Jak ograniczyć straty ziemniaków po zbiorze? Liczy się nie tylko przechowywanie

Zdjęcie: Jak ograniczyć straty ziemniaków po zbiorze? Liczy się nie tylko przechowywanie

Prawidłowe przygotowanie ziemniaków po zbiorze ma duże znaczenie dla ograniczenia strat podczas przechowywania i zachowania jakości handlowej bulw. Zanim ziemniaki trafią do magazynu lub sprzedaży, mogą przejść przez szereg operacji, od oczyszczania i sortowania po mycie, selekcję, ważenie i pakowanie. Nowoczesne linie technologiczne pozwalają usprawnić te procesy, ograniczyć uszkodzenia mechaniczne oraz zwiększyć wydajność pracy.

Ziemniak po zbiorze nie trafia od razu do worka, skrzyni czy magazynu. Zanim stanie się produktem handlowym, musi przejść przez szereg operacji, których zakres zależy przede wszystkim od jego przeznaczenia, jakości surowca oraz oczekiwanej wydajności zakładu. W najprostszym wariancie wystarczy oczyszczenie i kalibracja. W bardziej rozbudowanej instalacji dochodzą selekcja ręczna lub automatyczna, mycie, polerowanie, osuszanie, buforowanie, dokładne ważenie, pakowanie i paletyzacja.

Przygotowanie ziemniaków po zbiorze. Jak działa linia technologiczna?

Współczesna linia do obróbki ziemniaków nie jest pojedynczą maszyną, ale ciągiem współpracujących urządzeń. Ich zadaniem jest nie tylko wykonanie kolejnych operacji technologicznych, ale również płynne przekazywanie produktu pomiędzy nimi, ograniczenie uszkodzeń mechanicznych, utrzymanie wydajności i zapewnienie powtarzalnej jakości. Dobrym przykładem takiego podejścia są rozwiązania oferowane przez KMK Maszyny, których oferta obejmuje urządzenia do przyjęcia i buforowania, oczyszczania, mycia, selekcji, sortowania, ważenia, pakowania i transportu warzyw.

Pierwszym etapem jest przyjęcie ziemniaków z pola. Surowiec może być dostarczany luzem przyczepą lub znajdować się w skrzyniopaletach. Już w tym miejscu należy zadbać o równomierne podawanie ziemniaków na kolejne urządzenia. Nagły napływ dużej ilości bulw może bowiem przeciążyć maszynę czyszczącą, spowodować spiętrzenie na stole selekcyjnym albo ograniczyć dokładność sortowania.

W zależności od organizacji gospodarstwa lub pakowni wykorzystuje się kosze przyjęciowe, bunkry, przenośniki oraz wywrotnice skrzyniopalet. Ich wspólnym zadaniem jest stworzenie kontrolowanego strumienia surowca, który można skierować do następnego etapu bez niepotrzebnych przestojów. Wywrotnica ma dodatkową zaletę: pozwala opróżnić skrzyniopaletę bez manualnego przeładunku. W przypadku rozwiązania dozującego możliwe jest również kontrolowanie tempa wysypywania produktu. Jest to szczególnie istotne wtedy, gdy linia pracuje z dużą wydajnością i każde urządzenie musi otrzymywać odpowiednią ilość ziemniaków.

Czyszczenie ziemniaków przed przechowywaniem. Na sucho czy z użyciem wody?

Ziemniaki wykopane z pola są naturalnie pokryte ziemią. Wraz z nimi do gospodarstwa trafiają również resztki roślinne, kamienie, bryły gleby i inne zanieczyszczenia. Ich usunięcie jest jednym z podstawowych zadań linii pozbiorowej. W przypadku ziemniaków przeznaczonych do przechowywania nie zawsze konieczne jest mycie wodą. Często korzystniejsze okazuje się czyszczenie na sucho, szczególnie gdy celem jest szybkie przygotowanie surowca do magazynowania. Z kolei ziemniaki kierowane bezpośrednio do sprzedaży detalicznej mogą wymagać pełnego mycia, polerowania i osuszania. Jednym z podstawowych rozwiązań do suchego czyszczenia są szczotkarki.

KMK Maszyny oferuje szczotkarki serii S, wyposażone w nylonowe, falowane szczotki. Konstrukcja może zostać wyposażona m.in. w regulację prędkości szczotek, sprężynę separującą, zbiornik na zanieczyszczenia, system odprowadzania pyłu, przenośnik by-pass czy rozwiązania umożliwiające włączenie urządzenia bezpośrednio w linię. Osłona ogranicza pylenie, a regulowany docisk pozwala dostosować pracę urządzenia do produktu.

