Способ сортировки плодов, устройство и вещество для осуществления способа

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для гидравлической сортировки плодов. Сущность изобретения заключается в том, что сортировку осуществляют в гидроемкости, разделенной в верхней части шторками, укрепленными поперек ламинарного течения жидкости. В качестве жидкости может быть использована морская вода.3 с. и 9 з. п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для гидравлической сортировки плодов.

Широко известна ручная сепарация (сортировка, отделение качественных от некондиционных) плодов, при которой из общей массы собранного урожая отделяют высококачественные плоды без повреждений, используя их для длительного хранения, а плоды с видимыми повреждениями используют для машинной переработки на сок и иные консервированные продукты.

Недостаток ручной сортировки (сепарации) заключается в том, что визуально невозможно вскрыть имеющиеся в плодах дефекты, основанные на их физиологических состояниях, которые проводят к ускоренной порче отдельных плодов в общей массе при длительном хранении, что с одной стороны приносит предприятию убыток от несвоевременной переработки таких плодов со скрытыми дефектами, а с другой стороны больные плоды заражают здоровые, размещенные рядом в упаковке, особи, что приводит к дополнительным материальным затратам. К тому же, ручная сортировка собранного урожая плодов требует длительного времени и непроизводительно занимает имеющиеся на производстве трудовые ресурсы.

Известен способ отбора плодов, например яблок, склонных к побурению по изменению физиологических свойств плодов, при котором для повышения точности отбора указанных яблок, склонных к побурению, их помещают в емкость объемом, равным 15 л, залитую ректифицированным спиртом, разбавленным до 83,8 об. удельный вес которого соответствует 0,85.

Из общей массы плодов (на выбор, снятых с деревьев в саду перед началом сбора урожая) берут наугад 80 плодов и помещают в сосуд с указанной жидкостью, температура которой равна 20^оС. Плоды, помещенные в такую жидкость, с удельным весом 0,85 разделятся на две фракции. Одни из них опустятся на дно, а другие останутся плавать на поверхности. Затем опытную партию отсепарированных плодов хранят при одних и тех же условиях (при 1^оС и относительной влажности воздуха, 90%). В процессе хранения выяснилось, что та часть яблок, которая осталась плавать на поверхности ректифицированного спирта, полностью подверглась заболеванию (побурению) и погибла в течение 3-4 мес. Та же часть плодов, которая утонула в жидкости и опустилась на дно сосуда, заболеваниям не подверглась и хранилась в свежем виде в течение 7-8 мес. (авт.св. СССР N 762796, кл. А 01 F 25/00, 1979).

Существенным недостатком способа отбора плодов, склонных к побурению, является использование дорогой жидкости такой, как ректифицированный спирт. К тому же однажды разбавленный, например водой, ректифицированный спирт, выдерживает лишь один удельный вес 0,85, что не дает возможности сепарации плодов на возможность различного срока хранения с использованием того же их физиологического состояния.

Так, разделив все плоды на две фракции (на тонущие в жидкости и плавающие в ней) по известному способу сепарации те плоды, которые остались плавать на поверхности указанной жидкости, все без исключения отправляют в цех переработки, где их в дробильных машинах измельчают и используют для отжима сока, или для консервирования на повидло, джемы и т.п. тогда, как часть из них могла бы еще храниться в течение 2-4 мес и могла бы быть реализована в свежем виде. Кроме того, часть плодов по известному способу, утонувшая в жидкости с ее удельным весом 0,85, также не является однородной по качеству и на конец восьмимесячного срока хранения лишь 25-30% содержащихся в ней плодов остаются в свежем и высококачественном виде, преимущественно небольшие по размеру плоды, снятые в недозрелом состоянии и подвергнутые дозреванию в период длительного хранения. Другие плоды за тот же период становятся морхлыми, с рыхлой, несочной тканью, теряют в весе и изменяется их первоначальный вкус. Это говорит о том, что плоды, утонувшие в ректифицированной жидкости, следует еще раз сепарировать на отдельные фракции, в которых каждый плод должен быть отсортирован на максимум времени хранения, с учетом его физиологических способностей. Например, одна часть плодов, которая может быть подвергнута побурению в течение 1 мес. используя тут же на консервирование. Другие же плоды следует, разделить на фракции, могущие храниться 2-8 мес, что дает возможность реализовать эти плоды по срокам, когда качество их оставалось бы без видимых изменений. К сожалению, известный способ сепарации плодов при использовании жидкости с ее удельным весом, равным 0,85, этим свойством не обладает.

