institutul naŢional de cercetare-dezvoltare iii_2009/inmateh iii_2009.pdf · după caz,...

Vol. 29, No.3 /2009 INMATEH -

SEPTEMBER - DECEMBER

ISSN: 1583 – 1019 Bucharest, vol 29, No.3/2009

LUCRARI STIINTIFICE (INMATEH)

Vol. 29, No.3 /2009 LUCRĂRI ŞTIINŢIFICE (INMATEH)

2

Managing Editorial Board Editor Chief Pirnă Ion, General Manager - INMA Bucharest, Prof.on.Dr.Eng., SR I, Corresponding member of ASAS, [email protected]

Scientific Secretary Ganea Ioan, INMA Bucharest,

Dr.Eng., TDE II; [email protected] Official translator Barbu Mihaela, INMA Bucharest,

Prof. English, French

Assistant Editor Vlăduţ Valentin, Head of Testing

Department - INMA Bucharest, Dr.Eng., SR III; [email protected]

Editorial Board Gângu Vergil, ASAS, Prof.on.Dr.Eng., SR I, Member of ASAS Bria Nicolae, ASAS, Prof.on.Dr.Eng., SR I, Member of ASAS Cojocaru Iosif, INMA Bucharest, Prof.on. Dr.Eng., SR I Brătucu Gheorghe, TRANSILVANIA University from Braşov, Prof. Dr.Eng. Cândea Ioan, TRANSILVANIA University from Braşov, Prof.Dr.Eng., Corresponding member of ASAS Popescu Simion, TRANSILVANIA University from Braşov, Prof.Dr.Eng., Member of ASAS Mitroi Adrian, USAMV Bucharest, Prof. Dr.Ing. Boruz Sorin, University from Craiova, Lecturer Dr.Eng. Biriş Sorin, Polytechnic University of Bucharest - Biotechnical Engineering Faculty, Assoc. Prof. Dr.Eng. Paraschiv Gigel, Polytechnic University of Bucharest - Biotechnical Engineering Faculty, Assoc. Prof. Dr.Eng. Maican Edmond, Polytechnic University of Bucharest - Biotechnical Engineering Faculty, Lecturer Dr.Eng Bungescu Sorin, USAMVB Timişoara, Assoc. Prof. Dr.Eng. Muraru Vergil, INMA Bucharest, Dr.Eng., SR I Nedelcu Mihail, INMA Bucharest, MSc. Eng., TDE II

INMATEH - Agricultural Engineering, vol. 29, no. 3 / 2009

NATIONAL INSTITUTE OF RESEARCH-DEVELOPMENT FOR MACHINES AND

INSTALLATIONS DESIGNED TO AGRICULTURE AND FOOD INDUSTRY - INMA Bucharest

6 Ion Ionescu de la Brad Bd, sector 1, Bucharest

Three times a year ISSN: 1583 - 1019 Edited: INMA Bucharest


1

CUPRINS / CONTENTS

Pag.

1.

INNOVATIVE TECHNIQUE FOR ESTABLISHING STRAW CEREAL IN SUSTAINABLE SYSTEM USING A TECHNICAL EQUIPMENT WITH WORKING ELEMENTS FOR SEEDBED PREPARATION AND SOWING

/ TEHNICĂ INOVATIVĂ DE ÎNFIINŢARE A CULTURILOR DE CEREALE PĂIOASE ÎN SISTEM DURABIL CARE UTILIZEAZĂ UN ECHIPAMENT TEHNIC CU ORGANE DE LUCRU PENTRU PREGĂTIT PATUL GERMINATIV ŞI SEMĂNAT

PhD. Eng. Eugen MARIN, PhD. Eng. Ion PIRNĂ, PhD. St. Eng. Dragoş MANEA, PhD.St. Eng. Cristian SORICĂ - INMA Bucharest

3

2.

TEHNOLOGIE PENTRU PROMOVAREA IN ROMÂNIA A PLANTEI ENERGETICE MISCANTHUS, CA SURSA REGENERABILA IN SCOPUL CREŞTERII COMPETITIVITĂŢII ŞI SECURITĂŢII ENERGETICE

/ TECHNOLOGY FOR PROMOTION IN ROMANIA OF ENERGY CROP MISCANTHUS, AS RENEWABLE RESOURCE TO INCREASE ENERGY COMPETITIVENESS IN INDEPENDENCE PURPOSES

PhD. St. Sorică Cristian, Dr.Eng. Voicu Emil, PhD. St. Manea Dragoş, - INMA Bucureşti, Karl Schweighofer - ARGE Austrian Miscanthus, Austria

10

3.

INNOVATIVE TECHNOLOGY FOR ESTABLISHMENT TILLAGE AND WEEDING CROPS SYSTEM SUSTAINABLE, ADAPTED TO THE CLIMATIC SPECIFIC REGIONS OF ROMANIA

/ TEHNOLOGIE INOVATIVĂ DE LUCRAREA SOLULUI ŞI ÎNFIINŢAREA CULTURILOR DE PLANTE PRĂŞITOARE ÎN SISTEM DURABIL, ADAPTATĂ LA CONDIŢIILE PEDOCLIMATICE SPECIFICE REGIUNILOR DIN ROMÂNIA

Dr.Eng. Eugen MARIN, Prof.on.Dr.Eng. Iosif COJOCARU, Dr.Eng. Nicolae CONSTANTIN, Eng. Mariana Loredana IVAN

INMA Bucureşti

16

4.

EXPERIMENTAREA TEHNOLOGIEI PENTRU RECOLTAREA ŞTIULEŢILOR ÎN FAZA DE PRECOACERE IN SISTEM CORN-COB-MIX

/ TESTING TECHNOLOGIES COB COLLECTION SYSTEM IN CORN-COB-MIX Eng. Stan Marius, Dr.Eng. Stanciu Lucian, Prof.on.Dr.Eng. Cojocaru Iosif - INMA Bucureşti,

Dr.Eng. Cociu Alexandru – INCDA Fundulea

24

5.

MODERN TECHNOLOGY FOR SOWING HOEING PLANTS USING A TECHNICAL EQUIPMENT ENDOWED WITH DISTRIBUTION DEVICES FOR MICROGRANULATED FERTILIZERS AND INSECTICIDES

/ TEHNOLOGIE MODERNĂ PENTRU SEMĂNATUL PLANTELOR PRĂŞITOARE CARE UTILIZEAZĂ UN ECHIPAMENT TEHNIC PREVĂZUT CU APARATE DE DISTRIBUŢIE A ÎNGRĂŞĂMINTELOR ŞI INSECTICIDELOR SUB FORMĂ DE MICROGRANULE

Prof.Hon.PhD.Eng. Iosif COJOCARU, PhD. Eng. Eugen MARIN, PhD. Eng. Marinela MATEESCU, PhD. Student Cristian SORICĂ

INMA Bucharest

30

6.

THE INFLUENCE OF GLYCEROL CONTENTS ON THE EXPANSION INDEX OF STARCH BASED LOOSE FILL PACKAGING OBTAINED THROUGH THERMOPLASTIC EXTRUSION

/ INFLUENTA CONŢINUTULUI DE GLICERINĂ ASUPRA GRADULUI DE EXPANDARE AL AMBALAJELOR DE PROTECTIE ANTISOC PE BAZA DE AMIDON REALIZATE PRIN EXTRUDARE TERMOPLASTICA

Dr.Eng. Nicolae CIOICA, PhD. St. Eng. Constantin COŢA, PhD. St. Eng. Mihaela NAGY, INMA Bucuresti, Filiala Cluj-Napoca

36

7.

OPTIMIZATION PROCESSES OF DRYING OF GRAIN IN TERMS OF REDUCING ENERGY CONSUMPTION / OPTIMIZAREA PROCESELOR DE USCARE A CEREALELOR ÎN CONDITIILE REDUCERI CONSUMULUI DE ENERGIE

Dr.Eng. L. CĂLIN 1), Prof.Dr.Eng. I. IONEL

1), Prof.Asoc.Dr.Eng. N. BRIA

2)

1) Universitatea ”Politehnica” din Timisoara, România,

2)INMA Bucureşti, România

41

8.

TEHNOLOGII INOVATIVE PENTRU PĂSTRAREA ŞI DEPOZITAREA SEMINŢELOR DE CEREALE ŞI PLANTE TEHNICE LA PRODUCĂTORII AGRICOLI

/ INNOVATIVE TECHNOLOGIES FOR STORAGE OF SEED GRAIN AND INDUSTRIAL PLANTS TO AGRICULTURAL PRODUCERS

Dr.Eng. Păun Anişoara, Dr.Eng. Găgeanu Paul , PhD. St. Eng. Chih Li-Hua Ioana, Eng. Zaica Alexandru, Eng. Cânpeanu Ana

- INMA Bucureşti –

46

9.

OPPORTUNITIES TO REALISE SMOKING EQUIPMENT FOR SMALL PROCESSING UNITS AND AGRICULTURAL FARMS / POSIBILITĂŢI DE REALIZARE A UNOR INSTALAŢII DE AFUMARE PENTRU UNITĂŢI DE PROCESARE MICI ŞI FERME

AGROTURISTICE Prof.univ.Dr.Eng.Carol Csatlos - Universitatea TRANSILVANIA din Braşov

50

10.

THERMAL TUBES USE POSSIBILITIES FOR MILK COOLERS / POSIBILITĂŢI DE UTILIZARE A TUBURILOR TERMICE LA RĂCITOARELE DE LAPTE

Phd.Eng. Professor Gheorghe Brătucu - Transilvania University of Braşov, Ph.D.Eng. Miklos Herdon – University of Debrecen, Hungary

56

11.

EXPERIMENTAL AQUATIC SYSTEM FOR SUPER-INTENSIVE BREEDING OF FISH / SISTEM ACVACOL RECIRCULANT EXPERIMENTAL DE CREŞTERE SUPERINTENSIVĂ A PEŞTILOR

Eng. Petru DAVID, Phd.eng. Augustin POP, Eng. Gheorghe DESPA, Eng. Valentin POPOVICI

- INMA – Filiala Timişoara -

63


2

12.

TEHNOLOGIE ŞI ECHIPAMENTE TEHNICE DE OBŢINERE A ULEIURILOR VEGETALE / TECHNOLOGY AND TECHNICAL EQUIPMENTS FOR OBTAINING VEGETABLE OILS

Dr.Eng. Paul Găgeanu, Dr.Eng. Anişoara Păun, Eng. Alexandru Zaica, Eng. Chih Li hua Ioana, Tehn. George Bunduchi

- INMA Bucureşti –

70

13.

NOI TEHNOLOGII CURATE PENTRU RECUPERAREA-REFOLOSIREA-REUTILIZAREA DEŞEURILOR DE MATERIALE PLASTICE ÎN SCOPUL REDUCERII IMPACTULUI NEGATIV ASUPRA MEDIULUI ŞI A SĂNĂTĂŢII

/ NEW CLEAN TECHNOLOGIES FOR RE-USING, RECOVERING,RECYCLING PLASTIC WASTE TO REDUCE NEGATIVE IMPACT ON ENVIRONMENT AND HEALTH

Dr. Eng. Bădănoiu Bianca, Eng. Tican Nicolae, Eng. Nedelcu Daniela Lidia

- INMA Bucuresti Romănia / INMA Bucharest, Romania –

76

14.

ASPECTS REGARDING THE PREDICTABLE RELIABILITY OF THE AUTOMATION SYSTEM IN BREAD BAKING EQUIPMENTS / ASPECTE PRIVIND FIABLITATEA PREVIZIONALĂ A SISTEMELOR DE AUTOMATIZARE DE LA ECHIPAMENTELE

DE COPT PAINE Phd.Student George Păunescu, Phd.Eng. Professor Gheorghe Brătucu

- Transilvania University of Braşov -

80

15.

RESEARCH CONCERNING THE REALIZATION OF A TECHNICAL EQUIPMENT FOR DRYING OF VEGETABLE WITH SOLAR ENERGY USED IN BRASOV AREA / CERCETĂRI PRIVIND REALIZAREA UNUI ECHIPAMENT TEHNIC PENTRU USCAREA PRODUSELOR VEGETALE CU ENERGIE SOLARĂ, UTILIZABIL ÎN ZONA BRAŞOV

Phd.Student Eng. Andreea Marin, Phd.Prof.Eng. Gheorghe Brătucu - Transilvania University of Braşov –

84

16.

ALTERNATIVE SUPPLY OF AGRICULTURAL TRACTORS WITH RAW OILS / ALIMENTAREA ALTERNATIVĂ A TRACTOARELOR AGRICOLE CU ULEIURI VEGETALE CRUDE

PhD. Eng. Ion PIRNĂ, PhD. Eng. Mircea NICOLESCU, Eng. Marin MIHAI, Eng. Iulian VOICEA INMA Bucharest, Romania

89


3

INNOVATIVE TECHNIQUE FOR ESTABLISHING STRAW CEREAL IN SUSTAINABLE SYSTEM USING A TECHNICAL EQUIPMENT WITH WORKING ELEMENTS FOR SEEDBED

PREPARATION AND SOWING /

TEHNICĂ INOVATIVĂ DE ÎNFIINŢARE A CEREALELOR PĂIOASE ÎN SISTEM DURABIL CARE UTILIZEAZĂ UN ECHIPAMENT TEHNIC CU ORGANE DE LUCRU PENTRU PREGĂTIT PATUL

GERMINATIV ŞI SEMĂNAT

PhD. Eng. Eugen MARIN, PhD. Eng. Ion PIRNĂ, Ph.D. St. Eng. Dragoş MANEA, PhD.St. Eng. Cristian SORICĂ

INMA Bucharest

Abstract: Sustainable development it means management and preserving the base natural resources: preservation of land, water, plants and animal genetic resources, of environment and orientation of technological and institutional changes so that it ensures the satisfaction of human needs both as for present and for future. Establishment of cultures consist in the introduction of seed into the soil, to a certain depth and is one of the most important agro-technical works, which must receive maximum attention. Innovative technology for the establishment of cereal crops in a sustainable system which uses a technical equipment with working elements for seedbed preparation and sowing is a solution that makes easier some agricultural operations, the soil aeration being reduced, as well as the risk of environmental resource degradation and it presents many technical and economic advantages: lower fuel consumptions and labour, shorter work periods, more simplified system of agricultural machinery. This way it obtains, conservation or improvement of soil characteristics and maintaining the soil structure by reducing compaction due to fewer crossings at seedbed preparation for sowing.

Keywords: technology, establishment, cereal, sustainable, equipment 1. TECHNOLOGICAL FLOW OF MECHANIZED WORKS FOR STRAW CEREAL CULTURES

The main activity of vegetal production farms in Romania is, in most cases the culture of straw cereal crops. The set of processes and measures taken in order to obtain a product is a specific technology. The final product, in the case of farm activity, is agricultural production represented by the quantity of seeds (wheat, barley, oats, rye, etc.) which are intended for industrial processing. The final product is delivered directly to the customer which, if necessary, it supplies transport to the silo. Regarding the production cycle, it can be schematically shown in Figure 1.

Rezumat: Dezvoltarea durabilă înseamnă managementul şi conservarea resurselor naturale de bază: conservarea pământului, a apei, a plantelor şi a resurselor genetice animale, a mediului şi orientarea schimburilor tehnologice şi instituţionale în aşa manieră încât să se asigure satisfacerea nevoilor umane atât pentru prezent, cât şi pentru viitor. Înfiinţarea culturilor constă în introducerea seminţei în sol, la o anumită adâncime şi reprezintă una din cele mai importante lucrări agrotehnice, căreia trebuie să i se acorde maximum de atenţie. Tehnologia inovativă pentru înfiinţarea culturilor cerealiere în sistem durabil care utilizează un echipament tehnic cu organe de lucru pentru pregătit patul germinativ şi semănat reprezintă o soluţie care facilitează unele operaţii agricole, afânarea solului fiind mai redusă, ca şi riscul degradării resurselor de mediu şi care prezintă mai multe avantaje tehnico-economice: consumuri de carburanţi şi forţă de muncă mai mici, perioade de lucru mai scurte, sistema de maşini agricole mai simplificată. Se realizează astfel, conservarea sau ameliorarea caracteristicilor solului şi menţinerea structurii solului prin reducerea tasării ca urmare a reducerii numărului de treceri la pregătirea patului germinativ pentru semănat.

Cuvinte cheie: tehnologie, înfiinţat, cereale, durabil, echipament 1. FLUXUL TEHNOLOGIC AL LUCRĂRILOR MECANIZATE PENTRU CULTURI DE CEREALE PĂIOASE

Activitatea principală a fermelor de producţie vegetală din România o reprezintă, în majoritatea cazurilor cultura de câmp a păioaselor. Ansamblul de procese şi măsuri adoptate în sensul obţinerii unui produs reprezintă o tehnologie specifică. Produsul final, în cazul activităţii fermei, este producţia agricolă reprezentată de cantitatea de seminţe (grâu, orz, ovăz, secară etc.) care sunt destinate procesării industriale. Produsul final este livrat direct către client căruia i se asigură, după caz, transportul până la siloz. În privinţa ciclului de producţie, acesta poate fi schematic reprodus în figura 1.

Fig. 1 - Scheme of the production cycle in a farm growing cereal crops/Schema ciclului de producţie într-o fermă de cereale păioase


4

2. MECHANIZATION TECHNOLOGIES FOR SOIL WORKS, ESTABLISHMENT AND MAINTENANCE OF CEREAL CROPS CULTURES IN CONVENTIONAL VERSION

Technology is reflected on agricultural land by the technological flow, which means all methods and work in their natural order and sequence, starting from chemical and organic fertilizers administration to the irrigation of crops (Figure 2).

2. TEHNOLOGII DE MECANIZARE PENTRU LUCRĂRILE SOLULUI, ÎNFIINŢAREA ŞI ÎNTREŢINEREA CULTURILOR DE CEREALE PĂIOASE ÎN VARIANTA CONVENCŢIONALĂ

Tehnologia se concretizează pe terenul agricol prin fluxul tehnologic, care reprezintă totalitatea metodelor şi lucrărilor în ordinea şi succesiunea lor firească, începănd de la administrarea îngrăşămintelor chimice şi organice pănă la irigarea culturilor (fig. 2).

Fig. 2. Technological flow diagram of the mechanical works for soil working, establishment and maintenance of straw cereal crops in the

conventional version/Schema fluxului tehnologic al lucrărilor mecanizate pentru lucrările solului, înfiinţarea şi întreţinerea culturilor de cereale păioase în varianta convenţională

Agricultural machines system means all types of technical equipment used for the mechanization of all works within production proces. Mechanization system ensures that all agricultural technical equipment are related between them from technical, economic and organizational point of view, in order to obtain maximal yields with minimal costs. Criteria of choice for agricultural machines in a mechanizing system consider: - mechanization zonality, determined by the relief, soil resistance, culture plan structure, labour available; - feasibility of the technique, determined by the technical characteristics of machines, by the manner of satisfaction of agro-technical demands for their technical performances; - economic efficiency, materialized by lower recovery time for investments in machinery. 3. INNOVATIVE TECHNIQUE FOR ESTABLISHING STRAW CEREAL IN SUSTAINABLE SYSTEM USING A TECHNICAL EQUIPMENT WITH WORKING ELEMENTS FOR SEEDBED PREPARATION AND SOWING

Competition imposed by the necessity to obtain yields as large as possible with material costs as low as possible, in terms of natural resources conservation combined with the current peculiar technological possibilities led to the application of new technologies of culture, the transition from conventional to sustainable agriculture technologies. Development of weed control techniques, improved machinery and technology to work the soil and sowing are important premises in expanding low-cost production technologies. Romania has a high natural potential for introducing the establishing technologies for straw cereal crops within reduced works system as a form of sustainable agriculture, leading to long-term protection of environmental resources. Important restrictive factors are

Prin sistem de maşini agricole se înţelege totalitatea tipurilor de echipamente tehnice agricole folosite pentru mecanizarea tuturor lucrărilor din cadrul unui proces de producţie. Sistemul de mecanizare asigură ca totalitatea echipamentelor tehnice agricole componente să fie corelate între ele din punct de vedere tehnic, economic şi organizatoric, în vederea obţinerii unor producţii agricole maxime la costuri minime. Criteriile de alegere a maşinilor agricole în cadrul unui sistem de mecanizare au în vedere: - zonalitatea mecanizării, determinată de relieful terenului, rezistenţa solului, structura planului de culturi, disponibilul de forţă de muncă; - tehnica posibilă de folosit, determinată de caracteristicile tehnice ale maşinilor, de modul de satisfacere a cerinţelor agrotehnice la performanţele lor tehnice; - eficienţa economică, concretizată prin timp redus de recuperare a investiţiilor făcute în maşini. 3. TEHNICĂ INOVATIVĂ DE ÎNFIINŢARE A CEREALELOR PĂIOASE ÎN SISTEM DURABIL CARE UTILIZEAZĂ UN ECHIPAMENT TEHNIC CU ORGANE DE LUCRU PENTRU PREGĂTIT PATUL GERMINATIV ŞI SEMĂNAT

Competiţia impusă de necesitatea obţinerii unor recolte căt mai mari cu costuri materiale căt mai mici, în condiţiile conservării resurselor naturale combinată cu deosebitele posibilităţi tehnologice actuale a condus la aplicarea unor noi tehnologii de cultură, trecerea de la tehnologiile convenţionale la agricultura durabilă. Dezvoltarea tehnicilor de control a buruienilor, îmbunătăţirea maşinilor şi tehnologiilor de lucrat solul şi de semănat constituie premise importante în extinderea tehnologiilor cu costuri reduse de producţie. România are potenţial natural ridicat pentru introducerea tehnologiilor de înfiinţat culturi de cereale păioase în sistem cu lucrări reduse ca formă a agriculturii durabile, care conduc la protecţia pe termen lung a resurselor de mediu. Factorii restrictivi importanţi sunt

Distribution of solid chemical and organic

fertilizers

Seedbed preparation

Straw cereal sowing

Fito-sanitary Treatments

Cultures Irrigating

Machines for distribution of

chemical and organic

fertilizers

Ploughs

Base soil work (ploughing)

Disk Harrows

Straw cereal sowing

machines

Spraying Machines

Irrigating installations


5

determined by: the absence of such technologies, limited financial resources and technical endowment with adequate and efficient system of machines. Soil working is a major link in the technology of reduced works cultures. They seek to obtain productions but also soil and environment amelioration. Mobilization of soil increases the aeration porosity and intensifies aerobic microbiological processes. These processes hasten decomposition of humus and releasing of nutrients available to plants. Stimulate microbiological activity. Depending on climatic conditions, cultivated plant, fertilization and weed control system, it has developed two versions of the system with reduced works: Variant I – Establishing straw cereal crops with technical equipment endowed with working elements for seedbed preparation and sowing in tilled field In Table 1 are shown the works for soil preparation and sowing straw cereals in variant I and in Figure 3, aggregates used.

determinaţi de: absenţa unor astfel de tehnologii, de resursele financiare limitate şi de dotarea tehnică cu sistema de maşini adecvată şi performantă. Lucrările solului reprezintă o veriga principala in tehnologia culturilor cu lucrări reduse. Ele urmăresc obţinerea de producţii dar şi consemnarea şi ameliorarea solului şi a mediului ambiant Mobilizarea solului creşte porozitatea de aeraţie şi intensifica procesele microbiologice aerobe. Aceste procese grăbesc descompunerea humusului şi eliberarea de substanţe nutritive accesibile plantelor. Stimulează activitatea microbiologică. În funcţie de condiţiile pedoclimatice, de planta cultivată, de sistemul de fertilizare şi combatere a buruienilor, s-a elaborat două variante ale sistemului cu lucrări reduse: Varianta I - Înfiinţat culturi de cereale păioase cu echipamentul tehnic cu organe de lucru pentru pregătit patul germinativ şi semănat în teren arat

În tabelul 1 sunt prezentate lucrările de pregătire a solului şi semănat cereale păioase în varianta I iar în figura 3 agregatele folosite.

Table 1

Soil Works Technical equipment used Technological processes realized

Ploughing at 18....25 cm

Reversible plough RP5

Plug - întoarcere-amestecare Plough – reversal - mixing

Seedbed preparing and

sowing

Technical equipment with working elements for

seedbed preparation and sowing, SGR

Spinning of the rotors in vertical plan grinds by shock and redistributes evenly

the soil through working width

Vigorous working of the clods which due to received shocks, are grinded on

minimum cohesion surfaces, protecting this way the soil granular structure

Mechanical measuring of seeds with a measuring device type grooved cylinder

and pneumatic distribution


6

Fig. 3 - Agricultural aggregates used în Variant I/Agregate utilizate în Varianta I Variant II – Establishing straw cereal crops with technical equipment endowed with soil working and sowing elements

In Table 2 are shown soil works and sowing straw cereal crops in variant II and in Figure 4, aggregates used in this case.

Varianta II - Înfiinţat culturi de cereale păioase cu echipamentul tehnic cu organe de lucrat solul şi semănat

În tabelul 2 sunt prezentate lucrările solului şi semănat cereale păioase în varianta II iar în figura 4 agregatele folosite în acest caz.

Table 2

Soil Works Technical equipment used Technological processes realized

Soil working and sowing

Technical equipment with soil working and sowing

elements type SGR

Soil working by endowing the vertical rotors with blade cutting tools

Mechanical measuring of seeds with a measuring device with grooved

cylinder

Evacuation of air-seeds mixture in the main transport pipe, wherefrom are

taken by the air flow produced by fan and conducted to vertical pipe,

towards the main distribution head, where take place the primary

distribution of air-seeds mixture and further on towards secondary

distribution heads, which manage the seeds mixture to shovels.

The covering of seeds finalizes with elastic teeth harrow which does

levelling, too.


7

Fig. 4 - Agricultural aggregates used in Variant II/ Agregate utilizate în Varianta II

Technical equipment with working elements for seedbed preparation and sowing, SGR by endowment of vertical rotors with tooth cutting tools is used for straw cereal sowing in field half prepared for sowing. Vertical rotors with tooth cutting tools process the soil, worked through ploughing, at depths below 8 cm obtaining this way an appropriate seedbed for sowing. Technical equipment with working elements for seedbed preparation and sowing, SGR by endowment of vertical rotors with blade cutting tools is used for straw cereal sowing in field unprepared for sowing. Vertical rotors with blade cutting tools process the soil, at depths below 12 cm obtaining this way an appropriate seedbed for sowing. Technical equipment with working elements for soil preparation and sowing straw cereal, SGR (Figure 5) works in aggregate with 150 HP tractor son wheels endowed with third category hydraulic lifting devices, coresponding SR ISO 730-1+C1.

Echipamentul tehnic cu organe de lucru pentru pregătit patul germinativ şi semănat, SGR prin echiparea rotoarelor verticale cu cuţite dinte este utilizat la semănatul cerealelor păioase în teren semipregătit pentru semănat. Rotoarele verticale cu cuţite dinte prelucrează solul, lucrat prin arătură, la adâncimi de până la 8 cm creănd astfel un pat germinativ corespunzător în vederea semănatului. Echipamentul tehnic cu organe de lucru pentru pregătit patul germinativ şi semănat, SGR prin echiparea rotoarelor verticale cu cuţite lamă este utilizat la semănatul cerealelor păioase în teren nepregătit pentru semănat. Rotoarele verticale cu cuţite lamă prelucrează solul la adâncimi de până la 12 cm creănd astfel un pat germinativ corespunzător în vederea semănatului. Echipamentul tehnic cu organe de lucru pentru pregătit solul şi semănat cereale păioase, SGR (fig.5) lucrează în agregat cu tractoarele de 150 CP pe roţi prevăzute cu ridicătoare hidraulice de categoria 3 conform SR ISO 730-1+C1.

Fig. 5. Technical equipment with working elements for soil preparation and sowing straw cereal, SGR/ Echipamentul tehnic cu organe de lucru pentru pregătit solul şi semănat cereale păioase

Technical equipment with working elements for soil preparation and sowing has a harrow with vertical rotors (Figure 6), which can work independently for soil working or for seedbed preparation and a mechano-pneumatic sowing machine (Figure 7) which can work independently for straw cereal sowing.

Echipamentul tehnic cu organe de lucru pentru pregătit solul şi semănat are în componenţă o grapă cu rotoare verticale (fig. 6), care poate lucra independent la lucrat solul sau la pregătirea patului germinativ şi o semănătoare mecano-pneumatică (fig. 7) care poate lucra independent la semănatul cereale păioase.

Fig. 6. Harrow with vertical rotors Fig. 7. Mechano-pneumatic sowing /Grapa cu rotoare verticale machine/Semănătoare mecano-pneumatică Main technical characteristics of technical equipment

with working elements for soil preparation and sowing straw cereal, SGR are presented in Table 3.

Principalele caracteristici tehnice ale echipamentului

tehnic cu organe de lucru pentru pregătit solul şi semănat cereale păioase, SGR sunt prezentate în tabelul 3.

Table 3

Characteristic/Caracteristica Value/Valoare

Power source, HP 150

Aggregation mode carried

Overall size dimensions, mm - Width - Lenght - Height with lifted trace furrowers

4460 3590 2920

Mass, kg 1575

Rotary harrow

Harrow type with rotary cutting tools in vertical


8

plan

Number of rotary cutting tools 14

Number of cutting tools per rotor 2

Distance between rotors, mm 245

Working width, m 3,5

Working depth, cm 6,0...10,0

Transmission type With gear wheels

Power of reduction gear box, kW 100

Transmission ratio 0,62

Type of the grinding roller With spurs (Parker)

Mecano-pneumatic sowing machine

Type of sowing machine with centralized measuring and pneumatic distribution

Number of shovels 28

Distance between rows, mm 12,5


Sowing depth, cm 1,2...8,0

Type of seeds measuring device With grooved cylinder

Type of shovels Double disk or mono disk

Capacity of seeds storage bin, l 800

The operation of technical equipment with working elements for soil preparation and sowing

On the base frame of rotary harrow is mounted the harrow with vertical rotors, behind whom attache the grinding and suplimentary soil levelling elements, respectively spurs roller. This realizes working process by rotating in vertical plan of the rotors which grind through shock and redistribute evenly the soil through working width. Combining spinning motion of rotors with advancing motion due to tractor displacement, it leads to vigorous working of the clods which due to received shocks, are grinded on minimum cohesion surfaces, protecting this way the soil granular structure. The desired grinding degree of soil, at its processing with rotary harrow, is obtained for various conditions and working speeds, by corresponding adjustments of rotative speed for vertical rotors. Vertical rotors may be equipped depending on soil working with tooth cutting tools or blade cutting tools. The adjustment of rotative speed for vertical rotors is made by exchange wheels at the level of reduction gear box. In order to avoid the soil being throw away sideways, rotary harrow is equipped with a frontal shield articulate mounted on the carrying box. The soil worked this way with rotary harrow is a corresponding seedbed for sowing. The link between rotary harrow and mechano-pneumatic sowing machine is made through the harrow frame and central coupling bar. Seeds measuring for all the shovels i tis made by mechanical way, with a measuring device with grooved cylinder, and its assignment and transportation to shovels is made pneumatic. By the displacement of technical equipment, the metallic wheel of mechano-pneumatic sowing machine, through a chain transmission and some cardan transmissions, set in motion the axle of measuring device with grooved cylinder. From seeds storage bin, the seeds measured by grooved cylinder are evacuated into the main transport pipe, wherefrom are taken by the air flow produced by fan and conducted to vertical pipe, towards the main distribution head, where take place the primary distribution of air-seeds mixture and further towards the secondary distribution heads, which manage the seeds mixture to shovels. The place where the seeds are taken up by the air flow is a Venturi type construction (shape), in order to prevent the appearance of some superpressures that might reflow the seeds back to the measuring device. The walls of vertical pipe, on its last part, before the main distribution head, are gauffered in order to provide homogenization of air-seeds mixture. The covering of

Funcţionarea echipamentului tehnic cu organe de lucru pentru pregătit solul şi semănat

Pe cadrul de bază al grapei rotative este fixată grapa cu rotoare verticale, în urma căreia se ataşează organele de mărunţire şi nivelare suplimentară a solului, respectiv tăvălugul cu pinteni. Aceasta realizează procesul de lucru prin rotirea în plan vertical a rotoarelor care mărunţesc prin şoc şi redistribuie în mod egal solul pe lăţimea de lucru. Combinarea mişcării de rotaţie a rotoarelor cu mişcarea de înaintare datorată deplasării tractorului, conduce la prelucrarea energică a bulgărilor de sol care datorită şocurilor primite se mărunţesc pe suprafeţele de minimă coeziune protejându-se astfel structura granulară a solului. Gradul dorit de mărunţire al solului, la prelucrarea lui cu grapa rotativă, se obţine pentru diferite condiţii şi viteze de lucru, prin reglarea corespunzătoare a turaţiei rotoarelor verticale. Rotoarele verticale pot fi echipate în funcţie de lucrarea solului cu cuţite dinte sau cuţite lamă. Reglajul turaţiei de lucru a rotoarelor verticale se face prin roţi de schimb la nivelul reductorului de turaţie. Pentru evitarea aruncării laterale a solului grapa rotativă este echipată cu un scut frontal montat articulat pe cutia portantă. Solul astfel lucrat de grapa rotativă reprezintă un pat germinativ corespunzător în vederea semănatului. Legătura dintre grapa rotativă şi semănătoarea mecano-pneumatică se face prin intermediul cadrului grapei şi a tirantului central de cuplare. Dozarea seminţelor pentru toate brăzdarele se face pe cale mecanică, cu un aparat de dozare cu cilindru canelat, iar repartiţia şi transportul lor spre brăzdare se face pneumatic. Prin deplasarea echipamentului tehnic, roata metalică a semănătorii mecano-pneumatice, prin intermediul unei transmisii cu lanţ şi a unor transmisii cardanice, pune în mişcare axul aparatului de distribuţie cu cilindru canelat. Din buncărul de seminţe, seminţele dozate de cilindrul canelat, sunt evacuate în conducta principală de transport a amestecului aer-seminţe, de unde sunt preluate de curentul de aer debitat de ventilator şi trimise la conducta verticală, spre capul principal de distribuţie, unde se face distribuţia primară a amestecului de aer şi seminţe şi mai departe spre capetele secundare de distribuţie, care dirijează fiecare amestecul cu seminţe spre brăzdare. Locul în care seminţele sunt preluate de curentul de aer este o construcţie (formă) de tip Venturi, pentru a se preveni apariţia unor suprapresiuni care să refuleze seminţele înapoi, spre aparatul de dozare. Pereţii conductei verticale, pe ultima porţiune, înainte de capul principal de distribuţie, sunt gofraţi pentru a asigura omogenizarea amestecului aer-seminţe. Operaţia de acoperire a seminţelor se definitivează cu ajutorul grapei cu dinţi elastici, care


9

seeds finalizes with elastic teeth harrow which does levelling, too. At every end of parcel, before ending the work, the motion from power take off shaft to the rotary harrow will be interrupted, and then it will be actuated the hidraulic lifting device of the tractor in order to hinge up technical equipment for the row end return. 4. CONCLUSIONS

The advantages of technology: - store up and better exploit of water from soil; - the soil compacts less; - the soil structure is protected; - the hummus preserve better; - by eliminating the ploughing and harrowing works, the cost price is lower, economizing especially the fuel. 5. REFERENCES 1. Krasnicenko A.: The hand-book of agricultural machines fabricant, Technical Publishing House, Bucharest, 1964. 2. Barba, V e.o.: The guide of agricultural mechanic,

Ceres Publishing House, 1970. 3. Rus, Fl.: Equipment for soil working. Sowing and crops maintenance, “Transilvania” University from Brasov, 1986. 4. Rus, Fl.: Agricultural machines for soil working, sowing and crops maintenance, “Transilvania” University from

Brasov, 1987. 5. Project No. 51048, 2008…2011, Innovative technique for cereal crops set up in sustainable system, which limits the soil degradation, preserves the biodiversity and contributes to qualitative increases of the agricultural production, developped within the Research Programe PARTNERSHIPS IN THE PRIOR DOMAINS, INMA Bucharest. 6. xxx. Advertising catalogues: RABE WERK, GASPARDO: www.maschionet.com/, AMAZONE: www.amazone.de,MAT Craiova:www.matcraiova.ro, Mecanica Ceahlău Piatra Neamţ: www.mecanicaceahlau.ro

realizează şi o nivelare. La fiecare capăt de parcelă, înainte de terminarea lucrului, se va întrerupe mişcarea de la arborele prizei de putere la grapa rotativă, după aceea se va acţiona mecanismul de ridicare al tractorului pentru suspendarea echipamentului tehnic în vederea efectuării întoarcerilor la capăt de rând. 4. CONCLUZII

Avantajele tehnologiei: - înmagazinează şi valorifică mai bine apa din sol; - solul se tasează în mai mică măsură; - structura solului este protejată; - humusul se conservă mai bine; - prin eliminarea lucrărilor de arat, discuit, grăpat, preţul de cost este mai redus, făcându-se economie în special la combustibil. 5. BIBLIOGRAFIE 1. Krasnicenko A.: Manualul constructorului de maşini agricole, Ed. Tehnică, Bucureşti, 1964. 2. Barba, V ş.a., Indrumătorul Mecanicului Agricol, Ed. Ceres

1970 3. Rus, Fl.: Echipamente pentru lucrările solului. Semănat şi întreţinerea culturilor, Universitatea “Transilvania” din Braşov, 1986 4. Rus, Fl.: Maşini agricole pentru lucrările solului, semănat şi întreţinerea culturilor, Universitatea “Transilvania” din

Braşov, 1987 5. Proiectul nr. 51048, 2008...2011, Tehnică inovativă pentru înfiinţarea culturilor cerealiere în sistem durabil, care limitează degradarea solului, conservă biodiversitatea şi contribuie la creşteri calitative ale producţiilor agricole, desfăşurat în cadrul Programului PARTENERIATE ÎN DOMENIILE PRIORITARE, INMA Bucureşti 6. xxx. Prospecte: RABE WERK, GASPARDO:

www.maschionet.com/, AMAZONE: www.amazone.de, MAT Craiova: www.matcraiova.ro, Mecanica Ceahlău Piatra Neamţ: www.mecanicaceahlau.ro

http://www.maschionet.com/

http://www.amazone.de/

http://www.matcraiova.ro/

http://www.mecanicaceahlau.ro/

http://www.maschionet.com/

http://www.amazone.de/

http://www.matcraiova.ro/

http://www.mecanicaceahlau.ro/


10

TEHNOLOGIE PENTRU PROMOVAREA IN ROMÂNIA A PLANTEI ENERGETICE MISCANTHUS,

CA SURSA REGENERABILA IN SCOPUL CREŞTERII COMPETITIVITĂŢII ŞI SECURITĂŢII ENERGETICE

/ / TECHNOLOGY FOR PROMOTION IN ROMANIA OF ENERGY CROP MISCANTHUS, AS

RENEWABLE RESOURCE TO INCREASE ENERGY COMPETITIVENESS IN INDEPENDENCE PURPOSES

Drd.ing. Sorică Cristian, dr.ing. Voicu Emil, drd.ing. Manea Dragoş, - INMA Bucureşti,

Karl Schweighofer - ARGE Austrian Miscanthus, Austria

Abstract: Crop of Miscanthus can be used to produce electricity and / or thermal power plant both in large (30 MW), which use thousands of tons of biomass annually and in small household systems that use several tons, during the winter months. By using Miscanthus's combustion process, carbon dioxide emissions are reduced and the methane released from landfills are removed. Given the novelty of established Miscanthus crop and agro-technical requirements, imposed on planting Miscanthus rhizomes depending on soil conditions and climate in our country there is in manufacturing a machine that meets these requirements, for which the INMA developed a project execution, after which he executed and tested a model of Miscanthus rhizomes Planter (MPM 4). If harvesting technology directly from the feed chain to combine because of specific cultural characteristics of Miscanthus is required equipment that can harvest crops with high waist and full cut (full working width). In our country there are firms forage harvesters Claas (Jaguar), John Deere, New Holland, but are not equipped to meet the requirements of Miscanthus crop harvesting. To solve this problem INMA has designed and developed a model of equipment for harvesting crops with high Miscanthus stems called EPI, which was mounted on the combine harvester towed feed CTF-65. Also, INMA has designed a collection machinery Miscanthus rhizomes, ERR, was in progress of implementation of the experimental model, in order to exploit marketing and ensure rhizomes by genetic material for a new culture Keywords: technology, Miscanthus, equipment, rhizome 1. INTRODUCTION

Greenhouse effect and global warming are already almost universally accepted reality. Use of renewable energy produced by the cultivation of plants that replace fossil fuels is one of the solutions to reduce the consequences of this global threat. In 2006 the EU made an impact study (Appendix) which shows several strands in the field of renewable resources. For the 2007 and Romania is part of the EU, must be aligned to the Common Agricultural Policy (CAP - Common Agricultural Policy).

Study (part of the Final Report EU's 2006 energy crops in the period 2005 to 2020) centered on energy from biomass, which is subject to both a market analysis and the impact of the policies followed, appears to be of great importance, especially in the political and economic as it is worded.

The use of biomass energy should be promoted in all basic sectors (heating, electricity and biofuels for transport). At least until 2010, there will be a major competition for raw materials, biofuels based primarily on agricultural crops, while electricity and heat by relying primarily on wood and waste.

One renewable biomass needed to ensure bioenergy generation and widespread in the last decades in EU

Rezumat: Cultura de Miscanthus poate fi folosită pentru producerea energiei electrice şi/sau termice atât în termocentralele mari (30 MW), care folosesc mii de tone de biomasă anual, cât şi în sisteme mici casnice care folosesc câteva tone, în timpul lunilor de iarnă. Prin utilizarea Miscanthus-ului în procesul de ardere, emisiile de dioxid de carbon sunt reduse, iar cele de metan degajate din depozite sunt eliminate. Având în vedere caracterul de noutate al înfiinţării culturii de Miscanthus şi datorită cerinţelor agrotehnice impuse privind plantarea rizomilor de Miscanthus în funcţie de condiţiile de sol şi climă, în ţara noastră nu există în fabricaţie o maşină care să îndeplinească aceste cerinţe, fapt pentru care INMA a elaborat un proiect de execuţie, după care s-a executat şi încercat un model experimental de maşină de plantat rizomi de Miscanthus (MPM 4). În cazul tehnologiei de recoltare direct din lan cu combina de furaje, datorită caracteristicilor specifice culturii de Miscanthus este necesar un echipament care să poată recolta culturi cu talie înaltă şi tăiere integrală (pe toată lăţimea de lucru). În ţara noastră există combine de recoltat furaje ale firmelor CLAAS (JAGUAR), JOHN DEERE, NEW HOLLAND, dar nu sunt dotate cu echipamente care să îndeplinească cerinţele de recoltare a culturilor de Miscanthus. Pentru rezolvarea acestei probleme INMA a proiectat şi realizat un model experimental de echipament pentru recoltat culturi cu tulpini înalte de Miscanthus denumit EPI, care s-a montat pe combina tractată de recoltat furaje CTF-65. De asemenea, INMA a proiectat un echipament tehnic de recoltare a rizomilor de Miscanthus, ERR, aflat în stadiul de execuţie a modelului experimental, în vederea valorificării rizomilor prin comercializare şi asigurării materialului genetic pentru o nouă cultură. Cuvinte cheie: tehnologie, Miscanthus, echipament, rizomi 1. INTRODUCERE

Efectul de seră şi încălzirea globală sunt deja realitatăţi aproape unanim acceptate. Utilizarea de resurse regenerabile obţinute prin cultivarea de plante energetice care înlocuiesc combustibilii fosili reprezintă una din soluţiile reducerii consecinţelor acestui pericol global. În anul 2006 Uniunea Europeană a efectuat un studiu de impact (ANEXA) din care rezultă câteva direcţii de acţiune în domeniul resurselor regenerabile. Fiindcă din 2007 şi România este parte a UE, trebuie să se alinieze la politica agricolă comună (CAP – Common Agricultural Policy).

Studiul (parte a Raportului Final UE 2006 referitor la culturile energetice in perioada 2005 – 2020) centrat pe energia obţinută din biomasa, care constituie obiectul atât a unei analize de piaţă cât şi a impactului produs de politicile urmate, apare ca având o mare importanţă, mai ales în cadrul politic şi economic în care este cuprins.

Utilizarea biomasei trebuie promovată în toate sectoarele energetice de bază (încălzire, electricitate şi biocombustibili pentru transport). Cel puţin până în 2010, nu va exista o competiţie majoră pentru materia primă, biocombustibilii bazându-se în principal pe culturile agricole, pe când electricitatea şi încălzirea bazându-se în principal pe lemn şi deşeuri.

Una dintre sursele regenerabile care asigură biomasa necesară generării bioenergiei, larg raspândita în ultimile


11

countries is the cultivation of Miscanthus, which through a series of recovery provides economic benefits, but especially on the environment. This can be used to produce electricity and / or thermal power plant both in large (30 MW), which use thousands of tons of biomass annually and in small household systems that use several tons, during the winter months. By using Miscanthus's combustion process, carbon dioxide emissions are reduced and the methane released from landfills are removed. 2. MISCANTHUS CROP TECHNOLOGY - Rotation

Because of the perennial, Miscanthus does not enter the rotation, but is grown extensively in some soils less suitable for other crops, which remain 15-20 years. Perennial crops have the advantage that it reduces the cost of land preparation and planting. Miscanthus's going well as any plant growing. After harvesting the plant seed, with approx. 3-4 weeks before the ground work is recommended herbicide total area to be planted with a total herbicide (eg glyphosate) for controlling perennial weeds. - Fertilization

Miscanthus has a high capacity link for the recovery of soil fertility and a high capacity for recycling of large quantities of fertilizers by rhizomes. Stored mature rhizomes more fertilizer than plants need, so after two vegetative cycles are required only small quantities of fertilizer to be applied additional.

In establishing the holding is required, depending on the initial supply of soil, 25 kg/ha P2O5, 50 ... 60 kg/ha K2O and 150 kg/ha N. - Soil works

By preparing land for cultivation of Miscanthus is intended primarily raising deeper allowing good root system development, to promote the development of microorganisms in soil and in dry regions, to be stored and to reserve large quantities water. For it is recommended that before the work of plowing to do a subsolaj for decompacting arable layer and plowing to run in late autumn at a depth of 20...25 cm and winter to leave the furrow cruel. It is advisable to have deeper because in this case would form rhizomes too deep, which would delay emergence. Spring plowing is working just before the plantation, only the grower, to a depth of 8 ... 10cm. - Planting material and planting of the crop Miscanthus

Miscanthus site is a perennial herb which is sterile, just multiply by vegetative, by dividing the rhizomes. Rhizomes were irregularly shaped bronze color, with pronounced swelling and even branches, their thickness varying from 7 to 12 mm. For planting in the field using young rhizomes (up to three years), healthy, without wrinkle or mechanical injury, length 15 cm and weight 10 ... 40 ... 60 g, with at least 3-4 buds viable.

Distance of planting varies with soil fertility. Strains growing on fertile soils high, it is recommended distance 100/100 cm (10000 plants/ha) on the medium 50/100 cm (15000 plants/ha.), and those poor 50/50 cm (20000 plants/ha).

Planting depth varies with time of planting and soil nature. On 8 cm and soil compactness on the sand 10 cm. - Maintenance works

Application of nitrogen fertilizer in spring (50 ... 60 kg/ha) is the second year of vegetation very early, immediately after harvesting, for immediate start in growing plants receive nitrogen administered.