W ofercie znajduje się również szczotkarka SP, przeznaczona do czyszczenia i przygotowania powierzchni warzyw oraz owoców. W tym rozwiązaniu każda ze szczotek posiada indywidualny napęd, a maszyna może pracować automatycznie lub manualnie. Producent podaje dla modeli SP-18120 i SP-18200 maksymalną wydajność odpowiednio 15 i 25 t/h. Szczotkarka nie jest jednak urządzeniem, które zawsze powinno pracować jako pierwsze. O kolejności decyduje charakter zanieczyszczeń oraz dalszy przebieg procesu. W jednej instalacji skuteczniejsze będzie najpierw oddzielenie dużych zanieczyszczeń, a następnie szczotkowanie. W innej zastosowanie kilku etapów czyszczenia. Dlatego projektując linię, nie powinno się dobierać maszyn wyłącznie na podstawie ich indywidualnej wydajności. Ważniejsza jest wydajność całego ciągu.

Separatory i odkamieniacze. Jak usunąć zanieczyszczenia z ziemniaków?

W bardziej rozbudowanych liniach obok szczotek wykorzystuje się dodatkowe separatory. Ich zadaniem może być oddzielenie kamieni, brył ziemi, resztek roślinnych czy innych elementów, które różnią się od ziemniaków wielkością, kształtem, ciężarem lub adekwatnościami fizycznymi. KMK Maszyny ma w ofercie m.in. separator SRZ oraz odkamieniacz wodny OW. Takie urządzenia mogą stanowić element ciągu czyszczącego, którego konfiguracja jest dobierana do jakości surowca. Warto przy tym rozdzielić dwa pojęcia: oczyszczanie oraz selekcję.

Oczyszczanie ma przede wszystkim usunąć elementy, które nie są ziemniakami. Selekcja dotyczy natomiast oceny samych bulw i odrzucania tych, które nie spełniają założonych kryteriów. Granica między tymi etapami może być w praktyce płynna, ale technologicznie są to różne zadania.

Uszkodzenia mechaniczne ziemniaków. Jak ograniczyć straty podczas transportu?

W nowoczesnej instalacji bardzo ważne jest także ograniczanie uszkodzeń. Ziemniaki przemieszczają się pomiędzy maszynami dzięki przenośników, zsypów i punktów transferowych. Każdy upadek z dużej wysokości może oznaczać obicia i mikrouszkodzenia, które obniżają wartość handlową produktu albo pogarszają jego trwałość podczas przechowywania. Dlatego w liniach stosuje się amortyzatory upadku, miękkie elementy transportowe, odpowiednio projektowane zsypy i rozwiązania ograniczające wysokość spadania.

Ręczne sortowanie ziemniaków. Stoły selekcyjne przez cały czas są potrzebne

Nawet bardzo dobrze dobrane urządzenia czyszczące i sortujące nie zawsze eliminują potrzebę kontroli wizualnej. W wielu zakładach ważnym punktem linii pozostaje stół selekcyjny, przy którym operatorzy mogą odrzucać bulwy uszkodzone, chore, zielone, nadmiernie zdeformowane lub niespełniające określonych wymagań handlowych. Rozwiązania KMK Maszyny obejmują stoły selekcyjne serii T, przeznaczone do manualnego przebierania ziemniaków i innych warzyw. Rolki obracają produkt, ułatwiając operatorowi obejrzenie całej powierzchni bulwy. Prędkość przesuwu można regulować falownikiem, a wyposażenie obejmuje również oświetlenie. Dostępne są różne długości i szerokości robocze, a stół może zostać przygotowany do pracy w zintegrowanej linii.

Automatyczna selekcja ziemniaków. Kamery wykrywają wady bulw

Stół selekcyjny pełni więc funkcję swoistego punktu kontroli jakości. Jego znaczenie rośnie zwłaszcza wtedy, gdy odbiorca stawia wysokie wymagania dotyczące wyglądu produktu. Operator może reagować na zmienność partii, której klasyczny sortownik mechaniczny nie jest w stanie ocenić.

Nie oznacza to jednak, iż ręczna selekcja jest jedynym rozwiązaniem. Przy dużych przepustowościach coraz większą rolę odgrywają sortowniki optyczne. Kamery i czujniki mogą analizować poszczególne bulwy, rozpoznawać ich kolor, kształt czy defekty i automatycznie kierować niepożądane sztuki do strumienia odrzutu. Takie technologie są szczególnie przydatne tam, gdzie liczba operatorów musiałaby być bardzo duża, aby manualnie kontrolować cały strumień produktu.