Цель изобретения упрощение процесса сепарации, снижения его себестоимости и повышение качества.

Цель достигается тем, что в гидравлический поток, циркулирующий по замкнутой системе насос-емкость-гидропровод-насос помещают плоды, например, яблоки, которые перемещаются вдоль емкости и одновременно по мысленным траекториям вытесняются жидкостью на поверхность водоема. При этом, из-за того, что плоды по удельному весу отличаются друг от друга, и если предположить, что в гидропоток в основание емкости опустили пять яблок с отличающимися удельными весами (от минимального 0,76 до максимального 0,80), то в потоке жидкости с равными для всех условиями начинают первыми всплывать плоды с наименьшим удельным весом, равным 0,76. Затем, потоком плоды относятся на некоторое расстояние и следующим всплывает плод с удельным весом, равным 0,77, поток 0,78 и т.д. последним всплывет плод с удельным весом, равным 0,80. Теперь, если размежевать емкость в ее верхней части на отсеки так, чтобы стенки (шторы) этих отсеков лежали в плоскостях, пересекающих гидропоток, а сами стенки углублялись от уровня жидкости на глубину не более, чем на 20-25 см, то можно получить своеобразный сепаратор, абсолютно точно разделяющий плоды по их приблизительно равному удельному весу. Практикой установлено, что чем больший удельный вес имеет плод, тем дольше хранится при хранении, а таким образом можно сепарировать плоды не только по качеству, но и по их физиологической способности к длительному хранению.

Для того, чтобы сепарация плодов была более успешной (например, более краткосрочной, высокопроизводительной и обладала возможностью стерилизации плодов перед закладкой на долгосрочное хранение), вместо обычной жидкости, например, воды, применяемой для сепарации, используют растворы пищевых солей, например, поваренной соли, раствор которой действует стерильно на поверхность плода, не давая возможности болезнетворным бактериям проникать внутрь него, а с другой стороны солевой раствор обладает большей выталкивающей (вытесняющей) способностью, чем ускоряется процесс всплытия плода на поверхность водоема.

На фиг.1 изображено устройство для сепарации плодов, вид сверху; на фиг. 2 устройство для сепарации плодов, в котором последние из накопительного бункера к основанию гидрокорпуса подаются при помощи скребкового конвейера; на фиг. 3 аналогичное устройство для осуществления способа сепарации плодов, в котором плоды подаются на сепарацию при помощи винтового шнека; на фиг.4 устройство для сепарации, в котором плоды подаются из бункера в зону сепарации под действием собственного веса; на фиг.5 емкость, заполненная жидкостью, предназначенная для проведения опыта на скорость всплытия плодов, имеющих различный удельный вес; на фиг.6 проведение того же опыта, но с применением солевого раствора вместо обычно применяемой жидкости, например воды.

