Способ сортировки плодов Советский патент 1993 года по МПК G01N33/02 A01F25/00 A01D33/08 A23N15/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при сор- тировке плодов и овощей, преимущественно картофеля. в хранилищах.

Известен способ обнаружения пораженного микроогранизмом картофеля, включающий измерения концентраций отрицательно и положительно заряженных ионов у контролируемого и .-эталонного картофеля, установление значений величины и знака разности концентраций отрицательно и положительно заряженных ионов, сравнение установленных значений у контролируемого картофеля с установленными значениями у эталонного картофеля и определение наличия пораженного картофеля по отрицательному знаку разности концентраций отрицательно и положительно заряженных ионов у -.онтролируемого и эталонного картофеля.

Недостатками известного способа являются низкая точность обнаружения зараженных клубней картофеля в потоке, отсутствие механического или автоматического отделения здоровых клубней от зараженных, сложность применения в условиях реальных хранилищ. ------Известен другой способ распознавания и отделения здоровых корнеклубнеплодов от зараженных клубней и инородных включений, содержащий измерение физических параметров, в качестве которых используют тепловое излучение каждого компонента массы, сравнение их с заданными значениями здоровых клубней и отделение здоровых клубней от комков почвы и зараженных клубней при отклонении измеренного значения отгаданного, причем здоровые клубни отделяют посредством сжатого воздуха, давление которого соответствует тепловому излучению каждого компонента массы.

Недостатком известного способа является низкая точность определения здоровых и зараженных клубней. Это обусловлено тем, что тепловое (инфракрас- .ное) излучение здоровых и поврежденных клубней мало отличается друг от друга, что требует высокой чувствительности приемника излучения, при этом повышается воздействие помех на него. Кроме того, загрязненные в разной степени клубни даVI

00

о

4 СО

ют искаженное тепловое излучение, что не позволяет точно идентифицировать здоровые и зараженные клубни; по тепловому излучению нельзя обнаружить усохшие (вялые) клубни.

Известен также способ сортировки плодов, реализуемый устройством для сортировки плодов, включающий загрузку плодов в емкость, заполнение водой и вынос рассортированных по удельному весу плодов из емкости.

Данный способ наиболее близок к предлагаемому изобретению и является прототипом.

Недостатком известного способа явля- ется низкая точность сортировки здоровых и некондиционных плодов, обусловленная тем, что при атмосферном давлении удельный вес больных плодов может быть равным и даже больше удельного веса здоровых плодов, в связи с чем четкого разделения на здоровые и больные плоды не происходит.

Цель изобретения - повышение точности распознавания и отделения здоровых плодов от некондиционных.

Поставленная цель достигается тем, что в способе сортировки плодов, включающем загрузку плодов в емкость, заполнение ее жидкостью и вынос рассортированных по удельному весу плодов, дополнительно осу- ществляют герметизацию емкости с последующим созданием в ней давления или разрежения над поверхностью жидкости, при этом после выноса всплывших некондиционных плодов, имеющих меньший удель- ный вес, давление или разрежение над поверхностью жидкости устанавливают равным атмосферному, после чего производят удаление кондиционных плодов с большим удельным весом,

Отличительными признаками предлагаемого изобретения по отношению к прототипу являются герметизация емкости, создание в ней давления или разрежения над поверхностью жидкости, после выноса всплывших некондиционных плодов, имеющих меньший удельный вес, установку давления или разрежения над поверхностью жидкости равным атмосферному и удаление кондиционных плодов с большим удельным весом.

Преимуществами предлагаемого способа, по сравнению с аналогами и прототипом, являются высокая точность (надежность) отделения зараженных микро- организмами и вялых овощей и плодов от здоровых, высокая производительность, малые габариты установки для осуществления способа,простота ее эксплуатации,возможность реализации способа в любых хранилищах для любых овощей и плодов. j

Далее обоснование способа и его лизация будут рассматриваться на примере распознавания и отделения здоровых и некондиционных клубней картофеля.

