A termény elő-feldolgozásának gépei és eszközei

Szerző: Dr. Láng Zoltán

Mielőtt a megtermelt gyümölcs vagy zöldség piacra vagy feldolgozásra kerül, egységesítésre van szükség. Azokat az összetevőket, amelyek nem fogyaszthatók, vagy fizikai tulajdonságuk eltér a kívánatostól, el kell távolítani az alaphalmazból.

A friss fogyasztásra termelt zöldséget és gyümölcsöt gyakran rövidebb-hosszabb ideig tárolják. A betárolás előtt, vagy azt követően, piacra juttatásuk előtt az árut tisztítani, méret, szín, alak vagy súly szerint szét kell választani. Ezek a tevékenységek növelik a termény értékét: a tiszta, egységes méretű, színű stb. gyümölcs és zöldség-tétel értékesebb, mint a kiinduló halmaz. Azokat a műveleteket, melyekkel a fenti szétválasztások elvégezhetők válogatásnak és osztályozásnak nevezzük.

Válogatás alatt a kiindulási halmaz alak, méret, súly, szín, sűrűség, foltosság, beltartalom, íz stb. szerinti szétválasztását értjük. Ezzel szemben az osztályozás több terményjellemző kiértékeléséből adódó, összefoglaló minőségi jellemző. Több jellemző egyidejű vizsgálata ma már automatizálható. Ha ez nem megoldható, az osztályozást képzett dolgozók végzik. Vannak esetek, amikor az osztályozás laboratóriumi vizsgálati eredményeken alapul.

Tekintsük példaként az almát. Az „Extra” osztályú gyümölcsök minimális felületi színjellemzői, a megengedett héjhibák és parásodás, a minimális méret és tömeg egyidejűleg betartandó értékek. Az extra osztályba soroláshoz tehát mindezeket egyidejűleg vizsgálni kell.

Összefoglalva: az osztályozás egynél több minőségi vizsgálat eredményén alapuló eljárás. A válogatás és osztályozás válogató-osztályozó vonalakon végezhető. Több kisebb-nagyobb részegységből épülnek fel, melyek mindegyike egy-egy különálló feladatot végez el.

A válogató-osztályozó vonalak főbb tevékenységei az alábbiak lehetnek:

• a termény felrakása a vonalra,
• az értéktelen, használhatatlan rész leválasztása,
• az értékes rész tisztítása,
• válogatás/osztályozás mérhető jellemzők alapján,
• a szétválogatott/osztályozott frakciók levétele a vonalról, végül azok
• csomagolása.

A válogató- osztályozó vonalak alapvetően:

• felrakó,
• válogató/osztályozó és
• levevő részre tagolhatók (11.1. ábra).

11.1. ábra. A válogató-osztályozó vonalak felépítése 1. felrakás, 2. válogatás-osztályozás, 3. levétel

Válogató vonalak műveletei

Felrakás

Felrakás során a – többnyire tartályládában – beszállított termény fogadása és a válogató-osztályozó vonalra juttatása történik. A művelet első eleme a ládaürítés, gépei a szárazon és vízbe ürítő gépek. Mindkét géptípussal szemben követelmény a kíméletes ürítés.

A 11.2. ábra szárazon ürítő gépet mutat. Ürítés előtt egy nyitható fedél (3) kerül a ládára (2), majd hidraulikus munkahengerrel mozgatott mechanizmus (1, 4, 5) megbillenti a ládát.

11.2. ábra. Szárazon ládát ürítő gép

A fedél részleges megnyitásával a gyümölcs/zöldség tételek kíméletesen üríthetők. Erősen sérülékeny termények esetében a vízbe történő ürítés a kedvezőbb eljárás. A 11.3. ábra a vízbe ürítés egy lehetséges megoldását mutatja.

11.3. ábra és videó. Vízbe történő ládaürítés egy lehetséges megvalósítása

A láda víz alá nyomásának hatására a gyümölcsök - a víznél kisebb sűrűségüknél fogva - felúsznak a felszínre. Innen a folyadék áramoltatásával juttathatók el a felhordó szalagra.

Selejtezés

A válogató-osztályozó vonal következő művelete a selejtezés. Itt történik meg az értéktelen, használhatatlan, méreten aluli, sérült termények, valamint idegen anyagok, szennyezők eltávolítása. A kézi selejtezés legegyszerűbb segédeszköze a sima szállító szalag. Rácsos rostaszalaggal a méreten aluli termények és a kisebb szennyezők távolíthatók el (11.4. ábra).