Weed control in crop Miscanthus can be made with combinations of herbicides preemergent and postemergent, based on:

decenii în ţările UE este cultura de Miscanthus, care prin valorificare asigură o serie de avantaje economice, dar mai ales asupra mediului. Aceasta poate fi folosită pentru producerea energiei electrice şi/sau termice atât în termocentralele mari (30 MW +), care folosesc mii de tone de biomasă anual, cât şi în sisteme mici casnice care folosesc câteva tone, în timpul lunilor de iarnă. Prin utilizarea Miscanthus-ului în procesul de ardere, emisiile de dioxid de carbon sunt reduse, iar cele de metan degajate din depozite sunt eliminate. 2. TEHNOLOGIA CULTURII DE MISCANTHUS - Rotaţia

Din cauza caracterului de perenitate, Miscanthus-ul nu intră în asolament, ci se cultivă extensiv pe anumite soluri mai puţin indicate pentru alte culturi, unde ramâne 15-20 ani. Cultura perenă prezintă avantajul că se reduc cheltuielile de pregătire a terenului şi de plantare. Miscanthus-ul merge bine după orice plantă de cultură. După recoltarea plantei premergătoare, cu cca. 3-4 săptămâni înainte de efectuarea lucrărilor solului se recomandă erbicidarea întregii suprafeţe ce urmează a fi plantată cu un erbicid total (ex. glyphosate) pentru combaterea buruienilor perene. - Fertilizarea Miscanthus-ul are o capacitate ridicată de valorificare a fertilităţii solului precum şi o capacitate foarte bună de reciclare a unor importante cantităţi de îngrăşăminte prin rizomi. Rizomii maturi depoziteaza mai multe îngrăşăminte decât au nevoie plantele, astfel după două cicluri vegetative sunt necesare doar cantităţi mici de îngrăşăminte pentru a fi aplicate adiţional. La înfiinţarea exploataţiei sunt necesare, în funcţie de aprovizionarea iniţială a solului, 25 kg/ha P2O5, 50...60 kg/ha K2O şi 150 kg/ha N. - Lucrările solului Prin pregătirea terenului destinat culturii de Miscanthus se urmăreşte în primul rând o afânare mai profundă care să permită o bună dezvoltare a sistemului radicular, să favorizeze dezvoltarea microorganismelor din sol, iar în regiunile mai secetoase, să se înmagazineze şi să se rezerve cantităţi mai mari de apă. Pentru aceasta este recomandabil ca înaintea lucrarii de arat să se faca o lucrare de subsolaj care să decompacteze stratul arabil, iar arătura să se execute la sfârşitul toamnei la adâncimea de 20...25 cm şi să se lase peste iarnă în brazda crudă. Nu este recomandabil să se are mai adânc pentru că în acest caz rizomii s-ar forma prea adânc, ceea ce ar întârzia răsărirea. Primăvara arătura se lucrează imediat înaintea plantatului, doar cu cultivatorul, la adâncimea de 8...10cm.

- Materialul de plantat şi plantarea culturii de Miscanthus

Miscanthus-ul este o planta ierboasa perenă care, fiind sterilă, se înmulţeşte doar pe cale vegetativă, prin divizarea rizomilor. Rizomii de culoare bronzată au forme neregulate, cu protuberanţe şi chiar ramificaţii pronunţate, grosimea lor variind între 7 şi 12 mm. Pentru plantare în câmp se folosesc rizomi tineri (cel mult de trei ani), sănătoşi, fără zbârcituri sau vătămari mecanice, cu lungimea de 10..15 cm şi greutatea de 40...60 g, având cel puţin 3-4 muguri viabili. Distanţa de plantare variază cu fertilitatea solului. Pe solurile fertile tulpinile crescând înalte, se recomandă distanţa de 100/100 cm (10000 plante/ha), pe cele mijlocii 50/100 cm (15000 plante la ha.), iar pe cele sarace 50/50 cm (20000 plante la ha). Adâncimea de plantare variază cu timpul de plantare şi cu natura solului. Pe solurile mai compacte 8 cm şi pe cele nisipoase 10 cm.

- Lucrări de întreţinere

Aplicarea îngrăşămintelor azotate primăvara (50...60 kg/ha) se face din al doilea an vegetativ foarte timpuriu, imediat după recoltat, pentru ca imediat la pornirea în vegetaţie plantele să beneficieze de azotul administrat. Combaterea buruienilor din cultura de Miscanthus se poate face cu combinaţii de erbicide preemergente şi postemergente, pe bază de:


12

- pendimethalin + 2,4 D - pendimethalin + dicamba - pendimethalin/atrazin + 2,4 D - pendimethalin/atrazin + dicamba - S - metolachlor + 2,4 D - S - metolachlor + dicamba - S - metolachlor/atrazin + 2,4 D - S - metolachlor/atrazin + dicamba

Herbicide treatments are done in spring, the beginning of vegetation to control any weeds early. - Harvesting

Harvesting Miscanthus site is in February when the strains reached an optimum moisture content of 15%.

pendimethalin + 2,4 D pendimethalin + dicamba pendimethalin/atrazin + 2,4 D pendimethalin/atrazin + dicamba S - metolachlor + 2,4 D S - metolachlor + dicamba S - metolachlor/atrazin + 2,4 D S - metolachlor/atrazin + dicamba Tratamentele de erbicidare se fac primăvara, la începutul vegetaţiei, pentru combaterea eventualelor buruieni timpurii. - Recoltarea

Recoltarea Miscanthus-ului se face în luna februarie când tulpinile au ajuns la o umiditate optimă de 15%.

Calendar of agricultural works Calendarul lucrărilor agricole

Stage Etapa

Year Anul

Period Perioada

Activity Activitatea

PREPARING WORKS LUCRĂRI

PREGĂTITOARE

Advance year

An premergător

Sept. – Dec.

- Administration of organic fertilizers - Administrarea de îngrăşăminte organice

- Autumn-plowing at 25 cm - Arătură de toamnă, la 25 cm

ESTABLISHMENT OF CROP +

MAINTENANCE ÎNFIINŢAREA CULTURII +

ÎNTREŢINERE

1

Ian. Mar. – Apr. Mar. – Apr.

- The application of herbicides to control perennial weeds, since January 15. -Aplicarea de erbicide pentru combaterea buruienilor perene, începând cu 15 Ian. - Prepare the germinative bed - Pregătirea patului germinativ - Planting -Plantare

Apr. – Mai Apr. – Mai

- Administration of chemical fertilizers, if necessary - Administrarea de îngrăşăminte chimice, dacă este necesar -The application of herbicides when the plant exceeds 1 m - Aplicarea de erbicide când planta depăşeşte 1 m Note: The first year usually are not harvested Notă: În primul an, de obicei nu se recoltează

2 Apr. – Mai Apr. – Mai

- Administration of chemical fertilizers, if necessary - Administrarea de îngrăşăminte chimice, dacă este necesar

-The application of herbicides when the plant exceeds 1 m - Aplicarea de erbicide când planta depăşeşte 1 m

HARVEST + MAINTENANCE RECOLTARE + ÎNTREŢINERE

3…12

Feb. – Mar. Feb. – Mar.

- Harvest -Recoltare - Storage -Depozitare

Apr. – Aug.

-Monitoring of crop and application of fertilizer, if necessary -Monitorizarea culturii şi aplicarea de îngrăşăminte, dacă este necesar

Analyzing the work of the technology of cultivation,

maintenance and harvesting of crops Miscanthus, it is found that the majority may be made to existing machines in operation, except for planting, harvesting stems and harvesting of Miscanthus rhizomes. Because of the novelty of the technology of crop establishment and harvesting of Miscanthus, in our country there was no machinery for this technology, INMA has designed and developed an experimental model for machine planted rhizome, a crop harvesting equipment and equipment with high strain the harvested rhizomes.

Analizând lucrările din cadrul tehnologiei de cultivare,

întreţinere şi recoltare a culturilor de Miscanthus, se constată că majoritatea se pot efectua cu maşinile existente în exploatare, cu excepţia plantării, recoltării tulpinilor si recoltării rizomilor de Miscanthus. Datorită caracterului de noutate al tehnologiei de înfiinţare şi recoltare a culturilor de Miscanthus, în ţara noastră neexistând echipamente tehnice destinate acestei tehnologii, INMA a proiectat şi realizat modelul experimental pentru o maşină de plantat rizomi, un echipament de recoltat culturi cu tulpini înalte şi un echipament pentru recoltat rizomi.

3. TECHNICAL EQUIPMENT FOR THE WORKS MECHANIZATION INSIDE THE ESTABLISHMENT AND HARVESTING TECHNOLOGY OF MISCANTHUS CROP

3. ECHIPAMENTE TEHNICE PENTRU MECANIZAREA LUCRĂRILOR DIN CADRUL TEHNOLOGIEI DE ÎNFIINŢARE ŞI RECOLTARE A CULTURILOR DE MISCANTHUS


13

3.1 Miscanthus Planter rhizomes called MPM 4 Miscanthus Planter MPM 4 working aggregate of 65

HP wheeled tractors equipped with hydraulic lift category 2 according to SR ISO 730-1 + C1. This technology is used in the cultivation of Miscanthus establishment.

Miscanthus Planter (Fig. 1) consists of: frame machine,

a whole section of plants; bullets left/right, wheel left/right, supports welded, the share holders of the latter markers.

3.1 Maşina de plantat rizomi de Miscanthus denumită MPM 4 Maşina de plantat Miscanthus MPM 4 lucrează în agregat cu

tractoarele de 65 CP pe roţi prevăzute cu ridicătoare hidraulice de categoria 2 conform SR ISO 730-1+C1. Aceasta se utilizează în cadrul tehnologiei pentru înfiinţarea culturii de Miscanthus.

Maşina de plantat Miscanthus (fig. 1) se compune din: cadru

maşină; ansamblu secţie de plantat; marcatori stânga / dreapta; roţi stânga / dreapta; suport sudat; dispozitiv acţionare marcatoare de urmă.

- Right front side view - left lateral side view - - vedere laterală dreapta faţă - vedere laterală stânga –

Fig. 1. Miscanthus Planter MPM 4 / Maşina de plantat Miscanthus MPM 4

Main technical characteristics:

The main technical characteristics of Miscanthus planter machine MPM 4: - Used Tractor, HP 65 - Working width, m 2.8 ... 4 - Working depth, cm 8 ... 12 - Distance between rows, mm 700 ... 1000 - No. the planted rows, pcs. 4 - Overall dimensions - Length, mm 1520 - Width, mm 4200 - Height, mm 2780 Operation

In the moving car plow-share section (type patina) open trench where rhizomes are placed by operators through a tube oval. Soil removed the patina will pour over the rhizome and they will be pressured over the second metal wheels arranged in V thereby creating suitable conditions for germination. 3.2 Equipment for harvesting crops with high strain called EPI

Equipment for harvesting plants waist high EPI (Fig. 2) is intended to operate Trailed fodder combine aggregate CTF harvesting crops with high strains (Miscanthus, sorghum, corn silage, Sudan grass) realized the full cutting width thing. In the process of work, EPI equipment out of the chain cutting plants and directs them to combine working bodies performing mass shredding and loading chopped a means of transportation (trailer) moving parallel to combine or be towed by it.

Principalele caracteristici tehnice:

Principalele caracteristici tehnice ale maşinii de plantat Miscanthus MPM 4:

- Tractor folosit, CP 65 - Lăţime de lucru, m 2,8…4 - Adâncime de lucru, cm 8…12 - Distanţă între rânduri, mm 700…1000 - Nr. de rânduri plantate, buc. 4 - Dimensiuni de gabarit

- Lungime, mm 1520 - Lăţime, mm 4200 - Înălţime, mm 2780

Funcţionare

La punerea în mişcare a maşinii brăzdarul secţiei (de tip patină) deschide rigola unde vor fi introduşi rizomii, de către operatori, printr-un tub oval. Solul îndepărtat de către patină se va revărsa peste rizomi şi va fi presat peste aceştia de către două roţi metalice dispuse in V creându-se astfel condiţii corespunzătoare de germinaţie. 3.2 Echipament de recoltat culturi cu tulpini înalte denumit EPI

Echipamentul pentru recoltat plante cu talie înaltă EPI (fig. 2) este destinat să lucreze în agregat cu combina tractată de furaje CTF pentru recoltarea culturilor cu tulpini înalte, (miscanthus, sorg, porumb siloz, iarbă de sudan) realizând tăierea integrală pe lăţimea de lucru. În procesul de lucru, echipamentul EPI realizează tăierea plantelor din lan şi le dirijează spre organele de lucru ale combinei care execută tocarea şi încărcarea masei tocate într-un mijloc de transport (remorcă) care se deplasează paralel cu combina sau este tractat de aceasta.

- lateral front side view - - front view - - vedere laterală faţă - - vedere frontală -

Fig. 2. Equipment for harvesting crops with high strain called EPI /

Echipamentul pentru recoltat plante cu talie înaltă EPI


14

Dimensional and structural characteristics

- Type of equipment carried; - Constructive working width, m 1.6; - Number of rotor teeth 2; - Speed rotor teeth, rpm 46,16 - Type cutting device rotating disc; - Number of knives 2; - Rotor diameter, mm 800; - Knife rotor speed, rpm 288.5 - Dimensions: - length, mm 1780; - width, mm 1730; - height, mm 1350

Caracteristici dimensionale şi constructive

-Tipul echipamentului, purtat; -Lăţimea constructivă de lucru, m 1,6; -Numărul rotoarelor cu dinţi 2; -Turaţia rotorului cu dinţi, rot/min 46,16 -Tipul aparatului de tăiere cu disc rotativ; -Numărul de cuţite 2; -Diametrul rotorului, mm 800; -Turaţia rotorului cu cuţit, rot/min 288,5 -Dimensiuni de gabarit: - lungimea, mm 1780; - lăţimea, mm 1730; - înălţimea, mm 1350;

Operation

During working combine harvester equipped with equipment for plants with high waist EPI, is coupled to the tractor drawbar tractors with power 65 -100 HP. During work, the tractor is moving to combine left side and moving equipment working with entire width of the crop to be harvested.

By sending the unit in the crop to be harvested, the chain guides deviators plants in area of the cutting device to cut out the chain planes. Subsequently plants were taken from the rotors with teeth and due to rotational movement of their plants are transported equipment and pushed back into the power of combining rollers. Further fall in the technological plants of the combine where they are chopped forage chopping down the length (length of shredding is adjustable in steps of 8 mm to 30 mm), where they are loaded onto a means of transportation (trailer) that can be towed to combine.

The operation of working bodies of the combine and PPE equipment is via the PTO of the tractor, with speed n=540 rpm through a cardan transmission fitted with overload protection coupling. Coupling and decoupling of rotational movement of the working bodies of the combine, is made by the tractor, the tractor cab, by coupling or uncoupling PTO.

The coupling of equipment to combine the same with the other equipment that is equipped combines and coupling and decoupling of the combination is easy and by one person. 3.3 The technical equipment for harvesting Miscanthus rhizomes ERR (Fig. 3), the carried type, working in the

aggregate 70 ... 80 HP tractors equipped with three-point suspension mechanisms of category 2 according to SR ISO 730-1 + C1.

The process of displacement is raising deep soil without returning it, destroying the links between soil and rhizomes and push them up the grates cusp, which separates the sifting of impurities and ground rhizomes and leaves the soil in furrow, to be loaded means of transport.

Funcţionare

În timpul lucrului combina echipată cu echipamentul pentru recoltat plante cu talia înaltă EPI, este cuplată la bara de tracţiune a tractoarelor pe roţi, cu puterea de 65 -100 CP. În timpul lucrului, tractorul se deplasează lateral stânga faţă de combină, iar echipamentul se deplasează cu toată lăţimea de lucru a în lanul ce trebuie recoltat. Prin înaintarea agregatului în lanul ce trebuie recoltat, deviatoarele de lan dirijează plantele în zona de lucru a aparatului de tăiere care realizează tăierea planelor din lan. În continuare plantele sunt preluate de rotoarele cu dinţi, iar datorită mişcării de rotaţie a acestora plantele sunt transportate în spatele echipamentului şi împinse înspre valţurile de alimentare a combinei. În continuare plantele intră în fluxul tehnologic al combinei de furaje unde sunt tocate la lungimea de tocare stabilită (lungimea de tocare se poate regla în trepte de la 8 mm la 30 mm), după care sunt încărcate într-un mijloc de transport (remorcă) care poate fi tractat de combină. Acţionarea organelor de lucru ale combinei şi echipamentului EPI se realizează de la priza de putere a tractorului, cu turaţia n= 540 rot/min prin intermediul unei transmisii cardanice prevăzută cu cuplaj de protecţie la suprasarcină. Cuplarea şi decuplarea mişcării de rotaţie a organelor de lucru ale combinei, se face de către tractorist, din cabina tractorului, prin cuplarea sau decuplarea prizei de putere. Sistemul de cuplare al echipamentului pe combina este acelaşi cu al celorlalte echipamente cu care este dotată combina, iar cuplarea şi decuplarea de pe combină se face uşor şi de către o singură persoană. 3.3 Echipamentul tehnic de recoltare a rizomilor de Miscanthus ERR (fig. 3), de tip purtat, lucrează în agregat

cu tractoarele de 70...80 CP pe roţi prevăzute cu mecanisme de suspendare în trei puncte de categoria 2 conform SR ISO 730-1+C1. Procesul de dislocare constă în afânarea adâncă a solului fără întoarcerea acestuia, distrugerea legăturilor dintre sol şi rizomi şi împingerea în sus a acestora către grătarele oscilante, care prin cernere separă rizomii de impurităţi şi pământ şi îi lasă pe sol în brazdă, urmând a fi încărcaţi în mijloace de transport.

Fig. 3 Equipment for harvesting Miscanthus rhizomes, ERR Echipament pentru recoltarea rizomilor de Miscanthus, ERR


15

Main technical characteristics of the equipment are: - Type of equipment carried - The power of the tractor in aggregate, HP 70 ... 80 - Working width, m 1.2 - Working depth, cm max. 25 - The drive to separation carrier hydraulic - Overall dimensions, mm - Width 2090 Length 1590 - Height 1395 - Ground clearance, mm 350 - Weight, kg 565 Operation

Equipment running operation of displacement of Miscanthus rhizomes in the soil mass and their separation from soil. The process of displacement is raising deep soil without returning it, destroying the links between soil and rhizomes and push them up the grates cusp, which separates the sifting of impurities and ground rhizomes and leaves the soil in furrow, to be loaded means of transport.

The technical equipment includes new solutions related to the plow-share of displaced and out of Miscanthus rhizomes separator eccentric and eccentric oscillating mechanism for the drive. Technical and technological solutions adopted in the preparation of documentation for the execution of technical equipment are modern so comply, in terms of essential requirements for safety and health, European directives, namely: Directive of Machinery 98/37/CEE. However, technical equipment ensures superior qualitative parameters work and includes solutions that gives safety in operation, maintenance, adjustment simple and operated by a single controller (operator). 4. CONCLUSIONS

According to scenarios Scheduled EU is likely that Miscanthus is one of the major contributors to renewable energy mix of the future.

Miscanthus as a renewable resource produces a large amount of dry matter per hectare has increased perenǎ, efficient nitrogen use, water and other resources and is resistant to disease.

Harvested Miscanthus stems can be used both as fuel for direct production of heat or electricity and heat and its conversion into other useful products such as biogas, bioethanol or to manufacture boards for building insulation.

Romania as part of the European Union will participate in efforts toward independence from fossil fuels and reduce greenhouse effect.

Experimental models made by INMA will be tested in laboratory conditions and mining plants of Miscanthus rhizomes, stems that dry Miscanthus harvested to determine the qualitative indicators and operational work. Following final tests will be the technological requirements of these experimental models and will complete the technical and economic requirements of the technology in our country growing culture of Miscanthus.

Bibliografie / References 1. Voicu E., Nicolescu M., Cociu A., Paraschiv G., Contract nr. 21-038/14.09.2007, Studiu de fundamentare tehnico- ştiinţifică pentru importanţa introducerii în România a culturii plantei energetice Miscanthus; Elaborare tehnologie pentru înfiinţare, întreţinere şi recoltare a culturii de Miscanthus şi proiectare ME pentru echipamente tehnice de mecanizare; Proiectare ME pentru echipamente tehnice pentru: maşină pentru plantat rizomi de Miscanthus, echipament pentru recoltat tulpini uscate de Miscanthus; Realizare modele experimentale; INMA Bucureşti;

Principalele caracteristici tehnice ale echipamentului tehnic sunt: - Tipul echipamentului purtat - Puterea tractorului din agregat, CP 70...80 - Lăţimea de lucru, m 1,2 - Adâncimea de lucru, cm max. 25 - Modul de acţionare a transportorului de separare hidraulic - Dimensiuni de gabarit, mm - Lăţime 2090 - Lungime 1590 - Înălţime 1395 - Garda la sol, mm 350 - Masa, kg 565 Funcţionare

Echipamentul execută operaţia de dislocare a rizomilor de Miscanthus din masa de sol şi separarea acestora de pământ. Procesul de dislocare constă în afânarea adâncă a solului fără întoarcerea acestuia, distrugerea legăturilor dintre sol şi rizomi şi împingerea în sus a acestora către grătarele oscilante, care prin cernere separă rizomii de impurităţi şi pământ şi îi lasă pe sol în brazdă, urmând a fi încărcaţi în mijloace de transport.

Echipamentul tehnic conţine soluţii noi legate de brăzdarul de dislocat şi scos rizomii de Miscanthus, separatorul cu excentric şi mecanismul oscilant cu excentric pentru de antrenare. Soluţiile tehnice şi tehnologice adoptate la elaborarea documentaţiei de execuţie a echipamentului tehnic sunt moderne astfel încât respectă, din punct de vedere al cerinţelor esenţiale de securitate şi de sănătate, directivele europene, respectiv: Directiva de Maşini 98/37/CEE. Totodată, echipamentul tehnic asigură parametrii calitativi de lucru superiori şi conţine soluţii care îi conferă siguranţă în exploatare, întreţinere, reglaje simple şi uşor de exploatat de către un singur operator (tractoristul). 4. CONCLUZII

Conform cu scenariile prevǎzute de UE, este probabil ca Miscanthusul să fie unul din contributorii majori la mix-ul energetic regenerabil al viitorului.

Miscanthus, ca resursă regenerabilă produce o cantitate mare de substanţă uscată la hectar, are o creştere perenǎ, utilizează eficient azotul, apa şi alte resurse şi este rezistent la boli.

Tulpinile recoltate de Miscanthus pot fi utilizate atât sub formă de combustibil pentru producerea directă de căldură, sau de curent electric şi cǎldurǎ, cât şi pentru conversia acestuia în alte produse utile cum sunt biogazul, bioetanolul sau pentru fabricarea de plăci izolatoare termice pentru clădiri.

România ca parte integrantă a Uniunii Europene va participa la eforturile pentru obţinerea independenţei faţǎ de combustibilii fosili şi pentru diminuarea efectului de seră.

Modelele experimentale realizate de INMA vor fi încercate în condiţii de laborator şi exploatare la plantat rizomi de Miscanthus, respectiv recoltat tulpini uscate de Miscanthus în vederea determinării indicilor calitativi de lucru şi de exploatare. În urma încercărilor se vor definitiva cerinţele tehnologice ale acestor modele experimentale şi se vor definitiva cerinţele tehnico-economice ale tehnologiei de cultivare în ţara noastră a culturii de Miscanthus.

2. Sorică C., Voicu E., Contractul nr.: 15N/27.02.2009,

Proiectul: PN 09-15.02.01: Dezvoltarea unei tehnologii de valorificare a rizomilor de Miscanthus în vederea eficientizării înfiinţării acestei culturi energetice, Faza: 2:

Elaborarea documentaţiei de execuţie ME de echipament tehnic de recoltare a rizomilor de Miscanthus în vederea promovării culturilor de plante energetice.


16

INNOVATIVE TECHNOLOGY FOR ESTABLISHMENT TILLAGE AND WEEDING CROPS

SYSTEM SUSTAINABLE, ADAPTED TO THE CLIMATIC SPECIFIC REGIONS OF ROMANIA /

TEHNOLOGIE INOVATIVĂ DE LUCRAREA SOLULUI ŞI ÎNFIINŢAREA CULTURILOR DE PLANTE PRĂŞITOARE ÎN SISTEM DURABIL, ADAPTATĂ LA CONDIŢIILE

PEDOCLIMATICE SPECIFICE REGIUNILOR DIN ROMÂNIA

Dr.ing. Eugen MARIN, prof.on.dr.ing. Iosif COJOCARU, Dr.ing. Nicolae CONSTANTIN, ing. Mariana Loredana IVAN

INMA Bucureşti

Abstract: The pressure exerted by humanity due to the needs of growing children led to the intensification of agriculture that will worsen the negative effects on the environment through degradation of its various components: soil, atmosphere, surface and deep waters, etc.., Affecting development and promoting sustainable economy and a healthy society. Innovative technology of tillage and crop plant establishment hoes in sustainable system uses a new machinery that made the introduction of a single pass seed directly into stubble crop seed, without making any previous work by raising the soil except while opening the sowing of a very narrow band of only a few centimeters, to allow the introduction of seeds, fertilizers and insecticides in soil microgranulated. Other works that: plowing, harrowing,, mechanical etc. cultivation. Necessary in the conventional system, if the present no longer paid, the bands worked the soil remains completely undisturbed, uncultivated and covered with plant debris. In this way the soil surface after sowing remain over at least 30% plant debris leading to loose and granular storage of the soil surface to reduce soil erosion and improved water relations. During the growing season, due to the presence of green cover, thermal fluctuations are smaller and, consequently, water stress is less intense, just because of decreased soil water evaporation. The innovative character of this technology is the simultaneous or independent depending on climatic conditions in various regions of Romania to work on the narrow strip of ground processing, distribution of chemical fertilizers to their incorporation into the soil solid, granular insecticides management and sowing plants hoeing rows processed . Keywords: technology, sowing, hoeing, durable, equipment, fertilizers, insecticides.

1. Innovative technology of tillage and crop plant establishment hoes in sustainable system, adapted to specific climatic conditions of Romania's regions

Depending on climatic conditions, plant cultivation, the system of fertilization and pest control, machinery can be used for: - Variant 1: Technology to work the soil in autumn with a narrow specialized technical equipment and sown with a seeder to plant spring hoes provided with equipment for fertilizers and insecticides microgranulated distributed (Fig. 1)

Rezumat: Presiunea exercitată de către omenire datorită nevoilor din ce în ce mai mari a condus la intensificarea agriculturii care va agrava efectele negative asupra mediului înconjurător prin degradarea diferitelor sale componente: sol, atmosfera, ape de suprafaţa şi de adâncime etc., afectând dezvoltarea şi promovarea economiei durabile şi a unei societăţi sănătoase. Tehnologia inovativă de lucrarea solului şi înfiinţarea culturilor de plante prăşitoare în sistem durabil utilizează un echipament tehnic nou care realizează la o singură trecere introducerea seminţei direct în miriştea culturii premergătoare, fără a efectua nici un fel de lucrare anterioară de afânare a solului cu excepţia deschiderii concomitent cu semănatul a unei benzi foarte înguste, de numai câţiva centimetri, pentru a permite introducerea seminţelor, îngrăşămintelor şi insecticidelor microgranulate în sol. Alte lucrări ca: arătura, grăpatul, praşilele etc., necesare în sistemul convenţional, în cazul celui de faţă nu se mai efectuează, între benzile prelucrate, solul rămâne complet nederanjat, nelucrat şi acoperit cu resturi vegetale. În acest fel pe suprafaţa solului după semănat rămân peste minimum 30 % resturi vegetale care conduc la păstrarea afânată şi granuloasă a suprafeţei solului, în scopul reducerii eroziunii şi îmbunătăţirii relaţiilor solului cu apa. În cursul perioadei de vegetaţie, datorită prezenţei stratului vegetal, fluctuaţiile termice sunt mai reduse şi, în consecinţa, stresul hidric este mai puţin intens, tocmai datorită scăderii evaporaţiei apei din sol. Caracterul inovativ al acestei tehnologii constă în executarea simultană sau independentă în funcţie de condiţiile pedoclimatice din diferitele regiuni ale României a lucrărilor de prelucrarea solului pe făşii înguste, distribuirea îngrăşămintelor chimice solide cu încorporarea lor în sol, administrarea insecticidelor granulate şi semănatul plantelor prăşitoare pe rândurile prelucrate.

Cuvinte cheie: tehnologie, semănat, prăşitoare, durabil, echipament, îngrăşăminte, insecticide. 1. Tehnologie inovativă de lucrarea solului şi înfiinţarea culturilor de plante prăşitoare în sistem durabil, adaptată la condiţiile pedoclimatice specifice regiunilor din România

În funcţie de condiţiile pedoclimatice, de planta cultivată, de sistemul de fertilizare şi combatere a dăunătorilor, echipamentul tehnic poate fi utilizat pentru: - Varianta 1: Tehnologia de lucrat solul în benzi înguste

toamna cu un echipament tehnic specializat şi semănat primăvara cu o semănătoare pentru plante prăşitoare prevăzută cu un echipament pentru fertilizat şi distribuit insecticide microgranulate (fig. 1)


17

Fig. 1. Units used for sowing plants hoes conservative system (version 1) / Agregate folosite la înfiinţarea plantelor prăşitoare (Varianta 1)

Machinery for working the soil in narrow strips is used

to remove plant debris over a wide area of approx. 200 mm and raising the ground on this area, called "narrowband". The aim is to prepare, in autumn, soil, sowing spring crops to plant hoes. The technical equipment of the type worn, working in aggregate with 65 hp wheeled tractors equipped with three-point suspension mechanisms of category 2 according to SR ISO 730-1 + C1. Machinery, EBI (Fig. 2) has the following sub-assemblies component main frame (position 1), Department of worked soil in narrow bands (position 2), left wheel (position 3), the right wheel (position 4), traction bar (position 5).

Echipamentul tehnic pentru lucrat solul în benzi înguste este utilizat în scopul îndepărtării resturilor

vegetale pe o zonă lată de cca. 200 mm şi afânarea solului pe aceasta zonă, denumită “banda îngustă”. Se urmăreşte pregătirea, din toamnă, a solului, în vederea semănatului primăvara a culturilor de plante prăşitoare. Echipamentul tehnic, de tipul purtat, lucrează în agregat cu tractoarele de 65 CP pe roţi prevăzute cu mecanisme de suspendare în trei puncte de categoria 2 conform SR ISO 730-1+C1. Echipamentul tehnic, EBI (fig. 2) are în componentă următoarele subansambluri principale: cadru (poz. 1), secţie de lucrat solul în benzi înguste(poz. 2), roată stânga(poz. 3), roată dreapta(poz. 4), bară tracţiune (poz. 5).

Working Process

The two notched disc mounted inclined running stubble or superficial layer uncovering or creating a layer of soil 20 cm wide strip cleared of plant debris. In this way, without having to increase the amount of herbicides used, and any weeds already destroyed the east and the other is delayed. This eliminates the danger suffocation with weed plants before they can be sufficiently vigorous to self-defence or could perform mechanical maintenance work. Under the weight of the soil section of work as striped disk penetrates the soil to the depth of this set. He runs vertically indenting the soil and plant debris cutting in order to facilitate penetration into the soil of reversible chisel knife. During work, run a knife chisel penetration and movement of a translation or displacement leading to the creation of a channel filled with loose soil. Soil processed chisel knife is back in the bands created by the pair of discs ball behind it. Maintaining constant working depth is achieved by means of two tensile springs mounted on deformable parallelogram and bow-mounted compression mounting of the two spherical discs (Fig. 3).

Procesul de lucru

Cele două discuri crestate montate înclinat execută decopertarea miriştii sau a stratului superficial al solului creând o fâşie lată de 20 centimetri curăţată de resturi vegetale. În acest mod, fără a fi necesară creşterea cantităţii de erbicide folosite, sunt distruse şi eventualele buruieni deja răsărite, iar răsărirea celorlalte este întârziată. Acest fapt elimină pericolul sufocării cu buruieni a plantelor, înainte ca acestea să poată fi suficient de viguroase pentru a se autoapăra sau pentru a se putea executa lucrările mecanice de întreţinere. Sub greutatea secţiei de lucrare a solului discul drept crestat pătrunde în sol până la adâncimea de lucru reglată. El execută crestarea în plan vertical a solului şi tăierea resturilor vegetale, în scopul uşurării pătrunderii în sol a cuţitului daltă reversibilă. În timpul lucrului, cuţitul daltă execută o mişcare de pătrundere şi una de translaţie sau de deplasare ceea ce conduce la crearea unui canal umplut cu sol afânat. Solul prelucrat de cuţitul daltă este readus în benzile create de către perechea de discuri sferice aflate în spatele acestuia. Menţinerea adâncimii de lucru constantă se realizează cu ajutorul celor două de arcuri de întindere montate pe paralelogramul deformabil şi de arcul de compresiune montat pe suportul de fixare a celor două discuri sferice (fig. 3).

Fig. 3 - Maintaining constant working depth/Menţinerea adâncimii de lucru constantă


18

Technical highlights of machinery for working the soil in

narrow bands are presented in Table 1.

Principalele caracteristici tehnice ale echipamentul tehnic

pentru lucrat solul în benzi înguste sunt prezentate în tabelul 1.

Table 1

Characteristics Value

Type of equipment used

Energy Source, CP 65

The number of sections of soil processing in narrow bands 4

The distance between rows worked, cm 70

Bandwidth loose, cm 20


Working depth, cm - Star-disk - Dentate disc - Chisel coulter - Spherical disks

2...20 2 15 20 8

Overall size, mm - Length - Width - Height

1400 3160 1145

Mass, kg 740

Sowing machine for hoeing plants, fertilizers and insecticides distributed microgranulated used hoes to

plant crops sowing (sowing grain to grain maize, sunflower, etc.) concomitant administration of chemical fertilizers and insecticides. Complex functions to improve soil by adding nutrients (solid chemical fertilizer - ammonium nitrate, urea, nitrocalcar, superphosphate, complex, etc.) and achieve the most favorable conditions for obtaining bonuses plant nutrition (quantity and quality) production agricultural planting machine is provided with chemical fertilizers distributed sound system. Also, to increase the quality and quantity of production, accelerating plant growth and increase resistance to diseases and pests, planting machine is provided with boxes which are devices for the distribution of insecticides as micro. Machine for sowing SPF4 (Fig. 4) is comprised from the following sub-assemblies and major parts: Framework (position 1), Wheel stg. (position 2), wheel dr (position 3), air, vacuum (position 4), section sewing (position 5), box of fertilizer (position 6), foot bunker (position 7), seed transmission (position 9), marker ago stg. (position 10), Marc ago Dr. (position 11), the shareholders of the latter markers (position 12), micro box (position 13), coupler (position 14) foot parking (position 15), Cutter fertilizers and micro (position 16), intermediate gear (position 17), fertilizers and micro transmission (position 18), Cardan transmission (position 19).

Semănătoarea pentru semănat plante prăşitoare, fertilizat şi distribuit insecticide microgranulate este

utilizată la semănatul culturilor de plante prăşitoare (semănatul bob cu bob la porumb, floarea-soarelui etc.) concomitent cu administrarea îngrăşămintelor chimice şi insecticidelor. Pentru îmbunătăţirea funcţiilor complexe ale solului prin adăugarea de substanţe nutritive (îngrăşăminte chimice solide - azotat de amoniu, uree, nitrocalcar, superfosfat, complexe etc.) şi realizarea unor condiţii cât mai favorabile nutriţiei plantelor pentru obţinerea de sporuri (cantitative şi calitative) de producţie agricolă, semănătoarea este prevăzută cu sistem de distribuit îngrăşăminte chimice solide. De asemenea, pentru creşterea cantitativă şi calitativă a producţiei, accelerarea creşterii plantelor şi mărirea rezistenţei la boli şi dăunători, semănătoarea este prevăzută cu cutii în care se găsesc aparatele de distribuţie a insecticidelor sub formă de microgranule.Semănătoarea,

SPF4 (fig. 4) are în componenţă următoarele subansambluri şi repere principale:Cadru (poz. 1), roată stg. (poz. 2), roată dr. (poz. 3), instalaţie de vacuum (poz. 4), secţie de semănat (poz. 5), ladă de îngrăşăminte (poz. 6), picior buncăr (poz. 7), transmisie seminţe (poz. 9), marcator urmă stg. (poz. 10), marcator urmă dr. (poz. 11), dispozitiv acţionare marcatoare de urmă (poz. 12), cutii microgranule (poz. 13), cuplă (poz. 14), picior parcare (poz. 15), brăzdar îngrăşăminte şi microgranule (poz. 16), transmisie intermediară (poz. 17), transmisie îngrăşăminte şi microgranule (poz. 18), transmisie cardanică (poz. 19).


19

Fig. 4 - Sowing machine for hoeing plants, fertilizers and insecticides distributed microgranulated / Semănătoarea pentru semănat plante prăşitoare, fertilizat şi distribuit insecticide microgranulate

Department of sowing (Fig. 5), is mounted on the frame bar via a system of articulated rods and a plate which is fixed with two clamps on the frame. Department of sowing is comprised from the outer seed distribution device for pneumatic, double disc plow-share, compaction wheel and chain transmission. Maintaining constant working depth is achieved with a tensioning spring mounted on deformable parallelogram. Department of sowing can be optionally equipped with compression brakes toothed wheel arranged in "V" (Fig. 5a), the compaction wheel disc with rubber arranged in "V" (Fig. 5 b) and wheel compaction with zero pressure tire (Fig. 5 c).

Secţia de semănat (fig. 5), este montată pe bara cadru prin intermediul unui sistem de bare articulate şi a unei plăci care se fixează cu două bride pe cadru. Secţia de semănat are în componenţă cutia de seminţe, aparatul pentru distribuţie pneumatic, brăzdarul dublu disc, roata de tasare şi transmisia cu lanţ. Menţinerea adâncimii de lucru constantă se realizează cu ajutorul unui arc de întindere montat pe paralelogramul deformabil. Secţia de semănat poate fi echipată opţional cu roată de tasare cu discuri crestate dispuse în „V” (fig. 5 a), cu roată de tasare cu discuri cu cauciuc dispuse în „V” (fig. 5 b) şi cu roată de tasare cu anvelopă de presiune zero (fig. 5 c).

a. b. c.

Fig. 5. Department of sowing / Secţia de semănat a) of compaction toothed disc arranged in "V", b) compaction wheel disc with rubber arranged in "V";

c)- Wheel of compaction with zero pressure tire

The distributor of seeds (Fig. 6) is made of two rotating

disk enclosures between sowing interchangeable. Sowing discs (position 1) are made of steel and are fitted with holes to distribute seed. Depending on the variety of seed sowing holes discs have a diameter of 2.5 ... 5.5 mm. Discs can be changed easily without recourse to any utensil. To eliminate the loss of seeds and vacuum the room provided a disk lowland and gaskets.

Distribuitorul de seminţe (fig. 6), este realizat din două carcase

între care se roteşte discul de semănat interschimbabil. Discurile de semănat (poz. 1) sunt realizate din oţel şi sunt prevăzute cu orificii pentru distribuirea seminţelor. În funcţie de varietatea de seminţe, orificiile discurilor de semănat au diametrul cuprins între 2,5…5,5 mm. Discurile se pot schimba uşor fără a se apela la vreo ustensilă. Pentru a se elimina pierderile de seminţe şi de vacuum între camera de depresiune şi disc este prevăzută o garnitură de etanşare.

Fig. 6. The distributor of seeds / Distribuitorul de seminţe

Working Process Procesul de lucru


20

The involvement of the tractor PTO, exhauster, trained shaft and transmission shaft with multiple belt-type "poly V , creating a depression that is transmitted through pneumatic tubes to absorb the vending of sowing divisions. Because depression, seed in food rooms are retained on disk vending outlets. The movement of technical equipment on the ground, right wheel support and drive forward movement through the transmission chain to distributors axes, revolving disk, sending seed to shares double disk ridges open them. Each hole of the disk set only one seed due to limited space around the hole. To eliminate the surplus of grain (which is incidentally) is a fixed scraper covering up to one third of the disc hole. To this end there is a correlation between the diameter of the hole layout on disk, the diameter of the holes and position scraper. Also, the left wheel support and drive forward movement through the transmission chain axes distributing chemical fertilizers crates and boxes of micro solid. Dispensers of hope and distributes fertilizer fertilizers take by flexible tubes to shares patina. Volume evacuated fertilizer distribution device, the rotation of a grooved cylinder is dosed with high accuracy because of the potential regulation length grooved with the aid of a tuning screw. Dispensers distributed micro grooved cylinder type insecticides in the amount set by flexible tubes shares patina. Adjusting the rules of fertilizer (ammonium nitrate, urea, nitrocalcar, superphosphate, complex, etc..) And micro is made according to agro-technical requirements and the type of chemical fertilizers and micro used, by appropriate choice of wheels in the transmission chain of technical equipment. Shares patina as gutter running some of sowing depth and sowing the drain side are placed fertilizers and insecticides as micro. Close ridges wheels and compaction soil compaction on the sides of the row sowing. Management of technical equipment in the field is made after traces of markers on the ground. The main technical characteristics of sowing machine for hoes, fertilizers and insecticides microgranulated distributed are presented in Table 2.

La antrenarea prizei de putere a tractorului, exhaustorul, antrenat de arborele cardanic şi transmisia cu curea multiplă tip „poly V”, creează o depresiune ce se transmite prin tuburile de absorbţie la distribuitoarele pneumatice ale secţiilor de semănat. Datorită depresiunii, seminţele aflate în camerele de alimentare sunt reţinute pe orificiile discurilor distribuitoare. Prin deplasarea echipamentului tehnic pe sol, roata de sprijin şi acţionare dreapta transmite mişcarea prin intermediul transmisiei cu lanţ la axele distribuitoarelor, care rotesc discurile, transmiţând sămânţa spre brăzdarele dublu disc în rigolele deschise de acestea. Pe fiecare orificiu al discului se fixează numai câte o sămânţă datorită spaţiului limitat din jurul orificiului. Pentru eliminarea surplusului de boabe (ce apare accidental) există un răzuitor fix care acoperă până la o treime din orificiul discului. În acest scop există o corelare între diametrul de dispunere a orificiilor pe disc, diametrul orificiilor şi poziţia răzuitorului. Totodată, roata de sprijin şi acţionare stânga transmite mişcarea prin intermediul transmisiei cu lanţ la axele distribuitoare a lăzilor cu îngrăşăminte chimice solide şi a cutiilor cu microgranule. Distribuitoarele din lada de îngrăşăminte preiau îngrăşămintele şi le distribuie prin tuburile flexibile la brăzdarele patină. Volumul de îngrăşăminte evacuat de aparatul de distribuţie, la o rotaţie a cilindrului canelat este dozat cu o precizie mare datorită posibilităţii reglării lungimii canelate cu ajutorul unui dispozitiv de reglaj cu şurub. Distribuitoarele de microgranule de tipul cilindru canelat repartizează insecticidele în cantitatea reglată prin tuburile flexibile în brăzdarele patină. Reglarea normelor de îngrăşăminte (azotat de amoniu, uree, nitrocalcar, superfosfat, complexe etc.) şi microgranule se efectuează în funcţie de cerinţele agrotehnice şi de tipul de îngrăşăminte chimice şi microgranule folosite, prin alegerea corespunzătoare a roţilor de lanţ din cadrul transmisiilor echipamentului tehnic. Brăzdarele patină execută nişte rigole sub adâncimea de semănat şi lateral rigolei de semănat în care sunt introduse îngrăşămintele şi insecticidele sub formă de microgranule. Roţile de tasare închid rigolele şi tasează solul pe părţile laterale ale rândului semănat. Conducerea echipamentului tehnic pe câmp se face după urmele lăsate de marcatoare pe sol. Principalele caracteristici tehnice ale semănătorii pentru semănat plante prăşitoare, fertilizat şi distribuit insecticide microgranulate sunt prezentate în tabelul 2.

Table 2


Energy Source, CP 65


Work at sowing depth, cm 2...12

The number of sections of sowing 4

Device type distributed seeds horizontal pneumatic brakes

Built-cutter type of seed double disc

Type exhauster with curved blades and rotor before dark

Number of cases of solid chemical fertilizer 2

Device type distribution of chemical fertilizers grooved cylinder

Number of boxes of micro 2

Device type distribution of insecticides microgranulated grooved cylinder

Cutter type fertilizer / micro patina

Type markers ago spherical disc

Type of compaction wheels notched disc, disc with rubber, tire pressure with zero

Overall size, mm - Length - Width - Height (with high markers)

1635 3475 2500

Mass, kg 444

- Variant 2: Technology crops up hoes with a machinery

to work the soil in strips, sowing, fertilizer and insecticides distributed (Figure 7).

- Varianta 2: Tehnologia de înfiinţat culturi de plante

prăşitoare cu un echipament tehnic de lucrat solul în benzi, semănat, fertilizat şi distribuit insecticide (fig.7).


21

Fig. 7. Aggregate used for sowing plants hoes conservative system (Version 2) / Agregate folosite la înfiinţarea plantelor prăşitoare în system durabil (Varianta 2)

Technical equipment for working the soil in strips, sown plants hoes, fertilizers and insecticides distributed, ELS4

(Fig. 8), is comprised from the following sets and subsets: technical equipment for working the soil in narrow bands (position 1), for sowing machine plant hoes, fertilizers and insecticides distributed microgranulated (position 2), sidebar (position 3), the central thrusts (position 4), as camp. (position 5), Cardan transmission, T2 101 (position 6), Cardan transmission T2 051 (position 7).

Echipamentul tehnic de lucrat solul în benzi, semănat plante prăşitoare, fertilizat şi distribuit insecticide,

ELS4 (fig. 8), are în componenţă următoarele ansambluri şi subansambluri: Echipamentul tehnic pentru lucrat solul în benzi înguste (poz. 1), semănătoarea pentru semănat plante prăşitoare, fertilizat şi distribuit insecticide microgranulate(poz. 2), bară laterală (poz. 3), tirant central (poz. 4), lagăr as. (poz. 5), transmisie cardanică, T2 101 (poz. 6), transmisie cardanică T2 051 (poz. 7).

