Машини за сортиране на селскостопанска продукция

През последните години технологията за сортиране на селскостопанска продукция еволюира значително. За сортирането на плодове, зеленчуци, вече се използва оборудване с камери и инфрачервено сканиране. Един от иновационните методи е електронното сортиране, което се извършва, като се вземат предвид цветовата интензивност и сянката на плодовете-например зелени и зрели домати. Сортирането на зърнените продукти се извършва в зависимост от тяхната големина, плътност и форма. В статията ще разкажем за лентовите транспортьори за сортиране на плодове и зеленчуци, за цветосортиращите машини, за оптичните картофосортиращи машини, за зърносортиращите машини, за въздушния сепаратор за сортиране на семена.

Текст: списание АгроБио Техника

Еднородността на суровините по размер, цвят и степен на зрялост оказва голямо влияние върху получаването на висококачествени консервирани растителни продукти - консервирани зеленчуци, плодови и зеленчукови пюрета, сладка и мармалади, сокове и нектари, компоти, сушени и замразени плодове и зеленчуци. От това зависи изборът на технологичен режим на обработка на суровините и качеството на готовия продукт. Известно е, че преработката на нискокачествени суровини води до увеличаване на разходите в предприятията на преработвателите на плодове и зеленчуци. Ето защо за преработвателите важно значение има оборудването за сортиране на растителни продукти. От друга страна процесът на сортиране на насипни зърнени хранителни продукти се използва широко в зърнопреработвателната промишленост, хлебопроизводството, сладкарството, консервирането и др.

Сортирането на насипни зърнени продукти се извършва по размер (дължина, ширина, дебелина) на зърната и е известно като пресяване, а машините използвани в този процес-сита. Другият процес е сортиране по форма на зърнените култури и отделяне на примеси от тях, a използваните машини-триори. Сортирането на плодовете и зеленчуците е процес, при който се отделят негодните за консумация изгнили, смачкани, неправилно оформени плодове и зеленчуци, а стандартните се разделят на фракции по цвят и степен на зрялост. Отделянето на негодните плодове и зеленчуци, т.е. проверката, често се комбинира със сортиране, като и двата процеса се извършват на специални лентови транспортьори за проверка(инспекция) и сортиране с регулируема скорост на конвейера (0,05-0,1m/s), преминаващи край работници-сортировачи.Така оборудването за сортиране на плодове и зеленчуци се разделя на оборудване за проверка и оборудване за сортиране.

Лентови транспортьори за проверка и сортиране на плодове и зеленчуци

Проверяваните суровини се разполагат на един слой на бавно движеща се лента, като се проверяват от работници, стоящи от двете страни на конвейера. Нестандартният (негодният) продукт се отстранява и изхвърля през улей върху разтоварващ конвейер или в специални контейнери (кутии). Невъзможността за проверка на долната част на продукта, лежащ върху лентата, е основният недостатък на лентовите конвейери за проверка. За отстраняване на този недостатък са разработени инспекционни конвейери с ролково транспортно платно. Когато то се движи, ролките, лежащи върху гумените опори-полички, се въртят и обръщат разположените плодове. Благодарение на въртенето на плодове със сферична или близка до цилиндрична форма е възможно да се инспектира цялата им повърхност.

Устройството на инспекционните конвейери се състои освен от ролково транспортно платно, също и от захранващ бункер, рамка, джоб, задвижване, душ-устройство. Лагерите на задвижващия и опъващия вал със зъбни колела са фиксирани върху рамката. Зъбните колела носят тяговата верига с конвейерното платно, което е направено от дуралуминиеви ролки с диаметър 70mm. Когато платното се движи, ролките се търкалят по гумените водачи, принуждавайки продукта върху тях да се завърти, което осигурява по-добри условия за проверка. Продуктът постъпва в транспортната лента през зареждащ бункер, оборудван с клапа, която регулира дебелината на слоя продукт. За отстраняване на отпадъците по дължината на конвейера има специални джобове от двете страни.

Продуктът, преминал проверката, се изплаква с вода от душ устройство, монтирано над наклонената част на конвейера. Той се разтоварва през улей с регулируема височина.При сортировъчните конвейери суровината, влизаща в конвейера, се поема от ролково платно или мрежеста лента и се транспортира покрай работните места, оборудвани с улеи. Операторите (6-8 души) са разположени от двете страни на конвейера, сортират суровините, избират негодните и ги пускат по улеи, като се търкалят върху конвейера за отпадъци. Стандартните суровини се транспортират с ролково платно или мрежеста лента до мястото на разтоварване, преминавайки през зоната за изплакване.