11.4. ábra. Selejtezés szállító szalagról és rácsos rostaszalag alkalmazásával

Tisztítás

A termény felületének megtisztítását a válogató/osztályozó gépsor elején célszerű elvégezni, hogy a többi termény és a további gépek és eszközök ne szennyeződjenek.

Száraz és nedves tisztítást (mosást) különböztethetünk meg. A szokásos száraz tisztítógépek egy vagy több sorban elhelyezett forgó kefehengersorból állnak (11.5. ábra). Száraz tisztítás során nagy mennyiségű por keletkezhet, ezért gondoskodni kell az elszívásról, majd a szűrésről és a por ülepítéséről.

Ismerünk olyan tisztítógépeket is, melyek a forgó kefehengereket vízpermetes mosással kombinálják. Más gépekben a termény vízzel töltött mosókádon halad át, miközben a forgó kefék tisztítják a felületét (11.6. ábra).

11.5. ábra. Száraz tisztítógépek egy (a) vagy több sorban (b) elhelyezett forgó kefehengersorral

11.6. ábra. Forgó kefehengeres vízpermetes (balra), valamint vízmedencés mosógép

Válogatás

Válogatásra nagy választékban állnak segédeszközök és automaták rendelkezésre. Válogató segédeszközök alkalmazásakor a döntés a válogató személy feladata, az eszköz csak könnyíti a munkát, elsősorban a válogatandó anyag mozgatása révén. Ide sorolható a sima felületű szállítószalag, a hengersoros és szíjpáros válogató asztal. Sima felületű szállítószalagot kis méretű vagy szabálytalan alakú termények válogatására alkalmaznak (mint málna, eper, paprika, stb.) (11.7. ábra).

11.7. ábra. Sima felületű válogató szalag

Szabályos, hengerhez, ellipszoidhoz vagy gömbhöz közeli alakú zöldségekhez és gyümölcsökhöz (paradicsom, hagyma, valamint alma, narancs stb.) hengersoros vagy szíjpáros válogató asztalt alkalmaznak. A hengersorok vízszintes, a szomszédonként különböző sebességű szíjak függőleges tengelyük mentén forgatják meg a gyümölcsöket, zöldségeket. Így nem kell egyenként kézbe venni a döntés meghozatalához azokat (11.8. ábra). Kézi válogatásnál általános szabály, hogy egy válogató személy legfeljebb három frakcióba válogasson szét.

11.8. ábra. Hengersoros és párhuzamos szíjas válogató asztalok

Az automata válogatógépek méret, szín, alak, súly, sűrűség, beltartalom és íz alapján szelektálnak.

Méret szerinti válogatás

Méret szerinti osztályozás során a válogató eszköz vagy gép a terményhalmazt két vagy több méretkategóriába sorolja. Ez az eljárás az egyike azoknak, melyek segítségével egységes halmazok hozhatók létre. Ez nem csak a piaci áru esetében fontos, hanem a feldolgozás során hőkezelt termények számára is, mivel a méretkülönbségek túl- vagy alulkezelt egyedeket eredményeznek.

A méret szerint válogatás a termény egy, vagy több átmérője szerint végezhető el. Az előbbit réses, az utóbbit lyuksoros válogatónak nevezzük. Mindkét esetben statikus és dinamikus változatról beszélhetünk (11.9. ábra).

11.9. ábra. A méret szerinti válogatás módozatai

Az egy és több átmérő szerinti válogatás közötti különbség jellegzetes alma alakú test példáján érthető meg. A 11.10. ábra bal oldali képei azt mutatják, hogy az egyetlen átmérő alapján válogató rácsos eszköz (pl. rostaszalag) kétféle résméret estén is átereszti a D átmérőjű, h magasságú terményt. Több átmérő alapján válogató eszköz (11.10. ábra jobb oldali képe) az előbbi terményt csak és kizárólag D résméretnél engedi át. Az ábrák alapján levonható az a következtetés, hogy az egy átmérő szerint válogatás csak közel gömb alakú terménynél pontos.

11.10. ábra. Az egy és több átmérő szerint válogatás közötti különbség értelmezése

Statikusnak tekintjük a válogatást, ha a termény a válogató eszközhöz képest nyugalomban van. Dinamikus a válogatás, ha a termény elmozdul (elfordul) a válogató elemhez képest. A következőkben mind a négy válogatási elrendezést példán keresztül mutatjuk be.

Egy átmérő szerinti statikus válogatók

Legegyszerűbb ilyen eszközök a 11.11. ábrán látható, eltérő résméretű pálcás szalagok sorozata, vagy az azonos sebességű kitérő szalagpár.