Fig. 8. Technical equipment for working the soil in strips, sown plants hoes, fertilizers and insecticides distributed, ELS4 / Echipamentul tehnic de lucrat solul în benzi, semănat plante prăşitoare, fertilizat şi distribuit insecticide, ELS4

Working Process

Machinery to work the soil in strips, sown plants hoes, fertilizers and insecticides distributed out to a single pass following: - Stubble or superficial layer uncovering of soil or creating a strip 20 inches wide and 2 cm deep cleaned of plant debris by two toothed discs mounted at an angle; - Cutting weeds, plant debris and soil indenting vertically the axis of the row to be planted, to a depth of 15 cm by 4 ... as striped disk; - Penetration into the soil to a depth 2 ... 20 cm to create a channel filled with loose soil by breaking and training part of the soil by chisel knife; - Mobilizing and raising the ground in strips with width of 20 cm and 8 cm depth of 2 ... the pair of spherical disks; - Sowing plants hoes, fertilizers and insecticides microgranulated distribution, incorporation into soil compaction and covering them easier. Soil compaction around ridges is made with a compaction wheel that according to established culture and specific climatic conditions of Romania's regions can be fitted with toothed discs arranged in "V", with rubber discs arranged in "V" and the tire zero pressure. The degree of compaction of the soil is of particular importance due to the requirement of establishing an optimum contact between seed and soil for the germination and uniform emergence. Technical highlights of the technical equipment worked

Procesul de lucru

Echipamentul tehnic de lucrat solul în benzi, semănat plante prăşitoare, fertilizat şi distribuit insecticide realizează la o singură trecere următoarele operaţii: - decopertarea miriştii sau a stratului superficial al solului creând o fâşie lată de 20 centimetri şi adâncă de 2 cm curăţată de resturi vegetale de către cele două discuri crestate montate înclinat; - tăierea buruienilor, resturilor vegetale şi crestarea în plan vertical a solului pe axul rândului ce urmează a fi semănat, pe o adâncime de 4…15 cm de către discul drept crestat; - pătrunderea în sol pe o adâncime 2...20 cm pentru crearea unui canal umplut cu sol afânat prin ruperea şi antrenarea parţială a solului de către cuţitul daltă; - mobilizarea şi afânarea solului în benzi cu lăţime de 20 cm şi adâncime de 2…8 cm de către perechea de discuri sferice; - semănatul plantelor prăşitoare, fertilizatul şi distribuirea insecticidelor microgranulate, încorporarea în sol, acoperirea lor şi tasarea uşoară. Tasarea solului în jurul rigolelor se realizează cu ajutorul unei roţi de tasare care în funcţie de cultura înfiinţată şi condiţiile pedoclimatice specifice regiunilor din România pot fi echipate cu discuri crestate dispuse în „V”, cu discuri cu cauciuc dispuse în „V” şi cu anvelopă de presiune zero. Gradul de tasare a solului are o importanţă deosebită, datorată de cerinţa stabilirii unui contact optim între sămânţă şi sol în vederea unei germinări şi răsăriri uniforme.


22

the soil in strips, sown plants hoes, fertilizers and insecticides are distributed as shown in Table 3.

Principalele caracteristici tehnice ale echipamentului

tehnic de lucrat solul în benzi, semănat plante prăşitoare, fertilizat şi distribuit insecticide sunt prezentate în tabelul 3.

Table 3


Typo used

Energy Source, CP - Worked the soil in narrow strips - Sowing, fertilizers and insecticides distributed - Sowing, fertilizers and insecticides distributed while working the soil in narrow strips

65 65 80…100

Number of polling machine on the ground on narrow strips 4

The distance between rows worked, mm 700

Bandwidth loose, mm 200


Worked soil depth, cm 0...20

Work at sowing depth, cm 2...12

The number of sections of sowing 4

Device type distributed seeds horizontal pneumatic brakes

Built-cutter type of seed double disc

Type exhauster with curved blades and rotor before dark

Number of cases of solid chemical fertilizer 2

Device type granular distribution of chemical fertilizers grooved cylinder

Number of boxes of micro 2

Device type distribution of insecticides microgranulated grooved cylinder

Cutter type fertilizer / micro patina

Type markers from spherical disc

Mass, kg 1383

2. CONCLUSIONS

Compared to the construction of machinery for plants exist today hoes manufacturing and mining, construction technical equipment SLS4 has some new solutions on some sub-assemblies and component parts which gives the working parameters of superior quality and safety in mining and transport, reliability, maintenance and adjustments simple and performed by a single operator: - The solution for the coupling of technical equipment to work the soil in narrow strips sowing machine through Sidebar articulated frame mounted bars with bolts and a screw-type central thrusts left / right; - The solution for rapid removal of Sidebar and central rods for use of technical equipment of work the soil in narrow bands independently from autumn soil preparation for sowing spring crop plants hoes; - The solution for rapid removal of Sidebar and central rods for use hoes machine for sowing plants, fertilizers and insecticides microgranulated independently distributed to the sowing of crops hoes plant (grain sowing grain maize, sunflower, etc.). Establishment of plant cultivation technology with technical equipment worked hoeing soil in strips, sowing, fertilizers and insecticides are distributed based on placing seed directly into stubble crop seed, without making any previous work by raising the soil except while opening the sowing of a very narrow band of only a few centimeters, to allow the introduction of seeds, fertilizers and insecticides in soil microgranulated. Other works that: plowing, harrowing, mechanical etc. cultivations. Necessary in the conventional system, if the present is no longer made, the soil surface after sowing practice remains almost entirely covered with plant debris. Weed control is carried out only by chemical methods, using herbicides, and / or organic if possible. Prevention of land degradation, and other environmental resources, and improve land degraded by conventional technologies, reducing energy consumption, increasing the productive potential of soils, water use efficiency were crucial reasons in the design phase of the two variants of

2. CONCLUZII

Faţă de construcţia echipamentelor tehnice pentru plante prăşitoare existente în prezent în fabricaţie şi în exploatare, construcţia echipamentului tehnic SLS4 prezintă o serie de soluţii

noi privind unele subansambluri şi repere componente care-i conferă parametrii calitativi de lucru superiori şi siguranţă în exploatare şi în transport, fiabilitate sporită, întreţinere şi reglaje simple şi uşor de efectuat de către un singur operator: - Soluţia de cuplare a echipamentului tehnic de lucrare a solului în benzi înguste cu semănătoarea prin intermediul unor bare laterale montate pe barele cadru articulat cu bolţuri şi a unui tirant central de tip cu şurub stg./dreapta; - Soluţia de demontare rapidă a barelor laterale şi a tirantului central în scopul utilizării echipamentului tehnic de lucrare a solului în benzi înguste independent la pregătirea din toamnă a solului în vederea semănatului primăvara a culturilor de plante prăşitoare; - Soluţia de demontare rapidă a barelor laterale şi a tirantului central în scopul utilizării semănătorii pentru semănat plante prăşitoare, fertilizat şi distribuit insecticide microgranulate independent la semănatul culturilor de plante prăşitoare (semănatul bob cu bob la porumb, floarea-soarelui etc.). Tehnologia de înfiinţarea culturilor de plante prăşitoare cu echipamentul tehnic de lucrat solul în benzi, semănat, fertilizat şi distribuit insecticide se bazează pe introducerea seminţei direct în miriştea culturii premergătoare, fără a efectua nici un fel de lucrare anterioară de afânare a solului cu excepţia deschiderii concomitent cu semănatul a unei benzi foarte înguste, de numai câţiva centimetri, pentru a permite introducerea seminţelor, îngrăşămintelor şi insecticidelor microgranulate în sol. Alte lucrări ca: arătura, discuirea, grăpatul, praşilele mecanice etc., necesare în sistemul convenţional, în cazul celui de faţă nu se mai efectuează, suprafaţa solului după semănat practic rămâne acoperită aproape în totalitate cu resturi vegetale. Controlul buruienilor se efectuează doar prin metode chimice, cu ajutorul erbicidelor, şi/sau biologice dacă este posibil. Prevenirea degradării solului, a altor resurse ale mediului înconjurător, ca şi ameliorarea solurilor degradate prin tehnologii convenţionale, reducerea consumurilor energetice, sporirea potenţialului productiv al solurilor, creşterea eficienţei de folosire a apei au fost motive


23

technologies and equipment for them. The main advantage of using technical equipment is achieving significant reductions erosion risk and achieve an increase in soil water reserve status settlement due to compactness, mechanical processing due to very low and large quantities of plant debris from the surface. Erosion processes help reduce the risk of pollution reduction in surface water downstream processes affected the transport of soil particles loaded with different chemical compounds. The innovative character of SLS4 technical equipment consists of: - The simultaneous or independent depending on climatic conditions in various regions of Romania the following works in narrow Tillage, fertilization and insecticides microgranulated distribution while sowing seed of hoeing the rows processed; - Using less land prepared for sowing seeds because fitting sections with double-disk type plows; - Operator security by adopting modern solutions that they comply with essential safety and health requirements laid down in Directive 98/37/CEE (machinery and equipment). 3. REFERENCES

1. Krasnicenko A.: Handbook of agricultural machinery manufacturer, Technical Publishing House, Bucharest, 1964. 2. BRĂTUCU, Gh: Agricultural Technology, University Publishing House "Transilvania" of Brasov, 1999. 3. Căproiu, St. etc.: Agricultural machinery for working the soil, sowing and maintenance of cultures, Didactic and Pedagogic Publishing House, Bucharest, 1982. 4. Russian, Fl: equipment for soil work. Sowing and crop maintenance, Transylvania University of Brasov, 1986. 5. Russian, Fl: agricultural machinery to work the soil, sowing and maintenance of cultures, Transylvania University of Brasov, 1987. 6. Sandru, A., Popescu, S. et al: Exploitation of agricultural machinery, Didactic and Pedagogic Publishing House, 1983. 7. *** SR ISO 7256 / 1:1992, sowing machines. Test methods. Seeders grain, IRS. 8 *** SR 13238-1: 1992, agricultural machinery. Grain grain drills. (Precision drills). Technical conditions of quality, IRS. 9. *** SR ISO 5690 - Equipment for distribution of materials fertilization test methods and specific test procedures. 10. xxx. Brochures and fact sheets: *** Firm PÖTTINGER *** Company MATERMACC *** Firm BECKER *** Firm ACCORD *** Company SFOGGIA *** Firm Allied *** Company MASCHIO-GASPARDO *** Company ÖZDÖKEN *** Firm KUHN *** Firm MONOSEM *** Company YETTERCO

decisive în faza de concepere a celor două variante de tehnologii şi a echipamentului destinat acestora. Principalul avantaj al utilizării echipamentului tehnic este obţinerea unei scăderi semnificative a riscului erozional şi realizarea unei creşteri a rezervei de apă din sol datorită stării de aşezare mai compacte, ca urmare a prelucrării mecanice foarte reduse şi cantităţii mari de resturi vegetale de la suprafaţă. Reducerea proceselor erozionale contribuie la scăderea riscului de poluare a apelor de suprafaţă din aval, care sunt afectate de procesele de transport al particulelor de sol încărcate cu diferiţi compuşi chimici. Caracterul inovativ al echipamentului tehnic SLS4 constă în: - executarea simultană sau independentă în funcţie de condiţiile pedoclimatice din diferitele regiuni ale României a următoarele lucrări: prelucrarea solului în benzi înguste, fertilizarea şi distribuirea insecticidelor microgranulate concomitent cu semănatul seminţelor de plante prăşitoare pe rândurile prelucrate; - utilizarea pe terenuri mai puţin pregătite datorită echipării secţiilor de semănat seminţe cu brăzdare de tipul dublu disc; - asigurarea securităţii operatorului prin adoptarea unor soluţii moderne încât acesta să respecte cerinţele esenţiale de securitate şi de sănătate prevăzute în Directiva 98/37/CEE (Maşini şi echipamente). 3. BIBLIOGRAFIE

1. Krasnicenko A.: Manualul constructorului de maşini agricole, Editura Tehnică, Bucureşti, 1964. 2. Brătucu, Gh.: Tehnologie agricolă, Editura Universităţii “Transilvania” din Braşov, 1999. 3. Căproiu, St. ş.a.: Maşini agricole de lucrat solul, semănat şi întreţinerea culturilor, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1982. 4. Rus, Fl.: Echipamente pentru lucrările solului. Semănat şi întreţinerea culturilor, Universitatea “Transilvania” din Braşov, 1986. 5. Rus, Fl.: Maşini agricole pentru lucrările solului, semănat şi întreţinerea culturilor, Universitatea “Transilvania” din Braşov, 1987. 6. Sandru, A., Popescu, S. ş.a.: Exploatarea utilajelor agricole, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1983. 7. *** SR ISO 7256/1:1992, Utilaje de semănat. Metode de încercare. Semănători Semănători bob cu bob, IRS. 8 *** SR 13238-1: 1992, Maşini agricole. Semănători bob cu bob. (Semănători de precizie). Condiţii tehnice de calitate, IRS. 9. *** SR ISO 5690 – Echipamente de distribuţie a materialelor de fertilizare Metode de încercare şi cu procedura specifică de încercare. 10. xxx. Prospecte şi fişe tehnice:

*** firma PÖTTINGER *** firma MATERMACC *** firma BECKER *** firma ACCORD *** firma SFOGGIA *** firma ALLIED *** firma MASCHIO-GASPARDO *** firma ÖZDÖKEN *** firma KUHN *** firma MONOSEM *** firma YETTERCO


24

TESTING TECHNOLOGIES COB COLLECTION SYSTEM IN CORN-COB-MIX

/ EXPERIMENTAREA TEHNOLOGIEI PENTRU RECOLTAREA ŞTIULEŢILOR ÎN FAZA DE PRECOACERE IN SISTEM CORN-COB-MIX

Ing. Marius STAN, dr.ing. Lucian STANCIU, prof.on.dr.ing. Iosif COJOCARU,

- INMA Bucureşti, dr.ing. Alexandru COCIU - INCDA Fundulea

Abstract: Promotion of this new technology involves the creation of a gatherer of cobs on 2 lines, with sections of detachment-chopping with a single shaft, adapted to a combination drawn by feed to harvest cobs of pre baking, a mixture of beans and pieces of cob Corn-Cob-Mix-CCM. Aggregate working with tractors with minimum power 65CP. Typeset the cobs, adapted to combine towed the CTF feed, contributes to a greater choice of machines for fodder harvesting under current guidelines on animal intensive. Keywords: recovery of pre baking cobs INTRODUCTION

Development and food production more profitable, increasing the amount and quality of agricultural production by reducing losses in the livestock sector can only be achieved through the improvement and modernization of machinery and technical equipment used and by increasing the mechanization of the harvesting and conservation technologies as feed a mixture of grains and cob and sweet corn for human use. Conservation pulp through silage corn is green fodder preservation, maintaining their nutritional value to a high level in the absence of air and humidity from 60 ... 70% and has the following advantages: -cobs of corn-silage mixture as a feed grain and cob made very valuable in terms of nutrient; -loss of corn cobs in a state of precoacere from harvest to animal management are minimal; -storage and administration costs are reduced and manpower requirements is small; -storage and administration costs are reduced and manpower requirements is small; In the various technologies of harvesting corn cobs phase precoacere agricultural equipment manufacturers, use primarily the following: -combine-harvesting cobs with field and mincing, shredding after the holding; -simultaneous harvest and chopping directly in the field.

Rezumat: Promovare acestei noi tehnologii presupune realizarea

unui culegător de ştiuleţi pe 2 rânduri, cu secţii de detaşare-tocare cu un singur valţ, adaptat pentru o combină tractată de furaje, în vederea recoltării ştiuleţilor în faza de precoacere, a unui amestec de boabe şi bucăţi de ciocălăi Corn-Cob-Mix-CCM. Agregatul lucrează cu tractoare având puterea de minim 65CP. Culegătorul de ştiuleţi, adaptat pentru combina tractată de furaje CTF, contribuie la diversificarea gamei de maşini destinate recoltării furajelor, în conformitate cu orientările actuale în privinţa creşterii intensive a animalelor. Cuvinte cheie: valorificare ştiuleţi în faza de precoacere

INTRODUCERE

Dezvoltarea şi rentabilizarea producţiei agroalimentare, creşterea volumului şi calităţii producţiei agricole prin diminuarea pierderilor din sectorul zootehnic se pot realiza numai prin perfecţionarea şi modernizarea maşinilor şi echipamentelor tehnice utilizate şi prin creşterea gradului de mecanizare a lucrărilor din cadrul tehnologiilor de recoltare şi conservare a furajelor sub forma unui amestec de boabe şi ciocălăi şi a porumbului zaharat pentru uz uman. Conservarea porumbului pastă prin însilozare reprezintă păstrarea nutreţurilor verzi, menţinerea valorii nutritive a acestora la un nivel ridicat în lipsa aerului şi la o umiditate cuprinsa între 60...70% şi are următoarele avantaje: -însilozarea ştiuleţilor de porumb sub formă de amestec boabe şi ciocălăi realizează un nutreţ foarte valoros din punct de vedere nutritiv; -pierderile de ştiuleţi de porumb în stare de precoacere de la recoltare până la administrare la animale sunt minime; -cheltuielile pentru depozitare şi administrare sunt reduse, iar necesarul de forţa de munca este mic; În cadrul diferitelor tehnologii de recoltare a ştiuleţilor de porumb în faza de precoacere producătorii de echipamente agricole, folosesc îndeosebi următoarele variante: -recoltarea ştiuleţilor cu combina în câmp şi tocarea, mărunţirea ulterioară în fermă; -recoltare şi tocare simultană direct în câmp.

A relatively new concept shows that the mixture of beans and pieces of cob -CCM (Corn-Cob-Mix) is becoming widely used as high energy source for cattle and pigs, reducing dependence on concentrated Trailed fodder harvesting combines CTF attaching typesetting of cobs, running concurrently with the posting cobs and strain mincing leaving a stubble soil and plant debris high, excellent working to promote organic succeeding crops. Projections of agricultural specialists, stubble mulch is to help minimize the risk of soil erosion over the winter.

2. DESCRIPTION THE UNIT CTF-C2 2.1 CARACTERISTICI FUNCTIONAL AND CONSTRUCTION OF PICKER

Aggregate formed by combining Trailed forage harvester equipped with the typesetting of cobs CBC C2 and trailer for filling is shown in Figure 1.

Un concept relativ nou, arată că amestecul de boabe şi bucăţi de ciocălăi-CCM (Corn-Cob-Mix) este din ce în ce mai utilizat ca sursă mare de energie pentru creşterea bovinelor şi porcinelor, reducând dependenţa de concentrate Recoltarea cu combina tractată de furaje CTF la care se ataşează culegătorul de ştiuleţi, execută concomitent cu detaşarea ştiuleţilor si tocarea tulpinilor lăsând pe sol o mirişte înaltă şi resturi vegetale, excelente pentru promovarea unor prelucrări ecologica la culturile ulterioare. Conform previziunilor specialiştilor din agricultură, miriştea constituie mulci care ajută la minimalizarea riscurilor de eroziune a solului peste iarna. 2. DESCRIEREA AGREGATULUI CTF-C2 2.1 CARACTERISTICI FUNCŢIONALE ŞI CONSTRUCTIVE ALE CULEGĂTORULUI

Agregatul format din combina tractată de recoltat furaje CTF echipată cu culegătorul de ştiuleţi C2 şi remorca pentru tocătură este prezentat în figura 1.


25

Fig. 1 – Vedere laterală al culegătorului de ştiuleţi C2 în agregat cu combina tractată de furaje CTF în lucru / Side view of corn cobs picking device C2 working in aggregate with fodder trailed combine CTF

Typeset C2 is composed of a framework on which to mount the two sections of detachment-chopping, a worm conveyor, transmission and envelopes with peaks corresponding sections. The main constructive and functional characteristics are

Type picker .... Worn by combining CTF

Drive to combine the transmission chain

Nr. row crop (mm) 2 times (700 mm between rows)

Number of rollers on wards .. 1

Number of knives on the shaft, ea ... 40

The frequency of rotation of the rollers, min-1 ... 800

The frequency of rotation of transport chains cobs min

-1 ... .. 255

Working speed, km/h...2 .2-7

Culegătorul C2 este compus dintr-un cadru pe care se montează cele două secţii de detaşare-tocare, un melc transportor, o transmisie şi învelitorile secţiilor cu vârfurile aferente. Principalele caracteristici constructive si funcţionale sunt

Tipul culegătorului….purtat pe combina CTF

Acţionare de la combină prin transmisie cu lanţ

Nr. rânduri recoltate, (mm) 2 rânduri (700 mm între rânduri)

Numărul valţurilor pe secţii..1

Numărul cuţitelor pe valţ, buc…40

Frecvenţa de rotaţie a valţurilor, min-1...

800

Frecvenţa de rotaţie a lanţurilor de transport ştiuleţi min

-1…..255

Viteza de lucru, km/h...2,2-7

2.2 FUNCTIONAL DESCRIPTION

In the process of moving work combines the right front side of tractor (beam position to the right) by enabling the picker to move across the width of the chain work. The operation of working bodies of the combine and the picker is via the PTO of the tractor, the speed of 540 rpm through drive shafts transmission equipped with an overload protection coupling. Cob corn harvested are taken by typesetting C2 feed rollers of the feed combines with constant speed to push him chopping drum. Here, thanks to drums and knives against knife, cobs are fragmented (minced) and discard the exhaust pipe material, a means of transportation (trailer) moving parallel to combine or be towed to combine. Adjust the length of the feed chopping is done by changing the position of chain wheels mounted on axles exterior distribution box that leads to change speed (peripheral speed) of the four power rollers and get more mincing steps of lengths ranging from 8, 5-35 mm.

3. TESTING IN LABORATORY-FIELD CONDITIONS 3.1 WORKING CONDITIONS

Tests in laboratory conditions of the field picker harvesting corn cobs and getting mixed berries cob (Corn-Cob-Mix), attached to the combine harvester towed CBC feed, the aggregate of 65 hp tractor were conducted on experimental fields INMA Bucharest and one firm in the INCDA Fundulea representative parcels as production.

2.2 DESCRIERE FUNCŢIONALĂ

În procesul de lucru combina se deplasează lateral dreapta faţă de tractor (poziţia proţapului spre dreapta) asigurând deplasarea culegătorului cu toată lăţimea de lucru în lan.

Acţionarea organelor de lucru ale combinei şi ale culegătorului se realizează de la priza de putere a tractorului, cu turaţia de 540 rot/min prin intermediul unor transmisii cardanice prevăzute cu un cuplaj de protecţie la suprasarcină. Ştiuleţii de porumb, recoltaţi de culegătorul C2 sunt preluaţi de valţurile de alimentare ale combinei de furaje care îi împinge cu viteză constantă spre toba de tocare. Aici, datorită cuţitelor tobei şi a contra cuţitului, ştiuleţi sunt fragmentaţi (tocaţi) şi aruncaţi prin conducta de evacuare a materialului, într-un mijloc de transport (remorcă) care se deplasează paralel cu combina sau este tractat de combină. Reglarea lungimii de tocare a furajului se realizează prin schimbarea poziţiei roţilor de lanţ montate pe axele exterioare ale cutiei de distribuţie care conduce la modificarea turaţiei (vitezei periferice) a celor patru valţuri de alimentare şi obţinerea mai multor trepte de lungimi de tocare cuprinse între 8,5-35 mm.

3.3. INCERCĂRI ÎN CONDIŢII DE LABORATOR-CÂMP

3.1 CONDIŢII DE LUCRU

Încercările în condiţiile de laborator câmp ale culegătorului pentru recoltarea ştiuleţilor de porumb şi obţinerea de amestec boabe ciocălăi (Corn-Cob-Mix), ataşat combinei tractate de recoltat furaje CTF, în agregat cu tractorul de 65 CP s-au efectuat pe terenurile experimentale ale INMA Bucureşti şi la o fermă din cadrul INCDA Fundulea pe parcele reprezentative ca producţie.


26

Aspects of maize LAN where tests were performed, maize hybrids using location and schedule of experiments are presented in Figures 2 and 3.

Aspecte ale lanului de porumb în care s-au efectuat încercările, hibrizii de porumb utilizaţi şi schema de amplasare a experimentelor sunt prezentate în figurile 2 şi 3.

Fig. 2 - Aspectul lanului de porumb în care s-au executat încercările şi tipurile de hibrizi de porumb din parcele / Aspect of corn field where the tests were executed and types of corn hybrids in the plots

Fig. 3 - Schema de amplasare a experimentelor - I.N.C.D.A Fundulea – 2009 / The scheme of experiment positioning - I.N.C.D.A Fundulea – 2009

3.2 WORK AND QUALITATIVE LOSS OF MATERIAL

from harvested corn cobs are determined under the following conditions: - Tractor used U650 - Engine speed 1800 rpm - PTO speed 540 rpm - Plant average humidity 62% are presented in Table 1.

Table 1 - The values of qualitative indices of labor and material losses

Name Index index Value determined

The number of rows harvested

pc 2

The distance between rows

mm 700

Production / ha (cobs) t/ha 11.86

Cutting height (stubble) mm 160-550

Working speed Km/h 2.8-2.95

Total% Loss of material % under 3

Losses as: -cobs fallen on the floor

% 0.35

The degree of chopping of strains was determined for strains of corn cobs after posting and distribution mincing different chopping lengths is presented in Table 2.

Table 2 - Length of chopping maize strains

3.2 INDICI CALITATIVI DE LUCRU ŞI PIERDERILE DE MATERIAL la recoltat porumb ştiuleţi sunt determinaţi în

următoarele condiţii: - tractorul folosit U650 - turaţia motorului 1800 rot/min - turaţia prizei de putere 540 rot/min - umiditatea medie a plantelor 62% sunt prezentaţi în tabelul 1. Tabelul 1 – Valorile indicilor calitativi de lucru şi ale pierderilor de material

Denumirea indicelui UM Valoarea determinată

Numărul de rânduri recoltate

buc 2

Distanţa între rânduri mm 700

Producţia la ha (ştiuleţi) t/ha 11.86

Înălţimea de tăiere (miriştea)

mm 160-550

Viteza de lucru Km/h 2.8-2.95

Pierderi de material totale

% sub 3

Pierderi sub formă de: -ştiuleţi căzuţi pe sol

% 0.35

Gradul de tocare a tulpinilor s-a determinat pentru tulpinile de porumbului după detaşare ştiuleţilor iar repartizarea tocăturii pe diferite lungimi de tocare este prezentată în tabelul 2.

Tabelul 2- Lungimea de tocare a tulpinilor de porumb


27

Length mincing cutting height strains – Ht

the strains Ht =200,00 (mm) Ht=310 (mm)

(mm)

mass (g) % mass (g) %

0 - 8 , 5 108.36 17,62 109.18 19,96

8,5 -15 149.69 24,34 109.89 20,09

15 - 22 144.40 23,48 116.18 21,24

22-35 101.84 16,56 98.24 17,96

35-50 40.48 6,64 67.83 12,40

> 50 69.86 11.36 45.67 8,35

TOTAL: 615 100 547 100

Mincing length class distribution of lengths (cutting height Ht = 200mm) for a theoretical setting of 20 mm and a sample made by drum chopping mince combined are shown in Figure

Lungimea de

tocare

a tulpini (mm)

Înălţimea de tăiere a tulpinilor – Ht

a tulpinilor

Ht =200,00 (mm) Ht=310 (mm)

(mm)

masa (g) % masa (g) %

0 - 8 , 5 108.36 17,62 109.18 19,96

8,5 -15 149.69 24,34 109.89 20,09

15 - 22 144.40 23,48 116.18 21,24

22-35 101.84 16,56 98.24 17,96

35-50 40.48 6,64 67.83 12,40

> 50 69.86 11.36 45.67 8,35

TOTAL: 615 100 547 100

Repartizarea lungimii tocaturii pe clase de lungimi (înălţimea de tăiere Ht = 200mm) pentru un reglaj teoretic de 20 mm precum şi un eşantion de tocătură realizat de toba de tocare a combinei sunt prezentate în figura 4

Fig. 4 – Repartizarea lungimii tocăturii pe clase şi un eşantion de tocătură realizat de toba de tocare a combinei / Share of fodder chopping length by categories and chopping sample performed by the combine drum

3.3 ENERGY TIPS determine: when the PTO, PTO speed,

thrust, force push on the beam, the power to tow the combine and for driving at work are presented in Table 3. To determine this indicator strain gauges used method using computer software package and SOFT. Table 3 - The values of energy index

Measurement made

UM

Proba

functioning in goals

in work V=2.81 km/h

in work V=2.95 km/h

Engine speed min-1

1853 1850 1813

PTO speed min-1

556 555 544

Average time daNm 7,75 17,04 20,092

Power measured at outlet

kW 5,9 21,246 21,837

Thrust the bar coupling

daN - 750 753

3.3 INDICII ENERGETICI determinaţi: momentul la priza de putere,

turaţia prizei de putere, forţa de tracţiune, forţa de apăsare pe proţap, puterea pentru tractarea combinei şi pentru acţionarea în timpul lucrului sunt prezentaţi în tabelul 3.Pentru determinarea acestor indici s-a folosit metoda tensometrică utilizând computer cu pachet de programe şi SOFT. Tabelul 3- Valorile indicilor energetici

Măsurătoarea efectuată

UM

Proba

Acţionare în gol

În lucru V=2.81 km/h

În lucru V=2.95 km/h

Turaţia motorului

min-1

1853 1850 1813

Turaţia prizei de putere

min-1

556 555 544

Moment mediu daNm 7,75 17,04 20,092

Putere măsurată la priza

kW 5,9 21,246 21,837

Forţa de tracţiune la bara

daN - 750 753


28

4. OPERATING DETERMINATION OF OPERATING

Indices were determined in consecutive 4 days after establishing the optimum settings and work, and their values are presented in Table 4.

Force push the hitch on the tractor

daN 255 262 262

Effective power to tow the combine

kW - 8,614 8,613

Actual power to drive while working

kW 18,62 29,86 30,45

4. DETERMINAREA INDICILOR DE EXPLOATARE

Indicii de exploatare au fost determinaţi în 4 zile consecutive după stabilirea reglajelor şi a regimului optim de lucru, iar valorile lor sunt prezentate în tabelul 4.

de cuplare

Forţa de apăsare a proţapului pe tractor

daN 255 262 262

Putere efectivă pentru tractarea combinei

kW - 8,614 8,613

Putere efectivă pentru acţionare in timpul lucrului

kW 18,62 29,86 30,45

Table 4 - Indices of mining

Figures 5 and 6 are shown at work and the issues of corn stubble after harvest, the area where they conducted experiments.

Indicator

U.M. The value determined for

Speed of 2.8 Km/h

Speed of 2.95 Km/h

Production plants per hectare

t/ ha 32 31.5

The production of cobs t/ ha 11,86 10,95

Ability to work in an hour of time actually (Wef )

t/ h 4,621 4,483

ha/h 0,39 0,409

Ability to work in an hour during the exchange (W07)

t/ h 3,207 3,111

ha/h 0,27 0,284

Ability to work hourly performance (Wp)

t/ h 3,35 3,25

ha/h 0,282 0,297

Technological safety coefficient (k41)

- 0,976

Technical safety coefficient (k42)

- 0.964

Safe operating coefficient (k42)

- 0,942

Coefficient using time sharing (k07)

- 0,694

Consumption of diesel l/t 1,183 1,121

Tabelul 4 – Indicii de exploatare

În figurile 5 şi 6 sunt prezentate aspecte din timpul lucrului şi ale miriştei de porumb după recoltare, în zona unde s-au efectuat

experimentările.

Indicator

U.M. Valoarea determinată pentru

Viteza de 2.8 Km/h

Viteza de 2.95 Km/h

Producţia de plante la hectar

t/ ha 32 31.5

Producţia de ştiuleţi t/ ha 11,86 10,95

Capacitatea de lucru într-o ora din timpul efectiv (Wef )

t/ h 4,621 4,483

ha/h 0,39 0,409

Capacitatea de lucru într-o oră din timpul schimbului (W07)

t/ h 3,207 3,111

ha/h 0,27 0,284

Capacitatea de lucru orară de performanţă (Wp)

t/ h 3,35 3,25

ha/h 0,282 0,297

Coeficientul siguranţei tehnologice (k41)

- 0,976

Coeficientul de siguranţă tehnică (k42)

- 0.964

Coeficientul de siguranţă în exploatare (k42)

- 0,942

Coeficientul de folosire a timpului schimbului (k07)

- 0,694

Consum de motorină l/t 1,183 1,121

Fig. 5 - Vedere frontală a agregatului tractor + combină tractată de recoltat furaje CTF cu culegatorul de ştiuleţi C2 + remorca de

furaje, în lucru / Frontal view of tractor + trailed fodder harvesting combine aggregate CTF with corn cobs picking

device C2 + fodder trailer during the work

Fig. 6 - Vedere a miriştei de porumb după recoltare / View of corn stubble after harvesting

Analyzing the data in Table 4 follows the following: Analizând datele din tabelul 4 rezultă următoarele:


29

the hourly work during the actual (WEF) has value 4.621 t / h (0.39 ha / h) for working speed of 2.8 km / h and 4.483 t / h (0.409 ha / h) working speed of 2.95 kilometers per hour

Ability to work hourly performance was 3.35 t / h (0.282 ha / h), resulting in a coefficient of 0.694 using time sharing

Technological safety coefficient was 0.976 indicating that the value of working bodies picker worked properly, but with some stuffiness caused by breaking peak strains of maize (the humidity of which was over 50%) when posting cobs leading to increased plant mass transported equipment to combine the technological flow of feed. This phenomenon disappears when a chain of maize with 40 ... 45% moisture.

Specific consumption of diesel was 1183 l / t corresponding speed of 2.8 km / h and 1121 l / t for the working speed of 2.95 kilometers per hour 5. CONCLUSIONS

Picker is a new national, designed to promote a new technology for harvesting cobs precoacere phase and obtaining a mixture of grains ciocălăi (Corn-Cob-Mix) in silage. The complexity of the problems with implementing this new technology is required to develop innovative technologies for crop biomass harvesting and silage corn from feed to improve the nutritional quality of food and animal health.

Bibliography

1. Voicu E. - "The dynamics and power unit, towing tractors combine harvester forage, Ed Terra Nostra, Iasi 2009 2. Stanciu L. Gangu V., Pirna I, Cojocaru I. - "Studies and research on vibration equipment corn harvester equipped with a single shaft sections for deployment of the cobs and chopping the stems. Inmateh - Number 2 / 2006 3. Mănişor, P., et al - Technologies and new equipment for the preparation of feed volume, Ed.Ceres, 1991

Capacitatea orară de lucru din timpul efectiv (Wef ) a avut valoarea 4,621 t/h (0,39 ha/h) pentru viteza de lucru de 2,8 km/h şi de 4,483 t/h (0,409 ha/h) pentru viteza de lucru de 2,95 km/h.

Capacitatea de lucru orară de performanţă a fost de 3,35t/h (0,282 ha/h), rezultând un coeficient de folosire a timpului schimbului de 0,694

Coeficientul siguranţei tehnologice a avut valoarea de 0,976 care arată că organele de lucru ale culegătorului au lucrat corespunzător, însă cu unele înfundări cauzate de ruperea vârfurilor de tulpini de porumb (când umiditatea acestora a fost peste 50%) odată cu detaşarea ştiuleţilor conducând la creşterea masei vegetale transportată de echipament spre fluxul tehnologic al combinei de furaje. Acest fenomen dispare în cazul unui lan de porumb cu umiditate de 40…45%.

Consumul specific de motorină a fost de 1.183 l/t corespunzătoare vitezei de 2,8 km/h şi de 1.121 l/t pentru viteza de lucru de 2,95 km/h. 5. CONCLUZII

Culegătorul constituie o noutate pe plan naţional, fiind conceput pentru promovarea unei noi tehnologiei de recoltare a ştiuleţilor în faza de precoacere şi obţinerea unui amestec de boabe ciocălăi ( Corn-Cob-Mix) în vederea însilozării. Având în vedere complexitatea problemelor legate de aplicarea acestei noi tehnologii se impune elaborarea unor tehnologii inovative pentru recoltarea şi însilozarea biomasei vegetale obţinute din furaje de porumb, în vederea îmbunătăţirii calităţii nutritive a hranei şi a sănătăţii animalelor.

Bibliografie

1. Voicu E. – „Dinamica şi energetica agregatului, tractor combină tractată pentru recoltat furaje”, Ed. Terra Nostra, Iaşi 2009 2. Stanciu L. Gangu V., Pirna I., Cojocaru I. – „Studii şi cercetări privind vibraţiile la echipamentele de recoltat porumb dotate cu secţii cu un singur valţ de detaşare a ştiuleţilor şi tocare a tulpinilor”. INMATEH – Numărul 2/2006 3. Mănişor, P.,ş.a. – „Tehnologii şi utilaje noi pentru prepararea furajelor de volum”, Ed.Ceres, 1991


30

MODERN TECHNOLOGY FOR SOWING HOEING PLANTS USING A TECHNICAL EQUIPMENT ENDOWED WITH DISTRIBUTION DEVICES FOR MICROGRANULATED

FERTILIZERS AND INSECTICIDES /

TEHNOLOGIE MODERNĂ PENTRU SEMĂNATUL PLANTELOR PRĂŞITOARE CARE UTILIZEAZĂ UN ECHIPAMENT TEHNIC PREVĂZUT CU APARATE DE DISTRIBUŢIE A

ÎNGRĂŞĂMINTELOR ŞI INSECTICIDELOR SUB FORMĂ DE MICROGRANULE

Prof.Hon.PhD.Eng. Iosif COJOCARU, PhD. Eng. Eugen MARIN, PhD. Eng. Marinela MATEESCU, PhD. Student Cristian SORICĂ

- INMA Bucharest -

Abstract: Inside the technological chain of agricultural crops, the sowing is a very important link which ensures the density, the uniformity and the energy of the crop. Through the research – development activity developed in a partnership between INMA Bucharest and S.C. MAT S.A. Craiova have been realized a modern technical equipment equipped with distribution devices for seeds, granulated chemical fertilizers and insecticides as micrograins for improvement the hoeing plant crops setting up. The originality towards similar technical equipments in use consists in: allows a great diversity of sowing schedules, both for crops with large distances between rows and for the ones with small distances between rows; allows working in various conditions of soil preparation; ensures the approach, simplifies and reduce stime requested for change the distribution disks and for technical interventions at seed transmissions, fertilizers and granulated insecticides, also for the support wheels; it has a simplified construction due to the new solutions which confer it an easy technological performance, safety in use, maintenance, easy adjustments by a single user (the operator).

Keywords: technology, sowing, technical equipment, hoeing plants. 1. INTRODUCTION

Modern crop establishment and hoeing plant fertilization prevent degradation of soil structure by incorporating direct solid chemical fertilizers and insecticides in the form of granules. For this purpose specialized machinery used to have in their composition and mass distribution of seeds, chemical fertilizers and insecticides solid. In accordance with the overall strategy of the company MAT SA Craiova through research and development in partnership with INMA Bucharest was developed a new machinery for sowing, hoeing plant fertilizing distributed in the form of micro insecticides. It contains new solutions in terms of seed distribution system and distribution device in the form of micro insecticides. However, it is easier, safer, low weight at a lower price which is simple and made adjustments being adapted to the needs of beneficiaries. 2. TECHNOLOGICAL FLOW OF MECHANIZED WORKS FOR HOEING PLANTS CROPS

Technology is reflected on agricultural land by the technological flow, which means all methods and work in their natural order and sequence, starting from soil preparation for sowing to the harvesting of products and removal of vegetal wastes (Figure 1).

Rezumat: În cadrul lanţului tehnologic al culturilor agricole, semănatul reprezintă o verigă deosebit de importantă care asigură densitatea, uniformitatea şi vigoarea culturii respective. Prin activitatea de cercetare-dezvoltare desfăşurată într-un parteneriat format de INMA Bucureşti şi S.C. MAT S.A. Craiova a fost realizat de un echipament tehnic modern echipat cu aparate de distribuţie seminţe, îngrăşăminte chimice granulate şi insecticide sub formă de microgranule în scopul perfecţionării tehnologiei de înfiinţare a culturilor de plante prăşitoare. Caracterul de noutate faţă de echipamentele tehnice similare aflate în exploatare constă în: permite realizarea unei mari diversităţi de scheme de semănat, atât pentru culturi care necesită distanţe mari între rânduri, cât şi pentru cele care necesită distanţe mici între rânduri; permite lucrul în condiţii diferite de pregătire a solului; asigură accesul, uşurează şi reduce timpul necesar pentru schimbarea discurilor distribuitoare şi pentru intervenţiile tehnice la transmisiile pentru seminţe, îngrăşăminte şi insecticide granulate ca şi la roţile de sprijin; are o construcţie simplificată datorită soluţiilor noi alese care îi conferă realizare uşoară din punct de vedere tehnologic, siguranţă în exploatare, întreţinere, reglaje simple şi uşor de exploatat, de către un singur operator (tractoristul). Cuvinte cheie: tehnologie, semănat, echipament tehnic, plante prăşitoare 1. INTRODUCERE

Tehnologiile moderne de înfiinţare şi fertilizare a culturilor de plante prăşitoare previn degradarea structurii solului prin încorporarea directă în sol a îngrăşămintelor chimice solide şi a insecticidelor sub forma de granule. În acest scop sunt utilizate echipamente tehnice specializate care să aibă în componenţa lor sisteme de distribuţie a seminţelor, a îngrăşămintelor chimice solide şi a insecticidelor. Prin activitatea de cercetare-dezvoltare desfăşurată într-un parteneriat format de INMA Bucureşti S.C. MAT S.A. Craiova a fost realizat un echipament tehnic nou pentru semănat, fertilizat plante prăsitoare şi distribuit insecticide sub formă de microgranule. Acesta conţine soluţii noi în ceea ce priveşte sistemul de distribuţie a seminţelor şi aparatul de distribuţie a insecticidelor sub forma de microgranule. Totodată, acesta este mai simplu, mai sigur, cu masă redusă, la un preţ mai scăzut şi care are reglaje simple şi uşor de realizat fiind adaptat la necesităţile beneficiarilor. 2. FLUXUL TEHNOLOGIC AL LUCRĂRILOR MECANIZATE PENTRU CULTURI DE PLANTE PRĂŞITOARE

Tehnologia se concretizează pe terenul agricol prin fluxul tehnologic, care reprezintă totalitatea metodelor şi lucrărilor în ordinea şi succesiunea lor firească, începând de la pregătirea terenului pentru semănat şi până la recoltarea produselor şi îndepărtarea resturilor vegetale (fig. 1).


31

Fig. 1. Technological flow of mechanized works for hoeing plants crops / Fluxul tehnologic de mecanizarea lucrărilor de înfiinţat plante prăşitoare

3. TECHNICAL EQUIPMENT FOR SOWING HOEING PLANTS, FERTILIZING AND DISTRIBUTING INSECTICIDES IN MICROGRANULES

Machinery (Figure 2) for technology start-up agricultural mechanization of crop plants used hoes to sowing of many crops hoes (grain sowing grain maize, sunflower, beans, sugar beet and forage, sorghum, cotton, etc., or in nests with 2-3 seeds from melons, cucumbers, zucchini, etc..) and allows working in a variety of schemes and sowing conditions. It is comprised from the following major subassemblies: framework, wheel drive left-right support, air, vacuum, section of sowing, fertilizer box, foot bunker, foot boxes, micro, seed transmission, markers of left behind right, the shareholders tracers , micro boxes, foot parking plows fertilizers and micro, intermediate gear, transmission and micro fertilizers and cardan transmission. Operation

In making the move to the tractor PTO, the blower, trained by shaft transmission shaft and belt type poly V, creating a depression that is transmitted through pneumatic tubes to absorb the vending of sowing divisions.

3. ECHIPAMENTUL TEHNIC PENTRU SEMĂNAT PLANTE PRĂŞITOARE, FERTILIZAT ŞI DISTRIBUIT INSECTICIDE SUB FORMĂ DE MICROGRANULE, SPF6

Echipamentul tehnic (fig. 2) destinat tehnologiilor de mecanizare a lucrărilor agricole de înfiinţare a culturilor de plante prăşitoare este utilizat la semănatul unui mare număr de culturi de plante prăşitoare (semănatul bob cu bob la porumb, floarea-soarelui, fasole, sfeclă de zahăr şi furajeră, sorg, bumbac etc., sau în cuiburi cu 2-3 seminţe la pepeni, castraveţi, dovlecei etc.) şi permite lucrul într-o mare diversitate de scheme de semănat şi condiţii de lucru. Acesta are în componenţă următoarele subansambluri principale: cadru, roţi de sprijin acţionare stânga-dreapta, instalaţie de vacuum, secţie de semănat, ladă de îngrăşăminte, picior buncăr, picior cutii microgranule, transmisie seminţe, marcatoare de urmă stânga-dreapta, dispozitiv acţionare marcatori, cutii microgranule, picior parcare, brăzdare îngrăşăminte şi microgranule, transmisie intermediară, transmisie îngrăşăminte şi microgranule şi transmisie cardanică. Funcţionare

La punerea în mişcare a prizei de putere a tractorului, exhaustorul, antrenat prin arborele cardanic şi transmisia cu curea tip „poly V”, creează o depresiune ce se transmite prin tuburile de absorbţie la distribuitoarele pneumatice ale secţiilor de semănat.

Fig. 2. Technical equipment for sowing hoeing plants, fertilizing and distributing insecticides in microgranules, SPF6 /

Echipamentul tehnic pentru semănat plante prăşitoare, fertilizat şi distribuit insecticide sub formă de microgranule, SPF6

Because depression, seed in food rooms are retained on disk vending outlets. The movement of technical equipment, wheel support and drive forward movement right through the transmission chain to distributors axes, revolving disk, sending seed to the channels opened by double disk shovels. Each hole of the disk set only one seed due to limited

Datorită depresiunii, seminţele aflate în camerele de alimentare sunt reţinute pe orificiile discurilor distribuitoare. Prin deplasarea echipamentului tehnic, roata de sprijin şi acţionare dreapta transmite mişcarea prin intermediul transmisiei cu lanţ la axele distribuitoarelor, care rotesc discurile, transmiţând sămânţa spre brăzdarele dublu disc în rigolele deschise de acestea. Pe fiecare orificiu al discului se fixează numai câte o sămânţă


32

space around the hole. To eliminate the surplus of grain (which is incidentally) is a fixed scraper covering up to one third of the disc hole. To this end there is a correlation between the diameter of the hole layout on disk, the diameter of the holes and scarper position. Also, the left wheel support and drive forward movement through the transmission chain axes distributing chemical fertilizers crates and boxes of micro solid. Fertilizer distributors in the box are the type with grooved drum. They acquire and distribute fertilizers through flexible tubes to skate shares. The volume of fertilizer distribution device evacuated to a rotation of grooved cylinder is dosed with high accuracy because of the potential regulation length grooved with the aid of a tuning screw. Dispensers distributed micro grooved cylinder type insecticides in the amount set through flexible tubes to the skate shares. Adjusting the rules of fertilizer (ammonium nitrate, urea, nitrocalcar, superphosphate, complex, etc..) And micro is made according to agro-technical requirements and the type of chemical fertilizers and micro used, by appropriate choice of wheels in the transmission chain of technical equipment. The skate shares as gutter running some of sowing depth and sowing the drain side are placed fertilizers and insecticides as micro. The compacting wheels close channels and compact soil on the sides of the row sowing. Management of technical equipment in the field is made after traces of markers on the ground. The main technical and functional characteristics are

presented in Table 1.

datorită spaţiului limitat din jurul orificiului. Pentru eliminarea surplusului de boabe (ce apare accidental) există un răzuitor fix care acoperă până la o treime din orificiul discului. În acest scop există o corelare între diametrul de dispunere a orificiilor pe disc, diametrul orificiilor şi poziţia răzuitorului. Totodată, roata de sprijin şi acţionare stânga transmite mişcarea prin intermediul transmisiei cu lanţ la axele distribuitoare a lăzilor cu îngrăşăminte chimice solide şi a cutiilor cu microgranule. Distribuitoarele din lada de îngrăşăminte sunt de tipul cu cilindru canelat. Acestea preiau îngrăşămintele şi le distribuie prin tuburile flexibile la brăzdarele patină. Volumul de îngrăşăminte evacuat de aparatul de distribuţie, la o rotaţie a cilindrului canelat este dozat cu o precizie mare datorită posibilităţii reglării lungimii canelate cu ajutorul unui dispozitiv de reglaj cu şurub. Distribuitoarele de microgranule de tipul cilindru canelat repartizează insecticidele în cantitatea reglată prin tuburile flexibile în brăzdarele patină. Reglarea normelor de îngrăşăminte (azotat de amoniu, uree, nitrocalcar, superfosfat, complexe etc.) şi microgranule se efectuează în funcţie de cerinţele agrotehnice şi de tipul de îngrăşăminte chimice şi microgranule folosite, prin alegerea corespunzătoare a roţilor de lanţ din cadrul transmisiilor echipamentului tehnic. Brăzdarele patină execută nişte rigole sub adâncimea de semănat şi lateral rigolei de semănat în care sunt introduse îngrăşămintele şi insecticidele sub formă de microgranule. Roţile de tasare închid rigolele şi tasează solul pe părţile laterale ale rândului semănat. Conducerea echipamentului tehnic pe câmp se face după urmele lăsate de marcatoare pe sol. Principalele caracteristici tehnice şi funcţionale sunt

prezentate în tabelul 1.