Замърсената вода след изплакване се оттича във водния колектор и се изхвърля в канализацията. Устройството на сортировъчните конвейери се състои от секции-задвижваща, опъваща, междинна, изплакваща, мрежеста лента или ролково платно, устройство за изплакване, задвижван конвейер за отпадъци и рамки. Задвижващата секция включва две странични стени от ламарина, свързани с преграда, вал-монтиран върху търкалящи лагери, които са монтирани в корпуси, разположени от вътрешната страна на страничната стена. На вала са монтирани две зъбни колела със стъпка от 63mm на шпонките за задвижване на ролково платно или мрежеста лента, както и зъбно колело със стъпка от 19,05mm, което предава въртене на вала от електродвигател-редуктор.

Опъващата секция е с две странични стени от ламарина, опъващ вал монтиран в плъзгачи, горни и долни водачи за веригата. Междинната секция се състои от рамка, заварена от две странични стени, свързани с прегради, изработени от ламарина, а също горни и долни водачи за веригата. Междинните секции са свързани помежду си, както и с промивната, задвижващата, обтягащата секции, посредством болтови връзки, разположени от вътрешната страна на рамките. Промивната секция също е от заварена ламарина и има горни и долни водачи на веригата. Рамките осигуряват монтаж върху тях на секции от сортиращия конвейер, неговото задвижване, както и конвейера за отпадъци.

Рамката, върху която лежи задвижващата секция, създава възможност за монтиране на електродвигателредуктор, ролка за опъване на задвижващата верига и предпазител на задвижването върху нея. Конвейерът за отпадъци се използва за механизирано отстраняване на негодната фракция на суровини от работните места на работниците-сортировачи, участващи в сортирането на суровините, до приемните устройства на цеха. Транспортьорът за отпадъци е лентов с 200mm ширина на лентата.
Дължината му зависи от конструкцията на сортиращия конвейер и се постига чрез инсталиране на необходимия брой междинни секции. Задвижването е индивидуално.

Цветосортиращи машини

За сортиране на плодове (кайсии, череши, ябълки, круши, праскови, ягоди) и зеленчуци (домати, моркови, лук, чушки) по цвят са създадени машини снабдени с телекамери с висока разделителна способност(заедно с висококачествени индустриални обективи, както и високоефективна система за фокусиране), при които целият процес е напълно автоматизиран. Машините са оборудвани, както с технология NIR (Near InfraRed), така и с анализ на видими цветове. NIR-технологията, създава възможност за откриване на цветни дефекти, гнили продукти, а също и на чужди тела.

Принципът на работа е следният. Продуктът се подава равномерно разпределен върху захранващата транспортна лента, като се сканира от двете страни в свободно падане. За части от секундата високотехнологични ежекторни щифтове, монтирани точно зад захранващия ремък, отделят брака от добрите продукти, докато те се движат надолу по производствената линия. Така всички продукти могат да бъдат проверени и ако е необходимо, премахнати, като се появяват при еднакви условия, както в зоната на инспектиране, така и в зоната за отхвърляне(бракуване). Анализът на видимия цвят създава възможност да се откриват цветни дефекти, като зелени неузрели продукти, пожълтяване и др. Възможна е ethernet връзка за дистанционно управление.

Машините събират статистически данни за бракуваните продукти, за анализиране на качеството на сортираните суровини. С високата им производителност от 20 до 200t/h, могат да се сортират големи количества от даден продукт за кратко време. Значително се намалява и ръчният труд (до 100% в зависимост от вида на приложението). Други предимства са събиране в реално време на качествени и количествени данни за анализираните суровини, автоматично фотографиране на бракувани продукти и съхранение на снимки за анализ след производството, непрекъснато сортиране дори при работа на 3 смени, ниски разходи за поддръжка, лесен софтуер за употреба и програмиране.

Друга технология е оборудването на машините с Pulse LED sensors (импулсни LED сензори), които разпознават и най-малките цветови отклонения, като използват различни импулси при изследване на обекти във видимия и инфрачервения диапазон, както и в близката инфрачервена област на спектъра. Тази технология има редица предимства, като няма нужда от калибриране, стабилност, дълъг експлоатационен срок, висока разделителна способност, слабо нагряване и др. Иновации са машините оборудвани с лазерни устройства, които извършват сортиране на продуктите по цвят, структура и биологични характеристики. Лазерното сканиране разкрива дефектни продукти, дори ако те не се различават по цвят от доброкачествените.