Sortowanie ziemniaków według wielkości. Jak działa kalibracja bulw?

Po oczyszczeniu i selekcji przychodzi czas na kalibrację. Wielkość ziemniaków ma bezpośredni wpływ na sposób ich sprzedaży i pakowania. Inne wymagania może mieć odbiorca poszukujący drobniejszych bulw, inne sieć handlowa sprzedająca ziemniaki w określonym zakresie kalibrażu, a jeszcze inne zakład wykorzystujący surowiec do dalszego przetwórstwa. Sortowanie mechaniczne polega najczęściej na wykorzystaniu różnic w wymiarach produktu.

W ofercie KMK Maszyny znajdują się dwa rozwiązania szczególnie interesujące z punktu widzenia kalibracji ziemniaków: sortowniki obiegowe SO oraz sortowniki rolkowe SR. Sortownik obiegowy SO może być wyposażony w gumową lub metalową taśmę sortującą. W przypadku ziemniaków producent rekomenduje taśmy gumowe z kwadratowymi oczkami, nastawione na delikatne obchodzenie się z produktem.

Aktywne podbijaki umieszczone pod taśmą pomagają w efektywnym sortowaniu. Modułowa konstrukcja pozwala zestawiać kolejne moduły i uzyskiwać wymaganą liczbę frakcji. W zależności od konfiguracji pojedynczy moduł może umożliwić uzyskanie dwóch kalibrów. Modele SO-90 i SO-120 mają szerokości robocze odpowiednio 920 i 1220 mm oraz deklarowane wydajności 8 i 12 t/h.

Sortowniki rolkowe do ziemniaków. Cztery lub pięć frakcji

Alternatywą jest sortownik rolkowy SR. Jego elementami roboczymi są rolki ze stali kwasoodpornej, które przesuwają i obracają ziemniaki, umożliwiając ich kalibrację. Zakresy sortowania ustawia się poprzez regulację odległości pomiędzy poziomami prowadzenia rolek. W zależności od modelu można uzyskać cztery lub pięć sortów. Producent oferuje warianty o różnych szerokościach roboczych, a wyposażenie dodatkowe może obejmować m.in. przenośnik do odbioru nadsortu, amortyzatory upadku czy aktywną szczotkę oczyszczającą rolki.

Sortowanie optyczne ziemniaków. Technologie Tomra 5A i Tomra 3A

Mechaniczne sortowanie według wymiaru jest skuteczne, ale nie odpowiada na wszystkie pytania dotyczące jakości bulwy. Dwa ziemniaki o podobnej wielkości mogą przecież znacząco różnić się wyglądem. Jeden może być zdrowy i handlowy, a drugi zielony, uszkodzony albo dotknięty wadą powierzchniową. Coraz częściej więc wykorzystuje się sortowniki optyczne.

Przykładem rozwiązania dostępnego na rynku jest Tomra 5A, przeznaczona do sortowania ziemniaków m.in. według wielkości, kształtu i koloru oraz wykrywania wad zewnętrznych i materiałów obcych. Producent wykorzystuje systemy kamer, oświetlenie LED, obrazowanie multispektralne oraz algorytmy klasyfikacji.

Jeszcze na wcześniejszym etapie procesu może pracować Tomra 3A, zaprojektowana do sortowania nieumytych ziemniaków bezpośrednio po zbiorze. System wykorzystuje czujniki NIR i czujniki koloru do rozpoznawania m.in. kamieni, brył ziemi i innych ciał obcych. Według producenta urządzenie może pracować z wydajnością do 100 t/h.

Sztuczna inteligencja w sortowaniu ziemniaków. Jak współpracuje z maszynami?

Istotną rolę odgrywa również sztuczna inteligencja. Współczesne systemy optyczne nie muszą opierać decyzji wyłącznie na prostym rozpoznawaniu koloru. Algorytmy mogą analizować wiele cech obrazu i klasyfikować obiekty na podstawie wcześniej wytrenowanych modeli. Tomra informuje, iż uczenie maszynowe jest wykorzystywane m.in. w rozwiązaniach 3A i 5A.