Table 1 Characteristic/Caracteristica U.M. Value/Valori

Type of technical equipment / Tipul echipamentului used/purtat

Energy Source / Sursa energetică HP 65

Number of rows / Nr. de rânduri buc. 6

The distance between rows / Distanţa dintre rânduri mm 45…70

Working width / Lăţimea de lucru m 4,2

Depth of sowing / Adâncimea de lucru cm 2...12

Precision machinery running sowing grain-grain the following main crops: corn, sunflower, castor, soya, beans, sorghum, sugar beet, cotton. It provides the following densities of sowing (Table 2).

Echipamentul tehnic execută semănatul de precizie bob cu bob la următoarele culturi principale: porumb, floarea soarelui, ricin, soia, fasole, sorg, sfeclă de zahăr, bumbac. Acesta asigură următoarele densităţi de semănat (tabelul 2).

Table 2

Culture/Cultura

The distance between rows/ Distanţa dintre

rânduri, cm

Thousands beans in ha/Mii de boabe la

hectar Steps adjusting the density to ha/Reglarea densităţii

Maize 70 40...100 From 5 to 5 thousand, the range of 40-60 thousand,

and from 10 to 10 thousand in the range 60-100 thousand

Sunflower 70 50...90 From 5 to 5 thousand, the range of 50-60 thousand, and from 10 to 10 thousand in the 60-90 thousand

range

Castor 70 70...100 From 10 to 10 thousand

Soybeans 70 300...800 From 25 to 25 thousand in the range of 300-500

thousand, and from 50 to 50 thousand in the range 500-800 thousand

Beans 45 300...600 From 25 to 25 thousand in the range of 300-500

thousand, and from 50 to 50 thousand in the range 500-600 thousand

Sorghum grain 70 50...450 From 25 to 25 thousand

Sugar beet 45 150...250 From 25 to 25 thousand

Cotton 50 200...300 From 25 to 25 thousand


33

The kinematics scheme of transmission for seed distribution is presented in figure 6. The transmission ratios in for seed distribution are given by

the relation:

321 iiiin (1)

where:

1

21

Z

Zi ,

3

42

Z

Zi si

5

63

Z

Zi

Z1 – chain wheel (Z=12); Z2 – chain wheel (Z=12, 20, 21); Z3 – chain wheel (Z=13, 20, 21); Z4 – chain wheel (Z=13); Z5 – chain wheel (Z=22); Z6 – chain wheel (Z=22); L1 – chain 10A - 34 links; L2 – chain 10A - 36 links; L3 – chain 081-146 links

Schema cinematică a transmisiei pentru distribuţia seminţelor este prezentată în figura 3. Calculul rapoartelor de transmitere in a transmisiei pentru

distribuţia seminţelor este dată de relaţia:

321 iiiin (1)

unde:

1

21

Z

Zi ,

3

42

Z

Zi şi

5

63

Z

Zi

Fig. 3. Kinematics scheme of transmission for seed distribution /

Schema cinematică a transmisiei pentru distribuţia seminţelor 1. Right supporting wheel; 2. Input shaft; 3. Intermediary shaft I; 4. Output shaft; 5. Seed distribution device sha; 6. Seed distributor disk.

Z1 – chain wheel (Z=12); Z2 – chain wheel (Z=12, 20, 21); Z3 – chain wheel (Z=13, 20, 21); Z4 – chain wheel (Z=13); Z5 – chain wheel (Z=22); Z6 – chain wheel (Z=22); L1 – chain 10A - 34 links; L2 – chain 10A - 36 links; L3 – chain 081-146 links

The kinematics scheme of transmission for granulated chemical fertilizers distribution and microgranulated insecticides is presented in figure 4. The transmission ratios in for granulated chemical fertilizers distribution are given by the relation:

321 iiiin (2)

where:

1

21

Z

Zi ,

3

42

Z

Zi si

5

63

Z

Zi

The transmission ratios in for microgranulated insecticides

distribution are given by the relation:

654321 iiiiiiin (3)

where:

1

21

Z

Zi ,

3

42

Z

Zi ,

5

63

Z

Zi ,

8

94

Z

Zi ,

7

125

Z

Zi si

11

136

Z

Zi

Schema cinematică a transmisiei pentru distribuţia îngrăşămintelor chimice solide granulate şi a insecticidelor microgranulate este prezentată în figura 4. Calculul rapoartelor de transmitere in a transmisiei pentru distribuţia îngrăşămintelor chimice solide granulate este dată de relaţia:

321 iiiin (2)

unde:

1

21

Z

Zi ,

3

42

Z

Zi şi

5

63

Z

Zi

Calculul rapoartelor de transmitere in a transmisiei pentru

distribuţia insecticidelor microgranulate este dată de relaţia:

654321 iiiiiiin (3)

unde:

1

21

Z

Zi ,

3

42

Z

Zi ,

5

63

Z

Zi ,

8

94

Z

Zi ,

7

125

Z

Zi şi

11

136

Z

Zi


34

Fig. 4: Kinematics scheme of transmission for chemical fertilizers distribution /

Schema cinematică a transmisiei pentru distribuţia îngrăşămintelor chimice solide granulate şi a insecticidelor microgranulate 1. Left supporting wheel; 2. Input shaft; 3. Intermediary shaft I; 4. Intermediary shaft II; 5. Fertilizers distribution devices shaft; 6.

Fertilizers distribution devices fluting type; 7. Intermediary shaft III; 8. InsecticideS distribution devices shaft; 9. Insecticides distribution devices fluting type.

Z1 – chain wheel (Z=13); Z2 – chain wheel (Z=12); Z3 – chain wheel (Z=12, 20, 21); Z4 – chain wheel (Z=13, 20, 21); Z5 – chain wheel (Z=13); Z6 – chain wheel (Z=13); Z7 – chain wheel (Z=15); Z8 – chain wheel (Z=13, 15, 21); Z9 – chain wheel (Z=15); Z10 – chain wheel (Z=15); Z11 – chain wheel (Z=13); Z12 – chain wheel (Z=13, 15, 21); Z13 – chain wheel (Z=15); L1 – chain 10A - 34 links; L2 – chain 10A - 36 links; L3 – chain 10A - 100 links; L4 – chain 10A - 78 links; L5 – chain 10A - 88 links; L6 – chain 10A - 72 links

The experimentation of technical equipment was performed

in accordance with national, international standards and INMA Bucharest existent procedures for determining the exploitation indices, and during the tests were used equipment and control devices metrology verified. In experiments in operating conditions, conducted over an area of 52 hectares, machinery had throughout the good behavior, under these conditions the values of the coefficient of safety achieved in service between 0.984% 0.981% ... which are plotted in Figure 5, yielding an average of 0.983% and values of the hourly work capacity during the exchange, W07 of between 1.4 ... 1.49 ha / h which are plotted in Figure 6, yielding an average of 1.46 ha / h.

Experimentarea echipamentul tehnic a fost efectuată în

conformitate cu standardele interne, internaţionale şi procedurile INMA Bucureşti aflate în vigoare pentru determinarea indicilor de exploatare, iar pe toată durata încercărilor au fost utilizate echipamente şi dispozitive de control verificate metrologic. La experimentările în condiţii de exploatare, efectuate pe o suprafaţă de 52 ha, echipamentul tehnic a avut pe toată perioada o comportare bună, în aceste condiţii a realizat valori ale coeficientului al siguranţei în exploatare cuprinse între 0,981 %…0,984 % care sunt reprezentate grafic în figura 5, rezultând o medie de 0,983 % şi valori ale capacităţii de lucru orară la timpul schimbului, W07 cuprinse între 1,4…1,49 ha/h care sunt reprezentate grafic în figura 6,

rezultând o medie de 1,46 ha/h.

0,981 0,983 0,983 0,984 0,984

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

co

eff

icie

nt

of

sa

fety

in o

pe

rati

on

, K

4 [%

]

day 1 day 2 day 3 day 4 day 5

day which made the timing Fig. 5. Graphical representation of the coefficient of safety in operation,, K4/

Reprezentarea grafică a coeficientului al siguranţei în exploatare


35

1,46 1,47 1,49 1,48 1,4

0

0,5

1

1,5

Ho

url

y w

ork

ca

pa

city

du

rrin

g

exch

an

ge

W0

7 [h

a/h

]

day 1 day 2 day 3 day 4 day 5

day which made the timing Fig. 6. Graphical representation of the hourly work capacity during exchange, W07 /

Reprezentarea grafică a capacităţii de lucru orară la timpul schimbului

4. CONCLUSIONS

Technical equipment for sowing hoeing plants, fertilizing and distributing insecticides in microgranules has the following advantages towards similar equipment presently in exploitation: - it enables the realization of various sowing schemes, both as for cultures that need large distances between rows, as for those thet need small distances between rows; - it allows working in diferent conditions of soil preparation due to endowing the sowing sections with double disk type shovels; - it provides the acces, make it easier and reduce the time necessary for changing distributing disks and for technical interventions at transmissions for seeds, fertilizers and granular insecticides as well as at supporting wheels; - has a simplified construction duet o the new solutions choosed that give it an easy fabrication form technological point of view, safety in exploitation, maintenance, adjustments simples and easy to exploit, by a single operator.(tractor driver); - it provides security for the operator by accomplishing essential security requirements; - by implementing the technical equipment within technologies for establishing hoeing plants it achieves international standards for quality and environment, decreasing the energetic consumptions, exploitation and maintenence costs. 5. REFERENCES

1. Building a new technical equipment with market request for sowing and fertilize hoeing crops provided with sowing sections disk coulter and distribution devices for granulated insecticides, Contract 12 between S.C. MAT S.A. Craiova and INMA Bucharest with AMCSIT POLITEHNICA Bucharest inside INNOVATION Programme. 2. Eugen Marin, Tranca Dan-Constantin, “TECHNICAL EQUIPMENT DESIGNED FOR MODERN TECHNOLOGY OF ESTABLISHING AND FERTILIZING HOEING PLANTS CROPS REALIZED BY UE FIRMS”, Agriculture Mechanization Magazine no. 4/2008, pag. 11…22, ISSN 1011-7296, Bucharest. 3. Eugen Marin, Dragos Manea, Livian Victor Andrei, Valentin Catalin Stiuca, EQUIPMENT FOR SOWING AND FERTILIZING HOEING PLANT CROPS ENDOWED WITH SOWING SECTIONS WITH DISK SHOVELS AND DISTRIBUTION DEVICES FOR GRANULAR INSECTICIDES, Agriculture Mechanization Magazine no. 5-6/2009, ISSN 1011-7296, Bucharest. 4. Patent demand no.: 664/28.08.2009, OSIM, “Technical Equipment for Sowing Hoeing Plants, Fertilize and Insecticides Distribution as Micrograins”, Authors: Marin Eugen, Cojocaru Iosif, Sorica Cristian Marian-INMA Bucharest, Andrei Livian Victor-S.C. MAT S.A. Craiova.

4. CONCLUZII

Echipamentul tehnic pentru semănat plante prăşitoare, fertilizat şi distribuit insecticide sub formă de microgranule prezintă următoarele avantaje faţă de echipamentele similare aflate în exploatare: - permite realizarea unei mari diversităţi de scheme de semănat, atât pentru culturi care necesită distanţe mari între rânduri, cât şi pentru cele care necesită distanţe mici între rânduri; - permite lucrul în condiţii diferite de pregătire a solului datorită echipării secţiilor de semănat seminţe cu brăzdare de tipul dublu disc; - asigură accesul, uşurează şi reduce timpul necesar pentru schimbarea discurilor distribuitoare şi pentru intervenţiile tehnice la transmisiile pentru seminţe, îngrăşăminte şi insecticide granulate ca şi la roţile de sprijin; - are o construcţie simplificată datorită soluţiilor noi alese care îi conferă realizare uşoară din punct de vedere tehnologic, siguranţă în exploatare, întreţinere, reglaje simple şi uşor de exploatat, de către un singur operator (tractoristul); - asigură securitatea operatorului prin îndeplinirea cerinţelor esenţiale de securitate. - prin implementarea echipamentului tehnic în cadrul tehnologiilor de înfiinţare a culturilor de prăşitoare se realizează atingerea standardelor internaţionale de calitate şi mediu, sunt micşorate consumurile energetice, costurile de exploatare şi mentenanţă. 5. BIBLIOGRAFIE

1. Crearea unui echipament tehnic nou cu cerere de piaţă pentru semănat şi fertilizat culturi de prăşitoare prevăzut cu secţii de semănat cu brăzdare disc şi aparate de distribuţie a insecticidelor sub formă de granule, Contract 12 încheiat de S.C. MAT S.A. Craiova şi INMA Bucureşti cu AMCSIT POLITEHNICA Bucureşti în cadrul Programului INOVARE 2. Eugen Marin, Trâncă Dan-Constantin, “ECHIPAMENTE TEHNICE DESTINATE TEHNOLOGIEI MODERNE DE ÎNFIINŢAT ŞI FERTILIZAT CULTURI DE PLANTE PRĂŞITOARE REALIZATE DE FIRME DIN UE”, Revista Mecanizarea Agriculturii nr. 4/2008, pag. 11…22, ISSN 1011-7296, Bucureşti 3. Eugen Marin, Dragoş Manea, Livian Victor Andrei, Valentin Cătălin Ştiucă, ECHIPAMENTUL PENTRU SEMĂNAT ŞI FERTILIZAT CULTURI DE PRĂŞITOARE PREVĂZUT CU SECŢII DE SEMĂNAT CU BRĂZDARE DISC ŞI APARATE DE DISTRIBUŢIE A INSECTICIDELOR SUB FORMĂ DE GRANULE, Revista Mecanizarea Agriculturii nr. 5-6/2009, ISSN 1011-7296, Bucureşti 4. Cerere de brevet de invenţie înregistrată cu nr.: 664/28.08.2009 la OSIM, “Echipament tehnic pentru semănat plante prăşitoare, fertilizat şi distribuit insecticide sub formă de microgranule”, Autori: Marin Eugen, Cojocaru Iosif, Sorică Cristian Marian-INMA Bucureşti, Andrei Livian Victor-S.C. MAT S.A. Craiova


36

THE INFLUENCE OF GLYCEROL CONTENTS ON THE EXPANSION INDEX OF STARCH BASED LOOSE FILL PACKAGING OBTAINED THROUGH

THERMOPLASTIC EXTRUSION /

INFLUENTA CONŢINUTULUI DE GLICERINĂ ASUPRA GRADULUI DE EXPANDARE AL AMBALAJELOR DE PROTECTIE ANTISOC PE BAZA DE AMIDON REALIZATE PRIN

EXTRUDARE TERMOPLASTICA

Dr.ing. Nicolae CIOICA, drd.ing. Constantin COŢA, drd.ing. Mihaela NAGY, - INMA - Filiala Cluj-Napoca -

Abstract: Bioplastics, where starch-based loose fill

packaging can also be included, play an important role in the evolution of modern science and civilisation. As they have unbeatable benefits as compared to classical synthetic plastic materials, they are more and more used. This paper presents some aspects of producing loose fill packaging based on starch by means of thermoplastic extrusion, putting an emphasis on the working diagram describing the extrusion mechanism with direct expansion of a partially crystalline polymer and the mechanism of extrudate expansion with aplication to the influence of glycerol content on the expansion index.

Key words: thermoplastic extrusion, loose fill

packaging, starch, glycerol, expansion index. INTRODUCTION

During the last years, the world has witnesses the concern for diminishing the plastic material waste, one of the main means of pollution of water and soil.

One of the solutions aiming at the reduction of the consumption of synthetic plastics lies in producing packaging with biodegradable, cheap, materials, originating in agriculture so that so-called “bioplastic” packaging that does not pollutes the environment can be made.

The research performed until now have led to the conclusion that, in general, bioplastics and loose fill packaging especially, can be produced from vegetal raw materials, among which starch hold the first place.

Starch is not only abundant, but very efficient from the point of view of its very good cost-performance rate. It can be found in many plants in the form of microscopic grains. While the most important starch sources in Europe, America and South Africa are corn, maize and potato, in Asia, tapioca is on the first place.

With modern culture methods, a hectare of land can produce a crop that gives the raw material for two tons of bioplastic material.

Annually, over 45 million tons of starch are produced, and almost 10 million tons of it is made in Europe. Germany produces about 2 million tons of starch.

In Romania, starch processing capacities of over 20 000 tons/year exist and the raw material used is corn and maize.

Thermoplastic starch was invented in 1988, and, at present, is a leading material among bioplastics, with a market weight of over 80 %. Thermoplastic starch is, then, a relatively new concept, and one of the research targets in the manufacturing of biodegradable materials.

Starch is not an actual thermoplastic compound, but in the presence of a plastifier (water, glycerine, sorbitol etc.), of high temperatures (90°-180°C) and subjected to mixing-shearing processes it melts and becomes fluid, providing possibility of use with extrusion, injection, blowing equipment, similar to those used for synthetic plastic materials.

Research has shown that packaging and packaging

Rezumat: Bioplasticele, dintre care fac parte si

ambalajele antisoc pe baza de amidon, joaca un rol important in dezvoltarea stiintei si a civilizatiei moderne. Datorita avantajelor de necontestestat pe care le ofera in raport cu materialele plastice sintetice, acestea prezinta un domeniu de utilitate tot mai larg. Lucrarea prezinta unele aspecte ale realizarii ambalajelor antisoc pe baza de amidon prin extrudare termoplastica, legate in special de diagrama de lucru care descrie procesul de extrudare cu expandare directă a unui polimer parţial cristalin si de mecanismul expandării extrudatului cu aplicaţie la influenţa conţinutului de glicerină asupra gradului de expandare.

Cuvinte cheie: extrudare termoplastica, ambalaj antisoc, amidon, glicerină, grad de expandare. INTRODUCERE

In ultimii ani a crescut in lume preocuparea pentru reducerea deseurilor din plastic care au devenit unul din principalele mijloace de poluare a pamantului si a apelor globului.

Una dintre solutiile de reducere a consumului de materiale plastice sintetice o constituie utilizarea la fabricarea ambalajelor a unor materii prime biodegradabile, ieftine, provenite din agricultură si realizarea asaziselor ambalaje “bioplastice” nepoluante pentru mediu.

Cercetările efectuate până în prezent au condus la concluzia că bioplasticele in general, si ambalajele de umplutură antisoc in special, pot fi fabricate din materii prime vegetale. Pozitia cheie intre acestea o deţine amidonul.

Amidonul nu doar că există din abundenţă, dar el oferă de asemenea o rată cost-performanţă foarte bună. Se găseşte în multe plante sub formă de granule microscopice. Astfel, cele mai importante surse de amidon din Europa, America şi Africa de Sud sunt porumbul, grâul şi cartoful, iar în Asia sursa principală este tapioca.

Pe un hectar de teren se poate realiza o recoltă din care să se obţina materia primă pentru două tone de bioplastic.

În lume se fabrică anual peste 45 de milioane de tone de amidon, din care apropape 10 milioane de tone în Europa, din care aproape 2 milioane de tone in Germania.

În România, există capacităţi de prelucrare de peste 20 000 tone/an amidon iar materia prima utilizata este porumbul si cartoful.

Amidonul termoplastic, a fost inventat în anul 1988, şi este la ora actuala lider în domeniul bioplasticelor, având o pondere pe piaţa acestora de peste 80 %. Amidonul termoplastic este deci un concept nou şi azi este una din principalele ţinte de cercetare pentru fabricarea bioplasticelor.

Amidonul nu este un compus termoplastic real, dar în prezenţa unui plastifiant (apă, glicerină, sorbitol etc.), a temperaturilor ridicate (90°-180°C) şi supus unui proces de amestecare-forfecare se topeşte şi se fluidizează, dând posibilitatea de a fi prelucrat în echipamente de extrudare, injecţie şi suflare la fel cu cele folosite pentru plasticul sintetic.

Cercetările au arătat că ambalajele şi elementelor de


37

elements based on starch can be achieved by thermoplastic extrusion, Fig. 1 indicating the place of the extruder in this circuit (www. starchtech.com ).

protecţie antişoc pe bază de amidon se pot realiza prin extrudare termoplastică, iar în Fig.1 este prezentat locul extruderului în acest circuit (www. starchtech.com ).

Fig. 1- Place of the extruder in the circuit of the starch-based package / Locul extruderului în circuitul ambalajului pe bază de amidon [8]

Transitions occurring during starch thermoplastic extrusion

Conventionally, expanded plastic materials are obtained by making a composition more fluid, forming cell structure with the help of a clearing agent and solidifying the composition while maintaining the cell structure in the final product.

Figure 2 shows the working diagram for the extrusion process with direct expansion of a partially crystalline polymer [2].

One can notice on the diagram the transformations suffered by the raw material while heated and cooled down, due to its passing through the vitreous Tg transition temperature and melting temperature Tm. As seen in the same diagram, Tg and Tm are influenced by the composition moisture content (Liu, 1999).

Transformări la extrudarea termoplastica a amidonului

Conventional, plasticele expandate se obtin prin fluidizarea unei compozitii, formarea structurii celulare cu ajutorul unui agent de afanare şi solidificarea compozitiei cu mentinerea in produsul final a structurii celulare.

În figura 2 este prezentată diagrama de lucru care descrie procesul de extrudare cu expandare directă a unui polimer parţial cristalin [2].

Pe aceasta diagramă se pot observa transformările pe care le suferă materia primă la incălzire şi răcire, datorită trecerii acesteia prin temperatura de tranzitie vitroasa Tg şi temperatura de topire Tm. După cum se observă tot din această diagramă, Tg si Tm sunt influenţate de conţinutul de umiditate al compozitiei (Liu, 1999).

Fig. 2- Working diagram during extrusion with direct expansion

/ Diagrama de lucru la extrudarea cu expandare directa

Analysing the operation of the extruder for direct

extrusion according to diagram in Fig.2, we find that heated starch turns from the glassy state at feeding to a highly elastic state and then to melted state before getting into the die. After leaving the die, expansion occurs by suddenly diminishing moisture. With the loss in moisture, temperature loss takes place and the extrudate returns to its highly elastic state and then to the amorphous state. In fact, when the extrudate temperature decreases under Tg, expansion stops and the structure

Dacă analizăm funcţionarea unui extruder pentru extrudare directă şi urmărim diagrama din Fig.2, constatăm ca amidonul trece prin încălzire din stare sticloasă la alimentare, în stare înalt elastică şi apoi în stare topită în faţa matriţei. După ieşirea din matriţă urmează expandarea prin scăderea bruscă a umidităţii. Odată cu pierderea umidităţii are loc scăderea temperaturii si extrudatul revine la starea înalt elastică şi apoi la starea amorfa. De fapt, atunci cand temperatura extrudatului coboară sub Tg, expandarea încetează şi structura


38

of the extrudate stabilizes. Many studies try to model the extrudate expansion,

mainly from the perspective of the influence of the material and process parameters.

It is for this reason that it is crucial to understand the basic phenomenon of the complex mechanism governing the expansion of the cereal matrix, a mechanism that incorporates both materials properties and process parameters. Though there are many papers related to the quantitative development mechanism in the expansion during extrusion of synthetic polymers (i.e. of the formation of the polymer foam), few works deal with the polymer expansion. This can be accounted to the complexity of such systems undergoing continuous transformations during extrusion.

However, there are studies on the modelling of expansion in the food extrusion. But many of them make use of simplifying hypotheses for the development of these models.

Kokini et al. (2003) approach the various stages in expansion and illustrate the extrudate expansion mechanism in the diagram shown in Fig. 3.

extrudatului se stabilizează. Exista cercetări care încearcă să modeleze

expandarea extrudatului, din punct de vedere al influenţei materialului şi parametrilor procesului.

De aceea, este crucial să existe o înţelegere fenomenologică de bază a mecanismului complex care guvernează expandarea matricii cerealelor, mecanism care încorporează atât proprietăţile materialelor cât şi parametrii procesului. Deşi există multe lucrări în legătură cu mecanismul dezvoltării cantitative a expandării la extrudare a polimerilor sintetici (deci a formării spumei de polimer), există puţine lucrări în legătură cu expandarea la extrudarea biopolimerilor. Aceasta se datorează în principal complexităţii acestor sisteme care suferă transformări continue pe parcursul procesului de extrudare

Există totuşi studii care au abordat modelarea expandării la extrudarea alimentelor. Multe dintre ele utilizează însă ipoteze simplificatoare în dezvoltarea acestor modele.

Astfel, Kokini s.a. (2003) abordează diferitele faze implicate în expandarea extrudatului şi ilustrează mecanismul expandării conform diagramei prezentată în Fig. 3.

Fig. 3 - Diagram of the expansion of the extrudate / Reprezentarea schematică a expandării extrudatului

The mechanism of the expansion of the extrudate comprises five steps: order-disorder changes, nucleation, extrudate swelling, void enlarging, void breaking.

First, intense shearing, the pressure and temperature inside the extruder, lead to changing the raw material (the corn flower) in a viscous-elastic melt. The transformation degree depends a lot on the content of moisture and working extruder parameters.

Void nucleation, i.e. germ initiation or crystallization nuclei inside the polymer melt, is performed during extrusion both where small air voids or impurities appear during the extrusion process as well as in the voids representing the free volume of polymer during feeding.

These voids enlarge when the melt leaves the die due to the expansion process developed by the moisture in the void when the high pressure of the overheated steam generated by nucleus water steaming exceeds the mechanical strength of the viscous-elastic melt surrounding it. The voids stop enlarging when cooled down, when the viscous-elastic matrix becomes amorphous and the shape and size of the extrudate become final. MATERIALS AND EXPERIMENTS

The materials used in experiments were starch, glycerol and water. The starch used was corn starch with a real moisture content of 10.76% related to the wet substance

Mecanismul expandării extrudatului include următorii cinci paşi mari: transformări ordine-dezordine, nucleaţia, gomflarea extrudatului, creşterea bulelor şi spargerea lor.

Mai întâi, forfecarea intensă, presiunea şi temperatura din interiorul extruderului, conduc la transformarea materiei prime (amidonului), într-o topitură vâscoelastică. Gradul de transformare depinde mult de conţinutul de umiditate şi de parametrii de lucru ai extruderului.

Nucleaţia bulelor, adică iniţierea de germeni, de nuclee de cristalizare, în interiorul topiturii de polimer, se realizează în timpul extrudării, atât în locurile unde apar bule mici de aer sau impurităţi în timpul procesului de extrudare cât şi în golurile care reprezintă volumul liber din polimer la alimentare.

Aceste bule cresc atunci când topitura iese din matriţă datorită procesului de expansiune creat de umiditatea din bulă atunci când presiunea înaltă a aburului supraîncălzit generat de vaporizarea apei din nucleu depăşeşte rezistenţa mecanică a topiturii vâscoelastice care o înconjoară. Creşterea bulelor încetează la răcire, când matricea vâscoelastică devine amorfa si se definitiveaza forma si dimensiunile extrudatului. MATERIALE SI EXPERIMENTARI

Materialele utilizate la experimentări au fost amidon, glicerină şi apă. Amidonul utilizat a fost amidon de porumb cu o umiditate reala de 10,76% raportat la substanta


39

and 12,057% related to the dry substance. Glycerol used had a concentration of 99.5% and a density of 1.262 g/cm3. The water used was the water from the water supply system. The extruder used is presented in Fig.4.

umeda si de 12.057% raportat la substanta uscata. Glicerina utilizata a avut o concentraţie de 99,5 % şi o densitate de 1,262 g/cm3. Apa utilizată a fost apa de la reţea. Extruderul utilizat este prezentat în Fig.4.

Fig. 4 Extrusion plant-overview / Instalatia de extrudare – vedere de ansamblu A – Peristaltic pump / Pompa peristaltica; B - Extruder; C – Dosing device / Dozator.

It is an extruder with corotative twin screws having 25

mm diameter and the ratio between length and diameter of 30. Starch was fed into the extruder through the supply hopper 2, by dosing device C. The plasticizer mixture (water + glycerine) from the tank 1 was introduced into extruder using a dosing pump A, through the connecting piece situated at 170 mm from the supply hopper for starch. Screw speed was 140 rpm. The temperatures in 5 different section along the extruder were: 30

0C, 50

0C,

1000C, 130

0C, 150

0C and the die temperature was 150

0C.

In the Table 1 and Table 2 there are presented the results of the experiments for 2 recipes used. The expansion index was calculated as the ratio between the section of the extrudate and the section of the die hole.

Este un extruder cu doi melci corotativi având diametrul de 25 mm si raportul intre lungime si diametru de 30. Amidonul a fost alimentat in extruder prin pâlnia de alimentare 2, cu ajutorul dozatorului C. Amestecul de pastifianţi (apă+glicerină) din rezervorul 1 a fost introdus în extruder cu ajutorul pompei dozatoare A, prin ştuţul 3 aflat la 170 mm de pâlnia de alimentare cu amidon. Turatia melcului a fost de 140 rot/min. Temperaturile in cele 5 zone ale extruderului au fost 30

0C, 50

0C, 100

0C, 130

0C,

1500C iar temperatura matriţei 150

0C.

In tabelul 1 si tabelul 2 sunt prezentate rezultatele experimentarilor pentru cele două reţete utilizate. Gradul de expandare s-a calculat ca raportul dintre sectiunea extrudatului si sectiunea orificiului matriţei.

Table 1-The aspect of the samples after extrusion / Aspectul probelor după extrudare

Sample / Proba

Sym-bol / simbol Weight ratio

/ Raport masic The aspect of the samples after extrusion

/ Aspectul probei după extrudere

1 ATN 411

Starch / amidon

4

Water / apa

1

Glycerol / glicerina

1

2 ATN 412

Starch / amidon

4

Water / apa

1

Glycerol / glicerina

2

Tabelul 2. Expansion index / Grade de expandare

Sample / proba

Symbol / simbol

Extrudate`s diameter / Diametru extrudat

[mm]

Diameter of the die hole / Diametru orificiu matrită

[mm]

Expan-sion Index / Grad de expandare

[%]

1 ATN 411 13 3 21,7

2 ATN 412 7 3 5,4

CONCLUSIONS

Thermoplastic extrusion provides for the required changes in producing of starch based loose fill packaging

The expansion is better when melting nears full melting, dispersion is larger and homogeneity improved.

Nucleation contributes in a decisive manner to expansion. The air/based cell structure of expanded extrudates seems to be in tight connection with the number of voids nucleated in the starch melt. The increase of voids takes place because of the difference in pressure inside and outside the voids. This increase is

CONCLUZII

Extrudarea termoplastica asigura realizarea transformarilor necesare pentru realizarea ambalajelor antisoc pe baza de amidon

Expandarea este cu atât mai bună, cu cât topirea este mai completă, dispersia mai mare şi omogenizarea mai bună. Nucleaţia este cea care contribuie decisiv la realizarea expandării. Structura cu celule cu aer a extrudatelor expandate pare a fi în directă legătură cu numărul de bule nucleate (formate) în topitura de amidon. Creşterea bulelor are loc ca urmare a diferenţei de presiune dintre interiorul şi exteriorul acestora. Această creştere este foarte importantă, deoarece


40

extremely considering its influence upon the structure and texture of the expanded material.

The expansion index decrease with increasing the glycerin amount in the recipe. BIBLIOGRAPHY

1.Liu Z., Yi, Xi.(1999) Effect of Bound Water on thermal Behaviours of Native Starch, Amylose und Amylopectin, Starch/Starke, 51(11-12), 406-410

2.Strahm, B.(1998). Fundamentals of Polymer Scince as an Applied Extrusion Tool. Cereal Foods World, 43(8), 621-625

3.The packaging peanuts that saved the world, StarchTech, www. Starchtech.com.

4.Moraru C.I., Kokini J.L., (2003) Nucleation and Expansion during Extrusion and Microwave, în Comprehensive Rewiews in Food Science and Food Safety.

ea are o influenţă mare asupra structurii şi texturii produsului expandat.

Gradul de expandare al extrudatului scade odată cu creşterea conţinutului de glicerină în reţetă. BIBLIOGRAFIE

1.Liu Z., Yi, Xi.(1999) Effect of Bound Water on thermal Behaviours of Native Starch, Amylose und Amylopectin, Starch/Starke, 51(11-12), 406-410

2.Strahm, B.(1998). Fundamentals of Polymer Scince as an Applied Extrusion Tool. Cereal Foods World, 43(8), 621-625

3.The packaging peanuts that saved the world, StarchTech, www. Starchtech.com.

4.Moraru C.I., Kokini J.L., (2003) Nucleation and Expansion during Extrusion and Microwave, în Comprehensive Rewiews in Food Science and Food Safety.


41

OPTIMIZATION PROCESSES OF DRYING OF GRAIN IN TERMS OF REDUCING ENERGY

CONSUMPTION /

OPTIMIZAREA PROCESELOR DE USCARE A CEREALELOR ÎN CONDITIILE REDUCERI CONSUMULUI DE ENERGIE

Dr.ing. L. CĂLIN 1)

, prof.dr.ing. M. JADANEANT 1)

, prof.asoc.dr.ing. N. BRIA 2)

prof.dr.ing. M. Bojic3)

1)”Politehnica” University from Timisoara, Romania,

2)INMA Bucharest, Romania,

3)Faculty of Mechanical Engineering at Kragujevac, Serbia

Abstract: Most food is an ideal substrate for development of microorganisms, especially when they are kept for long periods at ambient temperature. The processes of synthesis of phase postmaturare accompanied by removal of quantities of water which causes the grain surface wetting. This process, unwanted in practice conservation of agricultural products occurs even when the water content of seeds is small, leading to their degradation if no action is taken to remove water vapor accumulation. In these circumstances it is imperative that the choice of grain storage technology to take care to identify constructive solutions to those consuming lower energy and food safety compliance.

Key words: cereals, optimization, mathematical modeling, temperature of the drying agent.

INTRODUCTION

Cereals are the most important staple food for humans. According to FAO, are lost annually over 20% of the amount of grain harvested in the world [10]. Most are due to insect activity and development of mushrooms and fungi [1,2]. Each year about 60 million tonnes is deteriorating by the process of moldy grain, due primarily to inadequate storage. Detailed analysis of existing dryers in operation, show that their operation can be more effective by endowing them with monitoring and control systems, driven by computer programs based on the calculation of the amount of one or more parameters, depending on input modification . Designing a system for automatic temperature in an air-drying requires knowledge of a complex of parameters, whose interdependence is expressed by equation criteria for different forms. According to FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations), are lost annually over 20% of the amount of grain harvested in the world, largely due to insect activity and development of fungi, molds development [2,3].

MATHEMATICAL MODELLING OF THE CEREAL DRYING PROCESS

Grain drying conditions vary from one species to another, depending on the destination. These conditions concern the drying agent temperature, humidity and duration of stationary material in the dryer [3,4,5]. A correlation between the size of a complex form that depends on a number of constructive and functional parameters of the dryer: architecture drying chambers, drying agent velocity, humidity, drying agent, mode of movement of material from the drying agent [4,6].

Both the mass of grain temperature and duration of drying (for moisture extraction required) be adjusted by changing the amount of drying agent temperature [5,6,7].

To obtain maximum seed quality is necessary to know and apply every time dependence: temperature drying agent = f (moisture grains) as a polynomial equation of degree 2 (1):

Rezumat. Majoritatea produselor alimentare reprezintă un substrat ideal pentru dezvoltarea microorganismelor, în special atunci când acestea sunt păstrate perioade îndelungate la temperatura mediului ambiant. Procesele de sinteză din faza de postmaturare sunt însoţite de eliminarea unor cantităţi de apă care provoacă umezirea suprafeţei boabelor. Acest proces, nedorit în practica conservării produselor agricole, se produce chiar şi atunci când conţinutul în apă al seminţelor este mic, ducând la degradarea acestora dacă nu se iau măsuri de îndepărtare a acumulării vaporilor de apă. În aceste condiţii, este imperios necesar ca în alegerea tehnologiilor de conservare a cerealelor să se aibă în atenţie identificarea acelor soluţii constructive cu consumuri energetice mici şi cu respectarea normelor de siguranţă alimentară. Cuvinte cheie: cereale, optimizare, modelare matematică, temperatura agentului de uscare

INTRODUCERE

Cerealele reprezintă alimentul de bază cel mai important pentru om. Conform datelor FAO, anual se pierd peste 20% din cantitatea de cereale recoltată pe plan mondial. Cea mai mare parte se datorează activităţii insectelor şi dezvoltării ciupercilor şi mucegaiurilor [4,6]. În fiecare an se deteriorează circa 60 milioane tone de cereale prin procesul de mucegăire, datorat, în primul rând unei depozitări necorespunzătoare. Analiza detaliată a uscătoarelor existente în exploatare, arată că funcţionarea acestora se poate eficientiza prin dotarea lor cu sisteme de monitorizare şi comandă, conduse de calculator, pe baza unor programe de calcul a valorii unuia sau mai multor parametrii, în funcţie de modificările datelor de intrare. Proiectarea unui sistem de reglare automată a temperaturii într-o instalaţie de uscare impune cunoaşterea unui complex de parametri, a căror interdependenţă este exprimată prin ecuaţii criteriale de diverse forme. Conform datelor FAO (Food and Agriculture Organization of the Unite Nations), anual se pierd peste 20% din cantitatea de cereale recoltată pe plan mondial, cea mai mare parte se datorează activităţii insectelor şi dezvoltării ciupercilor, dezvoltării mucegaiurilor [2,3].

MODELAREA MATEMATICĂ A PROCESULUI DE USCARE A CEREALELOR

Condiţiile pentru uscare cerealelor diferă de la o specie la alta, în funcţie de destinaţia ulterioară a acestora. Aceste condiţii se referă la temperatura agentului de uscare, umiditatea şi durata de staţionare a materialului în uscător [3,4,5]. Între aceste mărimi există o corelaţie de o formă complexă, care depinde de o serie de parametri constructivi şi funcţionali ai uscătorului: arhitectura camerei de uscare, viteza agentului de uscare, umiditatea agentului de uscare, modul de circulaţie a materialului faţă de agentul de uscare [4,6].

Atât temperatura masei de cereale cât şi durata de uscare (pentru o extracţie de umiditate impusă) se pot regla prin modificarea valorii temperaturii agentului de uscare [5,6,7]. Pentru a se obţine o calitate maximă a seminţelor, este necesar să se cunoască şi să se aplice în fiecare moment o dependenţă: temperatură agent de uscare = f(umiditate seminţe), sub forma unei ecuaţii polinomiale de gradul 2 (1):


42

T(τ, U) = 22 acUbUa UUU , (1)

where: • T - temperature of drying agent, [° C], • τ - the process of drying, [min], • U - moisture product [%], • a, b, c - constants that depend on the product and its

destination.

unde: •T - temperatura agentului de uscare, [°C], •τ - durata procesului de uscare, [min], •U - umiditatea produsului, [%], •a, b, c – constante ce depind de produs şi de destinaţia

acestuia.

T1(τ1, U1) = 211

21

acUbUa UUU ,

T2(τ2, U2) = 222

22

acUbUa UUU ,

T3(τ3, U3) = 233

23

acUbUa UUU , (2)

T4 (τ4, U4) = 244

24

acUbUa UUU ,

Figures 1 and 3 are shown diagrams of drying agent temperature equations for wheat, corn, according to their original moisture, consumption, and in Figures 2 and 4 drying agent temperature charts equations for wheat, maize, in depending on initial moisture and period of drying them. Also, equations are given maximum temperature drying agent for wheat and maize product based on humidity and drying time (3.4).

În figurile 1 şi 3 sunt prezentate diagramele ecuaţiilor temperaturi agentului de uscare pentru seminţe de grâu, porumb, în funcţie de umiditatea iniţială a acestora, destinate consumului, iar în figurile 2 şi 4 diagramele ecuaţiilor temperaturi agentului de uscare pentru seminţe de grâu, porumb, în funcţie de umiditatea iniţială şi durata de uscare a acestora. De asemenea, sunt prezentate ecuaţiile temperaturilor maxime ale agentului de uscare pentru seminţe de grâu şi porumb în funcţie de umiditatea produsului şi durata de uscare (3,4).

50

60

70

80

30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15

Umiditate produs (%)

Tem

pera

tura

agent uscare

(°

C)

Grau 50

Grau 60

Grau 70

Fig. 1 - Maximum temperature of the drying for wheat consumption /Temperatura maximă a agentului de uscare pentru grâu consum

[4,5].

Fig 2 - Maximum temperature of the drying for wheat consumption /Temperatura maximă a agentului de uscare

pentru grâu consum [4,5].

Wheat consumption /Grâu consum T(τ, U) = 232 10818,1545,7275,1062,0 UU , (3)

70

75

80

85

90

95

100

30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15

Umiditate produs (%)

Tem

pera

tura

agent uscare

(°C

)

Porumb 80

Porumb 100

Porumb 120

Fig 3 - Maximum temperature of the drying of maize consumption /

Temperatura maximă a agentului de uscare pentru porumb consum [4,5].

Fig 4 - Maximum temperature of the drying of maize consumption / Temperatura maximă a agentului de uscare

pentru porumb consum [4,5].


43

Maize consumption/ Porumb consum (τ, U) = 232 10176,1529,935,0028,0 UU , (4)

DESIGN OF NON-LINEARY RESPONSE TYPE EXPERIMENTS - SURFACE (RDS = RESPONSE SURFACE DESIGN)

This set of experiments, are used to: • setting factors to get the best answer, • setting technical factors satisfying the imposed conditions, • identify new operating conditions that lead to improving the quality of the technological process, • establish quantitative model interdependencies between factors and response. For the experiment in which we want to find the answer - maize drying is determined by the control factors and their variation, as shown in Table 1, by carrying out 14 tests planned according to previous information obtained in the drying process that identified the optimum [1,2 ].

PROIECTAREA EXPERIMENTELOR NELINIARE DE TIP RĂSPUNS – SUPRAFAŢĂ (RDS = RESPONSE SURFACE DESIGN)

Acest set de experimente, sunt utilizate în scopul: • setării factorilor pentru a obţine cel mai bun răspuns, • setarea factorilor care satisfac condiţiile tehnice impuse, • identificarea unor noi condiţii de operare care conduc la

îmbunătăţirea calităţii procesului tehnologic, • stabilirea modelului interdependenţelor cantitative între

factori şi răspuns. Pentru experimentul la care dorim să aflăm răspunsul –

uscarea porumbului, se stabilesc factorii de control şi variaţia acestora, prezentate în tabelul 1, prin efectuarea a 14 încercări, planificate conform informaţiilor anterioare obţinute în procesul de uscare care au identificat domeniul optim [1,2].

Tabelul 1. Central experimental table - composed, for drying corn /

Tabel cu valorile experimentului central – compus, pentru uscarea porumbului

Nr. mas.

Tip Blocuri Temperatura ag. uscare (°C)

Durata uscare (min)

Umiditate finala (%)

Temperatura finala (°C)

1 1 1 90 60 14 27

2 1 1 50 60 15 28

3 0 1 70 45 14.5 27.5

4 0 1 70 45 14.6 27.6

5 1 1 50 30 14.7 28.7

6 1 1 90 30 14.2 27

7 0 1 70 45 14.6 28.3

8 -1 2 70 66 14.5 28.1

9 -1 2 98 45 13.8 27

10 0 2 70 45 14.7 28.6

11 0 2 70 45 14.5 28.6

12 0 2 70 45 14.6 28.7

13 -1 2 42 45 15.2 28.8

14 -1 2 70 24 15 29

Table 2 - Regression coefficients for maize drying process /

Coeficienţii de regresie la uscare porumbului Termen Coef SE Coef T P

Constanta 10.6230 0.862564 12.316 0.000

Bloc -0.0772 0.029491 -2.618 0.034

Temperatura 0.1133 0.016743 6.769 0.000

Durata 0.0653 0.021076 3.097 0.017

Temperatura - Temperatura -0.0006 0.000103 -6.278 0.000

Durata - Durata 0.0001 0.000183 0.532 0.611

Temperatura - Durata -0.0012 0.000184 -6.797 0.000

Table 3 - Final humidity variation for maize drying process/

Variaţia umidităţii finale la uscarea porumbului Sursa DF Seq SS Adj SS Adj MS F P

Blocuri 1 0.08643 0.08347 0.083466 6.86 0.034

Regresie 5 4.92335 4.92335 0.984670 80.88 0.000

Liniara 2 3.86995 0.56559 0.282794 23.23 0.001

Suprafaţa 2 0.49090 0.49090 0.245451 20.16 0.001

Interacţiunea 1 0.56250 0.56250 0.562500 46.20 0.000

Eroare reziduala 7 0.08522 0.08522 0.012174

Lipsa parţială 3 0.05855 0.05855 0.019518 2.93 0.163

Eroare 4 0.02667 0.02667 0.006667

Total 13 5.09500


44

Specially statistical software package, MINITAB, allowed mathematical modeling of drying process, resulting in the regression coefficients in Table 2 and 3. From the analysis results in Table 2 there is a significant influence on the humidity has a temperature - time and temperature - temperature. Mathematical model is very good, approaching the experimental data, 98% are found in the mathematical model (Table 3). Mathematical model allows tracking the influence of each factor of control over drying, making the final grain moisture variation diagrams in the temperature of drying agent and the process. Dependencies drying period the temperature of drying agent (fig. 5) and level curves (fig. 6), indicating the presence of a local optimum for this dependence.

Pachetul de programe statistice ales, MINITAB, a permis modelarea matematică a procesului de uscare, rezultând coeficienţii de regresie din tabelul 2 şi 3. Din analiza rezultatelor obţinute în tabelul 2 se observă o influenta semnificativa asupra umidităţii o are temperatura - durata si temperatura – temperatura. Modelul matematic, este foarte bun, se apropie de datele experimentale, 98% sunt regăsite in modelul matematic (tabelul 3). Modelul matematic permite urmărirea influenţei fiecărui factor de control asupra uscării, rezultând astfel diagramele variaţiei umidităţii finale a cerealelor în funcţie de temperatura agentului de uscare şi durata procesului. Dependenţele durată uscare în funcţie de temperatura agentului de uscare (fig. 5) şi curbele de nivel (fig. 6), indică prezenţa unui optim local pentru această dependenţă.

Fig. 5 - Final moisture variation in the temperature grain drying agent and the process./Variaţia umidităţii finale a cerealelor în

funcţie de temperatura agentului de uscare şi durata procesului

Fig. 6 - Surface contour final humidity and the temperature during the process/ Conturul suprafeţei umidităţii finale în

funcţie de temperatura şi durata procesului

Using the same reasoning, after running the Statistical

Control Program were obtained following the regression coefficients estimated for the final moisture and temperature dependencies of maize depending on the final temperature of drying agent (fig. 7) and level curves (fig. 8), which in turn indicates the presence of a local optimum for this dependence [5,6].

