S
S
S
Z
Z
Z
Y
Y
Y
N
N
N
A
A
A
C
C
C
H
H
H
D
D
D
O
O
O
P
P
P
R
R
R
O
O
O
D
D
D
U
U
U
K
K
K
C
C
C
JJ
J
II
I
Z
Z
Z
II
I
E
E
E
M
M
M
N
N
N
II
I
A
A
A
K
K
K
Ó
Ó
Ó
W
W
W
dr hab. Zbigniew Czerko, prof. nadzw. IHAR
IHAR – PIB, Zakład Przechowalnictwa i Przetwórstwa Ziemniaka w Jadwisinie 05-140 Serock, e-mail: z.czerko@ihar.edu.pl
zrost stopnia mechanizacji na wszystkich etapach produkcji ziem-niaków z jednej strony zwiększył efektywność produkcji, ale z drugiej użycie wielu maszyn spowodowało wzrost uszko-dzeń bulw. Już samo wprowadzenie w latach 70. ubiegłego wieku na szerszą skalę kom-bajnów w miejsce kopaczki przenośnikowej zaowocowało spostrzeżeniem wśród rolni-ków, że ziemniaki zebrane kombajnem go-rzej się przechowują. Nowoczesne technolo-gie zbioru i przechowywania ziemniaków wykorzystują wiele specjalistycznych ma-szyn, które zabezpieczają bulwy przed uszkodzeniami. Jednak wielość maszyn i połączeń między maszynami zestawionymi w linii technologicznej generuje w różnym stopniu czynniki wpływające na powstawanie uszkodzeń.
Typowa linia technologiczna do załadun-ku i rozładunzaładun-ku przechowalni o składowaniu luzem wraz z sortowaniem składa się z na-stępujących maszyn: ●przyczepa wywrotka, ●zasobnik przyjęciowy, ●odsiewacz zanie-czyszczeń, ●przenośniki płaskie (2-5 sztuk), ●pryzmownik, ●podbieracz podłogowy, ●stół selekcyjny, ●sortownik, ●przenośnik, ●wago-paczkowarka, ●worek (siatka, torba). Maszy-ny składają się często z kilku aktywMaszy-nych ele-mentów, więc ziemniaki po przejściu przez całą linię są narażone na kilkadziesiąt ude-rzeń.
Na większości maszyn uszkodzenia po-wstają w wyniku spadku bulw z jednej ma-szyny na drugą, zaś na sortowniku bulwy są poddane sile kilkakrotnego dynamicznego uderzenia. W wyniku przemieszczania się bulw na gładkich taśmociągach najczęściej dochodzi do przesuwania się ich i otarcia skórki.
Na wielkość uszkodzeń mają wpływ czynniki związane z bulwą i aktywnym od-działywaniem niektórych elementów maszy-ny.
Czynniki wpływające na uszkodzenia mechaniczne związane z bulwą: ●budowa
anatomiczna skórki (grubość perydermy, kształt komórek, budowa ścian komórko-wych); ●kształt i masa bulwy (zniekształce-nie, wydłuże(zniekształce-nie, wielkość, masa właściwa); ●stopień dojrzałości (korkowacenie); ●turgor (uwodnienie, temperatura); ●skład chemicz-ny (zawartość suchej masy, związki fenolo-we); ●temperatura bulwy.
Czynniki te są kształtowane przez cechy odmianowe ziemniaków oraz przez warunki agrotechniczne. Dlatego odporność zbiera-nych ziemniaków w określonym czasie jest dosyć zmienna i trzeba brać to pod uwagę, przystępując do zbioru, sortowania i prze-chowywania.
Czynniki związane z maszynami to siła
uderzenia bulwy przez element aktywny oraz wysokość spadku bulwy i różne podłoża, na
które ona spada. Czynniki te są determino-wane dodatkowo temperaturą ziemniaków
(rys. 1).