Предлагаемый плодовый сепаратор для осуществления способа сепарации плодов (фиг. 1) содержит корпус 1, взаимодействующий посредством диффузора 2 с бункером 3 для накопления плодов, соединенный с указанным диффузором 2 посредством скребкового конвейера 4 (фиг.2), шнекового 5 (фиг.3), или струйного 6 (фиг.4), догружаемого плодами по направлению стрелки 7. Подача плодов из бункера 3 в зону диффузора 2 осуществляется вращением скребкового конвейера 4 по направлению стрелки 8 действием эластичных скребков 9 и по направлению стрелки 10, а с применением шнекового конвейера 5 по направлению стрелки 11. Устройства для подачи плодов в зону диффузора 2 (фиг.2-4) взаимодействуют в работе с гидравлическим насосом 12, соединенным посредством трубопровода 13, направляющего жидкость по стрелке 14. При этом скорость истечения жидкости регулируют задвижкой 15, а ее истечение из полости корпуса 1 может быть осуществлено в верхней зоне 16 (фиг.2), средней зоне 17, или нижней 18 (фиг.3). Корпус 1 в поперечнике (в верхней зоне) разделен на отсеки 19, 20, 21, 22, 23 и 24 (фиг.3), выполненные шторами 25, занимающими глубину погружения не более 1/4-1/3 гидравлического столба указанного корпуса, а в каждой шторе (по ее нижней кромке) закреплены эластичные подушки 26 (фиг. 2 и 3), препятствующие травмированию плодов при их касании на сортировке. По полости корпуса 1 жидкость истекает в направление стрелок 27, а плоды 28, 29, 30, 31 и 32 (фиг.2) перемещаются не только с гидравлическим потоком, но и по траектории в жидкости, соответственно, 33, 34, 35, 36 и 37. Заборная труба 13 в зоне отсека 24 содержит сливной канал 38, оборудованный защитной сеткой. Во избежание травмирования плодов при обработке струйным конвейером (фиг.4) наклонная поверхность 39 и угловая 40 покрыты мягким губчатым материалом. Плоды 41 (фиг.2), проходя полость диффузора 2, предварительно сортируются по удельному весу и самые тяжелые, например, плод 42, опускаются в основание струйного конвейера. Из каждого отсека (фиг.1) отсортированные плоды под действием струйных установок 43 (действием гидрофакелов 44) удаляются посредством конвейеров 45, 46 и т.д. на пневмопросушку (не показана) и упаковку, перемещая их в направление стрелок 47 (фиг.2).

Способ работы предлагаемого плодового сепаратора основан на отличающейся скорости всплытия плодов на поверхность водоема в зависимости от удельного веса каждого плода (фиг.5). Плоды, прижатые к основанию емкости 1 дощечкой и отпущенные ею для свободного всплытия, за одно и то же время проходят различную длину пути и в какой-то определенный момент занимают положения: плод 28 положение 28', плод 29 положение 29' и так далее до положения 32' плода 32, а, всплыв на поверхность жидкости те же плоды погружаются на различную глубину, пропорционально своему удельному весу. Так, плод 28 (фиг.5), как самый объемный, всплывает на высоту 49, разместившись в положение 28", плод 29, занимая положение 29", всплывает на высоту 50, плод 30, находясь в положении 30", всплывает на высоту 51, плод 31, занимая положение 31", всплывает на высоту 52, а плод 32, соответственно занимает положение 32" и размещается (условно) на уровне жидкости в ее плоскости 53.

Для более ускоренного всплытия плодов на поверхность сепарационной жидкости, последняя может быть представлена в виде раствора поваренной соли в воде (рассола), или морской воды с солями повышенной концентрации, обеспечивающими жидкости большую вытесняющую способность при сепарации плодов. Так, если в полость 53 залить жидкость, насыщенную солями (указанными выше), то плод 28 (фиг.6) всплывет в положение 28"' и поднимется над уровнем жидкости на высоту 54, так же и остальные плоды, например, плод 32, занимающий в этом случае положение 32''', поднявшись над поверхностью упомянутой жидкости на высоту 55.

Для уяснения принципа сепарации плодов, помещенных в жидкость, следует обратиться к опыту на фиг.5.