Utilizând acelaşi raţionament, în urma rulării programului de control statistic, s-au obţinut următorii coeficienţii de regresie estimaţi pentru umiditatea finală şi dependenţele temperaturii finale ale porumbului în funcţie de temperatura agentului de uscare (fig. 7) şi curbele de nivel (fig. 8), care la rândul lor indică prezenţa unui optim local pentru această dependenţă[5,6].

Fig. 7 - Final temperature variations in the temperature grain drying agent and the process / Variaţia temperaturii finale a cerealelor în funcţie de temperatura agentului de uscare şi

durata procesului [5,6].

Fig. 8 - Final temperature of the grain surface contour in the temperature and duration of the drying process / Conturul

suprafeţei temperaturii finale a cerealelor în funcţie de temperatura şi durata procesului de uscare

OPTIMIZING THE DRYING PROCESS FOR CEREAL PRODUCTS

So the solution chosen for the drying parameters and the mathematical model chosen, the results are very good and will identify the optimal drying process of maize [1,2,7]. By overlaying the contours of the surface, humidity and temperature of drying agent was allowed to select the optimum setting of the factors to optimize the drying process. Values obtained during the program MINITAB [1] run, allowed obtaining the following graphic to optimize the drying process of maize (fig. 9).

OPTIMIZAREA PROCESULUI DE USCARE A PRODUSELOR CEREALIERE

Aşadar pentru soluţia aleasă a parametrilor de uscare, precum şi a modelului matematic ales, rezultatele sunt foarte bune, urmând identificarea optimului pentru procesul de uscare a porumbului [1,2,7]. Prin suprapunerea curbelor de nivel ale contururile suprafeţelor umidităţii şi respectiv temperatura agentului de uscare s-a permis selectarea domeniul optim de setare a factorilor pentru optimizarea procesului de uscare. Valorile obţinute pe timpul rulării programului MINITAB [1], au permis obţinerea următoarei reprezentări grafice a optimizării procesului de uscare a porumbului (fig. 9).


45

CurHigh

Low0.79786D

Optimal

d = 1.0000

Minimum

UmidFina

y = 12.1626

d = 0.59043

Minimum

TempFina

y = 13.6383

0.79786

Desirability

Composite

24.0

66.0

42.0

98.0DurataTemp

[98.0] [66.0]

Fig. 9 Chart of optimum drying parameters of maize / Diagrama valorilor optime ale parametrilor de uscare a porumbului

The results obtained confirm the correctness of the technical solution presented in the research conducted and that the technological process is in statistical control. The control factors that ensure the quality control of the drying process are the drying agent temperature = 98 ° C and the process of drying = 66 minutes. Since the optimization variables are the value (d = 1, D = 0.79), optimum was reached, and the normal probability distribution confirms the experimental results.

Rezultatele obţinute confirmă justeţea soluţiei tehnice prezentate în cercetarea efectuată precum şi faptul ca procesul tehnologic se află în control statistic. Factorii de control care asigură această calitate a procesului de uscare sunt, temperatura agentului de uscare = 98 °C şi durata procesului de uscare = 66 minute. Deoarece variabilele de optimizare au valoarea (d=1, D=0,79), optimul a fost atins, iar distribuţia probabilităţii normale confirmă rezultatele experimentale.

CONCLUSIONS According to European legislation on food safety and security and not least the internal regulations of the Ministry of Agriculture, and Department of Veterinary Sanittion, food can be a potential source of disease to both animals and humans following consumption of food contaminated with molds and toxins, which requires identifying those grain drying technology allowing that all these conditions. Identification parameters of drying is a particularly important task given that products subject to the drying process are thermolabile products over which the temperature of drying agent is of particular importance. Both grain mass temperature and drying time, be adjusted by changing the amount of drying agent temperature. By raising the temperature of drying agent to limit permissible material without its degradation, there is an increase in the drying process, which allows obtaining higher yields of extraction. Another solution is the selection and harvesting of cereal with uniform moisture, activity continued technological processing (including drying) and storage function of seed moisture. Carrying through the Minitab statistical control, has shown that the mathematical model is established, the plant is working correctly, the acceptable limits, the measurements are correctly performed and results are expected drying.

CONCLUZII Legislaţia europeană privind siguranţa şi securitatea alimentelor şi nu în ultimul rând reglementările interne ale Ministerului Agriculturii, precum ale Direcţiei Sanitar Veterinare, alimentele pot reprezenta o potenţială sursă de îmbolnăvire atât a animalelor cât şi a oamenilor, în urma consumului de alimente contaminate cu mucegaiuri şi toxine, fapt ce impune identificarea acelor tehnologii de uscare a cerealelor care să permită respectarea tuturor acestor condiţii. Identificarea parametrilor de uscare reprezintă o activitate deosebit de importantă în condiţiile în care produsele supuse procesului de uscare sunt produse termolabile, asupra cărora nivelul temperaturii agentului de uscare are o importanţă deosebită. Atât temperatura masei de cereale, cât şi durata de uscare, se pot regla prin modificarea valorii temperaturii agentului de uscare. Prin ridicarea temperaturii agentului de uscare la limita admisibilă a materialului, fără degradarea acestuia, are loc o intensificare a procesului de uscare, fapt ce permite obţinerea unor randamente mai mari de extracţie. O altă soluţie o reprezintă selecţionarea şi recoltarea produselor cerealiere cu umiditate uniformă, continuată de activitate de prelucrare tehnologică (inclusiv uscare) şi depozitare în funcţie de umiditatea seminţelor. Efectuarea controlului statistic prin intermediul programului MINITAB, a scos în evidenţă faptul că modelul matematic este bine determinat, instalaţia funcţionează corect, în limite acceptate, măsurătorile sunt corect efectuate, iar rezultatele uscării sunt cele prognozate.

REFERENCES 1 Grozav, I., ş.a.,-Optimization of integrated production systems, Master Course, Timisoara, 2005. 2 Grozav, I., ş.a.,-Fundamentals of medical scientific research methodology, Publisher Marineasa, Timisoara, 2004. 3 Feidt,M.L.,–Termotehnica and energy optimization systems and processes, Bucuresti, 2001. 4 Luikov, A.V. - Heat and mass transfer in bodies capillary – porous, londra 1966. 5 Ionel, I., ş.a., – Energo - Ecology of fossil fuels, Editura Politehnica, Timisoara, 2004. 6 Vlădea, I., - Treaty of technical thermodynamics and heat transmission, Didactic and Pedagogical Publishing, bucuresti, 1974. 7 *** www.mgtrade.ro *** www.neuro-form.de

BIBLIOGRAFIE 1 Grozav, I., ş.a., – Optimizarea sistemelor integrate de producţie, Curs Master, Timişoara, 2005. 2 Grozav, I.– Noţiuni fundamentale de metodologia cercetării ştiinţifice medicale, Editura Marineasa, Timişoara, 2004. 3 Feidt,M.L.,–Termotehnica şi optimizarea energetică a sistemelor şi proceselor, Bucureşti, 2001. 4 Luikov, A.V., – Transferul de căldură şi masă în corpurile capilar – poroase, Londra 1966. 5 Ionel, I., ş.a., – Energo – Ecologia combustibililor fosili, Editura politehnica, Timişoara, 2004 6 Vlădea, I., – Tratat de termodinamică tehnică şi transmiterea căldurii, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti 1974 7 *** www.mgtrade.ro *** www.neuro-form.de


46

TEHNOLOGII INOVATIVE PENTRU PĂSTRAREA ŞI DEPOZITAREA SEMINŢELOR DE CEREALE ŞI PLANTE TEHNICE LA PRODUCĂTORII AGRICOLI

/ INNOVATIVE TECHNOLOGIES FOR STORAGE OF SEED GRAIN AND INDUSTRIAL PLANTS

TO AGRICULTURAL PRODUCERS

Dr.ing. Păun Anişoara, dr.ing. Găgeanu Paul , drd.ing. Chih Li-Hua Ioana, ing. Zaica Alexandru, ing. Cânpeanu Ana

- INMA Bucureşti -

INTRODUCTION

Field crop production is a core area of agriculture, not only in the area occupied by contributing to food and population, but also in that it is the foundation that ensures the development of zootechny and a good part of the food industry.

Before recovery, agricultural products must be stored in optimal storage conditions to ensure maximum nutritional keeping quality on time and to remove depreciation characteristics of biological value.

Farms are the main suppliers of agricultural commodity production for consumption. Storage of cereals and industrial crops in them is made differently from manufacturer to manufacturer due to technical and economic problems arising from major changes in agriculture and how the recovery of grain production as seeds from the manufacturer.

Analysis of current situation of the agricultural sector in Romania on storage systems and storage, indicating the need to accelerate the processes of restructuring and modernization of the countryside in the area addressed

This can be achieved through the project system for stored grain SDC, which will contribute to the structural adjustment of agricultural holdings, the continuity of agricultural activities and competitiveness farms by establishing efficient farms, improving crop structure for effective use of specific crops each area of production and not least the development and consolidation of storage systems and storage.

Length preservation of agricultural products depends on several factors: technical, economic and strategic, all of whom are related to weather conditions, location, quality and degree of thermal insulation technical ness of storage space and storage. Storage conditions are closely related form of canned product (grain, cobs, etc.), the stored crop species, its future destination, and the geographic area in which these systems are located (climatic and soil conditions that make the products reaching the optimum humidity and temperature of storage).

MATERIALS AND METHODS

System for stored grain SDC has the following composition machinery: - Cell control system CCS-0; - Horizontal screw conveyors - TEO Ø 152-0.

Cell control system, is building metal, cylindrical, removable, with walls of corrugated galvanized metal.

Lateral surface of the cell connections are provided for the collection of samples and for temperature control. Load cell is on the top. To discharge the product in the cell, the floor is fitted with two discharge outlets provided shutter. When food is not the product inlet in the cell membrane is coated with rubber having a protective role.

Similarly, the coupling connection to the installation of aeration will be plugged if the plant failure, thus allowing the penetration of cell within the animal rodents or other sources of impairment of the stored product. Cylindrical

INTRODUCERE

Cultura plantelor de câmp reprezintă un domeniu de bază al agriculturii, nu numai prin suprafaţa ocupată şi prin contribuţia la alimentaţia populaţiei, dar şi prin faptul că ea reprezintă fundamentul care asigură dezvoltarea zootehniei şi al unei bune părţi din industria alimentară.

Înainte de valorificare, produsele agricole trebuie stocate în condiţii optime de păstrare care să asigure conservabilitate maximă a calităţilor nutritive pe timp îndelungat şi să fie eliminate deprecierile însuşirilor de valoare biologică.

Exploataţiile agricole sunt principalii furnizori ai producţiei marfă agricole destinată consumului. Păstrarea şi depozitarea cerealelor şi plantelor tehnice în cadrul acestora se face în mod diferit de la producător la producător, datorită problemelor tehnice şi economice generate de schimbările majore din agricultură cât şi de modul de valorificare a producţiei de cereale sub formă de seminţe la producător.

Analiza situaţiei curente a sectorului agricol din România privind sistemele de păstrare şi depozitare, indică necesitatea accelerării proceselor de restructurare şi modernizare din spaţiul rural în domeniul abordat

Acest lucru poate fi realizat prin proiectul Sistem pentru depozitat cereale SDC, care va contribui la ajustarea structurală a exploataţiilor agricole, la continuitatea activităţilor agricole şi la creşterea competitivităţii fermelor agricole prin înfiinţarea de exploataţii agricole eficiente, la îmbunătăţirea structurii culturilor pentru folosirea eficientă a culturilor specifice fiecărei zone de producţie şi nu în ultimul rând la dezvoltarea şi consolidarea sistemelor de păstrare şi depozitare.

Durata păstrării produselor agricole depinde de o serie de factori tehnici, economici şi strategici, toţi aceştia fiind corelaţi cu condiţiile atmosferice, amplasarea, calitatea izolaţiei termice şi gradul de tehnicizare ale spaţiului de stocare şi conservare. Condiţiile de păstrare sunt strâns corelate cu forma sub care se conservă

produsul (boabe, ştiuleţi etc.), de specia de cultură stocată, de destinaţia ulterioară a acesteia, precum şi de zona geografică în care sunt amplasate aceste sisteme (

condiţii de climă şi sol ce condiţionează ajungerea produselor la umiditatea şi temperatura optime depozitării) MATERIALE SI METODE

Sistemul pentru depozitat cereale SDC, are în componenţă următoare echipamente tehnice: - Celulă cu sistem de control CSC-0; - Transportor elicoidal orizontal – TEO Ø 152-0 ;

Celula cu sistem de control , este construcţie metalică, de

formă cilindrică, demontabilă, cu pereţi din tablă zincată ondulată. Pe suprafaţa laterală a celulei sunt prevăzute racorduri pentru

recoltarea probelor şi pentru controlul temperaturii. Încărcarea celulei

se face, pe la partea superioară. Pentru evacuarea produsului din celulă, în podea sunt montate două guri de evacuare prevăzute cu şibăre. Atunci când nu se face alimentare cu produs, orificiul de admisie în celulă este acoperit cu o membrană de cauciuc având rol de protecţie.

În mod similar, racordul de cuplare la instalaţia de aerare va fi astupat în cazul nefuncţionării instalaţiei, nepermiţând astfel, pătrunderea în interiorul celulei a animalelor rozătoare sau a altor

surse de depreciere a produsului stocat. Corpul cilindric este


47

body is made of quality galvanized corrugated board FeE350G coverage Z350NA and Z450NA (EU rules).

Cell control system CCS, figure 1 consists of the following components: floor assembled galvanized corrugated metal walls, door access cell, roof, exhaust funnel, inner scale, outer scale, platform access cell, shutter assembly, control system.

fabricat din tabla ondulata galvanizată de calitate FeE350G cu acoperire Z350NA si Z450NA (norma UE).

Celula cu sistem de control CSC, figura 1 este formată din următoarele părţi componente: podea asamblată; pereţi din tablă zincată ondulată; uşă acces celulă; acoperiş; pâlnie evacuare; scară interioară; scară exterioară; platformă acces celulă; şibar asamblat; sistem de control.

Fig. 1. Celulă cu sistem de control CSC / Cell with controll system CSC

Corrugated panels forming the walls are made of high

strength steel, and assembled together with bolts, nuts, flat washers and rubber washers.

Sealing between corrugated panels, (connection between tables) is made with mastic type BOSTIK in cords and tight with screws.

Galvanized wall panels are drilled in a single operation providing a perfect alignment of the holes for a perfect installation. The panels are precisely rolled from high strength steel.

The roof has 40 panels - providing a good insulation against the weather. Roof panels with stiffening ribs offer outstanding strength characteristics at loads of snow and ice, beeing resistant to the effects of extreme temperatures. The model is designed for a fast installation on site, each roof panel being secured by screws.

The roof cell is provided with 6 vents with key access and an access mouth for the inclined conveyer hopper . After loading the cell this mouth is sealed with a lid.

The control system provides control of temperature and aeration of the seed from the cell.

This control system uses as parameters the outside air temperature, grain temperature and relative humidity. The system allows the use of outside air for drying the grain, so that products can be stored safely for a longer period. This system automatically cools the grain at correct temperature and moisture content.

Aeration systems

Proper aeration is one of the most important processes in a grain storage system and is essential for preserving the quality of the stored products. An aeration system used properly help to control insect infestation and moisture migration, reducing grain damage, saving money in this way.

Conservation through active ventilation is necessary when the grain storage duration is more than a few weeks.

Actually the aeration means moving a small relatively volume of air through the grain mass to control grain

Panourile ondulate ce formează pereţii sunt, executate din oţel de înaltă rezistenţă, şi asamblate între ele cu şuruburi, piuliţe, şaibe plate şi şaibe din cauciuc.

Etanşarea între panourile ondulate, (legătura între table) este realizată cu mastic de tip BOSTIK în cordoane şi strânse cu şuruburi.

Panourile galvanizate pentru pereţi sunt pregăurite într-o singură operaţiune oferind o perfectă aliniere a găurilor pentru o instalare perfectă. Panourile sunt laminate precis din oţel de înaltă rezistenţă.

Acoperişul are 40 de panouri – ele asigurând o izolaţie foarte bună împotriva intemperiilor. Panourile de acoperiş cu nervuri de rigidizare oferă caracteristici de rezistenţă remarcabile la încărcările de zapadă şi gheaţă, fiind rezistente la efectele extreme ale temperaturii. Modelul este destinat pentru un montaj rapid pe şantier, fiecare panou de acoperiş fiind fixat prin şuruburi.

Acoperişul celulei este prevăzut cu 6 guri de aerisire cu grilă şi o gură de acces pentru pâlnia transportorului înclinat. După încărcarea celulei această gură este etanşată cu un capac.

Sistemul de control asigură controlul temperaturii şi aerării seminţelor din celulă.

Acest sistem de control foloseşte ca parametrii temperatura aerului din exterior, temperatura cerealelor şi umiditatea relativă. Sistemul permite folosirea aerului din exterior pentru uscarea cerealelor, astfel încât produsele să poată fi depozitate în siguranţă pentru o perioadă mai îndelungată. Acest sistem răceşte automat cerealele la temperatura şi conţinutul de umiditate corecte.

Sisteme de aerare

Aerarea corespunzatoare este unul dintre cele mai importante procese intr-un sistem de depozitare a cerealelor si este esentiala pentru pastrarea calitatii produselor depozitate. Un sistem de aerare folosit corespunzator ajuta la controlul infestarilor cu insecte si a migrarii umiditatii, reducand deteriorarea cerealelor, salvand in acest mod bani.

Conservarea prin aerare activă este necesară în situaţia când durata de depozitare a cerealele este mai mare de câteva săptămâni.

Aerarea înseamnă de fapt deplasarea unui volum relativ mic de aer prin masa de cereale cu scopul de a controla temperatura


48

temperature and reduce the risk of product degradation. In commercial practice has been mostly eliminated

the grain transfer method (moving thegrain from one silo to another) for temperature control and hot spots elimination. The purpose of aeration is to achieve the following objectives related to:

Control the grain temperature The two main objectives of aeration are to maintain

an uniform temperature in the grain mass and at the same time the temperature must be as small as possible in practical terms. With certain exceptions to be mentioned the discussions refers to dry grain to an optimum level for storage.

Normally, aeration does not mean the movement of an air volume to ensure also the cereals drying.

Cell control system CCS is equipped with a ventilation system.

Low temperature storage

Cooling the grain to temperatures up to 17oC inhibits fast enough the development cycle of harmful insects to the grain, so that they can not multiply and do not degrade the quality of cereals.

The micro-organisms development is usually accelerated by increasing temperature.

Moisture migration The uneven temperatures from the grain mass leads

to the formation of convection air currents which causes moisture migration.

Removal of foreign odors The smell of mold and those associated with the use

of chemical preservatives may be removed or their intensity reduced by aeration.

Some odors can be quickly dissipated with a minimum aeration, while more persistent odors required a longer aeration.

Unfortunately, mold smell removal by aeration did not lead to the removal of defects produced by these.

To achieve aeration products subject to storage processes and storage in warehouses, beton silos or metal cells may be used more aeration systems:

-aeration through the central column - aeration through the floor;

- aeration through perforated channels; - aeration through perforated panels;

Aeration through the central colum

cerealelor şi de a diminua riscul degradării produsului. În practica comercială s-a eliminat în mare parte

metoda transferului cerealelor (mutarea lor dintr-o celulă de siloz în alta) pentru controlul temperaturii şi eliminarea punctelor fierbinţi. Scopul aerării constă în realizarea următoarelor obiective care ţin de:

Controlul temperaturii cerealelor Cele două obiective principale ale aerării sunt

menţinerea unei temperaturi uniforme în masa de cereale şi în acelaşi timp temperatura trebuie să fie cât mai mică din punct de vedere practic. Cu anumite excepţii, ce vor fi menţionate, discuţiile se referă la uscarea cerealelor până la un nivel optim pentru depozitare.

În mod normal, aerarea nu înseamnă deplasarea unui volum de aer care să asigure şi uscarea cerealelor.

Celula cu sistem de control CSC este prevăzută cu un sistem de aerare.

Depozitarea la temperatură scăzută

Răcirea cerealelor la temperaturi de până la 17oC

inhibă suficient de repede ciclul de dezvoltare al insectelor dăunătoare cerealelor, astfel încât acestea nu se mai pot înmulţi şi nu mai degradează calitatea cerealelor.

Dezvoltarea microorganismelor este de obicei accelerată prin creşterea temperaturii.

Migrarea umidităţii Temperaturile neuniforme din masa de cereale duc la

formarea de curenţi de aer de convecţie care determină migrarea umidităţii.

Eliminarea mirosurilor străine Mirosul de mucegai, precum şi cele asociate cu

utilizarea unor substanţe chimice conservante pot fi eliminate sau intensitatea lor diminuată prin aerare.

Unele mirosuri pot fi disipate rapid cu o aerare minimă, în timp ce mirosurile mai persistente necesită o aerare mai îndelungată.

Din păcate, eliminarea mirosului de mucegai prin aerare nu duce şi la îndepărtarea defectelor produse de acesta.

Pentru realizarea aerării produselor supuse proceselor de păstrare şi depozitareîn magazii, silozuri din beton sau celule metalice, se pot utiliza mai multe sisteme de aerare:

- aerare prin coloană centrală - aerarea prin pardoseală;

- aerare prin canale perforate; - aerare prin panouri perforate;

Aerarea prin coloană centrală

Fig.2. Coloană centrală de aerare / Central column of aeration

Aerarea prin pardoseală Aeration through the floor


49

Fig. 3. Aerare prin canale perforate / Aeration through perforated channels

This aeration can be achieved through the channels

made in beton foundation or through channels made of perforated sheet metal, semi-circular canals mounted directly on the cell floor.

The cell with control system CSC , figure 1, is provided with flat floor, made of perforated panels with round holes of ø 1.5 mm, to minimize obstruction.

The constructive solution adopted for perforated panels, figure 4, provide an efficient ventilation and a fast installation on the site. The panels have a special construction which allows a precise and strong assembly with metal brackets placed on the entire surface of the cell as shown in Figure 4.

Această aerare se poate realiza prin canale

practicate în fundaţia de beton sau prin canale realizate din tablă perforată, canale semi circulare montate direct pe podeaua celulei.

Celula cu sistem de control CSC, figura 1, este prevăzută cu podea plată, realizată din panouri perforate cu găuri rotunde de ø 1,5 mm , pentru a minimiza obturarea.

Soluţia constructivă adoptată pentru panourile perforate, figura 4, asigură o aerare eficientă şi totodată un montaj rapid în şantier. Panourile au o construcţie deosebită care le permite o asamblare precisă şi rezistentă cu suporţii metalici aşezaţi pe întreaga suprafaţă a celulei ca în figura 4

Fig. 4. Podea asamblată / Assembled floor

Due the special construction these supports allows

routing of the airflow through the perforated panels in grain mass.

Structural elements of the floor are designed for easy installation on site.

RESULTS AND DISCUSSION

The project aims to achieve strategic objectives in the development of science, service, cutting-edge technologies and applications view to connect at national and European priorities and research objectives.

The project aims also to promote sustainable agriculture to improve the entire food chain (from soil to table -,,from fram to fork”) by:

-providing storage facilities and storage for farmers, at low prices;

-providing optimal storage conditions (temperature, humidity according standards) of the consumption of seed grain needed, sowing and for the obtaining concentrated feed for their own livestock sector;

-ensure the availability of advanced technologies needed agriculture in preserving seed; BIBLIOGRAFIE

1. Multon J.L. Conservation et stokage des grains et produits derivé. Paris 1985.

Aceşti suporţi permit datorită construcţiei deosebite dirijarea curentului de aer prin panourile perforate în masa de cereale.

Elementele structurale ale pardoselii sunt proiectate pentru un montaj uşor pe şantier.

REZULTATE ŞI DISCUŢII

Proiectul urmăreşte atingerea unor obiective strategice în dezvoltarea ştiinţei, serviciilor, tehnologiilor şi aplicaţiilor de vârf în scopul racordării la priorităţile şi obiectivele naţionale şi europene de cercetare.

Totodată proiectul urmăreşte promovarea unei agriculturi sustenabile cu scopul îmbunătăţirii întregului lanţ alimentar (de la sol până la consumator –,,from fram to fork”) prin:

-asigurarea de spaţii de depozitare şi păstrare pentru producătorii agricoli, la preţuri scăzute;

-asigurarea de condiţii optime de depozitare (temperatură, umiditate conform standardelor) a seminţelor de cereale necesare consumului, însămânţării şi obţinerii furajelor concentrate pentru sectorul zootehnic propriu;

-asigurarea dotării cu tehnologii noi performante necesare agriculturii, în domeniul păstrării seminţelor.

2. Feidt M. L., Termotehnica şi optimizarea energetică a

sistemelor şi proceselor, Bucureşti, 2001. 3. Hilborn D. , L’ aération des grains, Ontario, 1987.


50

OPPORTUNITIES TO REALISE SMOKING EQUIPMENT FOR SMALL PROCESSING UNITS AND AGRICULTURAL FARMS

/ POSIBILITĂŢI DE REALIZARE A UNOR INSTALAŢII DE AFUMARE PENTRU UNITĂŢI DE

PROCESARE MICI ŞI FERME AGROTURISTICE

Prof.univ.dr.ing.Carol Csatlos - Universitatea TRANSILVANIA’ din Braşov

Abstract: The paper presents an analysis of the smoking process of food products of animal origin. The purpose of this analysis is that of finding methods of achievements for some adaptable equipments and systems for butcheries and agroturistic farms with small or average capacities of processing. We studied the possibilities of smoke production also through the classical method of smouldering burn of the sawdust resulted from wood of strong essences as well as by dry friction of prisms or of stump of trees. The paper ends with three proposals arrangement of such installations which assumes low costs and an apreciable efficiency.

Key words: meat, smoking 1. GENERAL CONSIDERATIONS

One of preservation posibilities of animal products like – meat, bacon, pressed cheese – is smoking. Beside the quality of conservation the smoke gaves to animal products a pleasant and an attractive appearance, smell and taste. The winter months represent the most proper period for smoking, the difference of temperature from equipments and from outside assures an adequate draught of smoke. In general, the smoke house is composed by a smoke source and a storage place for the products which will be subjected to this process. The smoke source is made of a fireplace and a transitory canal of smoke within the storage place of animal products. It is recommended that within the interior storage equipment of products to interpose between these and the space on entrance of smoke, a net, with sieve’s mesh big as those of a bolter, whose role is to retain parts of soot, and also pieces of bacon, meat and sausages, which could fall down from bars. The smoke is produced by burning the sawdust (wood) of beech, oak tree, ash tree, elm tree, hornbeam, common maple or a mixture of these. If we burn some small quantities of coniferae, the products gets a darker colour and a pleasant flavour. If we put in sawdust or in shavings some aromatic plants also gave products a pleasant smell and taste. In the absence of sawdust or shavings of wood, in the plain regions it can be also used the corn cobs. It is important to know that, the beech wood gave to food products an orange colour almost to red, and the sawdust of oak, a dark yelow colour almost to fallow, and the ash wood and elm tree gave a yelow colour almost to orange, the pine tree a brown colour, and the spruce fir dark fallow colour. The obtaining of a constant smoke and in sufficient quantity it must be realised by wet sawdust. (1 kg os sawdust plus 300 ml of water). The food products which followed to be smoked, must be dry, because humidity makes the process of smoking harder. From the physical point of view, the smoke is a dispersoid gas, the medium of dispersion being the air, uncondensed gases like N2 , H2,CO2,CO, CH4, acetylene, and also organic substances under the shape of vapours, including watery vapours.

The dispersed stage consists of organic substances under the shape of liquid condensed particles with a diameter of 0,1-0,6 μ, - solid particles – which are the result of an

Rezumat: Lucrarea prezentată face o analiză a procesului de afumare a produselor alimentare de origine animală. Scopul acestei analize este acela de a găsi modalităţi de realizare a unor echipamente şi sisteme adaptabile pentru carmangerii şi ferme agroturistice cu capacităţi de procesare mici şi medii. S-au studiat posibilităţile de generare ale fumului atât prin metoda clasică de ardere mocnită a rumeguşului provenit din lemne de esenţă tare precum şi prin frecarea uscată a prismelor sau buştenilor din lemn. Lucrarea se încheie cu trei propuneri de amenajare a unor astfel de instalaţii ce presupun costuri mici şi randamente apreciabile.

Cuvinte cheie: carne, afumare. 1. GENERALITĂŢI

Una din posibilităţile de conservare a produselor animaliere - cărnuri, slănina, caşcaval - o constituie afumarea. În afara calităţii de conservant fumul imprimă produselor animaliere aspect, miros, gust plăcut si atractiv. Lunile de iarna constituie perioada cea mai indicata pentru efectuarea afumăturilor, diferenţa de temperatura din instalaţii si exterior asigurând un tiraj corespunzator fumului. În general, afumătoarea se compune dintr-o sursa de fum si un spaţiu de depozitare a produselor destinate acestui proces. Sursa de fum este formata dintr-o vatra si un canal de tranzitare a fumului in spaţiul de depozitare a produselor animaliere. Se recomanda ca in interiorul instalaţiei de depozitare a produselor sa se interpună intre acestea si fereastra de pătrundere a fumului, o plasă, cu ochiuri de mărimea celor de la sita de cernut mălai, cu rol in reţinerea unei părţi din funingine, ca si din bucăţile de slănină, carne, cârnaţi, ce ar putea cădea de pe bare. Fumul se realizează prin arderea rumeguşului (lemnului) de fag , stejar, frasin, ulm, carpen, jugastru sau amestecuri din acestea. Daca se ard si cantităţi mici de lemn de conifere, produsele capătă o culoare mai închisă si o aromă plăcută. Includerea în rumeguşuri de plante aromate imprimă un miros si gust mai atractive. In lipsa de rumeguşului sau a talaşului din lemn, în zonele de câmpie se pot utiliza si ştiuleţii de porumb. De reţinut, că lemnul de fag da produselor alimentare o culoare portocalie spre roşu, rumeguşul de stejar, o culoare galbena închisă pana la cafeniu, frasinul si ulmul dau culoarea galben spre portocaliu, pinul o culoare bruna, iar molidul o culoare cafeniu închis. Obţinerea unui fum constant si in cantitate corespunzătoare se realizează din rumeguş umectat (1 kg rumeguş plus 300 ml apa). Produsele alimentare destinate afumării trebuie sa fie uscate, deoarece umiditatea îngreunează

depozitarea componentelor din fum. Din punct de vedere fizic, fumul reprezintă un aerosol, mediul de dispersie fiind aerul, gazele necondensabile N2 , H2,CO2,CO, CH4, acetilena, precum si substanţe organice sub forma de vapori, inclusiv vaporii de apa. Faza dispersată constă din substanţe organice sub forma de particule condensate lichide cu diametrul de 0,1-0,6 μ, particule solide – produse ale arderii incomplete a


51

incomplete burning of sawdust, including particles of soot and ash. The proportions between the organic substances

under the shape of vapours and those of drops is of 1:8 for cold smoke (20-25°C) and of 10:1 the moment the smoke temperature is of 400°C.

The most important categories of organic substances found out in the smoke obtained in the smouldering burning of sawdust are the following: the monoicarboxyl aliphatic acids (formic, acetic, propionic, butyric, isobutyric, valerianic, caproic, caprylic, decanoic, pelargonic, ignoceric acid and others), cetonics acids (keto-glutaric, levulinic, oxalacetic), dicarboxylic aliphatic acids: malic, fumaric, succinic), aromatic oxiacids, aromatic aldehydes and respectively acetals, di and aldehyde ketons, heterocyclic aldehydes, aromatic aldehydes, lifatic and cyclic ketone, alcohols, phenols and mono esters, di and tri, amines, aromatic hydrocarburs, ester heterocyclics compounds of monocarboxylics acids.

The smoke composition is influenced by: - wood type(sawdust): types of strong essences like:beech wood, oak tree, ash tree, maple tree - reach in aromatic compunds and in substances with acid nature - wood humidity (sawdust): about 30%; - disintegration temperature of wood (sawdust): smaller than 450°C; - oxidation temperature of the formed smoke compound, as a result of condensation and polymerization reactions; - oxygen input: of 20% minimum; - the technology used to obtain the smoke depending on the generator type used; - the smoke purification which can be realised by dry and wet dividers and of filters. The penetration of substances mentioned above in the depth of the product is realised with a certain velocity depending on: the chemical structure of smoke, the smoking type,on how long does the smoking take, chemical structure and composition of the product, the nature of membrane (to the compositions filled up in membranes) and on the relative humidity of smoke. According to smoking temperature and duration of the process, the classical smoking is classified in: high temperature smoking, warm smoking, cold smoking and the long smoking, like it is presented in figure 1. Through the chemical composition and its reaction to the products subjected to smoking process, the smoke also has also an antioxidating and as well as a bactericidal action. The antioxidating effect of some smoke compounds is due to phenols which occur during chained reactions at the same time with the formed free radicals. The bactericidal effect depends on the smoking temperature, the duration of process and of smoke density. The most strong effect is shown in the case of warm smoking when the temperature gets around the value of 100

0C. To cold smoking, the bacterical effect is exercised

only by the chemical components of smoke, the sterilizer effect given by the temperature being non-existing. The diminution of pH with 0,4…0,5 units contributes to the increasing of acidity and to the highlighting of bactericidal effect. In the realisation and exploitation of some smoking equipments is important to know the most important factors which influence the smoke composition.

rumeguşului, inclusiv particule de funingine si cenuşă. Raporturile dintre substanţele organice sub forma de vapori si cele sub forma de picături este de 1:8 pentru fumul rece (20-25°C) si de 10:1 atunci când temperatura fumului este de 400°C. Clasele mai importante de substanţe organice aflate in fumul obţinut prin arderea mocnită a rumeguşului sunt următoarele: acizii alifatici monoicarboxilici (acid formic, acetic, propionic, butiric, izobutiric, valerianic, caproic, caprilic, caprinic, pelargonic, ignoceric si altii), acizii cetonici (cetoglutaric, levulinic, oxalacetic), acizi alifatici dicarboxilici: malic, fumaric, succinic),oxiacizi aromatici, aldehide aromatice si acetalii respectivi, di si cetoaldehide, aldehide heterociclice, aldehide aromatice, cetone lifatice si ciclice, alcooli, fenoli si esteri mono, di si tri, amine, hidrocarburi aromatice, compusi heterociclicisi esteri ai acizilor monocarboxilici. Compoziţia fumului este influenţată de : - felul lemnului (rumeguşului): categorii de esenţă tare : fag, stejar, frasin, arţar – bogat în compuşi aromatici si in substanţe cu caracter acid; - umiditatea lemnului (rumeguşului): in jur de 30%; - temperatura de dezagregare a lemnului (rumeguşului): mai mica de 450°C; - temperatura de oxidare a componentului fumului format, a reacţiilor de condensare si polimerizare; - aportul de oxigen: de minim 20%;

- tehnologia de obţinere a fumului: tipul de generator folosit; - purificarea fumului care se poate realiza cu separatoare uscate, separatoare umede si filtre. Pătrunderea substanţelor prezentate mai sus în profunzimea produsului se realizează cu o anumită viteză dependentă de: structura chimică a fumului, felul afumării, durata acesteia, structura şi compoziţia chimică a produsului, natura membranei (la compoziţiile umplute în membrane) şi umiditatea relativă a fumului. În funcţie de temperatura de afumare şi de durata procesului, afumarea se clasifică în: hiţuire, afumare caldă, afumare rece şi afumare de durată, aşa cum se prezintă în figura 1. Prin compoziţia chimică şi reacţia sa cu produsele supuse afumării, fumul are atât o acţiune antioxidantă cât şi una bactericidă. Efectul antioxidant al unor compuşi ai fumului se datorează fenolilor care intervin în reacţiile înlănţuite simultan cu reacţia la radicalii liberi formaţi. Efectul bactericid depinde de temperatura de afumare, durata procesului şi de densitatea fumului. Cel mai pronunţat efect se manifestă în cazul afumării calde când temperatura se situează în jurul valorii de 100

ºC. La

afumarea rece, efectul bactericid îl exercită doar componentele chimice ale fumului, efectul sterilizator dat de temperatură fiind nul. Scăderea pH-ului cu 0,4…0,5 unităţi contribuie la creşterea acidităţii şi la evidenţierea efectului bactericid. Realizarea şi exploatarea unor instalaţii de afumare necesită cunoaşterea celor mai importanţi factori care influenţează compoziţia fumului.

Fig. 1- The classification of smoking methods according to temperature and duration

/ Clasificarea metodelor de afumare în funcţie de temperatură şi durată


52

The wood type, the temperature of smoke production, the phsysical method of obtaining smoke and its processing after it is obtained, represent the most important elements which must be taken in consideration. The air content used for woood oxidation has an important role to the quality of smoke. The increasing of air quantity leads to reduction of smoke quality because the reactions of oxidation are accelerated. The air contribution to an incomplete burning (smouldering) determines the density of resulted smoke. This is characterized by colour, like it is presented in table 1. The method of obtaining smoke influences the quality and the quantity of useful substances from smoke composition. The smoke compounds are deposited on the product surface under the influence of the gravitational force, of Brownian motion, of steam condensation on the cold surface of the product, and of electrostatic attraction from one of the colloidal particles of smoke and of ionical classifications and of meat proteins, etc. The deposition of smoke compounds on the products is produced mostly because of condensation of substances found out on the cold surface of the product. This process is more stressed as the difference between the smoke temperature and that of the product is bigger.The process is characterised by the velocity of particles deposition from smoke:

Felul lemnului, temperatura de formare a fumului, metoda fizică de obţinere a fumului şi prelucrarea acestuia după obţinere constituie principalele elemente care trebuie luate în consideraţie. Conţinutul de aer folosit pentru oxidarea lemnului contribuie în foarte mare măsură la calitatea fumului. Creşterea cantităţii de aer duce la scăderea calităţii fumului prin accelerarea reacţiilor de oxidare. Aportul de aer la o ardere incompletă (mocnită) determină densitatea fumului obţinut. Aceasta este caracterizată de culoare, aşa cum se prezintă în tabelul 1. Modul de obţinere a fumului influenţează calitatea şi cantitatea substanţelor utile din compoziţia fumului. Componentele fumului se depun pe suprafaţa produsului sub influenţa forţei gravitaţionale, mişcării browniene , condensării vaporilor pe suprafaţa rece a produsului, atracţiei electrostatice dintre unele particule coloidale din fum şi grupările ionice ale proteinelor cărnii, etc. Depunerea componentelor fumului pe produs se produce în mare parte prin condensarea substanţelor conţinute pe suprafaţa mai rece a produsului.

Acest proces este cu atât mai accentuat cu cât diferenţa dintre temperatura fumului şi cea a produsului este mai mare. Procesul se caracterizează prin viteza de

depunere a particulelor din fum:

Table 1 / Tabel 1 The smoke classification accordingto colour and densit / Clasificarea fumului după culoare şi densitate

The colour and smoke density

The quantity of useful substances

for smoking process [g/m

3]

Culoarea şi densitatea fumului Cantitatea

substanţelor utile de afumare [g/m

3]

A very light colour, very little density 0,5 Culoare foarte deschisă, foarte puţin dens 0,5

A light colour, small density 0,5…1,0 Culoare deschisă, densitate mică 0,5…1,0

A colour gently to grey, medium density 1,0…2,0 Culoare uşor cenuşie, densitate medie 1,0…2,0

Grey colour, high density 2,0…4,0 Culoare cenuşie , densitate mare 2,0…4,0

Dark colour, higher density over 5,0 Culoare închisă, densitate foarte mare peste 5,0

r

l

r6

gmd k1v

,[m/s] (10.1)

where: m – represents the particle mass, kg; g – gravitational

acceleration, m/s2; - the dynamic viscosity of environment,

Pa.s; r – the medium ray of particle, m; k – the dimensionless coefficient which dependes on the particles reflection from smoke and l the free medium way of particle, m. If the smoking takes place in eloctrostatic field, the velocity expression becomes:

r

l

r6

Eend k1v

,m/s (10.2)

where represents a coefficent which depends on particle velocity between the two electrodes; e =1,6.10

-19

– elementary charge, C (Coulomb); n – the number of elemetary particles obsorbed on the surface of coloidal particles; E – the intensity of electrostatic field, N/C, the other sizes having the same meaning like in the other relation. Th elements which influence the sedimentation of smoke on the product are: the product humididy, the smoke concentration, the smoking temperature, the velocity of smoking environment, the electrostatic filed (if it exists). 2. The elements of smoking equipments adaptable to small units of processing a. The smoke generator with sawdust. This type of

generator allows the incomplete burning, maintened by sawdust. The most important elements of this type of generators are: the sawdust dosimeter, the furnance, the ventilation system and the filtration equipment

r

l

r6

gmd k1v

,[m/s] (10.1)

în care: m reprezintă masa particulei, kg; g – acceleraţia

gravitaţională, m/s2; - vâscozitatea dinamică a mediului,

Pa.s; r – raza medie a particulei, m; k – coeficient adimensional dependent de reflectarea particulelor din fum iar l drumul mediu liber al particulei, m. Dacă afumarea are loc în câmp electrostatic, expresia vitezei de depunere devine:

r

l

r6

Eend k1v

,m/s (10.2)

în care reprezintă un coeficient ce depinde de viteza particulelor între cei doi electrozi; e =1,6.10

-19 - sarcina

elementară, C (Coulomb); n – numărul particulelor elementare absorbite pe suprafaţa particulelor coloidale; E – intensitatea câmpului electrostatic, N/C, celelalte mărimi având aceeaşi semnificaţie ca în relaţia anterioară. Factorii care influenţează depunerea componentelor fumului pe produs sunt: umiditatea produsului, concentraţia fumului, temperatura de afumare, viteza mediului de afumare, câmpul electrostatic (dacă există). 2. Componente ale instalaţiilor de afumare adaptabile unităţilor mici de procesare

a. Generatorul de fum cu rumeguş. Acest tip de

generator permite arderea incompletă, întreţinută a rumeguşului. Cele mai importante componente ale unui astfel generator sunt: dozatorul de rumeguş, focarul, sistemul de ventilaţie şi echipamentul de filtrare.


53

In figure 2 is presented the principle scheme of a smoke generator with sawdust. In chimney 1 is introduced the wet sawdust. The increasing of humidity has as goal the slowing down the burning process. With the help of the conveyer screw 2, the sawdust is put it in the furnance 3. The special device 4 has the role of mixing the layer of sawdust and allows the acces of air produced by ventilator 5, through the levelling place 6 and to the dispersion orifices from its tubular blades. The screw entrainment is realised through the moto-reductor 7 and through the mixing device 4, from the moto-reductor 8 through coned gearing 9. The generation of smoke is produced in the following way: at the beginning the sawdust lights with the help of an electrical ignition device self-acting commanded.

În figura 2 este dată schema de principiu a unui generator de fum cu rumeguş. În coşul 1 se introduce rumeguşul umectat. Creşterea umidităţii rumeguşului are drept scop frânarea procesului de ardere. Cu ajutorul transportorului melcat 2, rumeguşul este introdus în focarul 3. Dispozitivul special 4 are rolul de a amesteca stratul de rumeguş şi a permite accesul aerului produs de ventilatorul 5, prin incinta de uniformizare 6 şi orificiile de dispersie din paletele sale tubulare. Antrenarea melcului se face prin moto-reductorul 7 iar a dispozitivului de amestecare 4, de la moto-reductorul 8 prin angrenajul conic 9. Generarea fumului se produce astfel: la pornire rumeguşul se aprinde cu ajutorul unui aprinzător electric comandat automat.

Fig. 2 - The principle scheme of a smoke generator with sawdust / Generator de fum cu rumeguş

Closely to the zone of producing air injection, as a consequence of sawdust burning, are formed compartments with glowing walls. The appearance of some regions with opened fire is stopped by the blades of mixing device. These make possible the levelling of burning temperature. After burning it results the smoke, which, due to the own increasing pressure, gets through the layer of sawdust, being directed to pipe 13 to the filtration equipment of installation. This pipe must be as short as possible in order to avoid massive sediments of tower bottoms. The new types of realising thsese kind of generators have the furnance with reduced diameters but with higher heights. Tha’s why are necessary more rows of levelling blades. In order to reduce the quotes of clearance in horisontal plane we can put the sawdust tank above the furnance. b. The smoke generator with friction is presented in

figure 3. The wood prism 1 is placed in vertical position on the metallic friction disk 2. stimulated by the electric engine 3. The normal force necessary to obtain a bigger friction force is provided by the charges 4, which, with the help of rolls 5 are moving to the vertical guiding 6, on the consumption measure. The smoke resulted is guided through 7 in the sedimentation and filtration chamber 8, which is provided with cross walls 9 and spouts10 which creates water curtain 11. The evacuation of purified smoke to the smoking place takes place through the connection pipe 12. The residual water is collected in vessel 13 placed at base of filtration and sedimentation chamber 8. c. The smoke generator with friction drum (figure 4)

has in general a bigger capacity of producing smoke. Unlike to the one with disk, this one has a pneumatic system of filtration and the smoking place. The smoke quality can be improved, if we introduce in generator air heated before. Thus, the share of volatile and aromatic elements extracted from wood significantly increase. The efficiency of useful sediments on the products surfaces subjected to smoking is also

În imediata vecinătate a zonei în care se produce insuflarea aerului, prin arderea rumeguşului, se formează compartimente cu pereţi incandescenţi. Apariţia unor regiuni cu foc deschis este oprită de paletele dispozitivului de amestecare. Acestea fac posibilă uniformizarea temperaturii de ardere. În urma arderii rezultă fum, care, datorită creşterii presiunii sale, trece prin stratul de rumeguş, fiind dirijat prin conducta 13 spre echipamentul de filtrare al instalaţiei. Această conductă trebuie să fie cât mai scurtă pentru a se evita depunerile masive de gudroane. Construcţiile mai noi ale acestor tipuri de generatoare au focarele cu diametre micşorate dar cu înălţimi mai mari. De aceea sunt necesare mai multe rânduri de palete uniformizatoare. Pentru reducerea cotelor de gabarit în plan orizontal se poate dispune rezervorul de rumeguş deasupra focarului. b. Generatorul de fum cu disc de fricţiune este

prezentat în figura 3. Prisma din lemn 1 se aşează în poziţie verticală pe discul metalic de fricţiune 2., antrenat prin motorul electric 3. Forţa normală necesară obţinerii unei forţe de frecare mari este asigurată de sarcinile 4, care, prin intermediul rolelor 5 se deplasează pe ghidajul vertical 6, pe măsura consumului. Fumul rezultat este dirijat prin fereastra 7 în camera de sedimentare şi filtrare 8, prevăzută cu şicanele 9 şi duzele 10 care creează perdeaua de apă 11. Evacuarea fumului purificat spre incinta de afumare are loc prin conducta de legătură 12. Apa reziduală se colectează în recipientul 13 dispus la baza camerei de filtrare şi sedimentare 8. c. Generatorul de fum cu tambur de fricţiune (figura 4)

are în general o capacitate mai mare de producere a fumului. Spre deosebire de cel cu disc, acesta este prevăzut cu un sistem pneumatic de filtrare şi respectiv incinta de afumare. Calitatea fumului se poate îmbunătăţi, dacă în generator se introduce aer preîncălzit. În acest mod, ponderea componentelor volatile şi aromatice extrase din lemn creşte semnificativ. Randamentul depunerilor utile pe suprafeţele produselor supuse afumării se măreşte şi el,


54

increased, it is known the fact that, to bigger differences of temperature between the product and smoke intensify the condensation process.

cunoscut fiind faptul că, la diferenţe mai mari de temperatură dintre produs şi fum se intensifică procesul de condensare.