Nie oznacza to jednak, iż sortownik optyczny automatycznie zastępuje wszystkie urządzenia mechaniczne. Wręcz przeciwnie, najbardziej efektywna linia może łączyć kilka technologii. Mechaniczne czyszczenie usuwa znaczną część ziemi i zanieczyszczeń, sortownik wymiarowy rozdziela frakcje, stół selekcyjny pozwala na kontrolę manualną, a system optyczny może stanowić dodatkowy punkt kontroli jakości i bezpieczeństwa produktu.

Czy myć ziemniaki przed przechowywaniem? Wszystko zależy od przeznaczenia

Ziemniaki przeznaczone do dłuższego przechowywania często pozostawia się w stanie suchym. o ile jednak produkt ma trafić bezpośrednio do konsumenta, coraz częściej konieczne jest uzyskanie czystej, estetycznej powierzchni. Wówczas linia zostaje rozbudowana o etap mokrego czyszczenia.

KMK Maszyny oferuje w tym zakresie m.in. myjki bębnowe serii MD. Maszyna wykorzystuje perforowany bęben oraz przenośnik wybierający z systemem zraszania. Wanna wyposażona jest w leje osadcze, a w wariancie premium zastosowano automatyczne sterowanie zrzutem wody, czujnik poziomu i panel dotykowy. Możliwe jest również wyposażenie myjki w dysze zraszające, aktywny wał szczotkowy czy listwy szczotkowe wewnątrz bębna.

Mycie jest jednak procesem bardziej wymagającym niż czyszczenie na sucho. Wymaga kontroli jakości i ilości wody, jej wymiany lub oczyszczania, a także odpowiedniego zaprojektowania gospodarki wodnej. Dochodzą kwestie higieniczne, odprowadzanie ścieków i utrzymanie urządzeń w czystości.

Dlatego nie każda linia ziemniaczana powinna być automatycznie wyposażona w myjkę. Dla gospodarstwa przygotowującego ziemniaki przede wszystkim do magazynowania bardziej racjonalne może być czyszczenie suche. Dla pakowni dostarczającej umyty produkt do sklepów etap mokry może być natomiast kluczowy.

Polerowanie i osuszanie ziemniaków przed pakowaniem

Samo umycie ziemniaka nie kończy procesu przygotowania do sprzedaży. Wilgotna powierzchnia może utrudniać dalsze operacje, wpływać na wygląd produktu i powodować problemy podczas pakowania. Dlatego za myjką może znaleźć się polerka oraz osuszarka.

KMK Maszyny uwzględnia oba te urządzenia w swojej ofercie. Ich miejsce w procesie dobrze pokazuje przykładowa zrealizowana przez firmę linia do konfekcjonowania ziemniaków w województwie kujawsko-pomorskim. Została ona skonfigurowana w kolejności: przyjęcie przez kosz KP-4016, selekcja na stole T-3010, mycie w myjce MD-2008, polerowanie na VS-1420, osuszanie w DR-10100, buforowanie, ważenie i pakowanie.

To istotny przykład pokazujący, iż poszczególne urządzenia nie są dobierane niezależnie. Myjka przygotowuje produkt do dalszej obróbki, polerka poprawia jego wygląd i powierzchnię, a osuszarka tworzy warunki do sprawnego przejścia do etapu buforowania, ważenia i pakowania.

Buforowanie ziemniaków. Jak utrzymać wydajność całej linii?

Jednym z często niedocenianych elementów instalacji jest bufor. Ziemniaki nie zawsze mogą przechodzić przez wszystkie urządzenia z dokładnie takim samym natężeniem przepływu. Poszczególne maszyny mają własne ograniczenia wydajności, a proces pakowania może odbywać się w cyklach.

Bunkier lub zbiornik buforowy pozwala rozdzielić poszczególne części procesu. Gdy pakowarka chwilowo zwalnia, produkt może zostać czasowo zatrzymany przed nią. Gdy z kolei urządzenie pakujące zwiększa tempo pracy, bufor zapewnia odpowiedni zapas ziemniaków.

W ofercie KMK Maszyny znajdują się bunkry modułowe BM, bunkry przyjęciowe BP, zbiorniki buforowe ZB oraz rozwiązania typu Even Flow. adekwatnie zaprojektowane buforowanie poprawia stabilność całej linii. Jest szczególnie istotne w dużych zakładach, gdzie chwilowe zatrzymanie jednego urządzenia nie powinno automatycznie oznaczać zatrzymania całego ciągu technologicznego.