Предположим, что емкость корпуса 1 заполнена водой и к ее основанию дощечкой 48 равномерно прижали плоды 28, 29, 30, 31 и 32, заведомо определив, что удельный вес плода 28 равен 0,76, плода 29 0,77, плода 30 0,78, плода 31 0,79 и плода 32 0,80. Теперь, предложим, что в опыте участвует вода с удельным весом, равным 0,99823. Если дощечку 48 в основании жидкости повернуть вокруг плодов и поставить сбоку них вертикально, то освобожденные плоды, например, яблоки, начинают всплывать, вытесняемые жидкостью по закону Архимеда. При этом, большей скоростью всплытия будут обладать плоды с меньшим удельным весом и медленно будут всплывать плоды, обладающие большим удельным весом. Если предположить, что плоды всплывают уже 5 с, то на конец этого времени плод 28 окажется в положении 28', плод 29 в положении 29", плод 30 в положении 30', плод 31 в положении 31' и плод 32 в положении 32'. Из этого следует, что плоды за одно и то же время всплытия преодолели разные пути и на конец такого опыта первым всплывет плод, имеющий наименьший удельный вес, а плод, имеющий наибольший удельный вес всплывет последним. Естественно, каждый плод на различную высоту будет вытеснен жидкостью и займет положение: плод 28 высоту 49, плод 29 высоту 50, плод 30 на высоту 52 и плод 32 остался на уровне 53. Если жидкости, в которой проходит процесс сепарации, придать динамическое ламинарное движение, например, в виде спокойного течения, то каждый из плодов за время всплытия будет отнесен на некоторое расстояние от точки начала проведения опыта и плоды начнут всплывать поочередно в зонах, ограниченных стенками отсеков. При этом, в первом отсеке всплывет первый плод 28, затем, проплыв некоторое расстояние под водой, всплывет второй плод 29, но уже во втором отсеке, и так далее, а последним в пятом отсеке по истечении наибольшего подводного плавания всплывет последний пятый плод с наибольшим удельным весом. Таким образом, все плоды отсортируются в отсеках, размещенных в верхней части корпуса с помощью жидкости, протекающей в этом корпусе.

Далее, если предположить, что вещество, участвующее в сепарации плодов, есть жидкость и не просто вода, а смесь воды с солями, то в процессе сепарации будет участвовать иное вещество в виде солевого раствора, удельный вес которого превышает удельный вес воды. Это значит, что такая жидкость ускорит всплытие всех плодов, участвующих в опыте, а каждый из плодов всплывет на поверхность указанной жидкости на дополнительную высоту. Если учесть, что раствор поваренной соли еще и отличный консервант, то смоченная таким рассолом поверхность каждого плода предохраняется от повреждения болезнетворными бактериями.

Определив взаимосвязь удельного веса каждого плода со временем его всплытия на поверхность жидкости, можно использовать предлагаемое устройство для осуществления способа сепарации плодов. Так в накопительный бункер 3 (фиг. 1 и 2) загружают плоды в направлении стрелки 7. Затем, по нории скребкового конвейера 4, действующего в направлении стрелок 8 и 10 эластичными скребками 9 подают плоды в положение 41 диффузора 2, которые увлекаются течением в направлении стрелок 27 в полость корпуса 1, заполненного до определенного уровня водой. Попав в зону диффузора 2, плоды 41 начнут распределяться по уровню погружения и самые тяжелые из них займут некоторое положение 42, распределившись по траекториям всплытия 33, 34, 35, 36 и 37. При этом, по траектории 33 (фиг.2) всплывают плоды, удельный вес которых наименьший. Несмотря на равные условия погружения и всплытия, а также одной и той же ламинарной скорости течения сепарирующей жидкости, плоды с различным удельным весом ведут себя по разному в гидравлическом потоке.

Как уже отмечалось, первыми всплывают по траектории 33 и с большей скоростью плоды 28 с наименьшим удельным весом и занимают отсек 19, ограниченный шторами 35 (фиг.3) с защитными подушками 26. Затем, по траектории 34 всплывают плоды 29 с несколько большим по сравнению с плодами 28 удельным весом и занимают отсек 20. Отсек 21 занимают плоды 30, перемещающиеся в ламинарном потоке по траектории 35. Плоды 31, перемещаемые по траектории 36, занимают отсек 22, и отсек 23 занимают плоды 32, переместившиеся под водой по траектории 37. Что касается отсека 24, то устройство регулируют скоростью течения жидкости так, чтобы плоды с наибольшим удельным весом занимали лишь крайнее положение в отсеке 23, а скорость течения регулируют задвижкой 15 так, чтобы насос 12, подающий жидкость в направлении стрелок 14, при его постоянной производительности не мог увеличивать скорость ламинарного течения выше требуемого уровня. Плоды, разместившиеся в отсеках устройства, удаляются конвейерами 45 и 46 (фиг.1 и 2) в направлении стрелок 47 при содействии гидроструйной установки 43 с помощью гидрофакелов 44. Жидкость циркулирует по трубопроводу 13, занимающему систему гидросепаратора.