Fig. 3 - The smoke generator with friction / Generator de fum cu disc de fricţiune

The sizes of wood crowbar used in smoke generators with friction are about 5x10x100 cm, and it can be finished in a few hours. Because the generator produces more smoke than it is necessary, this is equipt with an automatic system of stopping, its functioning becoming in this way intermittent. After the wood is finished, the generator stops. By putting together two or more generators, it is created the posibility of continous working if the the current one has finished the wood material.

Dimensiunile drugului de lemn folosit în generatoarele de fum cu fricţiune sunt de cca. 5x10x100 cm, putându-se consuma în câteva ore. Pentru că generatorul produce mai mult fum decât este necesar, acesta se echipează cu un sistem automat de oprire, funcţionarea sa devenind astfel intermitentă. După consumarea lemnului, generatorul se opreşte. Prin cuplarea a două sau mai multe generatoare, se creează continuitatea lucrului în situaţia în care cel curent şi-a consumat materialul lemnos.

Fig. 4 - Smoke generator with drum / Generator de fum cu tambur

The main advantage of smoke generator with friction besides the one with sawdust consists of a good maintenance of most useful elements.Indifferently of the method of obtaining smoke, this contains unhealthy solid particles which are floting in the smoke. These are composed by unburned sawdust, charcoal, ash, tower bottoms, soot etc. They deposit themselves on pipes and on the products surfaces found out in the smoking places. The only solution of removal these problems is the smoke cleaning. After their principle of working, the equipments used in smoke purifing are: separators for dry impurities (gravitational or centrifugal), wet separators, filters and electrostatic separators. To obtain good results we must put together two or more purities separators. In figure 5. we observe the functioning principle of a gravitational filter. The smoke filled with unwanted solid particles, is forced to pass through the partitions 1 of the filter. The section size of passing through of smoke and the colision of solid particles with the partitions surfaces contributes to their sedimentation. Their collection take place in vessels with water 2, lined up at the base of separator. The efficiency of separation through this method is of 40…60%. The smoking chambers (precints) are installations

meant to industrial production of meat products and of other food products termical processed. With the help of

Principalul avantaj al generatorului de fum prin fricţiune faţă de cel cu rumeguş constă în păstrarea nealterată a majorităţii componentelor utile. Indiferent de metoda de obţinere a fumului, acesta conţine particule solide dăunătoare care plutesc în fum. Acestea sunt alcătuite din rumeguş nears, cărbune de lemn, cenuşă, gudroane, funingine etc. Ele se depun pe conducte şi pe suprafeţele produselor aflate în incintele de afumare. Singura soluţie de înlăturare a acestor neajunsuri constă în curăţarea fumului. După principiul lor de funcţionare, echipamentele folosite la purificarea fumului sunt: separatoare de impurităţi uscate (gravitaţionale sau centrifugale), separatoare umede, filtre şi separatoare electrostatice. Obţinerea unor rezultate bune se face prin înserierea a două sau mai multe separatoare de impurităţi. În figura 5. se observă principiul de funcţionare a unui filtru gravitaţional. Fumul încărcat cu particulele solide nedorite, este obligat să treacă printre şicanele 1 ale filtrului. Mărirea secţiunii de trecere a fumului şi ciocnirea particulelor solide cu suprafeţele şicanelor contribuie la sedimentarea acestora. Colectarea lor are loc în vasele cu apă 2, aşezate la baza separatorului. Randamentul separării prin această metodă este de 40…60%. Camerele (incintele) de afumare sunt instalaţii destinate

producţiei industriale a produselor din carne şi a altor produse alimentare prelucrate termic. Permit înroşirea, uscarea, afumarea şi fierberea automată într-un singur ciclu de producţie, fără necesitatea unei alte manipulări. Construcţia


55

these chambers you can redden, dry, smoke and boil in a single cicle of production, and there is no need to do other manipulations. The construction of smoking The smoking chambers are realised for different capacities of production and they are made of: regulating system with microprocesor, the psychrometer measurement of humidity, the heating system with temperature limits of 0 - 100°C, the cleaning system, the moistering system, the circulation system, the system of smoke flue, the system of fresh air flue and the ventilation system.

camerelor de afumare este soluţionată modular. Prin crearea modulelor, este posibilă crearea unei instalaţii cu capacitate variabilă pentru produsul fabricat în funcţie de necesităţile utilizatorului. Camerele de afumare se realizează pentru diferite capacităţi de producţie şi conţin: sistemul de comandă cu microprocesor, măsurarea psihrometrică a umidităţii, sistemul de încălzire cu limitele de temperatură 0 - 100°C, sistemul de curăţare, sistemul de umidificare, sistemul de aducţiune a fumului, sistemul de aducţiune a aerului proaspăt şi sistemul de ventilaţie.

Fig. 5 - The gravitational filter of smoke / Filtrul gravitaţional de fum

3. Ways of interconnection of elemets of a smoking system with low capacity

After the analyses made above, we observe that there are a variety of possibilities in realising some smoking installations for food products of animal origin and a reduced capacity of working.

These installations can be used in butchery or in agro-touristic farms. Their advantages consists of in the relative low costs and small consumptions of energy. In the case we choose the method which use the wood prisms we don’t need anymore the supply with sawdust.

The structure of smoking installations is presented in three ways in the scheme from figure 6. In the first option we observe the use of smoke generator with sawdust 1. The smoke produced is cleaned by the wet filter 4 or by the one which is dry 5 and than directed to the smoking chamber 6. The improvement of smoke quality can be realised by putting between the filter and the chamber a cleaning smoking equipment.

In the second part of the paper we propose the using of a friction generator with disk. The filter and smoke washer are integrated in the generator which has a suplimentary advantage.

The third option proposed the use of a type drum friction generator. The smoke produced is similar filtered with the first model.

3. Modalităţi de interconectare ale elementelor unui sistem de afumare de capacitate redusă

După analizele prezentate mai sus, se observă că există mai multe posibilităţi de realizare a unor instalaţii pentru afumarea produselor alimentare de origine animală şi capacitate redusă de lucru.

Aceste instalaţii pot fi utilizate în carmangerii sau în ferme agro-turistice. Avantajele lor constau în costul relativ scăzut şi consumuri mici de energie. În cazul în care se optează pentru varianta care utilizează prisme din lemn nu mai este necesară aprovizionarea cu rumeguş.

Componenţa instalaţiilor de afumare este prezentată în trei variante în schema din figura 6. În prima variantă se observă utilizarea generatorului de fum cu rumeguş 1. Fumul produs este curăţat de către filtrul umed 4 sau cel uscat 5 şi apoi dirijat la incinta de afumare 6. Îmbunătăţirea calităţii fumului se poate face prin interpunerea între filtru şi incintă a unui echipament de spălare a fumului.

În varianta a doua lucrarea propune utilizarea unui generator prin fricţiune de tip cu disc. Filtrul şi spălătorul de fum sunt integrate în generator ceea ce constituie un avantaj suplimentar.

Varianta a treia propune folosirea unui generator prin fricţiune de tip cu tambur. Fumul produs se filtrează analog primului model.

1

2

3

4

5

4

5

6

1

2

3

4

5

4

5

6

The achievement of a smoking installation according to those presented in the this paper is profitable and the conditioned smoke obtained from woods of strong essences is of higher quality. REFERENCES:

Realizarea unei instalaţii de afumare în conformitate cu cele prezentate în lucrarea de faţă este economică iar fumul condiţionat obţinut din lemne de esenţă tare este de calitate superioară.


56

1. Banu, C. ş.a -Manualul inginerului de industrie alimentară, vol.I., Editura Tehnică, Bucureşti, 1998;

2. Berszán, G. - Maschinen der Fleschindustrie, Veb Fachtungverlag, Leipzig, 1989.


57

THERMAL TUBES USE POSSIBILITIES FOR MILK COOLERS / POSIBILITĂŢI DE UTILIZARE A TUBURILOR TERMICE LA RĂCITOARELE DE LAPTE

Phd.Eng. Professor Gheorghe Brătucu - Transilvania University of Braşov, Ph.D.Eng. Miklos Herdon – University of Debrecen, Hungary

Abstract: The primary milk processing contains many heating-cooling operations, for which the used technical equipments are much more upgraded. In the work is proposed the use of heat changers with thermal tubes, for which the efficaciousness is superior for all other types of equipments. The larges possibilities of utilization for these types of heat changers increase the disadvantage of the initial big costs of these components.

Key words: milk, heat changer, thermal tube.

1. INTRODUCTION

Realization and utilization of thermal tubes, heat exchangers, on the primary milk technological flow processing, which assure a very high efficiency of heat recover, simultaneously with a very precise temperature control, in the aims of preserving of important milk components and destroying microbial flora. [2]

Milk is an important product in the human nutrition because it contains all the nourishing principles indispensable for the organism, in optimum quantitative ratios and in easily digestible shapes. Also, milk is the prime matter for the production of numerous important food products that have a large presence in the food habits of humans of all ages, being recommended to children nutrition, elders and ill persons.

From the physical-chemical point of view the milk is considered a fatty emulsion in a water solution, that contains numerous other substances, some in colloidal shape (protein substances), and other in dissolved shape (lactose, mineral salts, hydro soluble vitamins, enzymes). Chemical composition of milk varies according with the animal specie as well the other factors: breed, nutrition, age etc. From the quality aspect the composition of different kinds of milk is the same, different being only the proportion of the diverse constituents (Table 1).

The vitamins that are found in milk complete the nourishing value, working for the well keeping of the organism. In the milk processing, the fatty-soluble vitamins A, D, E, K and F pass in the butter and in very fat cheeses and the hydro-soluble vitamins: B1, B2 and C pass in the whey and in the creamy milk. Enzymes (ferments) are made of live cell secretions, which through their presence enhance the milk transformation processes. They can be destroyed through the heating of the milk or through treatment with chemical substances. The most active enzymes from milk are: peroxides, phosphatases, reductazes, catalazes, lypazes.

Rezumat:Procesarea primară a laptelui include mai multe operaţii de încălzire şi răcire, pentru care se utilizează echipamente tehnice de o mare diversitate. În lucrare se propune folosirea unui schimbător de căldură cu tuburi termice, la care eficienţa este superioară altor tipuri de echipamente. Posibilităţile largi de utilizare ale acestui tip de schimbător de căldură anulează dezavantajul costului său iniţial mare.

Cuvinte cheie: lapte, schimbător de căldură, tub termic

1. INTRODUCERE

Realizarea şi utilizarea tuburilor termice ca schimbătoare de căldură în procesul de prelucrare primară a laptelui asigură o foarte înaltă eficienţă a recuperării căldurii, simultan cu un control precis al temperaturii, păstrarea componentelor valoroase din lapte şi distrugerea florei microbiene. [2] Laptele este un produs important în nutriţia umană deoarece conţine toate elementele principale indispensabile organismului, în proporţii optime şi uşor digerabile. De asemenea, laptele este materia primă pentru un număr important de produse alimentare având o prezenţă permanentă în alimentaţie la toate vârstele, fiind recomandat copiilor şi bătrânilor, dar şi celorlate persoane. După compoziţia fizico-chimică laptele este considerat o emulsie de grăsime într-o soluţie apoasă, care conţine numeroase alte substanţe, unele în stare coloidală(substanţe proteice), alte dizolvate(lactoză, săruri minerale, vitamine solubile, enzime). Compoziţia chimcă a laptelui variază în funcţie de specia de animal, dar şi de alţi factori: rasă, nutriţie, vârstă etc. După aspect şi compoziţia generală laptele este asemănător, deosebirile datorându-se proporţiile în care diferiţi constituenţi se află în acesta (tabelul 1). Vitaminele aflate în lapte completează valoare nutritivă, asigurând menţinerea organismului în stare normală. La procesarea laptelui vitaminele lipo-solubile A, D, E, K şi F trec în unt şi în brânza foarte grasă, iar cele hidrosolubile: B1, B2 şi C trec în zer şi smântână. Enzimele(fermenţii) sunt secreţii ale celulelor vii, care participă la procesul de transformare a laptelui. Acestea pot fi distruse prin procesul de încălzire a laptelui sau prin tratamentul cu substanţe chimice. Cele mai active enzime din lapte sunt: peroxizii, fosfaţii, reductazele, catalazele, lipazele.

Table 1 - Chemical composition of milk at different animal species Compoziţia chimică a laptelui la diferite specii de animale

Indicator Milk [%]

Cow Buffalo Mare Sheep Goat Camel

Water 87.3 82.3 87.7 80.8 87.3 86.2

Fat 3.5 7.7 - 7.2 4.9 -

Proteins 3.2 4.0 2.2 5.6 3.0 4.0

Lactose 4.7 4.8 - 4.3 3.9 -

Mineral salts 0.8 0.7 - 0.9 0.85 -

Casein 3.0 4.5 - 5.0 5.4 -

Albumin and globulin 0.5 0.5 - 1.0 0.8 -

Organic substances 0.1 0.2 - 0.1 0.1 -

In the case of hygienic milking of a healthy animal, Laptele muls igienic de la animale sănătoase are de


58

the milk contains a concentration of microorganism does not exceeds 10

4 [germs/ml]. If refrigeration is immediately

done, this concentration can be held for 4 days at a temperature of + 4,5

0C. If the milk is kept at +10

0C or at

+15,50C, after only 3 days concentrations of 10

7

[germs/ml] respectively 109 [germs/ml] are reached areas

were the milk is considered altered (Figure 1).

concentraţie de microorganisme care nu trebuie să depăşească 10

4 [germeni/ml]. Dacă refrigerarea se face

imediat această concentraţie se poate menţine pe o durată de 4 zile la temperatura de +4,5

oC. Dacă laptele

se păstrează la +100C …+15,5

0C, după numai 3 zile

concentraţia ajunge la 107, respectiv 10

9 [germeni/ml],

când laptele este considerat alterat(fig.1)

Figure 1 - Microorganisms loads of milk in a 4 days interval Conţinutul în microorganisme al laptelui după 4 zile

To prevent such evolution of milk degradation a series

of systems and methods are used, such as: biosys, anabiosys, cenonabiosys and abiosys (physioabiosys, chemicoabiosys and mechanicalabiosys).

Even when it is milked in perfect hygiene conditions, the milk from healthy animals contains a various numbers of microorganisms (1000…5000 for ml).

European norms concerning the hygiene and the milk composition for consumption and industrial processing are extremely severe and precise, and for the countries that had adhered at EU the conformation of these will represent a very difficult exam that will have to be promoted by agriculture and food industry. For example, at pasteurization it has to be foreseen that the relationship time/temperature will ensure, on one side, the destruction of Mycobacterium tuberculosis and on the other side it will not modify the sensorial and physical-chemical properties of milk.

It results that for the assurance of the proper milk quality it has to be followed a complex technology (Figure 2), that involves thermal exchange operations (cooling and warming), respectively energetic consumptions, that will be found in the costs of the products in larger proportions as the price of energy is increasing [4].

From this reason the realization of some technological equipment more and more efficient from the aspect of thermal efficiency or the choice of renewable energies becomes a necessity, as much more the primary processing of milk it is made in increasing larger proportions in the livestock farms of whose will grown in the following years. 2. MATERIAL AND METHOD

Thermal tube (TT) is a device that realizes an efficient heat transfer through merging in a close circuit of the vaporization phenomena, vapors transfer, condensing and condense returning of some working fluid, being able to work in the absence of gravity, but having numerous earthly applications [2]. The working principle of TT consists in vaporization of a fluid in the warmer areas (one of the tube extremities) and after an adiabatic path, longer or shorter, condensation of the vapors in the cooler areas (the other extremity). The returning of the

Pentru prevenirea evoluţiei degradării laptelui se utilizează o serie de sisteme şi metode, precum: biotice, anabiotice, cenobiotice şi abiotice (fizico-abiotice, chimico-abiotice şi mecanico-abiotice).

Chiar dacă mulgerea se face în condiţii perfect igienice, laptele animalelor sănătoase conţine un număr de microorganisme ce variază între 1000…5000/ml.

Normele europene referitoare la igiena şi compoziţia laptelui pentru consum şi procesare industrială sunt extrem de severe şi precise, iar pentru ţările care au aderat la UE respectarea lor reprezintă un examen foarte dificil care trebuie implementat în agricultură şi industrie alimentară. De exemplu, la pasteurizare trebuie găsită în mod corect relaţia timp/temperatură care să asigure, pe de o parte, distrugerea Mycobacterium tuberculosis, iar pe de altă parte să nu modifice proprietăţile senzoriale şi fizico-chimice ale laptelui.

Rezultă că pentru asigurarea calităţii corespunzătoare a laptelui, trebuie urmată o tehnologie complexă(fig.2), care presupune operaţii de schimburi termice(răciri şi încălziri), respectiv consumuri energetice, care se vor regăsi în costurile produselor, direct proporţional cu preţul energiei folosite [4].

Din acest motiv realizarea unor echipamente tehnice tot mai eficiente sub aspectul randamentului termic sau al folosirii energiei din surse regenerabile reprezintă o necesitate, mai ales pentru că procesarea primară a laptelui se face în ultimii ani în proporţii tot mai mari în ferme mici. 2. MATERIAL ŞI METODĂ

Tubul termic (TT) este un dispozitiv care realizează un transfer termic eficient prin realizarea într-un circuit închis a unor fenomene de vaporizare, transfer de vapori, condensare si readucerea condensului în circuitul de lucru, toate acestea desfăşurându-se în absenţa gravitaţiei, aspect cu numeroase aplicaţii civile [2]. Principiul de lucru al TT constă în vaporizarea fluidului în zona caldă (una dintre extremităţile tubului) şi după o curbă adiabatică, mai lungă sau mai scurtă, condensarea vaporilor în zona rece (cealaltă


59

condensate in the vaporization area it is made under the action of some diverse forces: capillary, gravity, electrodynamics, centrifugal, osmotic etc. In this way the process can be cyclical redone as long as there is a temperature difference that can activate the process. The main characteristic of TT is that of being a system of axial thermal highly conductive in it area of normal functioning, such that it is reduced the temperature fallings from the wall of the tube and from the capillary structure in the vaporization and condensation area[3].

Under the construction aspect of the TT this is made from a sealed enclosure, provided (or not) with a capillary structure inside (grooves, arteries, wire grates, spongy material etc.), saturated by the working fluid, structure that will be spread on the whole length of the tube (Figure 3).

The capillary structure serves for the assurance of the counter flow of the two phases of the working fluid, allowing the stable working, without pulsations, which leads finally to obtaining the maximum efficiency. For the gravitational assisted TT the capillary structure can miss, which leads to decreasing of performances but also of the production costs.

extremitate). Readucerea condensului în zona de vaporizare se face sub acţiunea unor forţe, precum: capilară, gravitaţională, electrodinamică, centrifugală, osmotică etc. În acest mod procesul are o desfăşurare ciclică, atâta timp cât există o diferenţă de temperatură. Principala caracteristică a tubului termic este aceea că este un sistem de înaltă conductivitate termică în zona normală de funcţionare, mai ales ca pierderile de temperatură între tub şi structura capilară în zona de vaporizare şi condensare sunt reduse [3].

Sub aspect constructiv TT este realizat ca o cameră etanşă, alcătuită (sau nu) dintr-o structură interioară capilară (canale, artere, reţea de sârmă, materiale spongioase etc.), umplute cu un lichid de lucru, structură care se găseşte pe toată lungimea tubului (fig. 3).

Structura capilară serveşte la curgerea laminară a celor două faze ale fluidului de lucru, asigurând o funcţionare stabilă, fără pulsaţii, cu obţinerea în final a unei eficienţe maxime. Pentru TT gravitaţionale, structura capilară poate lipsi, ceea ce conduce la o reducere a performanţelor, dar şi la un cost de fabricaţie mai redus.

Harvesting (milking)

Transport - surface - underground

Reception - qualitative - quantitative

Cooling 2…40C

Filtering

Normalizing

Homogenization

Pasteurization 72…760C

Deaeration - Storage

Cooling 4…60C

Storage 2…40C

Figure 2 - Technological process scheme for primary processing of milk Schema procesului tehnologic de prelucrare primară a laptelui


60

The working fluid can be extremely multifarious from liquid hydrogen to liquid silver, according to the area of temperatures in which it has to work the TT (cryogenic, low temperatures and high temperatures).

The thermal tube capacity to transport heat is extremely high, especially when are used liquid metals as working fluids. The isothermal function of TT is owed to the fact that the pressure along the tube is constant, this working at the saturation vapors temperature corresponding to the pressure inside the tube (that is constant). Certainly, the hydrodynamics of the thermal tube, involves the existence of some pressure fallings and also temperature fallings. These are so small compared with the temperature of the thermal tube so that in the practical industrial applications it can be considered that the functioning is isothermal.

Fluidul de lucru poate fi extrem de divers, de la hidrogen lichid la argint lichid, în concordanţă cu aria de temperaturi în care trebuie să lucreze TT (criogenic, temperaturi joase şi temperaturi înalte).

Capacitatea tubului termic de transport a căldurii este extrem de înaltă, în special când se utilizează ca fluide de lucru metale lichide. Funcţionarea izotermică a TT se datorează faptului că presiunea pe lungimea tubului este constantă, corespunzătoare temperaturii interioare de saturaţie a vaporilor(care este constantă). În mod cert, hidrodinamica tubului termic, implică existenţa unor căderi de presiune dar şi de temperatură. Acestea sunt atât de mici comparativ cu temperaturile din tuburile termice folosite în practica industrială, încât funcţionarea lor poate fi considerată izotermică.

Figure 3 - Thermal tube and pressure distribution inside the tube Tubul termic şi distribuţia presiunii în interiorul său

These properties presents a great practical interest,

which has mad that the thermal tubes to be used in a great diversity of applications (in the nuclear techniques, for adjusting the temperatures in the nuclear reactors or in other connect processes; in the space technology for izothermalization of satellites, control and adjusting of temperatures etc.; for heat recovers in various industrial processes or in air conditioning processes, for solar collectors; for calibration of some temperature measuring devices in ovens; in the automotive industry for cooling of oil or for vaporization of the fuel in the carburetor; in textile industry and glass industry etc.). With great regrets it can be seen that thermal tubes as heat exchangers are used extremely little in food industry as heat recovers [4].

Utilization of thermal tubes as heat exchangers

Această proprietate prezintă un mare interes practic, care a făcut ca tuburile termice să fie utilizate într-o mare diversitate de aplicaţii(în tehnica nucleară, pentru stabilizarea temperaturii în reactoarele nucleare sau în alte procese conexe; în tehnologia spaţială pentru termoizolarea sateliţilor, controlul şi stabilizarea temperaturilor etc.; pentru recuperarea căldurii din diferite procese industriale sau de condiţionare a aerului, pentru colectoare solare; pentru calibrarea dispozitivelor de măsurare a temperaturii în cuptoare; în industria auto pentru răcirea uleiului sau pentru vaporizarea benzinei în carburator; în industria textilă şi a sticlei etc.). Cu regret se constată utilizarea extrem de mică a TT în industria alimentară ca schimbătoare şi recuperatoare de căldură [4].

Utilizarea tuburilor termice ca schimbătoare de


61

between two mediums in a direct way through the working agent that evolves inside these is liked to a series of advantages as: High efficiency; They are compact, because of the large heat transfer

surface versus the volume; It has no moving components, being able to work

unlimited and silently; It does not require external energy source for

powering up; It separates completely the two medium between

which it takes place the heat exchange; They are reversible, the heat can be transported in

both directions according with the position of the source; It allows the adjusting of the heat flow through the

variation of the inclination angle from the horizontal; Presents flexibility in design and construction,

through the possibilities of modification of the number of rows respectively the number of tubes on each row etc.

In the same time, thermal tubes have a series of functioning limits, such as: The limit of capillary pumping, meet at TT with

capillary structure, that refers to the difference of capillary pressures, that has to be larger or equal with the sum between the hydrostatic pressures difference and the pressure variance in the vapor phase and in the liquid one; Viscosity limit is referred at flowing of vapors that at

some relatively small temperatures for a certain working agent is a viscous flow, which leads to limitation of the thermal flow and is meet especially at TT for high temperatures at which the working agent is a liquid metal; Sonic limit, appears at relatively small temperatures

and is referred at the speed of vapors at the end of the vaporizer, speed that can equalize the speed of sound; meet, also, at TT for high temperatures, especially at start; withdrawing limit, appears especially at TT without

capillary structure, at which the returning of the condensate in counter flow with vapors for relatively large values of the axial thermal flow is influenced by the separation surface of the two phases, through withdrawing of some liquid particles in the vapor flow and as effect the “drying” of the vapor area in time; boiling limit, appears when the density of the radial

thermal fluid in the vaporization area exceeds a critical value, casing bubble or pellicle boiling which produces finally the “drying” of the capillary structure or the formation of some vapor cushiness at the wall, with the over heating possibility (melting) of the thermal tube wall. 3. RESULTS AND DISCUSSIONS

Presently there are four available systems that can be used in heat recovery sketches from different sources, with different levels of temperature:

regenerators of rotary type or with periodical flow;

heat exchangers of “pipe in pipe ” type;

intermediary fluid types;

flat heat exchangers. In order to make an overview comparison between

these schemes and the one with thermal tubes, in table 2 were written the main technical-economic characteristics that characterize the heat exchangers and were given grades from 1 to 5 for each type of heat exchanger. The comparison was made for the unit of heat exchange surface. Analyzing table 2 it is stated that thermal tube heat exchangers have a good thermal transfer, the pressure falling is small, small maintenance expenses, which makes them promising for the heat recovering systems.

căldură între două medii legate direct printr-un agent de lucru care evoluează în interiorul acestuia prezintă o serie de avantaje ca: eficienţă înaltă; sunt compacte, având o suprafaţă de transfer

mare relativă la un volum dat; nu are componente în mişcare, având o durată de

lucru nelimitată şi silenţioasă; nu are nevoie de o sursă exterioară de energie

pentru pornire; separă complet cele două medii între care are loc

schimbul de căldură; sunt reversibile, căldura putând fi transportată în

ambele direcţii corespunzător poziţiei sursei; permite modificarea fluxului de căldură în funcţie

de unghiul de înclinare faţă de orizontală; prezintă flexibilitate în design şi construcţie, prin

posibilitatea modificării numărului de rânduri, respectiv a numărului de tuburi pe fiecare rând etc.

În acelaşi timp, tuburile termice au o serie de limite funcţionale, precum: limitarea pompării prin capilare, întâlnită la TT cu

structura capilară, care se referă la diferenţa dintre presiunea capilară, care trebuie să fie mai mare sau egală cu suma dintre diferenţele presiunilor hidrostatice şi variaţia presiunii în faza de vapori şi cea lichidă; limitarea vâscozităţii referitoare la fluxul de vapori

care la temperaturi relativ mici pentru un anumit agent de lucru este un flux vâscos, ceea ce implică limitarea fluxului termic, în special la TT cu temperaturi înalte, care folosesc ca agent de lucru metalul lichid; limitarea sonică, apare la temperaturi relativ mici şi se

referă la viteza vaporilor la sfârşitul vaporizării, viteză care poate atinge viteza sunetului; este întâlnită, de asemenea, la TT pentru temperaturi înalte, în special la început; limita de retragere, apare în special la TT fără

structură capilară, la care întoarcerea condensului în circuit cu vapori ce au o valoare relativ mare a fluxului termic, este influenţată de suprafaţa de separare a celor două faze, prin retragerea unor particule de lichid în fluxul de vapori şi ca efect al “uscării” în timp al zonei de uscare; limita de fierbere, apare când densitatea fluidului

termic în zona de vaporizare depăşeşte valoarea critică, cazul bulelor sau a peliculei de fierbere care produc în final “uscarea” structurii capilare sau formarea pe pereţi din cauza vaporilor a unor structuri, cu posibilitatea supraîncălzirii peretelui tubului termic. 3. REZULTATE ŞI DISCUŢII

În prezent există patru sisteme disponibile ce pot fi folosite în recuperatoarele de căldură, cu diferite niveluri de temperatură:

regeneratoare de tip rotativ sau cu flux periodic;

schimbătoare de căldură de tip „tub în tub”;

de tipul cu fluide intermediare;

schimbătoare de căldură netede. Pentru a face o comparaţie între aceste scheme şi cea

cu tuburi termice, în tabelul 2 sunt prezentate principalele caracteristici tehnico-economice ale schimbătoarelor de căldură unde au fost acordate note de la 1 la 5 pentru fiecare tip de schimbător. Comparaţia a fost făcută pentru o unitate de suprafaţă a schimbătorului de căldură. Analizând tabelul 2, se poate observa că schimbătoarele de căldură cu tuburi termice au un bun transfer termic, căderea de presiune este mică, cheltuielile de întreţinere sunt mici, ceea ce le face corespunzătoare pentru sistemele de recuperare a căldurii.


62

Table 2 - Comparison between 4 different systems of heat recovery

Comparaţie între 4 sisteme diferite de recuperare a căldurii

Characteristics Regenerators Pipe in pipe With

intermediary fluid

Flat heat exchangers

TT heat exchangers

Pressure drop Moderate 3 Large 2 Small 4 Small 4 Small 4

Global heat transfer coefficient

Large 2 Large 4 Small 2 Moderate 3 Large 4

Maintenace effort Large 2 Moderate 3 Large 2 Moderate 3 Very small 5

Costs Large 2 Moderate 3 Large 2 Moderate 3 Moderate 3

Auxiliary energy Yes 0 No 5 Yes 0 No 5 No 5

Possibility of merging of mediums

Yes 0 No 5 No 5 No 5 No 5

Transfer surface Large 4 Small 2 Moderate 3 No 5 Large 4

Total 15 24 18 27 30

From the scheme presented in figure 2 it can be stated that at primary processing of milk are distinguished two areas in which the thermal tubes can find their use as heat exchangers, respectively:

at cooling and storage of milk;

at heating thermal treatments of milk. Thermal tubes can be used as well in the frame of

the processing, directly involved in the thermal transfers, as well for the recovery of the residual heat from the thermal processes.

The operation with the greatest thermal consumption from the frame of the primary processing of milk is the pasteurization that is based on the bactericide effect of heat and is made of heating and maintaining the milk to a certain temperature (72…75

0C) for a well determined

period of time (~ 15 seconds).

The most spread model of pasteurize system is the one with plates, that has reached superior performances compared to pallets or valve pasteurize systems, used in some cases.

According with figure 2 thermal tubes is placed inside a cylindrical carcass with double wall through which circulates the milk. Thermal tubes are activated with hot water (not with steam) and are placed in square. Inside the heat exchanger with thermal tubes are placed some diverters in order to have more precise control over the pasteurization time and to enhance the blending of the milk. Also, the thermal tubes pasteurize system is built in such way that it will allow the changing of the angle of inclination which produces the modification of the milk debit flow that can be pasteurized.

If is made a comparison between the classic plates pasteurizing system and the one with thermal tubes it is obtained the results from table 3.

Din schema prezentată în figura 2, se poate observa că la procesarea primară a laptelui se disting două zone în care tuburile termice se pot folosi ca şi schimbătoare de căldură, respectiv:

la răcirea şi depozitarea laptelui;

la tratamentele termice aplicate laptelui. Tuburile termice pot fi folosite atât în cadrul

procesării, direct implicate în transferurile termice, cât şi pentru recuperarea căldurii reziduale din procesele termice.

Operaţia cu cel mai mare consum termic din cadrul procesării primare a laptelui este pasteurizarea, care se bazează pe efectul bactericid al căldurii şi constă în încălzirea şi menţinerea laptelui la o anumită temperatură (72...75

oC) pentru o perioadă de timp

determinată (~ 15 secunde). Modelul cel mai răspândit al sistemului de pasteurizator

este cel cu plăci, care a atins performanţe superioare în comparaţie cu cel cu aripioare sau cu sistemele de supape de pasteurizare, utilizate în unele cazuri.

Conform figurii 2 tubul termic este amplasat într-o carcasă cilindrică cu perete dublu prin care circulă lapte. Tuburile termice sunt activate cu apă fierbinte (nu cu abur) şi sunt plasate în interior. În interiorul schimbătorului de căldură cu tuburi termice se găsesc anumite deviaţii pentru a avea un control mai precis asupra timpului de pasteurizare şi pentru sporirea amestecării laptelui. De asemenea, sistemul de pasteurizare cu tuburi termice este construit în aşa fel încât să permită schimbarea unghiului de înclinare ce produce modificarea debitului de lapte care poate fi pasteurizat.

Dacă se face o comparaţie între sistemul clasic de pasteurizare cu plăci şi cel cu tuburi termice se obţin rezultatele prezentate în tabelul 3.

Table 3 - Comparison between the plates pasteurizes system and the one with thermal tubes Comparaţie între pasteurizatoarele plate şi cele cu tuburi termice

Characteristics Plates pasteurize system Thermal tubes pasteurize system

Pressure drop Small 4 Small 4

Global heat transfer coefficient Moderate 3 Large 4

Maintenance costs Moderate 3 Very small 5

Production costs Large 2 Moderate 3

Possibility of merging of mediums No 5 No 5

Transfer surface versus volume Large 4 Large 4

Total 21 25

Among the actual elements that can be taken in Printre elementele actuale care pot fi luate în


63

account for comparison of the two types of heat exchangers it can be presented:

stainless steel plates have the depth of the grooves different according with the purpose (maintaining, pasteurizing, cooling);

the cost of the rubber food industry seals is quite large and these are likely to age different than the case of the thermal tubes pasteurizing at which the tightness is sure and cheap;

the dimensions of the pasteurizing system with thermal tubes are smaller than the ones of the classic pasteurizing system;

the pasteurizing system with thermal tubes is proper for automation at least in the same measure as the classic ones;

maintenance is easier since some of the tubes can be subtracted from the system and the rest of the tubes will be able to take the thermal load of the removed ones;

the “stone milk” precipitates on the thermal tubes do not influences greatly the thermal exchange and the cleaning is easy;

fabrication costs are more favorable to the thermal heat exchangers.

4. CONCLUSIONS

Milk is a complex product of great importance in the human nourishment but easily degradable at usual temperatures, reason for which it is needed specific conditioning including thermal treatments.

Among the heating operations or specific cooling of milk the most thermal energy consumer is pasteurization that consists in a heating and maintaining of the milk at temperatures and time lengths very precise.

In the present moment the most performing pasteurize systems are the ones with plates without neglecting other constructive types of such heat exchangers.

In the last decades on the global scale were imposed the heat exchangers with thermal tubes, actually in all the technical areas in which take place thermal exchanges or heat recovery.

Through comparison with other the pasteurizing systems for milk, the pasteurizing systems with thermal tubes exhibits some advantages that could impose in this area of activity. REFERENCES

[1] Banu, A. C. and coll, 1999, Engineer Book for Food Industry, vol. II, Technical Publishing Company, Bucharest, Romania.

[2] Bratucu, Gh.,2003, The Utilization of Thermal Tubes for Heat Transfer at Alimentary Fluids, In the

bulletin INMATEH 2003, Bucharest, Romania, p.89-96, ISSN 1583-1019.

[3] Bacanu, Gh., 1991, The Optimization of Heat Recuperates with Thermal Tubes, Doctoral dissertation,

Transilvania University of Brasov, Romania. [4] Peligrad, S., Bratucu, Gh , Zorca, M.,1998 , The

improving of energetic efficiency of the milk primary processing equipments trough the utilization of thermal tubes , In the Bulletin of the Conference ALTEXIM-1, vol IV, p.305-312, Sibiu, Romania, 1998, ISBN 973-9280-96-X.

considerare pentru compararea a două tipuri de schimbătoare de căldură pot fi prezentate:

plăcile din oţel inoxidabil au adâncimea canelurilor diferită, în funcţie de scop (menţinere, pasteurizare, răcire);

costul garniturilor de cauciuc folosite în industria alimentară este destul de mare şi acestea pot fi de diferite calităţi, pe când în cazul pasteurizării cu tuburi termice, etanşeitatea este sigură şi ieftină;

dimensiunile pasteurizatorului cu tuburi termice sunt mai mici decât cele ale pasteurizatorului clasic;

sistemul de pasteurizare cu tuburi termice este adecvat pentru automatizare, cel puţin în aceeaşi măsură ca şi cele clasice;

întreţinerea este mai uşoară deoarece unele tuburi pot fi scoase din sistem, iar restul tuburilor vor fi în măsură să preia sarcina termică a celor eliminate;

depunerile de pe tuburile termice nu influenţează în mod deosebit schimbul termic, iar curăţarea sete uşoară;

costurile de fabricare sunt mai favorabile pentru schimbătoarele de căldură. 4. CONCLUZII

Laptele este un produs complex de o mare importanţă în alimentaţia umană, dar care se alterează uşor la temperaturi obişnuite, motiv pentru care este necesară o condiţionare specifică, ce include tratamentele termice.

Dintre operaţiile de încălzire sau răcire ale laptelui cel mai mare consumator de energie termică este pasteurizarea care constă în încălzirea şi menţinerea laptelui la valori ale temperaturii şi timpului foarte precise.

În prezent, pasteurizatorul cel mai performant este cel cu plăci, fără a neglija alte tipuri constructive de schimbătoare de căldură.

În ultimele decenii, la scară mondială, au fost impuse schimbătoarele de căldură cu tuburi termice, de fapt, în toate domeniile tehnice în care au loc schimburi termice sau recuperări de căldură.

Prin comparaţie cu alte sisteme de pasteurizare pentru lapte, sistemele de pasteurizare cu tuburi termice prezintă unele avantaje care le-ar putea impune în această arie de activitate. BIBLIOGRAFIE

[1] Banu, A. C. şi colab., 1999, Manualul Inginerului de Industrie Alimentară, vol. II, Editura Tehnică, Bucureşti, România.

[2] Brătucu, Gh.,2003, Utilizarea Tuburilor Termice pentru Transfer de Căldură la Fluide Alimentare, în

buletinul INMATEH 2003, Bucureşti, România, p. 89-96, ISSN 1583-1019.

[3] Băcanu, Gh., 1991, Optimizarea Recuperatoarelor de Căldură cu Tuburi Termice, Teză de doctorat,

Universitatea Transilvania din Braşov, România. [4] Peligrad, S., Brătucu, Gh , Zorca, M.,1998 ,

Îmbunătăţirea eficienţei energetice a echipamentelor pentru procesarea primară a laptelui prin utilizarea tuburilor termice, În buletinul Conferinţei ALTEXIM-1, vol IV, p.305-312, Sibiu, România, 1998, ISBN 973-9280-96-X.


64

EXPERIMENTAL AQUATIC SYSTEM FOR SUPER-INTENSIVE BREEDING OF FISH /

SISTEM ACVACOL RECIRCULANT EXPERIMENTAL DE CREŞTERE SUPERINTENSIVĂ A PEŞTILOR

Eng. Petru DAVID, Phd.eng. Augustin POP, Eng. Gheorghe DESPA, Eng. Valentin POPOVICI

- INMA – Filiala Timişoara -

Abstract: Within the project: „Research and development of a technology for super-intensive breeding of fish in a recirculating system with the optimization of the technological parameters and insurance of sanitary-veterinary protection” which runs in the 4-th PROGRAMME “PARTNERSHIPS IN PRIORITARY DOMAINS” 2007 – 2013, at Herneacova, Timis county, an experimental installation of small capacity (15,4 cm water) for super-intensive fish breeding in recirculating system has been set up. This installation will allow researches to be carrying out for establishing the optimum parameters for a recirculating system and establishing of optimum technology for super-intensive fish breeding, as well as organization of practical demonstrations for producers, specialists and investors which are willing to invest in this domain. So INMA has a base the future projects participation in national and internationals programs.

Key words: fish breeding, super-intensive, system,

aquatic, recirculation 1. INTRODUCTION

Aquaculture it’s identified as the only possible way to increase the fish production, due to the fact that by world wide industrial fishing, a quantity close to the maximum sustainability it is harvested. Diversifications of the species breed in farms it’s a potential way for cultures increasing for fresh water aquaculture.

In the last years more economical agents are interested in super-intensive fish breeding using a recirculating aquatic system (RAS). This is a partially closed system which, by water treatment and recirculation, allows breeding of fishes in controlled environment conditions. Water treatment in this system means solid residue removal, oxidation of ammonia and nitrates, elimination of carbon dioxide, aeration or (and) oxygenation, water disinfection. Recirculating systems for aquatic culture is an important alternative to the traditional aquaculture in ponds. By treating and reusing the water, the recirculating systems require a much smaller quantity of water than a pond for the same amount of fish. Because the recirculating systems use highly populated tanks for obtaining the culture product, the surface requirement is also much smaller than for the classic aquaculture.

Implementation of this breeding system is at its beginning in Romania, but the INMA branch from Timisoara has been involved since 2006 in realization of this objectives.

2. DESCRIPTION OF THE INSTALLATION

The super-intensive fish breeding system represented in the scheme in fig.1 it is composed from:

- Breeding tanks - Testing tank - Water supply installation for tanks - Installation for water evacuation from tanks

Rezumat: Sistemele acvacole recirculante sunt unităţi de producţie ce necesită investiţii însemnate la început. Eficienţa acvaculturii practicată în sistemele cu recirculare depinde de mai mulţi factori, printre care cel mai important este energia consumată de sistem şi siguranţa funcţionării sale. Pentru a asigura un grad de conservare al energiei ridicat, într-un sistem acvacol recirculant, trebuie maximizat gradul de recirculare al apei, dar acest lucru conduce la creşterea energiei consumate pentru vehicularea apei, iar pentru a îndeplini condiţiile de siguranţă sistemul trebuie proiectat astfel încât să nu existe posibilitatea pierderii întregii culturi în cazul apariţiei unor defecte ale instalaţiilor sau erori în procesul tehnologic de creştere a peştilor. Din acest motiv se impune o analiză riguroasă a structurii unui astfel de sistem şi stabilirea soluţiilor optime pentru diminuarea consumurilor energetice şi maximizarea siguranţei de funcţionare. Lucrarea prezintă un astfel de sistem acvacol recirculant de creştere superintensivă a sturionilor, precum şi consideraţii şi soluţii în direcţia realizării acestor deziderate.

Cuvinte cheie: creşterea peştilor, superintensiv,

sistem, acvacol, recirculant

1. INTRODUCERE

Acvacultura este considerată ca fiind singura cale de creştere a producţiei de peşte, datorită faptului că prin pescuitul industrial pe plan mondial se recoltează o cantitate de peşte apropiată de gradul maxim de sustenabilitate. Diversificarea speciilor crescute în ferme reprezintă o posibilitate de creştere a producţiei în cadrul acvaculturii în ape dulci.

În ultimii ani, tot mai mulţi agenţi economici sunt interesaţi de creşterea superintensivă a peştilor în sistem acvacol recirculant (SAR). Acesta este un sistem parţial închis care, prin tratarea şi recircularea apei, permite creşterea materialului piscicol în condiţii de mediu controlate. Tratarea apei din sistem presupune îndepărtarea solidelor reziduale, oxidarea amoniacului şi a nitriţilor, eliminarea dioxidului de carbon, aerarea sau (şi) oxigenarea şi dezinfectarea acesteia. Sistemele recirculante de producţie acvatică constituie o alternativă importantă la acvacultura tradiţională, de heleşteu. Ca urmare a tratării apei şi reutilizării acesteia, sistemele recirculante necesită o cantitate mult mai mică de apă decât un heleşteu pentru a realiza o producţie similară. Deoarece sistemele recirculante folosesc bazine dens populate pentru obţinerea produsului de cultură, cerinţa privind necesarul de suprafaţă de teren este mult mai redusă decât în cazul acvaculturii clasice.

Implementarea acestui sistem de creştere este încă la început de drum în România, dar INMA Filiala Timişoara s-a implicat încă din anul 2006 în realizarea unor astfel de obiective.

2. DESCRIEREA INSTALAŢIEI

Sistemul de creştere superintensivă al peştilor în sistem recirculant, prezentat în schema din fig.1, este alcătuit din:

- Bazine de creştere - Bazin de testare - Instalaţie de alimentare cu apă a bazinelor - Instalaţie de evacuare a apei din bazine


65

- Mechanical water filtering installation - Pumping group - Biological water filtration installation - UV installation for water disinfection - Aeration installation - Oxygenation installation - Feeding device - Water quality monitoring system - Heating/cooling installation with heat pump - Safety system (electric power generator) - Automation, command and control installation The breeding tanks include six round culture tanks,

two of them having 3 m diameter (fig. 2) and a useful

volume of water of 5,65 cm, and the other four tanks (fig. 3) have a diameter of 1 m and a useful volume of 0,

5 cm. In this way the total system volume is about 15.4 cubic meters of water, and the total area of the six tanks is 17,3 sqm.

In the testing tank (fig. 4), with a diameter of 1 m, are mounted on the probes (fig. 5) which are monitoring,

successively, the water quality brought from different points of the system.

- Instalaţie de filtrare mecanică a apei - Grup de pompare - Instalaţie de filtrare biologică a apei - Instalaţie UV pentru dezinfectarea apei - Instalaţie de aerare - Instalaţie de oxigenare - Dispozitive de furajare - Sistem de monitorizare a calităţii apei - Instalaţie de încălzire/răcire cu pompă de căldură - Sistem de siguranţă (generator de curent electric) - Instalaţie de automatizare, comandă şi control Bazinele de creştere cuprind şase bazine circulare de

creştere, dintre care două (fig. 2) au diametrul 3 m şi un volum util de 5,65 mc, iar celelalte patru (fig. 3) sunt au

diametrul de 1 m şi un volum util de 0,5 mc. În felul acesta volumul total al sistemului este de cca. 15,4 mc apă, iar suprafaţa totală a celor 6 bazine de creştere este de 17,3 mp.

În bazinul de testare (fig. 4), care are diametrul de 1 m, sunt montate sondele (fig. 5) care monitorizează,

succesiv, calitatea apei adusă din diferite puncte ale sistemului.

Fig. 2 Fig. 3

Fig. 4 Fig. 5


66

Water supply installation it is used to assure permanent supply of technological water for the breeding tanks. From the filtration installation, the water cleaned by the brutish impurities and chemically conditioned. The installation consists of a PVC pipeline

Instalaţia de alimentare cu apă are rolul de a asigura alimentarea continuă a bazinelor cu apă tehnologică curăţată de impurităţile grosiere şi condiţionată chimic. Instalaţia este formată dintr-o conductă magistrală din PVC din care apa tehnologică este dirijată la bazine prin


67

through which the water it is distributed to tanks with the help of some taps for adjusting the water flow in each tank. The evacuation from the biological filter it is above the water level in the breeding tanks and so the alimentation of the tanks it is done gravitationally.

The used water it is evacuated from the breeding tank through a sieve into a horizontal pipe under the tank, and through a device which maintains the water level it is leaded to the mechanical filtration group.

The device which maintains the water level (which can be observed near tanks in fig. 2 and fig. 3) it is made of two telescopically concentric tubes. By lifting or lowering the central tube, the water level from the breeding tank it is increased or decreased. This operation has to be done once a day or more often if necessary, depending on the level of the biological load of the system.

The mechanical filtration installation, fig. 6, equipped

with a “drum” type rotational sieve, has the role of ensuring the physical quality of the supplied water in the breeding tanks,

The rotating sieve allows realization of a high capacity filter with smaller dimensions than other sieves used to separate the solid from the liquid. The filtration proportion in this case it’s five times higher as against the static sieve filters, and the possibility of clogging this filter is almost null due to it’s own self-cleaning system.