Оптични картофосортиращи машини

Оптичните машини за сортиране на картофи работят по следния начин. Насипните картофи влизат в шейкъра за захранване, където се придвижват напред във v-образни линии. Скоростта на клиновите ремъци гарантира правилното сортиране на картофите, така че чашите на ролковия транспортьор да бъдат оптимално запълнени. След това картофът преминава през пълна оптична инспекция в зоната на камерата. Ролковият транспортьор гарантира, че картофите се въртят под камерите на 400°С.

Хигиеничната конструкция и разположението на камерите в машината позволява 100% проверка на продукта, като предотвратява замърсяване на лещите в зоната на камерата. След като камерите обследват напълно картофите, те се класифицират от софтуер въз основа на характеристики, като цвят, форма, размер(дължина, диаметър), приблизително тегло, дефекти и отпадъци. След класифицирането на всеки картоф от софтуера, той влиза в зоната за изхвърляне. Тук всеки картоф се сортира пневматично (чрез вентилаторни дюзи) или механично (чрез перки/плъзгачи) в съответния изход. Тези резултати се коригират въз основа на предварително получена информация, състояща се от характеристики, като качество и други специфични характеристики. Максималната производителност на тази машина за сортиране на картофи е 108000 картофа на час, на базата на 15 чаши в секунда и степен на запълване 100%.

Зърносортиращи машини

При сортиране на семена те се разделят на фракции по големина, обемно тегло и формасферична, плоска, неправилна продълговата. Големината (размера) на семената се определя от тяхната дължина, ширина и дебелина. Сортирането (пресяването) по дължина се извършва със сита за пресяване, които са плоски, цилиндрични или конични. При плоските апарати ситата правят възвратно-постъпателно движение или вибрират, при цилиндричните-ситата се въртят. Люлеещите се сита се състоят от ексцентрик, корпус(тяло), опорна стойка. Привеждат се в трептящо движение с помощта на колянов механизъм. В този случай отсетия материал попада в дупките и отпадъците се движат покрай ситото. За избирането на няколко фракции, люлеещите се сита се правят на многостъпални. В този случай материалът се подава към горното сито, което има най-големите отвори.

Едрите парчета се отстраняват от него като отпадък, а отсетият материал отива в сито, разположено отдолу с по-малки отвори. На него отново се получават отпадъци и отсевки на материал, като отсевите попадат на следващото пофинно сито и т.н. Вибрационните сита се състоят от сито, корпус, дисбаланси, вал, пружини. Вибрационните сита също могат да бъдат едно- или многостъпални. Ситата в тях извършват трептеливи движения, създадени от специален вибратор с дисбаланси. Основните им предимства са ниско запушване на ситата, висока производителност, универсалност(върху тях могат да се отделят различни материали, включително мокри), лекота на използване, ниска консумация на енергия. От друга страна предимствата на плоските и вибриращи сита са голямата производителност, високата ефективност на разделяне, компактността, лесната поддръжка и ремонт.

Недостатък на тези сита е небалансираната конструкция, в резултат на което работата им е придружена от сътресение и удари.Барабанното сито представлява цилиндричен или коничен барабан. Такива сита са известни, като въртящи се сита. Барабанът е изработен от мрежа или перфорирана стоманена ламарина и се върти върху централен вал или върху външни опорни ролки. Материалът се зарежда от отворения край на барабана. Отсевните зърна падат през перфорираните стени на барабана, а отпадъците излизат от противоположния му отворен край. Цилиндричните барабани са монтирани наклонено под ъгъл от 4-7°С спрямо хоризонта.

Машините за сортиране на зърната по форма и отделящи примеси, които се различават от стандартните зърна на основната зърнена култура, са известни с наименованието-триори. В зърнопреработвателните предприятия те се използват за разделяне на смес от олющени и неолющени зърна, например при преработка на овес. Според конструкцията на основните работни органи, триорите се разделят на две групи-цилиндрични и дискови. Найшироко приложение в зърнопреработвател-ните предприятия имат дисковите триори, които имат по-голяма производителност при по-малки размери и се отличават с по-висока технологична ефективност.