Подачу плодов в зону сортировки осуществляют также посредством шнекового конвейера 5 (фиг.3), приводимого во вращение вокруг оси в направлении стрелки 11.

В связи с особыми условиями сепарации плодов, например, с целью ускорения, или замедления такого процесса разделения плодов по их физиологическим свойствам, в предлагаемом устройстве размещают каналы для слива жидкости в верхней зоне 16, средней 17, или нижней зоне 18. Так, для ускорения сепарации плодов путем их ускоренного всплытия в воде, сливной канал размещают в верхней зоне 16. Тогда жидкость, перемещаемая в полости корпуса ламинарным течением, поднимает ближе к поверхности плоды с наибольшим удельным весом, обеспечивая их ускоренное всплытие с целью сокращения длины корпуса и времени сепарации. Если позволяет длина корпуса, а плоды обладают малым удельным весом, например, плоды с рыхлой тканью сорт "Стар-кримпсон", то канал для слива жидкости размещают в средней зоне 17 (фиг.3). При нижнем же расположении сливного канала, например, в зоне 18, сепарируют плоды самые легкие, например, орехи-фундуки, которые требуют большей скорости течения жидкости в полости корпуса, чтобы плоды успели отсортироваться по малоотличающимся удельным весом орехо-плодных.

Устройство может подавать плоды в зону сепарации с помощью струйного конвейера 6 (фиг.4), в котором плоды подаются к диффузору 2 за счет перегрузки плодового бункера 3. Тогда под тяжестью плодов в пеpегруженном сверх гидроуровня плоды преодолевают выталкивающую способность жидкости. В основании конуса гидропотоком 6 нижние плоды вымываются в зону диффузора и уносятся в полость корпуса для сепарации указанном выше способом.

Во избежание травмирования плодов при входе в гидропоток диффузора, его угловые поверхности 40 и наклонная 39 покрываются эластичным материалом, например, губчатой резиной. В зоне 16 корпуса (фиг.2) размещают сепарирующую сетку (фиг.3), предохраняющую плоды от их попадания в гидросистему.

Характерной особенностью предлагаемого устройства является доступность осуществления сепарации различных плодов от семечковых и косточковых до орехоплодных, причем, как плавающих на поверхности воды при нормальных условиях, так и тонущих в ней. Так, если плоды тонут, например, налитые груши, то в качестве сепарирующей жидкости применяют солевые растворы, вплоть до насыщенных. При этом, для каждого сепарируемого сорта подбирают жидкость определенной плотности солевого раствора. Вместе с тем, таким сепаратором, сортирующим плоды на щадящем режиме, можно успешно сортировать куриные, гусиные и иные птичьи яйца по их удельному весу, при этом яйца повышенного удельного веса имеют высшие диетические показатели, характеризующие не только их высокие качества, но и способность к более длительному хранению, а яйца с меньшим удельным весом, а значит уже потерявшим часть своего веса от высыхания, следует немедленно отправлять в торговую сеть для реализации, пока они все еще находятся в качественном диетическом состоянии.

В таком солевом растворе можно успешно сортировать картофель, огурцы и прочие огородные культуры, качество плодов которых без знания их удельного веса с использованием сепарирующей жидкости определить иным способом невозможно.

Щадящие условия такой сепарации дают возможность сепарировать не только плоды и овощи, но и иные, указанные выше нестандартные продукты питания, также как и бахчевые культуры, особенно нуждающиеся в определении зрелости каждого плода и способности хранения до даты реализации без потери качества. Использование же солевого раствора для сепарации плодов, овощей, огородных и бахчевых культур дает возможность такой сепарации на физиологическую способность каждого плода.