The water flow with solids enters axially into the drum and goes out in a radial direction trough the gap network of the sieve. The liquid phase from the used water it is centrifuged by the rotation movement of the sieve towards the external wall, from where it is collected, and the solid phase (the impurities retained by the sieve) are washed with a jet of water under pressure from above the sieve; the washed solid material it is collected into a trench and evacuated through a pipe to the used water tank. The efficiency of this type of filter depends on the correlation between sieve characteristics, the spinning velocity of the sieve, the flow of used water and also on the solid suspension concentration. The maximum capacity of this type of sieve it is 50 cm/h, but for obtaining a maximum efficiency the flow capacity must not exceed 20 -25 cm/h.

The water cleaned of the brutish impurities it is slopped through the evacuation hole of the mechanical filter into the basin next to it. From here the water it is exhausted by a centrifugal pump and lead to the bio-filter which is set up nearby at a 1, 7 m height.

The pumping group (fig. 7) has two pumps with a

24 cm/h capacity and the pumping height of 6 m, one of them being for back-up. The pumps can be independently connected, using the separation taps, with the purpose of changing or replacing one of them. Every pump has on its aspiration circuit a “Y” type filter for reducing the solid particles load in water.

intermediul unor robinete cu ajutorul cărora se reglează debitul de apă recirculată la fiecare bazin în parte. Gura de evacuare a filtrului biologic se situează deasupra nivelului bazinelor de creştere, prin urmare alimentarea acestora se realizează gravitaţional.

Apa uzată din bazinul de creştere este evacuată, printr-o sită, într-o ţeavă orizontală situată sub bazin, iar prin dispozitivul de menţinere al nivelului apei trece în instalaţia de evacuare a apei spre grupul de filtrare mecanică.

Dispozitivul de menţinere al nivelului apei (care se poate vedea lângă bazinele din fig. 2 şi fig. 3) este constituit din două tuburi concentrice telescopice. Prin ridicarea sau coborârea tubului central se asigură ridicarea, respectiv coborârea, nivelului şi evacuarea apei din bazinul de creştere. Această operaţie se efectuează o dată pe zi, sau chiar mai des dacă este necesar, în funcţie de gradul de încărcare biologică al sistemului.

Instalaţia de filtrare mecanică a apei prezentată în fig. 6, echipată cu sită rotativă tip „tobă”, are rolul de a asigura calitatea fizică corespunzătoare a apei de alimentare a bazinelor de creştere.

Sita rotativă permite realizarea unui filtru de mare capacitate, cu dimensiuni mult mai mici decât ale altor filtre utilizate în separarea solid-lichid. Eficienţa separării este de cinci ori mai mare în cazul acestui tip, comparativ cu sitele statice, iar datorită sistemului de autocurăţire riscul de blocare a acestuia cu reziduuri este practic nul.

Fluxul de apă cu particule solide în suspensie pătrunde axial în tambur şi iese radial, filtrat, prin reţeaua de ochiuri a sitei. Faza lichidă din apa uzată este centrifugată datorită mişcării de rotaţie a sitei spre peretele exterior, de unde este colectată, iar faza solidă (impurităţile reţinute de sită) sunt spălate cu un jet de apă sub presiune dispus la exteriorul şi deasupra sitei; materialul solid spălat este colectat de un jgheab şi evacuat printr-o conductă în bazinul de apă uzată. Randamentul acestui tip de filtru depinde de asigurarea unei corelaţii optime între caracteristicile sitei, viteza de rotaţie a acesteia, debitul de apă uzată precum şi de concentraţia şi compoziţia granulometrică a solidelor în suspensie. Capacitatea de filtrare maximă a acestei site este de 50 mc/oră, dar pentru a se obţine o eficienţă maximă, se recomandă ca debitul filtrat nu trebuie să depăşească 20 – 25 mc/oră.

Apa curăţată de impurităţile grosiere este deversată prin gura de evacuare al filtrului mecanic în bazinul situat lângă acesta. De aici apa este aspirată de o pompă centrifugală şi refulată în biofiltrul montat în apropiere, la o înălţime de 1,7 m.

Grupul de pompare (fig. 7) este alcătuit din două pompe

de cu o capacitate de 24 mc/h fiecare şi înălţimea de pompare de 6 m, dintre care una este de rezervă. Pompele se pot conecta independent prin manevrarea robinetelor de izolare în scopul înlocuirii sau remedierii acestora. Fiecare pompă este prevăzută pe aspiraţie cu un filtru tip „Y” în vederea reducerii încărcării apei cu particule solide.

Fig. 6 Fig. 7


68

The biological filtration is a technique which uses live organisms to remove a series of chemical compounds from the water. For RAS, a special interest is presented by the nitrification filters which allow the control of nitrogen compounds and elimination of ammonia.

The main problems taken in sight when the nitrification filters functioning principles are established are: the kinetic of the nitrification process, the configuration of nitrification filters and the physic-chemical and biological parameters that influence the functioning of these filters.

Decomposing the nitrogen compounds has a major importance in aquaculture because a part of the decomposed products, mainly the ammonia NH3 and nitrogen dioxide NO2 are toxic; in a smaller amount the nitrogen dioxide NO3 are toxic too when they reach high concentration. In the recirculating systems the uneaten food and the ordure are decomposed by special bacteria in simple organic compounds, the final product of this process being the ammonia, an unstable compound which transforms into ammoniac. In the first phase the bacteria oxides the ammonia into nitrogen dioxide (NO2). In the second phase, under the action of some other bacteria, by oxidation, the nitrogen dioxide transforms into NO3 which are not toxic unless they get in higher concentration.

For the realization of the breeding system two types of biological filters has been chosen, both made by the German company FIAP:

a. Biological filter equipped with UV installation for

sterilization and air pump with the following characteristics: - flow capacity of filtered water: 15 cm/h - power of the UV lamp: 130 W - air flow capacity: 60 l/min - overall dimensions: 625x1000x850 mm b. Compact biological filter mounted within the

installation (right above in fig. 8) with the following

characteristics: - flow capacity of filtered water: 25 cm/h - overall dimensions: 625x1000x850 mm The UV installation for water disinfection with

ultraviolet light it is based upon the properties of the UV radiation to penetrate and destroy all forms of bacteria present in liquids or gases. The action is instantaneous, no chemical substances are used, no chemical compounds are formed and the maintenance of the system has low costs.

For water sterilization, on the water supplying pipes coming from the biological filter to the tanks are mounted on two modules, each module being made of two UV lamps. One module allows the disinfection of a water flow capacity of 15 cm/h with a used power of 130 W, so the entire installation will disinfect 30 cm of water with a consumed power of 260 W. The lifetime of a UV lamp is 7500 hours. ach tank has an air blowing device made of a frame of PVC pipes with holes through which the air is blown. The devices are linked to an air blower which delivers the necessary air pressure and quantity.

Each tank has a special device for blowing oxygen that is made of a diffuser with ceramic plate connected to an oxygen tube.

The 1 m diameter tanks have automatic feeders with

strap, with a capacity of 5 kg food. The strap of the device it’s activated by a clock mechanism, adjusted for 12 hours functioning. The 3 m diameters tanks have feeders with spiral and a 10 kg food capacity. Using these feeders, the exact amount of food consumed for each tank can be monitored.

The installation for water heating/cooling has an air-water heat pump, which also controls the air

Filtrarea biologică este o tehnică ce utilizează organisme vii pentru a îndepărta o serie de compuşi toxici din apă. Pentru SAR prezintă un interes aparte sistemele de filtrare nitrificate ce permit controlul compuşilor azotului şi, în primul rând, îndepărtarea amoniului.

Principalele probleme avute în vedere la stabilirea principiilor de funcţionare ale filtrelor nitrificatoare sunt: cinetica procesului de nitrificare, configuraţia filtrelor nitrificatoare, parametrii fizico-chimici şi biologici ce influenţează funcţionarea acestora.

Descompunerea compuşilor cu azot are o importanţă deosebită în acvacultură deoarece o parte din produşii de descompunere, în principal amoniacul -NH3 şi azotiţii NO2, sunt toxici; într-o măsură mai mică şi azotaţii NO3 sunt toxici atunci când, prin acumulare, ating concentraţii mari. În sistemele recirculante substanţa organică reziduală (hrană neconsumată, dejecţii) este descompusă de către bacteriile heterotrofe în compuşi organici mai simpli, produsul final al acestui proces fiind amoniul, compus instabil ce se transformă în amoniac. Într-o primă fază, amoniul este oxidat de bacteriile autotrofe în nitriţi (NO2). În a doua fază, sub acţiunea altor tipuri de bacterii autotrofe, nitriţii se transformă prin oxidare în nitraţi (NO3) care nu sunt toxici decât dacă se acumulează într-o concentraţie prea mare.

La realizarea sistemului de creştere s-a optat pentru utilizarea a două tipuri de filtre biologice imersate de la firma germană FIAP:

a. Filtru biologic echipat cu instalaţie de sterilizare cu

UV şi pompă de aerare cu următoarele caracteristici: - debit de apă filtrată: 15 mc/oră - putere lampă UV: 130 W - debit aer: 60 l/min - dimensiuni de gabarit: 1200x1200x750 mm b. Filtru biologic compact montat în prezent în

instalaţie (în partea din dreapta sus din fig. 8), cu

următoarele caracteristici: - debit de apă filtrată: 25 mc/oră - dimensiuni de gabarit: 625x1000x850 mm Instalaţia UV pentru dezinfectarea apei cu lumină

ultravioletă se bazează pe proprietatea radiaţiei UV de a penetra şi distruge toate formele de bacterii prezente în lichide sau gaze. Acţiunea este imediată, nu se utilizează substanţe chimice, nu se formează compuşi chimici periculoşi, iar între-ţinerea sistemului se realizează cu costuri scăzute.

Pentru sterilizarea apei, pe conductele de alimentare a bazinelor cu apă de la filtrul biologic sunt montate două module formate din câte două lămpi cu UV. Un modul permite dezinfecţia unui debit de apă de 15 mc/oră cu o putere consumată de 130 W, deci întreaga instalaţie va putea dezinfecta 30 mc apă cu o putere consumată de 260 W. Durata de funcţionare a unei lămpi UV este 7500 ore. Fiecare bazin este prevăzut cu un dispozitiv de insuflare a aerului sub forma unui cadru din ţevi din PVC şi prevăzut cu o serie de orificii prin care se insuflă aer. Dispozitivele sunt conectate la o suflantă cu membrană care asigură cantitatea de aer la presiunea necesară.

Fiecare bazin este prevăzut cu câte un dispozitiv de insuflare a oxigenului care constă dintr-un difuzor cu placă ceramică conectat la un recipient cu oxigen.

Bazinele cu diametrul de 1 m sunt prevăzute cu hrănitoare automate cu bandă, cu o capacitate de 5 kg de furaj. Banda dispozitivului este acţionată de un mecanism de ceasornic, reglat pentru o funcţionare de 12 ore. Bazinele cu diametrul de 3 m sunt prevăzute cu hrănitoare cu şnec cu o capacitate de 10 kg de furaj fiecare. În acest fel se poate urmări cu exactitate cantitatea de furaje consumată la fiecare bazin.

Instalaţia de încălzire/răcire a apei de adaos este prevăzută cu o pompă de căldură tip aer – apă care realizează şi deumidificarea


69

humidity, and the air heating/cooling in the hall it is made with a water-water heat pump type.

aerului, iar încălzirea/răcirea aerului din hală se realizează cu o pompă de căldură tip apă – apă.

Fig. 8 Fig. 9

The recirculating aquatic system must be equipped with a safety system in case of power brake down. An eventual power brake down of a recirculating system where the bio-mass is high causes, in a few minutes, the reduction of the dissolved oxygen concentration to critical values. The other water quality parameters deteriorate slower. A long power brake down affects all the system components and respectively the quality parameters of the water which deteriorate under all aspects. This is why the system has been equipped with an independent power generator of 18.2 kVA, fig. 9,

which will supply with power the main installations of the system in case of the power brakes down. The power generator it is commanded by an automated transfer switch which automatically starts the generator to assure the continuous functioning of the installations once the power breaks down. 3. POSIBILITIES OF USING THE RECIRCULATING

SYSTEM

The recirculating aquatic system for super-intensive fish breeding, designed and realized by INMA, Timisoara branch, allows:

a. Continue monitoring of the physic-chemical

parameters of the technological water circulated in the system: fresh water, water before biological filtration and after. Monitoring is continue, made with the 6 probes in the testing tank, that measure 9 parameters and are linked to a controller with an electronic display. These are:

- probe for measuring the dissolved oxygen, based on the luminescent technology

- probe for determination of the nitrates and ammonia using the photo-metric principle, UV absorption measurement, without reagents

- probe for the pH determination - probe for conductivity determination - probe for determination the solid suspensions and of

turbidity with double infrared ray, for exact measurement, color independent

- probe for ammonia determination with selective ions electrodes for ammonia and potassium

b. Mounting and using of different filtration

installations aiming to establish their efficiency. c. Researches to establish the optimal parameters of

a recirculating aquatic system and of an optimal technology for intensive fish breeding.

d. Obtaining of fishes production e. Organization of some practical demonstrations for

producers, specialists and for possible investors which are willing to invest in this domain.

4. CONCLUSIONS

After putting into service, the experimental hall for

Un sistem acvacol recirculant trebuie echipat, în mod obligatoriu, cu un sistem de siguranţă, pentru eventualitatea unei întreruperi a alimentării cu energie electrică. Întreruperea alimentării cu energie electrică a unui sistem recirculant în care densitatea biomasei de cultură este ridicată determină, în doar câteva minute, scăderea concentraţiei de oxigen dizolvat până la valori critice. Ceilalţi parametri de calitate a apei se degradează mai încet. O cădere de mai lungă durată a alimentării cu energie electrică afectează toate componentele sistemului şi, implicit, calitatea apei de cultură care se deteriorează sub toate aspectele: încărcare organică, amoniac, nitriţi, pH, alcalinitate, dioxid de carbon, temperatură etc. De aceea, sistemul a fost echipat cu un generator electric independent de 18,2 kVA stand-by, fig. 9, ce urmează să alimenteze componentele vitale ale sistemului pe durata întreruperii alimentării cu energie electrică. Generatorul electric este comandat de un comutator automat de transfer care, la întreruperea accidentală a alimentării cu energie electrică, asigură pornirea sa automată şi continuarea funcţionării tuturor echipamentelor.

3. POSIBILITĂŢI DE UTILIZARE A SISTEMULUI

RECIRCULANT

Sistemul acvacol recirculant de creştere intensivă a peştilor, proiectat şi realizat de INMA Filiala Timişoara, permite:

a. Monitorizarea parametrilor fizico-chimici ai apei

tehnologice vehiculate în sistem: apa proaspătă, apa înainte de filtrarea biologică şi după filtrarea biologică. Monitorizarea se realizează în mod continuu, cu cele 6 sonde montate în bazinul de testare, care măsoară 9 parametri şi sunt conectate la un controler cu afişaj electronic.

Acestea sunt:: - sondă pentru determinarea oxigenului dizolvat bazată pe

tehnologia determinării timpului de luminiscenţă - sondă pentru determinarea nitraţilor, nitriţilor având

principiul de măsurare fotometric, absorbţie de măsurare în UV, fără reactivi

- sondă pentru determinarea ph-lui - sondă pentru determinarea conductivităţii - sondă pentru determinarea suspensiilor solide şi a

turbidităţii cu rază dublă de lumină infraroşie pentru măsurarea corectă, independent de culoare

- sondă pentru determinarea amoniului cu electrozi de ioni selectivi pentru amoniu şi potasiu, electrod de referinţă pentru pH care doresc să investească în acest domeniu.

b. Montarea şi folosirea diferitelor tipuri de instalaţii de

filtrare în vederea stabilirii eficienţei acestora. c. Efectuarea de cercetări în vederea stabilirii parametrilor

optimi a unui sistem acvacol recirculant şi stabilirea unor tehnologii optime de creştere intensivă a peştilor.

d. Obţinerea de producţie piscicolă e. Organizarea unor demonstraţii practice pentru

producători, specialiştii şi pentru întreprinzătorii 4. CONCLUZII


70

intensive fish breeding in a recirculating system will allow the continuation of the researches in the intensive aquaculture field, testing of efficiency of different types of equipments used in recirculating systems, and dimensioning pipe networks in relation to the technological needs of each fish species. This achievement is a first step that will create a base of research and participation in future projects within national and international research programs.

REFERENCES

1. BURA M. – 2008 – Manual de prezentare şi utilizare a tehnologiei de creştere a sturionilor în sistem superintensiv cu apă recirculată; Ed. EUROBIT Timişoara.

2. CRISTEA V., GRECU Iulia, CEAPĂ C. – 2002 – Ingineria sistemelor recirculante din acvacultură; Ed. Didactică şi Pedagogică R.A. Bucureşti.

3. LOSORDO M.T., MASSER P.M., RAKOCY I. – 1999 – Recirculating aquaculture tank production systems. A review of component opticons; Southern regional aquaculture center, nr. 453.

4. MASSER P.M., RAKOCY J., LOSORDO M.T. – 1999 - Recirculating Aquaculture tank production systems. Management of recirculating systems; Southern regional aquaculture center, nr. 452.

5. INMA Bucureşti – 2008 - Fundamentarea ştiinţifică a procesului de încălzire/răcire a apei cu pompe de căldură, în sistemele de creştere superintensivă a peştilor.

După punerea în funcţiune, hala experimentală de creştere intensivă a peştilor în sistem recirculant va permite continuarea cercetărilor în domeniul acvaculturii intensive, pentru stabilirea eficienţei diferitelor tipuri de echipamente componente ale sistemelor acvacole recirculante şi la dimensionarea reţelelor de conducte în raport cu necesităţile tehnologice ale fiecărei specii de peşti.Această realizare constituie un prim pas pentru crearea unei baze de cercetare moderne şi pentru participarea la viitoare proiecte din cadrul programelor şi competiţiilor de cercetare naţionale şi internaţionale.

BIBLIOGRAFIE

1. BURA M. – 2008 – Manual de prezentare şi utilizare a tehnologiei de creştere a sturionilor în sistem superintensiv cu apă recirculată; Ed. EUROBIT Timişoara.

2. CRISTEA V., GRECU Iulia, CEAPĂ C. – 2002 – Ingineria sistemelor recirculante din acvacultură; Ed. Didactică şi Pedagogică R.A. Bucureşti.

3. LOSORDO M.T., MASSER P.M., RAKOCY I. – 1999 – Recirculating aquaculture tank production systems. A review of component opticons; Southern regional aquaculture center, nr. 453.

4. MASSER P.M., RAKOCY J., LOSORDO M.T. – 1999 - Recirculating Aquaculture tank production systems. Management of recirculating systems; Southern regional aquaculture center, nr. 452.

5. INMA Bucureşti – 2008 - Fundamentarea ştiinţifică a procesului de încălzire/răcire a apei cu pompe de căldură, în sistemele de creştere superintensivă a peştilor.


71

TEHNOLOGIE ŞI ECHIPAMENTE TEHNICE DE OBŢINERE A ULEIURILOR VEGETALE /TECHNOLOGY AND TECHNICAL EQUIPMENTS FOR OBTAINING VEGETABLE OILS

Dr.ing. Paul Găgeanu, dr.ing. Anişoara Păun, ing. Alexandru Zaica,

ing. Chih Li hua Ioana, tehn. George Bunduchi - INMA Bucureşti -

Abstract: The plant of production of vegetable oils fall within the Romanian Energy Strategy in the period 2007-2020 (HG 1069/2007) and implement a new tehnology developed to optain vegetable oils that can be used as biofuel using vegetable oil as raw, or by chemical treatment of its biodiesel (transesterification). The plant was sized to meet the needs of biofuel for a fleet of tractors and farm machinery, propellled serving an average form to promote the concept: „ENERGY INDEPENDENCE ROMANIAN FARMES”.

Rezumat: Instalaţia de obţinere a uleiurilor vegetale se încadrează în Strategia energetica a Romaniei în perioada 2007-2020 (HG 1069/2007) şi pune în practică o tehnologie

nouă, elaborată în scopul obţinerii uleiurilor vegetale ce pot fi folosite ca biocombustibil prin folosirea ca ulei vegetal crud, sau ca biodiesel prin tratarea chimică a acestuia (transesterificare). Instalaţia a fost dimensionată să satisfacă necesarul de biocarburant pentru un parc de tractoare şi maşini autopropulsate ce deservesc o fermă agricolă medie, în scopul promovării conceptului de: INDEPENDENŢǍ ENERGETICǍ A FERMIERULUI ROMÂN.

Fig.1 - Vegetable oil production plant. Overview / Instalaţia de obţinere uleiuri vegetale Vedere de ansamblu

The main components of the installation are: how seed preparation, how extraction oil and how purification oil. How to prepare the seed consists of: conveyor inclined bunker supply, horizontal auger conveyor, bucket elevator, magnetic separator, rotary separator and the intermediate bunker.

Principalele componente ale instalaţiei sunt: modul pregătire sămânţă, modul extragere uleiuri şi modul de purificare ulei. Modulul de pregătire a seminţelor constă din: transportor înclinat, buncăr de alimentare, transportor orizontal cu melc, elevator cu cupe, separator magnetic, separator rotativ şi buncăr intermediar.

Fig.2 - Transportor înclinat Fig.3 - Elevator cu cupe


72

Cconveyor inclined Bucket elevator

Fig.4 - Buncăre stocare Fig.5 - Transportor orizontal cu melc Bunker supply Horizontal auger conveyor

Fig.6 - Separator magnetic Fig.7 - Separator rotativ Magnetic separator Rotary separator

Oil extraction how consists of: frame, conveyor chain and feeder nodes, preheater seed oil presses (3 pcs.) Oil collector, pellets collector.

Modulul de extragere a uleiului constă din: cadru, transportor alimentator cu lanţ si noduri, preîncălzitor seminţe, prese de ulei (3 buc.), colector ulei, colector peleţi.

Fig.8 - Presă de ulei PU 50 Fig.9 - Buncăr preincalzire(Vedere interioară)

Oil press PU 50 Bunker preheating (Interior viw)

Fig.10 Colector ulei Fig.11 Transportor cu lanţ şi noduri


73

Oil collector Conveyor chain and feeder nodes

Fig.12 - Colector peleţi / Pellets collector

How purification oil consists of a battery of 4 vessels settling-sedimentation and filter plates hprizontally.

Modulul de purificare constă dintr-o baterie de 4 vase

de decantare-sedimentare şi un filtru cu plăci.

Fig. 13 Vase decantare-sedimentare Fig.14 Filtru orizontal cu plăci Vessels settling-sedimentation Filter plates hprizontally

Operation: Seeds are made in bulk or in bags and

stored in the storage bunker. Its power will be tilted by the carrier screw. For bunker storage of seed mixture is taken up by a horizontalscrew conveyor is placed in leg Lift where it is high, passed through a magnetic separatorwhere metal impurities are separated. From there, the seeds are placed in free fall where separate rotary separator coarse impurities and hence cleaned seeds are stored in a bunker in between. Coarse product is collected in bags and disposed of as useless rezidiu. Seeds stored in the intermediate bunker is taken with a conveyor chain and components are placed in bunkers and warm. The warm bunkers seed through many a cylindrical tube feeding the press with three seeds. Depending on the quantity of seed to be processed using one or all of the 3 presses. Once the seed reached the funnel power of the press are taken for food segment of the supply room. Before feeding the media is imperative that it be heated, in particular extrusion head. In this respect the press will run empty between 3 and 5 o'clock the temperature of the working environment. Press prepares taking into account the type of seed that process, realizing the specific settings for each type of seed. Seed chamber vibrating feeders are taken Food snails entering the press room. Pressing takes place gradually. The first segment takes place breaking the seeds and remove a small part of oil and the grinding takes place and even grinding seeds and oil disposal. A small amount of oil remains in the mass of grist, quantity can vary between 5-8 %, depending on the type of seed and adjustments made.

Funcţionare: Seminţele sunt aduse în vrac sau în saci şi sunt

stocate în buncărul de stocare. Alimentarea acestuia se va face cu transportorul elicoidat înclinat. Din buncărul de stocare amestecul de seminţe este preluat de un transportor elicoidal orizontal şi este introdus în piciorul elevatorului de unde este ridicat, trecut prin separatorul magnetic unde sunt separate impuritătile metalice. De aici, seminţele prin cădere liberă sunt introduse în separatorul rotativ unde sunt separate impurităţile grosiere, iar de aici semintele curăţite sunt stocate într-un buncăr intermediar. Produsul grosier este colectat în saci şi îndepărtat, ca rezidiu neutilizabil. Seminţele stocate în buncărul intermediar sunt preluate cu un transportor cu lanţ şi noduri şi sunt introduse în buncărul de preîncălzire. Din buncărul de preîncălzire seminţele prin intermediul a câte unui tub cilindric alimentează cele trei prese cu seminţe. În funcţie de cantitatea de seminţe ce urmează a fi prelucrată se foloseşte una sau chiar toate cele 3 prese. Odată seminţele ajunse în pâlnia de alimentare a presei sunt preluate de segmentul de alimentare din camera de alimentare. Înainte de alimentarea presei este obligatoriu ca aceasta să fie incălzită, în special capul de extrudare. În acest sens presa va funcţiona în gol între 3 şi 5 ore funcţie de temperatura mediului de lucru. Presa se pregăteşte ţinându-se cont de tipul de seminţe ce se prelucrează, realizându-se reglajele specifice fiecărui tip de seminţe. Seminţele din camera de alimetare sunt preluate de melcul de alimentare şi introduse în camera de presare. Presarea are loc gradual. În primul segment are loc spargerea seminţelor şi eliminarea unei părţi mai mici de ulei, iar în continuare are loc mărunţirea şi chiar măcinarea seminţelor şi eliminarea uleiului. O mică cantitate de ulei va rămâne în masa de şrot, cantitate ce poate varia între 5-8%, funcţie de tipul de seminţe şi de reglajele efectuate.


74

Ground oil is removed pellets (rape, in) or as cakes (soya, sunflower). Can be obtained only pellets but providing a rigorous setting. Taking advantage of pellets is that it is easier to store and easy to use as fuel. During use, the media will work with the guards being mounted side eliminated the danger of spilling oil. The press, the oil is discharged through a funnel that collects oil from all segments of the press and is placed in oil collector. To not make the wall phospholipids, the oil collector is equipped with an agitator which is driven by a gear motor that ensure a rotation frequency of about 20 rpm. Collectors of oil has a capacity chosen to ensure the collection of oil extracted in 3 mills for 24 hours. pellets discharged from the extrusion head of the press are the collector of pellets, the which is nearly full when it is empty, the pellets were collected in a specially arranged. The evacuation of pellets room temperature obtained from processing of seeds is taken through a flexible plastic tube with a metal insertion radial-axial fan and sent to the bunker by preheating the seeds. The oil collector, through connections provided the basis for it and with a centrifugal pump will decant oil vessels settling-sedimentation.They form a battery, a first overflow supplies on the second and so on before passing through each vessel is overflow one mesh grill with the site of the first vessel to fall last from 630 to 160 im. They are designed to retain phospholipids. Coarse product by the bottoms of ships is evicted based. The product is decanted from the vessel over the pump and placed in a horizontal filter plates which are retained in vessels un separated gross impurities settling-sedimentation. The product is filtered if necessary purity is collected in reservoirs. Filtered if necessary purity product is collected in reservoirs. Otherwise you can pass and a fine filter with vertical filters. It is pure product stored in tanks for the finished product, where is taken and used to power tractors and self propelled machines in the farm equipment they serve. If and after that the oil filter does not meet the conditions necessary for fuel use will be subjected to chemical treatment in special facilities for obtaining a "biodiesel", but are expensive to enter the facilities of a small or medium sized farms.

Şrotul este eliminat sub formă de peleţi (rapiţă, in) sau sub formă de turte (soia, floarea soarelui). Se pot obţine şi numai sub formă de peleţi dar cu asigurarea unui reglaj riguros. Avantajul obţinerii sub formă de peleţi constă în aceea că este mai simplu de depozitat şi mai usor de folosit drept combustibil. În timpul utilizării, presa va funcţiona cu apărătorile laterare montate fiind eliminat pericolul de împrăştiere a uleiului. Din presă, uleiul este evacuat printr-o pâlnie ce colectează uleiul din toate segmentele de presare şi este introdus în colectorul de ulei. Pentru a nu se depune pe pereţi fosfolipidele, colectorul de ulei este prevăzut cu un agitator care este acţionat de un motoreductor ce asigură o frecvenţă de rotaţie de cca 20 rotaţii/minut.. Colectorul de ulei are o capacitate aleasă astfel încât să asigure colectarea uleiului extras de 3 prese în timp de 24 ore peleţii evacuaţi din capul de extrudare al presei cad în colectorul de peleţi, de unde când acesta este aproape plin este golit, peleţii fiind colectaţi într-un loc special amenajat.Din camera de evacuare a peleţilor, temperatura obţinută în urma procesării seminţelor este preluată printr-un tub flexibil de plastic cu inserţie metalică de un ventilator radial-axial şi trimisă la buncărul de preîncălzire a seminţelor. Din colectorul de ulei, prin racordurile prevăzute la baza acestuia şi cu ajutorul unei pompe centrifugale uleiul va fi transvazat în vasele de decantare-sedimentare. Acestea formează o baterie, primul printr-un preaplin alimenteaza pe cel de-al doilea ş.a.m.d. Înainte de a trece prin preaplin fiecare vas are câte un grătar cu site ale căror ochiuri scad de la primul vas spre ultimul, de la 630 la 160 μm. Acestea au rolul de a reţine fosfolipidele. Produsul grosier depus la fundul vaselor este evacuat pe la baza acestora. Produsul decantat din vase este preluat de o pompă şi introdus în filtrul orizontal cu plăci unde sunt reţinute impurităţile grosiere neseparate în vasele de decantare-sedimentare. Produsul filtrat dacă are puritatea necesară este colectat în rezervoare. În caz contrar se poate trece şi la o filtrare fină cu filtrele verticale. De aici produsul pur este stocat în rezervoare pentru produs finit, de unde este preluat şi folosit la alimentarea tractoarelor şi maşinilor autopropulsate aflate în dotarea fermei pe care o deservesc. În cazul în care şi după această filtrare uleiul nu îndeplineşte condiţiile necesare folosirii drept combustibil acesta va fi supus tratării chimice în instalaţii specializate de obţinere a „biodieselului” , dar care sunt costisitoare pentru a intra în dotarea unei ferme mici sau mijlocii.

Results obtained from tests

Experiments were performed with rapeseed production in 2009. Were processed approximately 6500 kilograms of seed, resulting in the necessary data for drawing clear conclusions on the presentation facility in operation. After testing the product of all the mills have obtained results of Table I.

Rezultate obţinute la încercări

Experimentările s-au efectuat cu seminţe de rapiţă din producţia anului 2009. Au fost procesate aproximativ 6500 kg de seminţe, obţinându-se datele necesare tragerii unor concluzii clare asupra prezentării instalaţiei în exploatare. In urma experimentării cu produs a tuturor preselor s-au obţinut rezultateledin tabelul I

Fig. 13 Ulei decantat. Produs principal Fig.14 Peleţi. Produs secundar


75

Oil decanted. Main product Pelets. Secondary product


76

Table 1 - Results / Tabel 1 - Rezultate

No.

Parametrul determinat / Parameters determined

UM

Presa I / Press I Presa II / Press II Presa III / Press II Pe instalaţie

/ Per plant

Proba 1 / Sample I

Proba II / Sample

II

Proba III / Sample

III

Media / Average

Proba 1 / Sample I

Proba II / Sample

II

Proba III / Sample

III

Media / Average

Proba 1 Sample I

Proba II Sample

II

Proba III Sample

III Media

1 Masa probei /

Mass of the sample kg 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 15

2

Timp procesare probă /

Processing time sample

s 131 142 136 136,33 126 138 137 133,67 139 132 130 133,67 134,56

3 Productivitate /

Productivity kg/h 137,4 126,8 132,4 132,2 142,9 130,4 131,4 134,9 129,5 136,36 138,46 134,77 401,87

4

Cantitate ulei extrasa /

Extracted oil quantity

kg 1,85 1,99 1,93 1,92 1,62 1,77 1,76 1,72 1,645 1,698 1,719 1,69 5,33

5 Grad extracţie /

Grade extraction % 37 39,8 38,6 38,47 32,4 35,4 35,2 34,33 32,9 33,96 34,38 33,75 35,52

6 Intensitate curent / Intensity current

A 13,1 13,2 13,2 13,17 13,2 13,3 13,3 13,27 13,3 13,4 13,4 13,37 13,27

7 Tensiune curent / Voltage current

V 380 380 380 380 380 380 380 380 380 380 380 380 380

8 cos φ - 0,78 0,78 0,78 0,78 0,78 0,78 0,78 0,78 0,78 0,78 0,78 0,78 0,78

9 Putere Power

kw 6,725 6,776 6,776 6,759 6,776 6,827 6,827 6,81 6,828 6,879 6,879 6,86 6,81

10

Consum specific de energie /

specific energy consumption

kwh/t 48,94 53,45 51,2 51,2 47,43 52,34 51,96 50,58 52,73 50,45 49,68 50,95 50,91


75

Conclusion

The presented installation for vegetable oils assures the necesary biofuel for tractors and auto-propelled machines that disserve a medium farm of 600-900 hectares. Using crude vegetable oil as fuel for Diesel engines has a series of advantages, such as: it is a regenerable fuel, relatively easy to obtain by the consumer, it has a cost price lower by 1.2-1.4 than diesel oil, lower polution (sulphur compound are practicly missing from the waste gases), bigger exploiting security. Using crude vegetable oil as fuel on long-run is recommendation only when the engine run under load, at a revolution of over 1000 r.p.m. at small revolution, the oil hasn’t a full burn and leaks beside the piston in the engine’s oil bath and determines the its polymerization (the oil has an aspect of gel). To eliminate this impediment is necessary to use a unit of cogeneration, the engine running cuntinued under load, at higher speeds. This cogeneration unit corects the oil’s viscidity with the help of a device that heats the oil controlled until the temperature of 70

0 C - 80

0 C is reached, when the raw

vegetable oil reaches the parameters of classic fuel. So it is imposed that the Diesel motor is adapted in order to operation using crude vegetable oil. In this situation, the engine starts using classic fuel (Diesel oil) and when the vegetable oil is heated at the optimum operation temperature (around 80

0 C) it automatic passes on

vegetable oil. Engine starting using Diesel oil is imposed by the much higher inflammability point of vegetable oil (200 – 230

0 C) than the one of classic fuel (62

0 C).

References

Constantin Banu and others (1998). Handbook of food engineer, Vol II, Ed Technology, Bucharest, Paul Găgeanu and collectively, (2007). Documentary study on a new basis technology for extraction of vegetable oils in order to obtain fuel type biodiesel, INMA Bucharest

Concluzii:

Instalaţia pentru obţinerea uleiurilor vegetale prezentată, asigură necesarul de biocombustibil necesar alimentării tractoarelor şi maşinilor autopropulsate ce deservesc o fermă mijlocie de 600...900 ha.

Utilizarea uleiului vegetal crud drept combustibil la motoarele Diesel, prezintă o serie de avantaje, dintre care merită subliniate câteva: este un combustibil regenerabil; relativ uşor de obţinut direct la consumator; preţ de cost mai redus de 1,2 ...1,4 ori faţă de motorină; poluare mai redusă (compuşii sulfului practic lipsesc din gazele de ardere); siguranţă mare în exploatare.

Folosirea uleiului vegetal crud ca şi combustibil pe termen lung, se recomandă numai când motorul lucrează în sarcină, respectiv la o turaţie de peste 1000 rpm. La ralanti uleiul nu are o ardere completă şi se scurge pe lângă pistoane în baia de ulei a motorului şi determină polimerizarea (uleiul capătă aspect de gel) acestuia.Pentru eliminarea acestui impediment este necesară folosirea unei unităţi de cogenerare, motorul să funcţioneze continuu în sarcină, deci la turaţii mari. Această unitate de cogenerare corectează vâscozitatea uleiului cu ajutorul unui dispozitiv care realizează încălzirea controlată a acestuia până la temperatura de 70

0 C - 80

0 C,

temperatură la care uleiul crud ajunge la parametrii combustibilului clasic. Se impune deci, adaptarea (convertirea) motorului Diesel pentru funcţionarea cu ulei vegetal crud. În această situaţie, motorul porneşte pe combustibil clasic (motorină) iar în momentul încălzirii uleiului la temperatura optimă de funcţionare (circa 80

0 C)

trece automat pe ulei vegetal. Pornirea motorului pe motorină este impusă de punctul

de inflamabilitate al uleiului vegetal mult mai mare (200 - 230

0 C) decât cel al combustibilului clasic (62

0 C).

Bibliografie

Constantin Banu (1998). Manualul inginerului de industrie alimentară, Vol I, Ed.Tehnică, Bucureşti;

Paul Găgeanu şi colectiv, (2007). Studiu documentar privind fundamentarea unei noi tehnologii de extragere a uleiurilor vegetale în vederea obţinerii combustibilului tip “biodiesel, INMA Bucureşti


76

NOI TEHNOLOGII CURATE PENTRU RECUPERAREA-REFOLOSIREA-REUTILIZAREA

DEŞEURILOR DE MATERIALE PLASTICE ÎN SCOPUL REDUCERII IMPACTULUI NEGATIV ASUPRA MEDIULUI ŞI A SĂNĂTĂŢII

/ NEW CLEAN TECHNOLOGIES FOR RE-USING, RECOVERING,RECYCLING PLASTIC

WASTE TO REDUCE NEGATIVE IMPACT ON ENVIRONMENT AND HEALTH

Dr. ing. Bădănoiu Bianca, Ing. Tican Nicolae, Ing. Nedelcu Daniela Lidia

- INMA Bucuresti Romănia / INMA Bucharest, Romania -

Abstract

Equipment for shredding plastic (PET) is intended to carry out mechanized grinding-crushing operation of PET packaging, recovered after use and reuse of material resulting from the chop, to obtain material for other products, based on plastic.

In order to choose an optimal technical solution have been designed to test several types of sieves with different mesh size of sieve (Ø6 mm, Ø 8 mm, Ø 10 mm, Ø 12 mm, Ø 15mm), to obtain a proper grinding . Key word: clean recovering technologies,, reuse, recycling,, waste, PET, impact, environment, health

Rezumat Echipamentul pentru tocat mase plastice (PET) este

destinat efectuării mecanizate a operaţiei de tocare-mărunţire a ambalajelor de tip PET, recuperate în urma folosirii şi reutilizării materialului rezultat în urma tocării, pentru obţinerea de materie primă pentru alte produse, care au la bază masele plastice.

În vederea alegerii unei soluţii tehnice optime, au fost prevăzute pentru încercări mai multe tipuri de site cu diferite dimensiuni ale ochiurilor de sită (Ø6 mm; Ø 8 mm ; Ø 10 mm; Ø 12 mm; Ø 15mm), pentru obţinerea unei macinări corespunzătoare. Cuvinte cheie: tehnologii curate, recuperare, refolosire, reutilizare, deseuri, PET, impact, mediu, sanatate

INTRODUCTION

Global organizations are confronted with increasingly stringent requirements of waste management regulations. Moreover, increasing costs of disposal and storage require large organizations to reduce the amounts of waste as much as possible. Given the need to fulfill commitments made by Romania in the European integration process, it is absolutely necessary to adopt laws under which the environmental legislation could be adopted. European law is an absolute novelty in the world. It is the first time a system of laws has been settled being able to be put in force and applied beyond national borders. The joint goal of protecting the environment in Europe is served by several European laws that apply to the environment. They are valid in all EU Member States (directly - through regulations that apply directly - or indirectly - through Directives to be transformed into national laws).

An analysis carried out revealed that two thirds of EU citizens consider that environmental protection is primarily the duty of the European Union, while - for example - health and education are considered responsibilities of each Member State.

When Germany, Italy, Belgium, Netherlands, Luxembourg and France have established the European Coal and Steel Community (ECSC) in 1951, the center of interest was to prevent another war in Europe. When, later, in 1957, the same countries have laid the foundation stone of the European Economic Community (EEC), the reconstruction in Europe was the main problem.

The first attempt of the European Community to solve environmental problems took place in the first global conference on environmental issues ( "On human environment"), held in Stockholm in 1972. The conference stimulated national environmental activities in many European countries. The same year, the EEC Member States stressed the importance of environmental policy at the summit of Heads of State and Government held in Paris. Member States requested the European Commission to develop an Environmental Action Program, including a specific timetable.

In European countries, the recovery and reuse activity are based on private initiative, but that is state

INTRODUCERE

Organizaţiile mondiale sunt confruntate în prezent cu cerinţele tot mai stricte ale reglementărilor în domeniul managementului deşeurilor. Mai mult, cheltuielile din ce în ce mai mari pentru evacuare şi depozitare impun organizaţiilor reducerea la minimum a cantităţilor de deşeuri produse.

Având în vedere necesitatea îndeplinirii angajamentelor asumate de ţara noastră în procesul de integrare europeană, este imperios necesară adoptarea de acte normative, în baza cărora să poată fi adoptată legislaţia în domeniul protecţiei mediului. Legislaţia europeană este o noutate absolută pe plan internaţional. Este pentru prima dată când un sistem de legi a fost creat, putând fi promulgat şi aplicat dincolo de hotarele naţionale. Ţelul comun al protejării mediului în Europa este slujit de numeroase legi europene care se aplică mediului. Acestea sunt valide în toate statele membre ale Uniunii Europene (direct - prin Regulamente care se aplică direct - sau indirect - prin Directive ce trebuie transformate în legi naţionale).

O analiză făcută a descoperit că două treimi din cetăţenii Uniunii Europene consideră că protecţia mediului este în primul rând o datorie a Uniunii Europene, în timp ce - de exemplu - sănătatea şi educaţia sunt considerate responsabilităţi ale fiecărui stat membru.

Când Germania, Italia, Belgia, Olanda, Luxemburg şi Franţa au fondat Comunitatea Europeană a Cărbunelui şi Oţelului (ECSC), în 1951, centrul de interes era împiedicarea unui alt război în Europa. Când, mai târziu, în 1957, aceleaşi state au pus piatra de temelie a Comunităţii Economice Europene (EEC), reconstrucţia în Europa era principala problemă.

Prima încercare a Comunităţii Europene de a rezolva probleme de mediu a avut loc la cea dintâi conferinţă globală pe probleme de mediu ("Despre mediul înconjurător omului"), ţinută la Stockholm, în 1972. Conferinţa a stimulat activităţile naţionale în domeniul protecţiei mediului în multe ţări europene. În acelaşi an, statele membre ale EEC au subliniat importanţa politicii mediului la summit-ul şefilor de state şi guverne ţinut la Paris. Statele membre au cerut Comisiei Europene să elaboreze un Program de Acţiune pentru Mediu, incluzând un calendar precis. În ţările europene, activitatea de recuperare şi reutilizare se bazează pe iniţiativa particulară, care este însă


77

supported by financial and regulatory levers which have a stimulating role in this direction, highlighting the close link between economic and environmental aspects.

Particular attention is given to this work derives from the fact that, under a restriction of raw materials and materials, packaging is 5-10% of the value of products, being also a source of environmental pollution.

Packages which are abandoned represent real environmental pollutants, having a relatively large share in household waste.

The problem of protecting the environment and the desire to put the needs of society first, led to the birth of the concept of 3 R.

Where do the 3 R come? They come from the 3 important words for the environment: reduce, reuse, recycle.

sprijinită de stat prin pârghii financiare şi reglementări care au rol stimulativ în această direcţie, evidenţiind legătura strânsă dintre aspectele economice şi cele ecologice. Atenţia deosebită care este acordată acestei activităţi derivă şi din aceea că, în condiţiile unei limitări de materii prime şi materiale, ambalajul reprezintă 5-10% din valoarea produselor, constituind în acelaşi timp şi o sursă de poluare a mediului înconjurător. Ambalajele abandonate constituie adevăraţi poluanţi ai mediului, ele având o pondere destul de însemnată în deşeurile menajere. Problema protejarii mediului şi dorinţa de a pune pe primul plan nevoile societatii, a dus la nasterea conceptului celor 3 R. De unde vin cei 3 R? Vin de la cele 3 cuvinte importante pentru mediu: reducere, refolosire, reciclare.

Discount

Reducing consumption is the best thing we can do for the environment, as the best method of protection. That means we buy fewer items, so, we'll throw less. Minimum consumption is the most friendly behavior towards the environment. Reuse

Reuse items you already have is essential to prevent waste. Reuse is better than recycling because the consumer does not require additional energy to process objects. In addition, some materials can be recycled.

Recycling

If we did not succeed to eat less or to reuse what we have we should at least recycle. If you recycle paper, PET, metal and others you will help not only the environment but you and others, especially needy families who can live in it. Do not forget you can use recycled materials!

Why is recycling important?

Because: • It blocks the negative environmental impact; Recycling and reusing of materials reduces the need to use natural resources: oil, water, energy, but also reduce harmful emissions in the air; • It reduces waste that goes to landfills. In a landfill PET bottles occupy about 30% by volume; • Recycling reduces waste storage costs. Maintenance costs are reduced, thus lowering local government expenditure and implicitely, fees from the public and

Reducere Reducerea consumului este cel mai bun lucru pe care putem sa-l facem pentru mediu, cea mai potrivita metoda de a-l proteja. Asta înseamnă ca vom cumpăra mai puţine obiecte, vom arunca mai puţine. Consumul minim este cel mai prietenos comportament fata de mediu.

Refolosire Refolosirea obiectelor pe care le avem deja este

esentiala pentru a preveni producerea deseurilor. Refolosirea e mai buna decat reciclarea, deoarece nu presupune consum aditional de energie pentru procesarea obiectelor. In plus, anumite materiale nu pot fi reciclate.

Reciclare Daca nu am reusit sa consumam mai putin sau sa

refolosim ce avem, trebuie macar sa reciclam. Daca reciclezi hartie, PET, metal si altele vei ajuta nu doar mediul, dar si pe tine si pe ceilalti, mai ales familiile mai nevoiase care poate traiesc din asta. A nu se uita ca pot fi folosite materiale reciclate!

De ce este importantă reciclarea? Pentru că:

•Se stopează impactul negativ asupra mediului înconjurător; •Reciclarea şi refolosirea materialelor reduc nevoia de a folosi resursele naturale: petrol, apa, energie, dar se reduc şi emisiile nocive din aer; •Se reduc cantităţile de deşeuri ce merg spre gropile de gunoi. Într-o groapă de gunoi sticlele PET ocupă cca. 30% din volum ; •Reciclarea reduce cheltuielile de depozitare a deşeurilor. Costurile de întreţinere sunt reduse, prin urmare scad cheltuielile administraţiilor locale şi implicit taxele faţă de populaţie şi agenţii economici;


78

businesses; • The recycling process creates new jobs.

Why are the 3 R important?

Reducing, reusing, recycling are important for helping us minimize the impact that we have on the environment, preventing waste disposal at landfills. Minimize garbage that we produce every day reduces the need for raw materials (which come from natural resources) and decreases the amount of gas and substances released into the atmosphere over the life cycle of a product (for example, by extraction of raw material , product distribution, use and removal of it).

The waste management must meet the following objectives: • know the quantity and quality of waste produced in Romania, producers and processes engender it, their route and final destination; • reducing the amount of waste in production by interfering in their technology or by building a link between the manufacturer and "Household" waste; • establish, for waste that can not be avoided or can not be recycled, the ways to eliminate or reintegrate into the environment as less harmful to it, as possible.

PET packaging recycling represents a reality in ROMANIA!