Здоровые и некондиционные (гнилые, вялые) клубни картофеля имеют разные физические свойства - твердость и газонасыщенность (под газонасыщенностью авторы подразумевают отношение массы газа, содержащегося в объеме клубня к массе клубня, а под твердостью - способность сохранять форму под действием.внешнего усилия).

Очевидно, что здоровые клубни по отношению к некондиционным имеют большую твердость и меньшую газонасыщенносргь, поскольку больной и вялый картофель в результате физико-химических процессов изменяет структуру, теряет твердость и насыщается газами.

В то же время больной картофель имеет одинаковый и в отдельных случаях деже больший удельный вес по отношению к здоровым клубням.

Если опустить в емкость с жидкостью (например, воду) здоровые и некондиционные клубни картофеля, все они утонут. В этом случае на клубни будет действовать давление, равное сумме атмосферного давления Ро и гидростатического Рг.

На глубине h газ, находящийся внутри клубня, будет подчиняться закону Менделе- ева-Клайперона с поправкой на твердость,

m

K(Po+Pr).Vh .RT f4

О)

где К - коэффициент твердости клубня;;

Vh - объем газа внутри клубня при давлений над поверхностью жидкости, равном нормальному атмосферному давлению;

R -универсальная газовая постоянная;

Т - температура в градусах Кельвина;

ц- молярная масса газа;

m - масса газа внутри клубня.

В свою очередь, Рг рж-g.h, (2) ;

h - высота столба жидкости (воды); |

РЖ - плотность жидкости.;

Если емкость загерметизировать и| создать разрежение над поверхностью воды, то объем газа внутри больных и вялых клубней увеличивается и соответственно ув;ели- чится объем самих клубней, поскольку нарушена их структура и уменьшена твердость, по сравнению со здоровыми клубнями. Причем, чем мягче клубень, тем большее приращение объема он получит и, след овательно, тем меньше станет его удельный вес (плотность).

При этом состояние газа внутри клубня будет подчиняться следующей зависимости

m

K(P+Pr).V -Ј RT, г

(3)

где Р- давление (разрежение) над поверхностью воды;10

V - новый объем газа внутри клубня Р.

Условием всплывания любого тела, а следовательно,и клуней картофеля является соотношение

15

А -Рж,

где РГ - плотность тела (картофеля); РЖ - плотность жидкости (воды). В свою очередь ,

А

М

Vh +AV

где М - масса тела (клубня);25

Vh - объем тела на глубине h до создания разрежения;

AV - приращение (уменьшение) объема тела при увеличении разрежения над поверхностью жидкости.30

Изменение объема газа и пропорционально ему объема тела под действием перепада давления при создании разрежения над поверхностью воды будет равно разности между (3) и (1):35

1

1

) (5)

л v m R Т (

°V JUK. Р +РГ Ро +Рг Подставив (5) в (4) и учитывая, что40 М

Vh -- , получим

рг,

М

М ( m

рп/Ж

/9ж.

Р + Рг

Проделав соответствующие преобразования с (6), получив следующее выражение

(1-)-К2(-р -рГ-р71рГ),-55 0,

где Ki TV- коэффициент газонасыщения клубня;

КГ

RT/Эж

д по10

я Р.

ла, а ляет15

я);

20

(4)

25

оздаъемавер30

циом пеениязно35

) (5)

40

45

Рг (6)

)

50

разоение

рГ),-55

Из анализа формулы (7) ясно, что чем больше коэффициент газонасыщенности, тем меньшее разрежение надо создавать над поверхностью жидкости для всплытия клуней картофеля (и других овощей и плодов, плотность которых больше плотности воды).

Для овощей и плодов, плотность которых меньше плотности водного раствора, для разделения здоровых и некондиционных овощей и плодов создавать давление над поверхностью жидкости, величина которого должна уменьшаться с увеличением коэффициента газонасыщенности, при этом больные овощи и плоды погружаются, а здоровые остаются на поверхности жидкости.

Кроме того, во втором слагаемом в знаменателе присутствует коэффициент газонасыщенности, с увеличением которого для всплытия клубней необходимо создавать большее разрежение. У здоровых клубней коэффициент твердости настолько велик, что серийно выпускаемыми насосами нельзя достигнуть необходимого разрежения и здоровые клубни останутся на дне емкости..