Дисковите триори се произвеждат с един ротор. За намаляване на заетата производствена площ те се комбинират в дву- и четирироторни агрегати, включително триори за подбор на дълги и къси примеси. Дисковите триори за отделяне на къси примеси са оборудвани с контролни дискове. Отличителна черта на процеса на разделяне в триорите е неговата висока ефективност и сравнително ниска специфична производителност. Например при дисковите триори стабилната ефективност на отделяне на къси фракции достига 95%, а при цилиндричните-85-90%. Производителността на триора също зависи от метода на подаване на изходната смес в зоната на приемащите дискове. Най-перспективни са приемните устройства с увеличена зона на захранване(до 8-10 диска) с винтови или специални многоточкови разпределителни устройства.

Яснотата на разделяне в триори до голяма степен зависи от правилната инсталация и ориентация на приемните улеи за изхода на къси фракции. Монтират се в зоната на хоризонталната ос на диска под ъгъл 35-40°С, без да излизат извън радиуса на вътрешния ред от клетки. Чрез удължаване на улеите до 200mm без промяна на ширината и наклона е възможно да се увеличи производителността на дисковия триор с 15-20%. По този начин с удължаването им, те пресичат целия сегмент на диска, което прави възможно улавянето на цялата къса фракция. Производителността на триора също се увеличава, когато дисковият ротор работи със скорост на въртене до 70g/min. Цилиндричният триор се състои от две основни части-цилиндър с клетки на вътрешната повърхност и корито с шнек вътре в него.

Когато цилиндърът със зърно се върти, частиците на зърнест материал, чиято дължина е по-малка от диаметъра на клетките, навлизат в клетките на триора и се издигат нагоре и попадат в улея, разположен вътре в цилиндъра и се извеждат от шнека. В цилиндъра остават частици, чиято дължина е по-голяма от диаметъра на клетките, и които не се побират в тях по дължина.Те излизат по протежение на цилиндъра от другата му страна. Цилиндричните триори с вътрешна клетъчна повърхност извършват единично и двойно действие. Триорите с едно действие имат клетки от същия тип и размер по цялата дължина на цилиндъра и отделят само къси или само дълги примеси. Триорите с двойно действие в различни части на цилиндъра имат два размера на клетката по дължината, за да отделят дълги и къси примеси.

Формата на триорните клетки се определя от метода на производство и следователно те могат да бъдат щамповани, фрезовани и отливани. Най-широко разпространени са стоманените цилиндри с щамповани клетки, като найякостни и най-евтини за производство. Те са кръгли в план, а в разрез около обиколката на цилиндъра са с форма на кофа. Подредени са в шахматен ред. За приемане и отстраняване на зърно и примеси от клетките, се използват улей и шнек. Спрямо оста на триора шнековете са разположени концентрично и ексцентрично. Шнековете на триорите са единични. Ъгловата честота на въртене на шнека е същата като ъгловата честота на въртене на триорния цилиндър.

Въздушен сепаратор за сортиране на семена

Въздушното сортиране на семената по плътност и аеродинамични свойства се основава на факта, че частиците от материал с различна плътност имат различна скорост на падане във въздух. Например, такова сортиране се извършва във въздушно-ситов сепаратор, който се използва за почистване и разделяне на слънчогледови семена. Според височината, машината може да бъде разделена на три части-въздушен сепаратор за почистване на семена, ситов корпус за разделяне на семената по размер на три фракции, въздушен сепаратор за разделяне на семена, сортирани по размер на фракции според аеродинамичните свойства.

Въздушно-ситовия сепаратор се състои от две камери, два вентилатора, тръба, ситов корпус, наклонена равнина, утаителна камера. Семената влизат в първата камера. Първият вентилатор засмуква въздуха, който прониква в продукта, в тръбата и увлича аеродинамично леки примеси. Последните се отлагат във втората камера, откъдето се изваждат от машината. Пречистеният във втората камерата въздух се подава отново от вентилатор за почистване на семената. Така вентилаторът работи на принципа на затворена циркулация на въздуха. В корпуса на ситото семената се разделят на няколко фракции, които се различават по ширината и дебелината на зърната. Всички фракции влизат в различни отделения по ширината на долния въздушен сепаратор. Вторият вентилатор засмуква въздух през слоя на продукта, плъзгащ се по наклонената равнина. В съответствие с различните скорости на въздуха, минерални примеси, замърсени семена, обелени семена и леки примеси се утаяват в отделни части на утаителната камера