Кроме того, предлагаемое устройство конструктивно несложно. Так, в его схему при струйной сепарации (фиг.4) в качестве механизма с подвижными элементами входит лишь водяной насос, который можно заменить течением горного ручья там, где он рядом. Тогда такое устройство не требует никакого ремонта и профилактики до самого конца уборки. В комплект предлагаемого устройства входит пневмосушильный агрегат, дающий возможность просушки плодов перед их упаковкой. Использование же солевого раствора, например, поваренной соли, обеспечивает возможность сохранять плоды от грибковых заболеваний при их длительном хранении.

Формула изобретения

1. Способ сортировки плодов, включающий загрузку из в бункер, сортировку по удельному весу в потоке жидкости, создаваемом в гидроемкости, разделенной на отсеки шторами, и выгрузку рассортированных плодов на просушку и упаковку, отличающийся тем, что, с целью ускорения процесса разделения плодов на фракции по удельному весу и повышения качества сортировки, в гидроемкости создают ламинарный поток жидкости, отсеки располагают поперек ламинарного потока, разделительные шторы погружают в верхний слой гидропотока и направляют указанный поток под углом к горизонтальной поверхности основания ванны, а угол подъема ламинарного потока увеличивают по направлению течения жидкости.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что скорость перемещения плодов относительно отсеков гидроемкости регулируют изменением скорости течения ламинарного потока жидкости.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью сохранения качества плодов и уменьшения степени их травмирования, указанные плоды размещают в загрузочном бункере выше уровня жидкости, подтопляют их нагрузкой сверху и принудительно подают к основанию бункера в зону сортировки.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что гидроемкость оснащают дополнительными каналами для слива жидкости, а угол подъема ламинарного потока изменяют путем подачи рабочей жидкости в верхний, или средний, или нижний сливной канал гидроемкости.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что угол подъема ламинарного потока рабочей жидкости изменяют в зависимости от удельного веса сортируемых плодов.

6. Способ по пп.1 и 5, отличающийся тем, что перед сортировкой плодов, обладающих высоким удельным весом, угол течения ламинарного потока увеличивают, а перед сортировкой плодов с низким удельным весом угол течения ламинарного потока рабочей жидкости уменьшают.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что скорость ламинарного потока регулируют посредством гидравлической задвижки.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью интенсификации разделения несортированных плодов на фракции по их удельному весу, указанные плоды подают в ламинарный гидравлический поток через диффузор.

9. Устройство для сортировки плодов, включающее корпус в виде гидравлической емкости, заполненной рабочей гидросредой и разделенной на отводные каналы для сбора рассортированных плодов, загрузочное устройство и сливной канал, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и качества сортировки плодов, отводные каналы представляют собой отсеки, полости которых отделены одна от другой посредством сетчатых штор, шторы погружены в верхний слой жидкости и закреплены на внутренних стенках гидравлической емкости поперек ламинарного течения жидкости, в зоне передней стенки корпуса закреплен гидронасос и гидропроводом соединен с диффузором, диффузор размещен в основании загрузочного устройства, загрузочное устройство выполнено в виде сообщающегося сосуда и соединено посредством диффузора с полостью гидроемкости, диффузор размещен между загрузочным устройством и полостью корпуса, а между диффузором и гидронасосом установлена задвижка для изменения скорости течения ламинарного гидропотока, в задней стенке корпуса, по ходу движения плодов, выполнены, например, два дополнительных сливных канала, при этом все сливные каналы размещены по меньшей мере в трех уровнях, а гидросистема изготовлена по замкнутой схеме.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что глубина погружения сетчатых штор в верхний слой ламинарного потока составляет 1/4 - 1/3 гидравлического столба рабочей жидкости в ванне.

11. Применение природного раствора солей в качестве жидкости для сортировки плодов по их удельному весу.

12. Применение по п.11, отличающееся тем, что в качестве природного раствора солей применяют морскую воду.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6