Rys.1. Czynniki wpływające na uszkodzenia mechaniczne związane z maszynami
Konstruktorzy maszyn rolniczych, szczególnie od lat
80. XX w., uwzględniają w procesie projektowania i budowy nowoczesnych maszyn właściwości biologiczne materiału
roślinnego, w tym również ziemniaków. Tak wykonane maszyny, zestawione w linie technologiczne, umożliwiały ciągły potok bulw z małymi spadkami i istotnie ogranicza-ły uszkodzenia.
Większe problemy powsta-ją, kiedy linia technologiczna składa się z maszyn pocho-dzących od różnych produ-centów. Niedostosowanie do siebie maszyn, o różnych wy-miarach, zmusza do używania różnego rodzaju łączników, które trudno tak zestawić, aby nie przekroczyć zalecanych spadków (fot. 1). Na takich liniach uszkodzenia bulw są większe.
Fot. 1. Pas ograniczający wysokość spadku z przenośnika na przenośnik
Newralgicznym etapem podczas zbioru ziemniaków jest ich przeładunek ze
zbiorni-ka kombajnu na przyczepę. Kiedy stosowa-no przyczepy o małej pojemstosowa-ności, skrzynia była niska i spadki bulw, chociaż nadmierne, były jeszcze tolerowane. Kiedy jednak wprowadzono do rolnictwa przyczepy o du-żej ładowności (wysokie skrzynie) oraz duże palety skrzyniowe (1 t), trzeba było ograni-czyć energię uderzenia przy spadku ziem-niaków na podłogę. Także w innych punk-tach łączących maszyny, gdzie wysokość
przekracza 30 cm, trzeba stosować różnego rodzaju stabilizatory i materiały tłumiące.
W przeprowadzonym doświadczeniu, którego celem była ocena siły uderzenia bulwy na materiały najczęściej stosowane w produkcji wykładzin twardych i miękkich na elementy maszyn, wykorzystano elektro-niczną bulwę MPS-60. Bulwa składa się z powłoki gumowej wypełnionej olejem i umieszczonych wewnątrz czujników tenso-metrycznych, które rejestrują siły uderzenia. Wcześniejsze badania porównawcze między siłą powstającą na bulwie elektronicznej i faktycznymi uszkodzeniami wykazały, że siła o wartości do 25-30 N nie powoduje uszko-dzeń bulw, natomiast wzrost siły do 50 N już może przyczyniać się do powstawania uszkodzeń, a duże uszkodzenia powstają przy sile uderzenia powyżej 50 N.
Podczas przeładunku ziemniaków
naj-częściej spadają one na siebie, ale najwięcej zagrożeń występuje, kiedy bulwy spadają do pustej przyczepy lub palety skrzyniowej. Na rysunku 2 przedstawiono wartość siły ude-rzenia powstającej podczas spadku bulw z przenośnika z różnej wysokości. Siła o war-tości 30 N powstaje przy spadku z wysokości 60 cm, natomiast siła powyżej 50 N – z wy-sokości powyżej 90 cm. Z tych pomiarów można wyciągnąć wniosek, że podczas zbio-ru ziemniaków i ich przeładunku z kombajnu
na przyczepę lub do palet skrzyniowych ustawionych na przyczepie, gdzie wysokość spadku wynosi powyżej 100 cm, powinno się stosować stabilizatory opadania bulw.
Ziemniaki podczas przemieszczania się na linii technologicznej i podczas przeładun-ku spadają także na inne podłoża, wykonane z różnych materiałów. W tabeli 1 podano wyniki pomiarów spadku bulwy MPS-60 na różne materiały, przy czym siła uderzenia jest przedstawiona jako siła maksymalna powstająca najczęściej przy pierwszym ude-rzeniu. Odbijanie się bulwy o podłoże nastę-puje już z mniejszą siłą.