11.11. ábra. Pálcás szalagos és kitérő szalagpáros egy átmérő szerinti statikus válogatók

Egy átmérő szerinti dinamikus válogatók

Jól bevált eszközök ilyen válogatásra a lépcsős peremrésű körasztalok (11.12. ábra), valamint a változó osztású görgős asztalok (11.13. ábra). A körasztal enyhén kúpos felületű, a rések a forgás irányában növekednek. A különböző méretfrakciók egy-egy rés mögött gyűjthetők. A változó osztású görgős asztal résméretei a görgőket összekötő láncszemek elfordításával változnak. Mindkét esetben a termény a válogatás során a válogató elemhez képest elmozdul. Az első megoldásnál az íves peremen legördül, a második esetben a görgők forgása miatt szintén forog.

11.12. ábra. Lépcsős peremrésű körasztal

11.13. ábra. Változó osztású görgős asztal működési elve és egy megvalósított változata

Több átmérő szerinti statikus válogatók

A 11.14. ábra két különböző rostaszalagot és egy rosta hengert mutat. Mindhárom eszköz több átmérő szerint válogat, ugyanakkor statikus, mert a termény a válogató elemhez képest nem mozog. A lyukméretek szalagról szalagra, hengerről hengerre növekednek. A túlméretes termények a legutolsó elemen sem esnek át és külön frakciót képeznek.

11.14. ábra. Több átmérő szerinti statikus válogatók változatai, valamint egy lyukszalagos válogató gép részlete

További példa több átmérő szerinti statikus eszközre a térzsalus válogató asztal (11.15. ábra). A szomszédos zsaluelemek lyuksort képeznek; a lyukak átmérője a zsaluk elbillentésével változik. A termény feladásának helyén a lyukátmérők a legkisebbek, majd a zsaluk előrehaladtával fokozatosan nőnek.

11.15. ábra. Térzsalus válogató asztal

Több átmérő szerinti dinamikus válogatók

Több átmérő szerint dinamikusan válogat a spirál hengerpár, melynek mag-keresztmetszete folyamatosan csökken. Ezzel érhető el, hogy a spirálok által szállított termények a méretüknek megfelelő lyukméretnél essenek át (11.16. ábra).

11.16. ábra. Spirál hengerpáros dinamikus lyuksoros válogató

A fentinél lényegesen nagyobb átbocsátású eszköz a változó mag-átmérőjű diaboló hengersoros válogató (11.17. ábra). A termény a nyíl irányában haladva a forgó hengerek hatására maga is forgásba jön, és a megfelelő lyukon esik át.

11.17. ábra. Diaboló hengersoros válogató asztal

Tömeg szerinti válogatás

Homogén terményhalmaz tömeg szerinti válogatással is létrehozható: tapasztalat szerint az azonos tömegű egyedek méreteikben is jó egyezést mutatnak. Az első ilyen válogatók folyamatosan haladó tálcasort használtak. Ilyen osztályozót mutat a 11.18. ábra. Minden tálcába egy-egy termény kerül. A végtelenített láncpárral körbe járatott tálcák tengely körül képesek lebillenni, alaphelyzetben egy csonkon keresztül sínpályára támaszkodnak. A sínpályát mérlegek szakítják meg. Amennyiben a termény súlya meghaladja az adott mérleg beállított súlyértékét, a csonk lenyomja azt, a tálca pedig lebillen és kiejti a terményt. Ma már elektronikus mérlegekkel történik az egyedenkénti mérés, melyek akár a görgős szállítópálya elemeibe is be lehetnek építve. Ezek pontossága eléri a +/- 1,0 grammot.

11.18. ábra. Tálcás és görgős súlyszerinti válogatógép

Osztályozó vonalak műveletei

Alak szerinti válogatás kézzel és elektronikus úton is végezhető. Kézi válogatásnál a korábban említett görgős asztalok segíthetik a munkát. Az elektronikus válogatók számítógépes képfeldolgozáson alapulnak. Ilyenkor számítógépes program az alak mellett más jellemzőket is meghatároz.

Alak és súly szerinti egyidejű válogatás ugyancsak a számítógépes képfeldolgozás segítségével méri meg minden egyes forgásban tartott termény több átmérőjét és határozza meg alakját, méretét, illetve számítja térfogatát valamint súlyát. A hibás alakú egyedek (túlzottan nyúltak, laposak stb.) ily módon kiválogathatók (11.19. ábra).