Таким образом, строго теоретически обоснована возможность разделения здоровых и некондиционных овощей и плодов в герметичной емкости с жидкостью путем создания давления (разрежения.) над поверхностью жидкости.

Для уменьшения величины разрежения (давления), необходимой для изменения удельного веса больных плодов, и связанных с этим затрат, целесообразно применять водный раствор с плотностью, меньшей плотности здоровых плодов.

Необходимо создавать раствор разной плотности для разных плодов. Кроме того, такой раствор должен быть безвредным для плодов и экологически чистым. Всем этим требованиям отвечает раствор поваренной соли (хлористого натрия).

Практические опыты авторов полностью подтвердили теоретическое обоснование способа.

На чертеже изображено устройство для реализации способа распознавания и отделения здоровых овощей и плодов от некондиционных (на примере картофеля).

Устройство содержит емкость 1 с водным раствором 2, бункер 3 для загрузки

Картофеля, шибер 4 для герметизации емко- сти со стороны загрузки, вентиль 5, насос 6, устройство 7для удаления некондиционных клубней, устройство 8 для удаления здоровых клубней, емкость 9 для некондицион- 5 ных клубней, емкость 10 для здоровых клубней, здоровые клубни 11, некондиционные клубни 12 и устройство 13 для перемешивания картофеля.

Устройство работает следующим обра- 10 зом.

Исходное состояние устройства - емкость 1 заполнена водой 2 до определенного уровня, насос 6 отключен, вентиль 5 и устройство 8 для удаления здоровых клуб- 15 ней закрыты, а шибер 4 открыт,

Через бункер 3 в емкость 1 загружают картофель, который весь погружается на дно емкости.

После этого закрывают шибер 4, чем 20 герметизируют емкость, открывают вентиль 5 и включают насос б, который создает разрежение над поверхностью водного раствора. Одновременно включают устройство 13 для перемешивания картофеля.25

Под действием перепада давления, создающегося за счет разрежения над повер- хностью воды, некондиционные 1.2 (больные и в.ялые) клубни начинают всплывать на поверхность водного раствора, а 30 здоровые клубни 11 остаются на дне емкости. Перемешивающее устройство 13 одновременно моет картофель и освобождает застрявшие в общей массе картофеля некондиционные клубни, которые всплывают. 35 Когда закончится процесс разделения на здоровые и некондиционные клубни (период времени определяется эксперимента|1ь- но), включают устройство 7, кото рое удаляет некондиционные клубни из емкости 1 в емкость 9.

По окончании выгрузки некондиционного картофеля останавливают насос 6 и включают устройство 8, которое выгружает здоровые клубни в емкость 10.

По окончании выгрузки здоровых клубней отключают устройства 7 и 8, открыва ют шибер 4, и процесс повторяется.

Реализация предлагаемого способа позволит повысить надежность распознавания и отделения здоровых и некондиционных плодов и овощей а также повысить производительность, что принесет значительный экономический эффект.

Формула изобретения

Способ сортировки плодов, преимущественно картофеля, по удельному весу, предусматривающий выгрузку плодов в емкость, заполнение ее водой, вынос рассортированных по удельному весу плодов, о т- личающийся тем, что, с целью повышения точности, после заполнения емкости водой осуществляют ее герметизацию с последующим созданием в ней давления или разрежения над поверхностью воДы, при этом после выноса всплывших некондиционных плодов, имеющих меньший уде|1ь- ный вес, давление или разрежение Над поверхностью воды устанавливают равным атмосферному, после чего производят удаление кондиционных плодов с большим удельным весом.

Назначение: сельское хозяйство, сортировка овощей и плодов, преимущественно картофеля, в овощехранилищах. Подлежащие сортировке плоды загружают в емкость, заполняют ее водой, герметизируют, создают над поверхностью воды разрежение или давление, удаляют всплывающие некондиционные плоды, после чего давление или разрежение над поверхностью воды устанавливают равным атмосферному и удаляют кондиционные плоды. 1 ил.