Ważenie ziemniaków. Dokładność ma znaczenie dla kosztów

Po przygotowaniu i ewentualnym buforowaniu ziemniaki muszą zostać podzielone na odpowiednie porcje. W zależności od produktu może to oznaczać napełnianie worków o określonej masie, skrzyń, opakowań zbiorczych albo dużych opakowań typu Big-Bag. W tym miejscu szczególnie ważna jest dokładność dozowania. Zbyt mała masa oznacza stratę dla klienta, natomiast zbyt duża – niepotrzebne zwiększenie kosztów produktu.

Wydajna linia musi więc połączyć szybkość z powtarzalnością. KMK Maszyny oferuje wagi kanałowe WK oraz wagoworkownice serii WR. W przykładowej linii do pakowania ziemniaków zastosowano wagę kanałową WK-09, która współpracowała z urządzeniami pakującymi.

Pakowanie ziemniaków w worki, skrzynki i Big-Bagi

Ważenie może być bezpośrednio powiązane z pakowaniem. Po osiągnięciu zadanej masy system przekazuje porcję do opakowania, a następnie rozpoczyna kolejne ważenie. Takie rozwiązanie ogranicza udział operatora i pozwala utrzymać stałe tempo pracy.

Sposób pakowania zależy od rynku docelowego. Ziemniaki mogą być oferowane w tradycyjnych workach raszlowych, opakowaniach jednostkowych, skrzynkach plastikowych, kartonach czy większych opakowaniach zbiorczych. W ofercie KMK Maszyny znajdują się m.in. raszlownice serii R, napełniacze skrzynek BNS, napełniacze skrzyniopalet oraz napełniacze kaskadowe NB. Raszlownica może więc obsługiwać klasyczny sposób sprzedaży w workach, natomiast napełniacz skrzynek pozwala kierować produkt do opakowań wielokrotnego użytku.

W przypadku dużych ilości można wykorzystać także systemy do napełniania Big-Bagów. Dobór urządzenia pakującego powinien być analizowany razem z wcześniejszymi etapami. Nie ma sensu projektować bardzo wydajnej sekcji sortowania, o ile końcowa pakowarka nie jest w stanie odebrać odpowiedniej ilości produktu. Analogicznie, przewymiarowanie pakowania w stosunku do przyjęcia i czyszczenia zwiększa koszt inwestycji bez realnego wzrostu przepustowości.

Jak zaprojektować linię do czyszczenia, sortowania i pakowania ziemniaków?

Najważniejszym błędem przy planowaniu inwestycji jest rozpoczynanie od wyboru pojedynczej maszyny. Najpierw trzeba określić cały proces. Punktem wyjścia jest odpowiedź na kilka pytań: ile ton ziemniaków ma być obsługiwanych w ciągu godziny, jaka jest jakość surowca, czy produkt będzie przechowywany czy sprzedawany bezpośrednio, czy będzie myty, jakie kalibry mają powstawać, w jakich opakowaniach będzie sprzedawany oraz jaki poziom automatyzacji jest potrzebny. Jeszcze bardziej zaawansowany zakład może wprowadzić automatyczne sortowanie optyczne pomiędzy etapami mechanicznymi. Ważne jest również zapewnienie możliwości rozbudowy. Gospodarstwo, które dziś pakuje kilka ton dziennie, za kilka lat może potrzebować kilkukrotnie większej wydajności. Modułowe rozwiązania, dodatkowe bunkry, kolejne kanały sortujące czy możliwość dołączenia automatycznego sortownika pozwalają rozwijać linię bez konieczności wymiany wszystkich urządzeń.

Przygotowanie ziemniaków do przechowywania i sprzedaży wymaga odpowiedniej technologii

Przykłady dostępnych na rynku rozwiązań pokazują, iż mechaniczne sortowanie i czyszczenie przez cały czas pozostają podstawą wielu instalacji, ale mogą być uzupełniane przez zaawansowane systemy wizyjne i sztuczną inteligencję. Dzięki temu linia nie tylko przenosi ziemniaki z punktu A do punktu B, ale aktywnie kontroluje ich jakość na kolejnych etapach.

Najważniejsze jest więc nie znalezienie najlepszej maszyny do ziemniaków, ale zaprojektowanie odpowiedniego ciągu technologicznego. To on decyduje o tym, czy surowiec z pola zostanie efektywnie oczyszczony, adekwatnie posortowany, bezpiecznie przetransportowany i przygotowany do magazynowania albo sprzedaży.

Właśnie dlatego kompletne rozwiązania, obejmujące zarówno maszyny główne, jak i przenośniki, bunkry, stoły selekcyjne, systemy ważenia oraz urządzenia pakujące, stają się podstawą nowoczesnych gospodarstw i profesjonalnych pakowni ziemniaków.