Rys. 2. Zależność między wysokością spadku a siłą powstającą przy spadku bulwy
elektronicznej z przenośnika na ziemniaki
(Czerko 2010)
Tabela 1
Wartości sił i energii powstających na bulwie PMS-60 przy spadku na różne materiały leżące na podłożu betonowym
Nr Rodzaj podłoża Wysokość (cm) Siła (N) Energia (N.s/1000) 1 Poliuretan gr. 10 mm 20 23,4 52,0 40 38,4 147,0 60 58,6 156,2 Średnio 40,1 118,4 2 Guma gąbczasta gr. 5 mm 20 37,2 87,2 40 51,8 131,6 60 87,6 252,2 Średnio 58,9 157,0 3 Włóknina gr. 5 mm 20 56,6 126,4 40 73,6 178,4 60 85,0 189,2 Średnio 71,7 165,0 4 Guma miękka gr. 3 mm 20 48,8 114,0 40 76,2 186,0 60 92,2 218,8 Średnio 72,4 172,9 5 Guma twarda gr. 5 mm 20 58,8 138,4 40 83,6 228,0 60 100,6 303,4 Średnio 81,0 223,3 6 Drewno gr. 25 mm 20 59,4 163,8 40 88,8 258,4 60 98,8 300,2 Średnio 83,2 240,8 7 PCV miękkie gr. 3 mm 20 51,4 127,2 40 81,0 208,6 60 125,8 327,2 Średnio 86,1 221,0
Nr Rodzaj podłoża Wysokość (cm) Siła (N) Energia (N.s/1000) 8 PCV twarde gr. 3 mm 20 70,8 157,2 40 94,6 264,6 60 111,8 307,2 Średnio 92,4 243,0
Do badań wykorzystano poliuretan, gumę i PCV o różnej twardości oraz drewno.
Największym tłumieniem siły uderzenia cha-rakteryzował się poliuretan, który nawet przy spadku bulwy z wysokości 60 cm reagował siłą uderzenia 58,6 N, czyli niewiele przekra-czającą granicę, po której powstają zauwa-żalne uszkodzenia. Dobrym materiałem amortyzującym jest guma, ale ważna jest jej struktura. Spadek bulwy z wysokości 40 cm na wykładzinę z gumy o strukturze porowatej (gąbczastej) dawał efekt uderzenia 51,8 N, na gumę o strukturze średnio miękkiej 76,2 N, a na gumę twardą już 83,6 N. Podobnie struktura materiału z PCV decydowała o właściwościach amortyzujących. Materiał z PCV o miękkiej strukturze przy spadku bulwy z wysokości 20 cm dawał efekt uderzenia 51,4 N, a spadek na podłoże z twardego PCV – 70,0 N.
Ciekawe jest spostrzeżenie, że siła ude-rzenia bulwy przy spadku na drewniane pod-łoże jest mniejsza niż na twarde PCV. Te pomiary pokazują, że w pracach moderniza-cyjnych, których celem jest ograniczenie uszkodzeń na aktywnych lub biernych ele-mentach maszyn, należy zastosować wła-ściwy materiał.
Przedmiotem drugiego doświadczenia była ocena sił powstających podczas spadku ziemniaków z przenośnika kombajnu na pod-łogę przyczepy. Bulwa elektroniczna była opuszczana z wysokości 60, 100 i 140 cm, czyli w zakresie najczęściej występującym przy stosowaniu dużych przyczep. Spadek bulwy bezpośrednio na blaszaną podłogę powodował powstanie dużych sił (tab. 2), odpowiednio: 116,8 N, 194,2 N oraz ponad 250 N (powyżej zakresu pomiarowego – 140 cm).
Amortyzacja przez wyłożenie podłogi włókniną o grubości 0,5 cm nieznacznie ograniczyła siły uderzenia: do 104,4 N z wy-sokości 60 cm, do 129,8 N ze 100 cm i do 159,0 N ze 140 cm. Dopiero zastosowanie materaca grubości 20 mm znacznie ograni-czyło siły uderzenia: odpowiednio do 43,6 N, do 54,2 N i do 77,6 N.
Dobre efekty uzyskano na amortyzato-rze wykonanym z pasów gumowych lub z
PCV. Siły powstające przy spadku bulwy z wysokości 100 cm na pasy gumowe wynosi-ły 23,0 N, a na pasy z PCV 31,0 N. Amorty-zatory takie podwiesza się pod przenośnik kombajnu lub umieszcza na skrzyni przy-czepy (fot. 2 i 3).