11.19. ábra. Elektronikus alak és súly szerinti válogató egység

Sűrűség szerinti válogatás

A szétválasztás pontos egyedi átmérő- és súlymérésen alapul. Az ilyen eszközökön beállítható az a határérték, mely a még elfogadható és a már kiselejtezendő sűrűségű egyedek között húzódik.

Sérülés szerinti válogatás

Ez az eljárás is képfeldolgozáson alapul. Ma már narancs, citrom, mandarin, alma, kivi, gránátalma és avokádó sérülés alapú válogatására áll rendelkezésre berendezés kereskedelmi forgalomban.

Beltartalmi érték szerinti válogatás

Közeli infravörös (NIR) sugárzás alkalmas zöldségek és gyümölcsök sérülésvizsgálatára, oldható anyagok, érettség, cukortartalom stb. meghatározására. A NIR alapú válogató berendezés része egy fényforrás, mely az áthaladó termény egy kis felületrészét világítja meg. A fény egy részét a termény visszaveri, más része a terménybe hatol, majd onnan visszasugárzik.

A visszavert és visszasugárzott fény színét a termény belső tulajdonságai befolyásolják. A színt spektrométerrel mérik. Ez egy rendkívül érzékeny színérzékelő, mely alkalmas a visszavert és visszatükröződött fények közötti különbség mérésére. Egy ún. digitális jelfeldolgozó (digital signal processor, DPS) teremt kapcsolatot a spektrométer jele és a termény belső tulajdonságai között.

Ezt az információt a válogató berendezés szoftvere dolgozza fel és ad parancsot a válogatáshoz szükséges beavatkozásra. A közeli infravörös rendszer a már említett visszavert és visszasugárzott, vagy az átbocsátott fény érzékelése alapján működhet. A NIR hullámhosszok (800-2500 nm) alig hosszabbak, mint a látható fényé (400-750 nm) és a spektrum infravörös részének tekinthetők. Az infravörös (IR) tartomány alkalmas roncsolás mentes hőmérsékletmérésre. A NIR energiát bizonyos kémiai csoportok (pl. CH, OH és NH) elnyelik, míg mások nem. Ez lehetőséget teremt bizonyos vegyületek kimutatására és mennyiségi meghatározására. Ilyen vegyületek többek közt a clorophyll, oldható anyagok, proteinek, stb.

A kereskedelemben kapható berendezések az alábbiak szerint működnek: a gyümölcs vagy zöldség szállító szalagra kerül, majd áthalad egy mérőeszköz alatt, mely IR segítségével megméri annak hőmérsékletét. Ezután egy másik egységen haladnak át, mely NIR fényt bocsát ki rájuk. A visszavert fényt szenzor fogja fel, az oldható anyaghányad adott NIR hullámhosszaknál elnyelt és visszavert fénymennyisségből számítható. Következő lépésként a termény újabb mérőeszközön halad át, ahol a felület színének mérése, valamint méret- vagy súlymeghatározás történik.

Automatikus színszerinti válogatás

A legelső színszerinti válogatók egy speciális lámpából származó, a termény felületéről visszavert fényt érzékelték, majd dolgozták fel és hoztak döntést. A paradicsombetakarító gépeken ma is ezt az eljárást alkalmazzák (ld. a 8. fejezetben).

A korszerű szín szerinti válogatók nagy sebességű képfeldolgozó hardvert és azonos idejű adatfeldolgozást alkalmaznak. Ezek a válogató eszközök alkalmasak a túlérett, romlott, éretlen, eltérő színű termények, valamint rovarok, növényi szárak, levelek és minden más idegen anyag felismerésére és eltávolítására.

Ellenőrző kérdések 

1. Értelmezze a „válogatás” és „osztályozás” fogalmakat!
2. Sorolja fel a válogató vonalak legfontosabb műveleteit!
3. Milyen tevékenységet értünk „felrakás” és „selejtezés” alatt? Mutasson példát mindkettőre!
4. Vázlaton mutassa be a szárat és nedves ládaürítést!
5. Vázlaton mutasson be hengersoros válogató asztalt és magyarázza működését!
6. Sorolja fel a méret szerinti válogató gépek módozatait! Vázoljon réses, statikus méret szerinti válogatót!
7. Vázoljon lyuksoros, statikus és dinamikus válogató gépeket!
8. Vázlat segítségével magyarázza a tömeg szerinti válogató gépek működését!
9. Magyarázza az alak és súly szerinti válogató automaták működését!
10. Magyarázza egy automatikus szín szerint válogatógép működését