Tabela 2
Siły powstające na bulwie elektronicznej PMS-60
przy spadku do skrzyni przyczepy na różne materiały amortyzacyjne
Nr Rodzaj materiału na pasach Wysokość spadku (cm) Siła (N) Energia (N.s/1000) 1 Podłoga metalowa 60 116,8 331,8 100 194,2 538,6 140 250,0 700,0 Średnio 187,0 523,5 2 Włóknina gr. 0,5 cm 60 104,4 312,8 100 129,8 382,6 140 155,0 453,4
Średnio 129,7 382,9 3 Materac gr. 20 mm 60 43,6 242,8 100 54,2 230,4 140 77,6 383,0 Średnio 58,5 285,4 4 Szelki z pasów PCV 60 24,2 100,8 100 31,0 139,0 140 40,0 197,2 Średnio 31,7 145,7 5 Szelki z pasów gumowych 60 10,8 95,0 100 23,0 155,8 140 37,2 281,0 Średnio 23,7 177,3
Fot. 2. Amortyzator spadku ziemniaków podwieszany pod przenośnik kombajnu Grimme
podczas napełniania palet skrzyniowych Przedstawione dane liczbowe dotyczą spadku pojedynczej bulwy. Siły rzeczywiste powstające w strumieniu spadających ziem-niaków na jakiś element maszyny mogą róż-nić się od zmierzonych ze względu na obija-nia się bulw o siebie.
Fot. 3. Amortyzator spadku zamontowany na przyczepie w formie zawieszonych pasów
gumowych lub parcianych
Uszkodzenia mechaniczne można ogra-niczyć albo przez obniżenie spadku ziemnia-ków, albo przez zastosowanie amortyzato-rów opadania. Tam, gdzie jest to konstruk-cyjnie możliwe, ogranicza się wysokość spadków dzięki mniejszej średnicy bębnów na przenośnikach i szerszym przenośnikom, zmniejszając ich prędkość oraz konstruując odpowiednie łączniki i urządzenia pozwala-jące unieść paletę skrzyniową do załadunku lub obniżyć do minimum pryzmownik usypu-jący ziemniaki. Tam, gdzie nie da się kon-strukcyjnie obniżyć wysokości spadku, sto-suje się różne wykładziny i amortyzatory spadania bulw.
W 2-rzędowych kopaczkach ładujących najczęściej jest stosowany zagięty przeno-śnik opuszczany nisko nad podłogę przy-czepy lub podwieszony amortyzator opada-nia pod przenośnik. Podobnie zabezpiecza się przed uszkodzeniem bulw załadunek do przyczep, szczególnie o wysokich skrzyniach wykorzystywanych do transportu ziemniaków od kombajnu. Na podłodze przyczepy mogą być stosowane różne wykładziny, ale jak pokazały pomiary, istotne efekty amortyzują-ce dają wykładziny miękkie i grube (fot. 4).
Fot. 4. Amortyzator spadku ziemniaków – miękki materiał na podłodze przyczepy
Profesjonalnym rozwiązaniem jest
za-wieszana w tylnej części przyczepy plandeka na sprężynach, która pod wpływem ciężaru zasypywanych ziemniaków opuszcza się na dno przyczepy (fot. 5). Jak pokazały przed-stawione pomiary, dobre efekty daje amorty-zator składający się z pasów gumowych podwieszany na skrzyni przyczepy lub na przenośniku kombajnu.
Newralgicznym ogniwem podczas
prze-ładunku ziemniaków jest zasypywanie palet skrzyniowych. Palety stosowane w przecho-walniach mają najczęściej pojemność 1000 kg i wysokość 100-120 cm. Podczas bezpo-średniego zasypywania przenośnikiem ta-śmowym umieszczonym nad paletą powsta-je zbyt duży spadek, który powoduje uszko-dzenia bulw, szczególnie kiedy ziemniaki wpadają do pustej palety. Skonstruowano wiele urządzeń w celu ograniczenia uszko-dzeń mechanicznych z wykorzystaniem mi-nimalnych spadków ziemniaków. Ze względu na sposób zmniejszania wysokości spadku bulw podczas napełniania palety można je podzielić na 4 grupy:
● przenośnik z zakrzywioną końcówką opuszczany do palety skrzyniowej,
● urządzenie równomiernie opuszczające zasypywaną paletę skrzyniową,
● pionowy przenośnik kubełkowy opusz-czany do palety skrzyniowej,
● kaskadowy stabilizator opadania („har-monijkowy”).
Fot. 5. Amortyzator spadku ziemniaków zastosowany w przyczepie w formie plandeki zawieszonej na sprężynach (Bijlsma Herkules)
Sposoby zasypywania palet i big bagów
Zakrzywiony przenośnik zasypnicy przed napełnianiem palety jest opuszczany na jej dno, a podczas napełniania unosi się, utrzy-mując stały spadek ok. 30 cm. Inne rozwią-zanie to zasypnica posiadająca po dwóch stronach przenośnika poziomego kosze do umieszczenia pustych palet skrzyniowych. Przed zasypywaniem paleta jest podniesiona jednym bokiem, a w czasie napełniania jest opuszczana (fot. 6).
Do napełniania wysokich palet skrzynio-wych, a także dużych worków (big bagów) jest stosowana zasypnica, która po dwóch stronach przenośnika ma pionowo umiesz-czone przenośniki kaskadowe, które „zno-szą” ziemniaki na dno palety i w miarę na-pełniania są automatycznie podnoszone (fot. 7). We wszystkich zasypnicach palet jest utrzymywana automatycznie stała wyso-kość spadku ziemniaków.
Fot. 6. Zasypnica palet z unoszonymi paletami do ograniczenia spadku ziemniaków (Tong)
Wnioski
1. Zestawianie maszyn w linię technologicz-ną do załadunku i rozładunku przechowalni powinno mieć na celu ograniczenie do mini-mum uszkodzeń bulw.
2. Spadki między maszynami powinny być zredukowane do 30 cm, a miejsca ude-rzeń bulw na maszynie otulone miękkim ma-teriałem, najlepiej gumą.
3. Przeładunek ziemniaków z kombajnu na przyczepy oraz podczas napełniania przechowalni (do palety skrzyniowej lub podczas pryzmowania) wymaga zastosowa-nia urządzeń amortyzujących opadanie bulw lub użycia miękkich materiałów ograniczają-cych ich uszkodzenia.
4. Najlepsze efekty amortyzujące ude-rzenia bulw dają materiały z poliuretanu i miękkiej gumy.
Fot. 7. Zasypnica z pionowym przenośnikiem do delikatnego „znoszenia” ziemniaków
do palety skrzyniowej
Literatura
1. Czerko Z., Nowacki W. 2005. Monitorowanie ma-szyn do obróbki ziemniaków za pomocą “bulwy elek-tronicznej” PMS-60. – Inż. Rol. 1: 49-55; 2. Czerko Z. 2010. Uszkodzenia powstałe podczas przechowywania ziemniaków w wysokich pryzmach. – Ziemn. Pol. 2: 49-52; 3. Czerko Z. 2010. Zasady budowy i eksploata-cji przechowalni ziemniaków. IHAR-PIB Jadwisin:
67 s.; 4. Czerko Z. 2011. Wpływ mechanizacji prac
przechowalniczych na uszkodzenia mechaniczne bulw ziemniaka. – Ziemn. Pol. 1: 43-47; 5. Herold B., Trup-pel I., Siering G., Geyer M. B. 1995. Pressure mea-suring sphere PMS-60 to evaluate damage sources for potatoes during harvest and handling. EAPR (KTBL), Soltau, 7-8.03.1995. Section Engineering: Ins-trumental spheres and storage in pallet boxes. 17-25