Fields of use of recycled PET

Among the areas where they can use recycled PET, are: - Textile industry to produce polyester fibers and yarns. Recycled PET is used 100% or mixed with raw virgin material; - Industry producers of food or non-food packaging; - Automotive industry - the injection of parts; - The production of bands, straps or PET film.

In this regard, SMCS team in collaboration with the Department of Research and Development and Innovation initiated the start of research on an equipment for shredding plastic (PET), for carrying out mechanized chopping-shredding operation of PET packaging recovered from their use and reuse of material obtained from chop, to obtain raw materials for other products that are based on plastics

Research has aimed to study PET and negative environmental impact on environment, respectively health, proposing a new system, using clean technology, compared with already existing ones. An industrial line of reuse-recovering-recycling, for PET is divided into several sections, which consist mainly of: COLLECTING, SORTING, CUTTING PDO, PRESSING, MILLING, WASHING, DRYING.

The equipment for shredding plastic parts consists of the following assemblies and sub-assemblies: 1 – body chopper; 2 – support chopper; 3 – support electric engine; 4 – 1 belt wheel; 5 – wheel belt 2; 6 – shaft drive; 7 – drum cutter holder 8 –admission hopper; 9 – hinge; 10 - blade runner; 11 - stator blade; 12- cutter holder I; 13 – cutter holder II; 14 - guide I; 15 - guide II; 16 - cap chopper; 17 - shields; 18 – sieve.

Equipment for shredding plastic (PET) is designed to get from the packaging of certain foods, manufactured from a plastic made from PET, a powdered product with different sizes, depending on the grid used.

Packagings (bottles of 0.5 l, 1.0 l, 1.5 l, 2.0 l, 2.5 l, 3.0 l) are unlabelled and flattened prior to being introduced into the shredding equipment. As flattened cylinders are manually entered into the food hopper chopper. By driving these ones by the knives rotor, the material undergoes permanent chopping knife at the time when the knives rotor (3 pieces) are coplanar with knives in the stator (2 pieces) attached to the body of the chopper.

• Procesul de reciclare creează noi locuri de muncă. De ce sunt importanţi cei 3 R? Reducere, refolosire, reciclare sunt importanţi

pentru ca ne ajuta sa minimizam impactul pe care-l avem in mediu, prevenind depozitarea deşeurilor la gropile de gunoi. Minimizarea gunoiului pe care-l producem zi de zi reduce nevoia de materii prime (care vin din resurse naturale) si scade cantitatea de gaze si substanţe eliberate in atmosfera de-a lungul ciclului de viata al unui produs (de exemplu, prin extracţia de materie-prima, distribuirea produsului, folosirea lui si îndepărtarea lui).

În managementul deşeurilor trebuie îndeplinite următoarele obiective: • cunoaşterea cantităţii şi calităţii deşeurilor produse în România, a producătorilor şi a proceselor din care rezultă, a traseului şi a destinaţiei finale a acestora; • reducerea cantităţii de deşeuri la producător, prin intervenţii în tehnologie sau prin valorificarea acestora printr-o verigă intermediară inclusă între producătorul şi “gospodarul” de deşeuri; • stabilirea, pentru deşeurile a căror apariţie nu se poate evita sau care nu se pot recicla, a unor modalităţi de eliminare sau reintegrare în mediu, cât mai puţin dăunătoare acestuia. Reciclarea ambalajelor PET reprezintă o realitate în ROMÂNIA!

Domenii de utilizare a PET-ului reciclat Printre domeniile unde se pot utiliza PET-urile

reciclate, se pot enumera : - Industria textilă, pentru producerea fibrelor şi firelor poliesterice. PET-ul reciclat este folosit în proporţie de 100 % sau în amestec cu materia primă virgină ; - Industria producătorilor de ambalaje alimentare sau nealimentare ; - Industria automobilistică – în injectarea unor subansamble; - În producerea benzilor, chingilor sau foliilor din PET.

În acest sens, INMA Bucureşti în colaborare cu ICTCM Bucureşti au iniţiat demararea cercetărilor privind realizarea unui echipament pentru tocat mase plastice (PET), destinat efectuării mecanizate a operaţiei de tocare-mărunţire a ambalajelor tip PET recuperate în urma folosirii lor si reutilizarea materialului obţinut în urma tocării, pentru obţinerea de materie prima pentru alte produse care au la baza masele plastice.

Cercetările făcute au ca scop studierea PET-urilor şi impactul negativ asupra mediului respectiv sănătăţii, propunându-se o sistema nouă, utilizând tehnologii curate, comparativ cu cele deja existente. O linie de recuperare – refolosire - reutilizare industrială pentru PET-uri se împarte in mai multe secţiuni, care conţine in principal: COLECTARE, SORTARE, TAIERE DOP, PRESARE, MACINARE, SPĂLARE, USCARE.

Ansamblul echipamentului pentru tocat mase plastice este alcătuit din următoarele ansamble şi subansamble principale : 1 – corp tocător; 2 – suport tocător; 3 –suport motor electric; 4 – roata de curea 1; 5 – roata de curea 2; 6 – ax acţionare; 7 – tambur port cuţite; 8 – pâlnie alimentare; 9 – balama; 10-cutit rotor; 11-cutit stator; 12-portcutit I; 13-portcutit II; 14-ghidaj I; 15-ghidaj II; 16-capac tocător; 17-aparatoare; 18-sita.

Echipamentul pentru tocat mase plastice (PET) este conceput pentru a se obţine din ambalajele anumitor produse alimentare, executate dintr-o masa plastica tip PET, un produs mărunţit cu diferite dimensiuni, in funcţie de sita utilizata.

Ambalajele (butelii de 0,5l ;1,0l ;1,5l ; 2,0l ; 2,5l ; 3,0l) sunt in prealabil dezetichetate si turtite pentru a fi introduse in echipamentul de tocare. Buteliile astfel turtite, sunt introduse manual in palnia de alimentare a tocatorului. Prin antrenarea accestora de catre rotorul cu cutite, materialul este supus unei tocari permanente in momentul cand cutitele de pe rotor (3 bucati) sunt coplanare cu cutitele din stator (2 bucati) fixate pe corpul tocatorului.


79

When the powdered material is applied to the sieve sizes below the hole, it falls to the bottom of chopper where it is collected in a bag or a box.

In order to choose an optimal technical solution have been designed to test several types of sieves with different mesh size (Ø6 mm, Ø 8 mm, Ø 10 mm, Ø 12 mm, Ø 15mm) to obtain a proper grinding. CONCLUSIONS

Equipment for shredding plastic (PET) is intended to carry out mechanized grinding-crushing operation of PET packaging, recovered after use and reuse of material resulting from the chop, to obtain raw material for other products, based on plastic.

In order to choose an optimal technical solution have been designed to test several types of sieves with different mesh size s (Ø6 mm, Ø 8 mm, Ø 10 mm, Ø 12 mm, Ø 15mm), to obtain a proper grinding appropriate topurpose proposed by the project theme.

Documentation delivered in this phase will be the basis for achieving the objectives of the project phases, the implementation of an experimental model of "equipment for shredding plastic (PET) and choosing optimal solutions for shredding plastic material PET (Polyethylene). REFERENCES

1. BULARDA, Gh Household street and industrial waste. Bucharest: Technical Publishing, 1992 2. Lixandru, B. Ecology and Environment Protection. Timisoara: Editura University Press, vol 1-2, 1999 3. IANCULESCU, Dan Solid Waste Engineering. Bucharest: Editura Matrix Rom, 2002 4. IVĂNOIU, M. - Sandu, V. Sustainable Development. Brasov: Editura Transylvania, 2005 5. POPESCU, M. Applied Ecology. Bucharest: Editura MatrixRom, 2000 6. Prof. Romeo Cristian Ciobanu - Thesis Research Grant: E 22 7. B. Bilitewski, G. Hardt, K. Marek, A. Weißbach, H. Boeddicker - "Waste Management" - Springer Edition 8. F. Mc. Dargall, P. White, M. Franke, P. Hunde - "Integrated Solid Waste Management: A Life Cyrcle Inventory" - Blackwell Science Edition 9. Brochures and information materials from companies: - Presona - Sweden - Myconos - Sweden - MEWA RECYCLING MACHINEN und Anlagenbau GmbH - Germany - ENVIROCARE - Romania - LAMPARO GROUP - Romania - NICOLE PLAST - Romania

In momentul in care materialul maruntit are dimensiunile inferioare gaurilor practicate in sita, acesta cade la partea inferioara a tocatorului unde este colectat intr-un sac sau o cutie. În vederea alegerii unei soluţii tehnice optime, au fost prevăzute pentru încercări mai multe tipuri de site cu diferite dimensiuni ale ochiurilor de sită (Ø6 mm; Ø 8 mm ; Ø 10 mm; Ø 12 mm; Ø 15mm), pentru obţinerea unei măcinări corespunzătoare. CONCLUZII

Echipamentul pentru tocat mase plastice (PET) este destinat efectuării mecanizate a operaţiei de tocare-mărunţire a ambalajelor de tip PET, recuperate în urma folosirii şi reutilizării materialului rezultat în urma tocării, pentru obţinerea de materie primă pentru alte produse, care au la bază masele plastice.

În vederea alegerii unei soluţii tehnice optime, au fost prevăzute pentru încercări mai multe tipuri de site cu diferite dimensiuni ale ochiurilor de sită (Ø6 mm; Ø 8 mm ; Ø 10 mm; Ø 12 mm; Ø 15mm), pentru obţinerea unei macinări corespunzătoare scopului propus prin tematica proiectului.

Documentaţia realizată în cadrul acestei faze, va sta la baza realizării obiectivelor fazelor următoare ale proiectului, privind execuţia modelului experimental al „Echipamentului pentru tocat mase plastice (PET)” şi alegerea soluţiilor optime privind mărunţirea materialului plastic tip PET (Polietilentereftalat). BIBLIOGRAFIE

1. BULARDA, Gh. Reziduurile menajere, stradale şi industriale. Bucureşti: Editura Tehnică, 1992 2. LIXANDRU, B. Ecologie şi protecţia mediului. Timişoara: Editura Presa Universitară, vol 1-2, 1999 3. IANCULESCU, Dan Solid Waste Engineering. Bucureşti: Editura Matrix Rom, 2002 4. IVĂNOIU, M. - SANDU, V. Dezvoltare durabilă. Braşov: Editura Transilvania, 2005 5. POPESCU, M. Ecologie aplicată. Bucureşti: Editura Matrixrom, 2000 6. Prof.dr.ing. Romeo Cristian Ciobanu – Lucrare Cercetare Grant: E 22 7. B. Bilitewski, G. Härdtle, K. Marek, A. Weissbach, H. Boeddicker - „WASTE MANAGEMENT” – Springer Edition 8. F. Mc. Dargall, P. White, M. Franke, P.Hundle - „INTEGRATED SOLID WASTE MANAGEMENT: A Life Cyrcle Inventory” – Blackwell Science Edition 9. Prospecte si materiale de informare de la firmele: - PRESONA – Suedia - MYCON – Suedia - MEWA RECYCLING MACHINEN UND ANLAGENBAU GmbH – Germania - ENVIROCARE – Romania - LAMPARO GRUP – Romania - NICOLE PLAST - Romania


80

ASPECTS REGARDING THE PREDICTABLE RELIABILITY OF THE AUTOMATION SYSTEM IN BREAD BAKING EQUIPMENTS

/ ASPECTE PRIVIND FIABLITATEA PREVIZIONALĂ A SISTEMELOR DE AUTOMATIZARE DE LA ECHIPAMENTELE DE COPT PAINE

Phd.Student George Păunescu, Phd.Eng. Professor Gheorghe Brătucu

- Transilvania University of Braşov -

Abstract: This paper presents the actual situation of the automatizated equipaments for bread baking, the automatic diagrams are being analized and estimations are being made regarding their components. Based on data from literature the predictable reliability of the automation systems is being calculated and then it is compared to the real situation obtained by studying the operational reliability Key words: reliability, bread baking equipments, automation

1. INTRODUCTION

Baking is an essential phase in the bread making process, and for that the equipments designed for this operation are constantly being perfected, so that the product given to the consumers will carry out fully the quality indicators forced by the national and European legislation. Beside constructive diversification under typo-dimension aspects and energy sources that are used, the modern bread baking equipments hold automation systems witch can control and program with high precision the specific parameters’ evolution (temperature, humidity) for baking spaces. The accidental failure of any automation system part implies not only the lost of a load, but also the blocking of the bread baking equipments for a long period, with negative consequences on the manufacturer’s relations with the customers. Preventing this kind of situations can be obtained by knowing very well the reliability of the automation systems and replacing them while the equipment is downtime. This fact can be assured for the first stage by the predictable reliability calculation, after that the acquired data will be compared to the operational reliability data.

2. MATERIAL AND METHOD

To study predictable reliability of the automation system as a reference element a RING oven model MSR 4C manufactured by NOVA PAN was used (Figure 1). In schemes from 2 and 3 figure, there are the automation system elements as it follows: Order valve steam emission; Vapor button; Vaporization; Electrical valve group; Condensate trap emission H2O; Ardent; Digital thermostat; Digital timer; Selector timer, lights, torch, vacuum; Emergency button; Contact element, socket element ; Relay; Safety thermostat; Transformer; Magneto thermal relay; Tele switch

Rezumat: În lucrare se prezintă situaţia actuală a automatizării echipamentelor pentru coacerea pâinii, se analizează schemele sistemelor de automatizare şi se fac aprecieri asupra componentelor acestora. Pe baza datelor din literatura de specialitate se calculează fiabilitatea previzională a sistemelor de automatizare, urmând a se compara apoi cu situaţia reală obţinută pe baza studiului fiabilităţii operaţionale a acestora.

Cuvinte cheie: fiabilitate,cuptor pentru pâine, automatizare

2. INTRODUCERE

Coacerea este o fază esenţială în procesul de fabricare a pâinii , motiv pentru care echipamentele destinate acestei operaţii se perfecţionează în permanenţă, astfel încât produsul furnizat consumatorilor să îndeplinească în totalitate indicatorii de calitate impuşi prin legislaţia naţională şi europeană. În afara diversificării constructive sub aspectul tipo- dimensiunilor şi surselor de energie utilizate , echipamentele moderne de coacere a pâinii posedă sisteme de automatizare prin care se programează şi controlează cu precizie evoluţia parametrilor specifici( temperatura, umiditatea ) din spaţiile de coacere. Defectarea accidentală a unei piese a sistemului de automatizare presupune nu numai pierderea unei încărcături , dar şi blocarea cuptorului pe o perioadă mai lungă, cu consecinţe negative asupra poziţiei fabricantului în raporturile cu clienţii. Prevenirea acestei situaţii se poate obţine prin cunoaşterea cât mai precisă a fiabilităţii componentelor sistemelor de automatizare si înlocuirea lor în timpul de staţionare a echipamentului. Acest fapt poate fi asigurat într-o primă etapă prin calculul fiabilitaţii previzionale urmând ca în continuare datele respective să fie confruntate prin studiul fiabilităţii operaţionale a componentelor respective. 2. MATERIAL ŞI METODĂ

În vederea studierii fiabilităţii previzionale a sistemelor de automatizare s-a folosit ca element de referinţa cuptorul cu vapori tip RING model MSR 4C fabricat de firma NOVA PAN (fig 1). Pe baza schemelor din figurile 2 si 3 se constată că în sistemele de automatizare a cuptoarelor de copt pâine se regăsesc următoarele tipuri de piese si ansambluri: comandă valve emisie vapori; buton vapori ; vaporizare; grup electrovalve ; sifon emisie condens H2O;; arzător; termoregulator digital; timer digital; selector timer, lumini, arzător, aspirator; buton urgentă; element de contact, element dulie ; releu; termostat de siguranţă; transformator; releu magnetotermic; teleîntrerupător.


81

In figure 1 notations have the following significance: 1- aspirator;2-baking surface;3- small door; 4-ardent In figure 2 notations have the following significance: 1-lever for opening window; 2-order valve steam emission; 3- vapors button; 4- vaporization; 5- electrical valve group; 6- condensate trap H2O; emission ;7- ardent. In figure 3 notations have the following significance: 1-buzzer; 2- safety thermostat; 3- transformer; 4- channel; 5- electrical resistants small door; 6- relay; 7- small spline; 8-magneto-thermal relay; 9- tele switch

In figura 1 notaţiile au următoarele semnificaţii: 1-aspirator; 2-suprafaţă de coacere; 3-uşiţă; 4- arzător;

În figura 2 notaţiile au următoarele semnificaţii: 1-manetă deschidere geam;2-comandă valve emisie

vapori;3-buton vapori;4-vaporizare;5-grup electrovalve;6-sifon emisie condens H2O;;7-arzător

In figura 3 notaţiile reprezintă: 1-sonerie; 2-termostat de siguranţă; 3- transformator;

4-canal; 5- uşiţă rezistenţe; 6-releu; 7-rigletă; 8-releu magnetotermic;

9- teleîntrerupător.

Figure 1 - Bread baking equipment section / Secţiune prin echipamentul de coacere a pâinii

Figure 2-Manual commands panel Figure 3- Topographic scheme of the electrical panel / Panou comenzi manuale / Schema topografică a panoului electric

3. RESULTS AND DISCUSSIONS

The predictable reliability is calculated by adopting particular values for the failure intensity of the elements

3. REZULTATE ŞI DISCUŢII

Fiabilitatea previzională se calculează adoptându-se valori particulare ale intesităţii de defectare pentru


82

which was determined experimentally. In specialized literature the medium values of the failure rate are being presented. In table 1 these values are shown. Using the exponential repartition low by witch z(t)=λ=const, the element reliability is being calculated by

relation 1:

R(t)= , (1)

where:R(t) is reliability function; λ - constant failure rate; t-reference(calculation) time.

elementele componente stabilite experimental. Din literatura de specialitate se prezintă valorile medii ale ratelor defectărilor. În tabelul 1 sunt prezentate aceste valori Folosind legea de repatiţie exponenţială pentru care z(t)=λ=const ,fiabilitatea unei componete se calculeaza

cu relatia 1.

R(t)= , (1)

în care : R(t) este funcţia de fiabilitate; λ-rata constantă a căderilor; t -timpul de referinţă (de calcul).

Table 1-Medium values of the failure rate

/ Valorile medii ale ratei de defectare

Component elements /Elemente Componente Failure rate/Rata de defectare , λ*

1. Command valve steam emission/Comandă valve emisie vapori 0,1

2. Button/Buton 0,069

3. Vaporization /Vaporizare 0,004

4. Electrical valve group / Grup electrovalve 0,18

5. Condensate trap emission/ Sifon emisie condens H2Oo 0,2

6. Ardent/Arzător 6,4

7. Digital thermostat/Termoregulator digital 0,3

8. Digital timer/Timer digital 1,2

9. Selector/Selector 0,175

10. Contact piece/Element de contact 1,46

11. Socket element/Element de dulie 7,26

12. Magnetronic relay/Releu magnetronic 0,25

In Table 2 is being presented the reliability function R(t) estimation for its elements using time interval T(i). Failure intervals ΔT are being determined using relation

2.

ΔT= , (2)

Where Tmax and Tmin represents manifestation times for the last and firs failure for a piece, in hours, and Ni the recorded failure number. From calculations Tmax=5000 h, Tmin=500 h, Ni=150 and ΔT=550 h.

In Table 2 numbers form 1 to 12 represents the automation equipment pieces specified in Table 1

În tabelul 2 este prezentat calculul funcţiei de fiabilitate R(t) pentru elementele componente, folosind intervalul de timp T(i). Determinarea intervalelor de defectare ΔT se face

folosind relatia 2.

ΔT= , (2

în care Tmax si Tmin reprezintă momentele de manifestare ale ultimei si respectiv primei căderi a unui element, în ore, iar Ni numărul de căderi înregistrate. În calcule s-au considerat Tmax=5000 h, Tmin=500 h, Ni=150 şi ΔT=550 h.

În tabelul 2 numerele 1…12 reprezintă elementele echipamentului de automatizare specificate în tabelul 1.

Table 2- Predictable reliability function R(t) values for bread baking automation elements / Valorile funcţiei de fiabilitate previzională R(t) pentru componentele sistemului de automatizare ale echipamentului de copt pâine

No/ΔT(i) 275 825 1375 1925 2475 3025 3575 4125 4675

R(Ti) for the component elements/ R(Ti) pentru elementele componente 1. 0,9997 0,9991 0,9986 0,9980 0,9975 0,9969 0,9964 0,9958 0,9953

2. 0,9999 0,9999 0,9999 0,9998 0,9998 0,9997 0,9997 0,9996 0,9996 3. 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4. 0,9999 0,9998 0,9997 0,9996 0,9995 0,9994 0,9993 0,9992 0,9991 5. 0,9999 0,9998 0,9997 0,9996 0,9995 0,9994 0,9992 0,9991 0,9990 6. 0,9982 0,9947 0,9912 0,9877 0,9843 0,9808 0,9774 0,9739 0,9705 7. 0,9999 0,9997 0,9995 0,9994 0,9992 0,9990 0,9989 0,9987 0,9985 8. 0,9997 0,9991 0,9984 0,9977 0,9971 0,9964 0,9958 0,9951 0,9944 9. 0,9999 0,9998 0,9997 0,9996 0,9995 0,9994 0,9993 0,9992 0,9991 10. 0,9995 0,9987 0,9979 0,9971 0,9963 0,9955 0,9947 0,9939 0,9931

11. 0,9980 0,9940 0,9900 0,9861 0,9821 0,9782 0,9743 0,9704 0,9666 12. 0,9999 0,9998 0,9996 0,9995 0,9993 0,9992 0,9991 0,9989 0,9988

R(Ti) total 0,9945 0,9844 0,9744 0,9645 0,9548 0,9450 0,9356 0,9258 0,9166

4. CONCLUSIONS

Connections between the main components impose a correct functional and temporal correlation. For the realization of all imposed characteristics it is necessary that all the automatic elements operations’ function without failure.

The failure of a single element draws along the failure of the entire equipment or its malfunction

4. CONCLUZII

În funcţie de legăturile dintre componentele principale se impune realizarea unor corelaţii funcţionale şi temporale corecte. Pentru realizarea tuturor caractersiticilor impuse este necesară funcţionarea continuă, fară defecţiuni, a tuturor elementelor de automatizare.

Defectarea unei singure componente, atrage după sine, fie scoaterea din funcţie a cuptorului, fie funcţionarea lui defectuoasă.


83

Studying the predictable reliability of the Ring oven model MSR 4C it can be observed that after 4675 hours of operation it’s reliability is 0,9166, this demonstrates that by increasing the automation equipment degree from bakery industry we also increase the reliability of that equipment.

REFERENCES [1] Arie, C.N.,1974,Products Quality and Reliability, Scientifical

and Encyclopedical Publishing Company, Bucharest, Romania. [2] Banu, A. C. and coll, 1999, Engineer Book for Food Industry, vol. II, Technical Publishing Company, Bucharest, Romania. [3] Bratucu, Gh., Contribution to the Predictable Reliability Study of the Agricultural Machines, In the bulletin INMATEH III 2008 no.26 ,p. 164-167, ISSN 1583-1019, Bucharest, Romania. [4 Cătuneanu,V.;Mihalache,A.,1983, Theoretical Bases of Reliability , Romanian Academy Publishing Company, Bucharest, Romania. [5] ] *** NOVA PAN Company Prospectus.

Din studiul asupra fiabilităţii previzionale a cuptorului tip RING model MSR 4C putem observa că după 4675 ore de funcţionare acesta are o fiabilitate de 0,9166 fapt ce demonstrează că mărirea gradului de automatizare a echipamentelor din industria de panificaţie poate fi sinonim cu creşterea fiabilităţii. BIBLIOGRAFIE [1] Arie, C.N.,1974, Calitatea si fiabilitatea produselor,

Editura Ştiinţifică şi Enciclopedică, Bucureşti, România. [2] Banu, A. C. şi colab., 1999, Manualul Inginerului de Industrie Alimentară, vol. II, Editura Tehnică, Bucureşti, România. [3] Brătucu, Gh., Conntribuţii la studiul fiabilităţii previzionale a maşinilor agricole , în buletinul INMATEH III 2008 nr.26, p. 164-167, ISSN 1583-1019, Bucureşti, România. [4] Cătuneanu,V.;Mihalache,A., 1983, Bazele teoretice ale fiabilităţii, Editura Academiei Române, Bucureşti, România. [5] *** Prospectele firmei NOVA PAN.


84

RESEARCH CONCERNING THE REALIZATION OF A TECHNICAL EQUIPMENT FOR DRYING OF VEGETABLE WITH SOLAR ENERGY USED IN BRASOV AREA / CERCETĂRI PRIVIND REALIZAREA UNUI ECHIPAMENT TEHNIC PENTRU USCAREA PRODUSELOR VEGETALE CU ENERGIE SOLARĂ, UTILIZABIL ÎN ZONA BRAŞOV

Phd.Student Eng. Andreea Marin, Phd.Prof.Eng. Gheorghe Brătucu

- Transilvania University of Braşov –

Abstract: This paper presents a proposal for technical equipment for drying plant products, powered entirely by solar energy. Solar panels provide the necessary drying temparature and fans and control equipment is supplied by photovoltaic panels. Dryer construction is modular, adaptable to current needs of a small farm. Key words: solar energy, photovoltaic panel, dryer 1. INTRODUCTION

Some plant products (vegetables, fruits, herbs, flowers, mushrooms, etc..) are extremely valuable, both fresh and dried. This products are, for short time, in excess on the market, so that,through drying can exploit also in extraseason at prices much better.

Drying of plant products is done, at present, in overwhelming proportions,in complex equipment, expensive and which are using renewable energy sources, inaccessible to small farmers.

Implementation of simple equipment, but effective to harness solar energy for drying plant products could be an important aid to farmers in order to obtain some additional income throughout the year.

Supply of fruits and vegetables raises some problems especially in winter-spring period, during the time that are not harvesting. To maintain production in this period is necessary to create optimal conditions to ensure maintenance of product quality long lasting with weight loss and quality depreciation at the minimum level.

Vitamins play catalytic role in metabolic processes. Role has every vitamin or vitamin group in the diet is presented in Table 1 which presents the main vitamin content of fruit and vegetable groups.

Lately, great importance was given to problems of fruit drying and storage, because they have very little fresh shelf life. Most fruits have a high water content of 75 ... 90%, forming a favorable environment for microorganisms that have a deleterious effects on quality, and thereby, significantly reduce the shelf life of fruits.

Water plays an important and unique role in agricultural products. As part of the largest presence of plant structure, it affects a lot of physical, chemical and biological process, that occur during storage. Water concentration affects virtually all processes leading to deterioration of the quality both microbiologically and enzymatically or legally nonenzimatic. Rates of action of various processes of deterioration depends mainly on water concentration plant.

Simulation of drying systems can be used to calculate the drying time to determine their effects on the efficiency of drying parameters, or to minimize operating costs. They are an important part of the theory of drying, and the measurements of latent heat of vaporization.

A high humidity of the product reduces its establishment, and drying the product to a value lower than the optimum drying costs increase. So we can consider the water activity as an important parameter for dry foods.

To improve current drying technologies should be implemented an adequate management to avoid the product degradation during drying and storage.

Rezumat: În lucrare se prezintă o propunere de echipament tehnic destinat uscării produselor vegetale, alimentat în totalitate cu energie solară. Panourile solare asigură temparatura necesară uscării, iar ventilatoarele şi echipamentul de control se alimentează cu panouri fotovoltaice. Construcţia uscătorului este modulară, adaptabilă la necesităţile curente ale unei ferme de mici dimensiuni. Cuvinte cheie: energie solară, panou fotovoltaic, uscător

1. INTRODUCERE

Unele produse vegetale (legume, fructe, plante medicinale, flori, ciuperci etc.) sunt extrem de valoroase atât în stare proaspătă, cât şi uscate. Produsele respective se află, pe perioade scurte, în exces pe piaţă, astfel că prin uscare se pot valorifica şi în extrasezon la preţuri mult mai bune.

Uscarea produselor vegetale se realizează în momentul de faţă, în proporţii covârşitoare, în echipamente complexe, scumpe şi care folosesc energie din surse neregenerabile, inaccesibile micilor fermieri.

Realizarea unor echipamente simple, dar eficiente, care să valorifice energia solară pentru uscarea produselor vegetale ar putea reprezenta un ajutor important pentru producătorii agricoli, în sensul obţinerii unor venituri suplimentare pe toată durata anului.

Aprovizionarea cu fructe şi legume ridică unele probleme îndeosebi în perioada de iarnă- primavară, adică în intervalul de timp în care nu se fac recoltări. Pentru păstrarea producţiei în această perioadă este necesar să se creeze condiţii optime care să asigure menţinerea calităţii produselor o durată de timp îndelungată cu pierderi în greutate şi deprecieri calitative minime.

Vitaminele joacă rolul de catalizator în procesele de metabolism. Rolul pe care îl are fiecare vitamină sau grup vitaminic în alimentaţie este prezentat în tabelul 1 ce prezintă conţinutul în vitamine la principalele grupe de fructe şi legume

În ultimul timp, o deosebită importanţă s-a acordat problemelor legate de uscarea şi păstrarea fructelor, deoarece acestea au durată de păstrare în stare proaspătă foarte redusă. Majoritatea fructelor au un conţinut ridicat de apă de 75...90%, formând un mediu favorabil microorganismelor care au o acţiune dăunătoare asupra calităţii, iar prin aceasta se reduce simţitor durata de păstrare a fructelor.

Apa joacă un rol important şi unic în cadrul produselor agricole . Fiind componenta cu cea mai mare prezenţă din structura plantelor, ea influenţează o mulţime de procese fizice , chimice şi biologice, care au loc în timpul procesului de depozitare. Concentraţia apei afectează practic toate procesele care duc la deteriorarea calităţii atât din punct de vedere microbiologic cât şi din punct de vedere enzimatic sau nonenzimatic. Rata de acţiune a diverselor procese de deteriorare depinde în principal de concentraţia apei din plante.

Simularea sistemelor de uscare poate fi utilizată pentru calcularea timpului de uscare, pentru determinarea efectelor pe care le au anumiţi parametri asupra eficienţei uscării, ori pentru minimalizarea costurilor de operare. Acestea constituie o importantă parte a teoriei uscării, şi a măsurărilor privind căldura latentă de vaporizare.

O umiditate mare a produsului reduce stabilirea acestuia, iar uscarea produsului până la o valoare mai mică decât cea optimă duce la creşterea costurilor de uscare. Astfel putem considera activitatea apei ca fiind un important parametru privind alimentele uscate. Pentru îmbunătăţirea nivelului actual al tehnologiilor privind uscarea trebuie aplicat un management adecvat în vederea evitării degradării produsului în timpul uscării şi al depozitării.

Table 1 - Content of vitamins and mineral elements of fruits and vegetables (100 g fresh product)


85

Conţinutul în vitamine şi elemente minerale al unor specii de fructe şi legume (la 100 g produs proaspat)

Species Caroten

mg Vit. Bl

Ug VitB2

W Vit. PP

Vit.C mg

K mg

Na mg

Ca mg

Mg mg

Fe mg

P mg

Apricots 2,70 60 6 700 3...20

Apples 0.31 60 50 500 1 ...46 120 2 5 5 0,3 10

Pears 0,13 115 110 140 3 ... 16 130 3 9 7 0,4 9

Peaches 0,48 25 60 950 5... 18 230 3 6 10 0,4 20

Prune 0,05 180 50 670 3... 10 250 3 14 9 0,4 18

Grapes 0,025 40 45 400 3...20 250 6 10 10 0,6 -

Carrots 5,3 140 45 150 15...35 226 116 59 19 0,7 21

Tomate 1,7 120 60 580 15...60 316 125 43 51 0,6 20

2. MATERIAL AND METHOD

Plant products in the sun drying method can give good results if applied properly. The positive effects are not resumed only to save fuel but also to the basic principles of slow and gradual drying that can give a product with a satisfactory quality.

Be noted, though, the disadvantages of the method like: relatively large duration of drying, significant impact of the weather conditions are major drawbacks of drying. In the current juncture, when the rationalization of energy consumption has become a problem for the entire planet, it must shift to energy that use sun for drying vegetables and fruits. In addition to simple systems, which consist in direct exposure of products to sunlight, there are complex systems that use solar radiation collection devices.

The operation principle of these devices is to capture solar energy to heat air or other heat carrier agent and directing it into special facilities for drying.

Drying using solar energy gives good results, it saves energy, is slow but in terms of quality is very good. In this case, the plates for drying must be placed in sunny locations and free of dust. The supports for the grates used for drying can be made by frames, and their height should not exceed 20 cm. The amount of vegetables or fruit per square meter should not exceed: • Fruits: 8 ... 10 kg cherries, apricots sliced 4 ... 5 kg, pears 13 kg, plums 10 kg • Vegetables: 3 ... 5 kg beans peas, peppers 4 ... 5 kg, 10 kg of whole pepper Kapi, pepper slices Kapi 5 kg, bell pepper slices 8 kg.

Equipment designed for drying vegetable products is a modular type, on three levels, each level is designed to support two drying trays. Area of a tray is1.485 m2 so the total useful area for drying for a module is 8.91 m2, as can be seen in Figure 1. Type dryer is modular,so it can be adapted according to the amount of product to be dried, by binding "in serie" of several modules. Temperature inside the dryer can be adjusted using fans mounted on each level separately. To increase the efficiency, two fans were installed on each level, which is supplied from the accumulator battery connected to solar panel. The control panel consists of photovoltaic panel, battery accumulator, controller and cables connecting them, as in Figure 2.

2. MATERIAL ŞI METODĂ Metoda uscării produselor vegetale la soare poate da

rezultate foarte bune dacă este aplicată corespunzător. Efectele pozitive nu se rezumă numai la economisirea de combustibil ci şi la principiile de bază ale uscării lente şi progresive care pot da produse satisfăcătoare din punct de vedere calitativ.

Trebuie menţionate însă şi dezavantajele metodei şi anume: durata relativ mare a uscării; influenţa hotărâtoare a condiţiilor meteorologice constituie inconveniente majore ale uscării. În actuala conjunctură, când raţionalizarea consumului de energie a devenit o problemă pentru întreaga planetă, se impune reorientarea spre utilizarea energiei soarelui pentru uscarea legumelor şi fructelor. În afară de sistemele simple, care constau în expunerea produselor direct la soare, există şi sisteme mai complexe care folosesc dispozitive de captare a radiaţiei solare .

Soluţia de principiu a funcţionării acestor dispozitive constă în captarea energiei solare pentru încălzirea aerului sau a altui agent purtător de căldură şi dirijarea acestuia în instalaţiile speciale pentru deshidratare.

Uscarea cu ajutorul energiei solare dă rezultate foarte bune, se economiseşte energie, este lentă dar din punct de vedere calitativ este foarte bună. În acest caz, tipsiile de uscare trebuie aşezate în locuri însorite şi ferite de praf. Suporturile pentru grătarele folosite la uscare pot fi realizate din cadre sau rame, iar înălţimea lor nu trebuie să depăşească 20 cm. Cantitatea de legume sau fructe pe metru pătrat nu trebuie să depăşească: Fructe: cireşe 6…8 kg, vişine 8…10 kg, caise felii 4…5 kg, pere 13 kg, prune 10 kg Legume :fasole păstăi 3…5 kg, ardei 4…5 kg, ardei Kapia întregi 10 kg, ardei Kapia felii 5 kg, gogoşari felii 8 kg.

Echipamentul proiectat pentru uscarea produselor vegetale este un uscător de tip modular, pe trei niveluri, fiecare nivel fiind proiectat pentru susţinerea a două tăvi de uscare. Suprafaţa unei tăvi este de 1,485 m

2 deci suprafaţa totală utilă de uscare

a unui modul este de 8,91 m2, după cum se poate observa în

figura1. Uscătorul fiind de tip modular, acesta poate fi adaptat în funcţie de cantitatea de produs ce urmează a fi uscată, prin legarea “în serie” a mai multor module. Temperatura din interiorul uscătorului poate fi reglată cu ajutorul ventilatoarelor montate pe fiecare nivel în parte. Pentru creşterea eficienţei au fost montate câte două ventilatoare pe fiecare nivel, acestea fiind alimentate de la bateria de acumulatoare conectată la panoul solar. Panoul de comandă este alcătuit din panoul fotovoltaic, bateria de acumulatoare, controlerul şi cablurile de legătură aferente, la fel ca în figura 2.

Figure 1 - Overall scheme of the dryer / Schema de ansamblu a uscătorului


86

Figure 2 - Overall scheme of the panel / Schema de ansamblu a panoului de comandă

The principal objective of experimental research involves the factors influencing the performance of a photovoltaic panel and the default of a solar panel.

To address this objective should be attending and addressing the following subsidiary objectives: • Monitoring the intensity of solar radiation in the area to locate the object that is turning the solar energy; • Monitor temperature, humidity and velocity of air movement in the zone; • Establishing the influence of photovoltaic panel angle on electric power supplied; • Establishing the influence of climatic factors indicated for the temperature achieved within the dryer with a given solar heating system.

In this research there have been used several devices and instruments such as: Pyranometer type SDL-1 Solar Data Logger to measure solar radiation intensity; complex apparatus for measuring temperature, humidity and velocity of air movement; accumulator battery, controller, inverter, multimeter, lamp control, fan, panel type solar photovoltaic Tech, as presented in Figure 3

Obiectivul pricipal al cercetării experimentale constă în stabilirea factorilor care influenţează performanţele unui panou fotovoltaic şi implicit ale unui panou solar.

Pentru rezolvarea acestui obiectiv este necesară parcurgerea şi rezolvarea următoarelor obiective subsidiare: Monitorizarea intensităţii radiaţiei solare din zona în care urmează să se amplaseze obiectul ce valorifică energia solară; Monitorizarea temperaturii, umidităţii şi vitezei de mişcare a aerului din aceeaşi zonă; Stabilirea influenţei unghiului de înclinare a panoului fotovoltaic asupra puterii electrice furnizate; Stabilirea influenţei factorilor climatici specificaţi asupra temperaturii obţinute în interiorul uscătorului prin intermediul unui anumit sistem de încălzire cu energie solară.

În cadrul acestei cercetări s-au folosit mai multe aparate şi instrumente precum: Piranometru tip SDL-1 Solar Data Logger pentru măsurarea intensităţii radiaţiei solare; Aparat complex pentru măsurarea temperaturii, umidităţii şi vitezei de mişcare a aerului; Baterie de acumulatoare;Controler;Invertor; Multimetru;Bec de control;Ventilator; Panou fotovoltaic tip Solar Tech, după cum sunt prezentate în figura 3.


87

Figure 3 - Machinery and tools used in experimental researchAparate şi instrumente folosite în cercetarea experimentală

3. RESULTS AND DISCUSSIONS

Experimental investigations were conducted between 6-9 June 2009 in Brasov, respectively in Tractorul neighborhood and in the N body of the University, that points to the following geographic coordinates: •Tractorul District, Tudor Vladimirescu str: 45

o 39

'55.65"N,25°35'41.35"E •The N body of theTransylvania University: 45

o 38'39.72

"N, 45o 35' 42.57" E

The pyranometer was placed in a position where access to sunlight is best, programming it to record the power of solar radiation from 5 to 5 minutes, between 8.00-19.30 hours on days 6, 7 and 8 June 2009. Results were stored unloaded and processed according to the graphs in Figure 4.

In the graphs below can see how the varying intensity of solar radiation in the three days of monitoring depends on climatic characteristics of each day, respectively the oscillation sky / clouds. Maximum intensity values indicate clear skies, and those with lower values indicate the presence of clouds. Values present at the beginning and the end of the graph represents the limits between the hours of monitoring for the three days.

3. REZULTATE ŞI DISCUŢII

Cercetările experimentale s-au desfăşurat în perioada 6-9 iunie 2009 în Braşov, respectiv în cartierul Tractorul şi la corpul N al Universităţii, respectiv în punctele cu următoarele coordonate geografice:

Cartier Tractorul, str. Tudor Vladimirescu: 45o 39'

55.65" N, 25o 35' 41.35" E

Corpul N al Universităţii Transilvania: 45o 38' 39.72" N,

45o 35' 42.57" E Piranometrul a fost amplasat într-o poziţie în care

accesul la radiaţia solară să fie optim, programându-se pentru înregistrări ale puterii acesteia din 5 în 5 minute, între orele 8.00-19.30, în zilele de 6, 7 şi 8 iunie 2009. Rezultatele memorate au fost descărcate şi prelucrate conform graficelor din figura 4.

În graficele prezentate mai jos se poate observa modul în care variază intensitatea radiaţiei solare în cele trei zile de monitorizare în funcţie de caracteristicile climatice ale fiecărei zile, respectiv de oscilaţia cer senin/cer înnorat. Valorile maxime ale intensităţii indică cer senin, iar cele cu valori mai mici indică prezenţa norilor. Valorile prezente la începutul, respectiv sfârşitul graficului reprezintă limitele intervalului orar de monitorizare pentru cele trei zile.

Intensitatea radiatiei solare-sambata-3.06.2009

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97

Intervalul orar al monitorizarii

Valo

are

a i

nte

nsit

ati

i so

lare

Intensitatea radiatiei solare-duminica-7.06.2009

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

1 8 15 22 29 36 43 50 57 64 71 78 85 92 99 106 113 120 127


Valo

are

a i

nte

nsit

ati

i so

lare

Valoarea intensitatii radiatiei solare-luni-8.06.2009

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

1 7 13 19 25 31 37 43 49 55 61 67 73 79 85 91 97 103 109 115


valo

are

a i

nte

nsit

ati

i s

ola

re

Figure 4 - The values of the monitoring / Valorile rezultate în urma monitorizării


88

4. CONCLUSIONS

• Vegetables and fruit can be preserved by dehydration, a process which removes much of the water content. Remove water is up to providing the product conservability. The humidity varies widely, so the fruit is preserved at 18 ... 20%, vegetables between 8... 10% and other products to a moisture content of 2 ... 4%. • drying fruits and vegetables using solar energy is used since ancient times, because solar energy is inexhaustible, but free in terms of costs. Vegetables and fruits werw dried years ago directly from the sun stretched on racks or even on film. This is also used, even today, when research on the use of solar energy used for drying vegetables and fruits has evolved greatly. • The energy sources that could replace fossil fuels, solar energy offers the greatest safety and accuracy. Direct capture of solar energy involves artificial methods, called solar collectors, which are designed to capture energy, sometimes through direct focus sunlight. • Romania is in a geographical area with high solar coverage. Given our country by passing the 45 parallel, the amount of energy captured each year is estimated

between 6001000 kW/m2/year. With the solar weather conditions in Romania a solar collector is functioning in the normal values of safety and efficiency during March to October, with performances that can reach 90%. REFERENCES [1] Banu, A. C. and coll, 1999, Engineer Book for Food Industry, vol. II, Technical Publishing Company, Bucharest, Romania. [2] Burtea, O., Mihalca, G., Cricoveanu, R., 1981, Using solar energy in drying vegetables and fruits, Ceres Publishing Company, Bucharest, Romania. [3] Dănescu, Al., Bucurenciu, S., Petrescu, Şt. 1982, Using the solar energy, Technical Publishing Company,

Bucharest, Romania. [4] Ghimbăşan, R. 1994, Fundamentals agrobiological mechanization of agriculture, Transilvania University Publishing Company, Brasov, Romania.

4. CONCLUZII

• Legumele şi fructele pot fi conservate prin deshidratare, proces prin care se elimină o bună parte din apa conţinută. Eliminarea apei se face până la limita care asigură conservabilitatea produsului. Această umiditate variază în limite largi; astfel fructele sunt

conservabile la 1820%, legumele între 810%, iar alte produse la

un conţinut de umiditate de 24%. • Uscarea fructelor şi legumelor utilizând energia solară se foloseşte încă din cele mai vechi timpuri, deoarece energia solară este inepuizabilă, dar şi gratis din punct de vedere al costurilor. Legumele şi fructele se uscau cu ani în urmă direct la soare întinse pe grătare sau chiar pe folii. Această metodă se mai utilizează chiar şi astăzi când cercetările asupra folosirii energiei solare utilizate la uscarea legumelor şi fructelor a evoluat foarte mult. • Dintre sursele de energie care ar putea înlocui combustibilii fosili, energia solară oferă siguranţa şi acurateţea cea mai mare. Captarea directă e energiei solare presupune mijloace artificiale, numite colectori solari, care sunt proiectate să capteze energia, uneori prin focalizarea directă a razelor solare. • România se găseşte într-o zonă geografică cu acoperire solară foarte bună. Având în vedere zona ţării noastre prin care trece paralela 45, cantitatea de energie captată anual este apreciată între 600...1000 kW/m

2/an. În condiţiile meteo-

solare din România un captator solar termic funcţionează în condiţii normale de siguranţă şi eficienţă în perioada martie-octombrie, cu randamente ce pot ajunge la 90%. BIBLIOGRAFIE [1] Banu, A. C. şi colab., 1999, Manualul Inginerului de Industrie Alimentară, vol. II, Editura Tehnică, Bucureşti, România. [2] Burtea, O., Mihalca, G., Cricoveanu, R., 1981, Folosirea energiei solare la deshidratarea legumelor şi fructelor,

Editura Ceres, Bucureşti, România. [3] Dănescu, Al., Bucurenciu, S., Petrescu, Şt. 1982, Utilizarea energiei solare, Editura Tehnică, Bucureşti, România [4] Ghimbăşan, R. 1994, Bazele Agrobiologice ale Mecanizării Agriculturii, Editura Universităţii Transilvania, Braşov, România


89

ALTERNATIVE SUPPLY OF AGRICULTURAL TRACTORS WITH RAW OILS /

ALIMENTAREA ALTERNATIVĂ A TRACTOARELOR AGRICOLE CU ULEIURI VEGETALE CRUDE

PhD. Eng. Ion PIRNĂ, PhD. Eng. Mircea NICOLESCU,

Eng. Marin MIHAI, Eng. Iulian VOICEA INMA Bucharest, Romania

Abstract: Finding of biofuels to power diesel engines is now a major concern worldwide. Solution using raw vegetable oils seems the easiest option for such a practice. This paper presents, in the general framework of these concerns, a practical realization of supply of agricultural tractors with raw vegetable oils and first results of tests to validate it.

Rezumat: Găsirea de biocombustibili pentru alimentarea motoarelor Diesel reprezintă astăzi o preocupare majoră pe plan mondial. Soluţia folosirii uleiurilor vegetale crude pare cea mai simplă variantă pentru o astfel de practică. Prezenta lucrare prezintă, în cadrul general al acestor preocupări, o realizare practică de alimentare a tractoarelor agricole cu uleiuri vegetale crude şi primele rezultate ale încercărilor pentru validarea acesteia.

Keywords: vegetable oils, Diesel engines, policarburizing

Cuvinte cheie: uleiuri vegetale, motoare Diesel, policarburare

1. General Considerations

Using vegetable oils for compression-ignition engine power is not new. Thus, looking at things from a historical perspective, we can state that at the Universal Exposition of 1900 in Paris, Rudolf Diesel himself made demonstrations with a copy of the operating engine he invented running peanut oil. Moreover, if sensing problems and concerns about today's field of alternative fuels for engines, the same Rudolf Diesel said in 1911, that “The engine can run with vegetable oil and this could be a considerable aid to the agriculture of those countries” and in 1912 declared that “Using vegetable oil to power engines may be insignificant today, but they can become, over time, as important as oil and coal now”.

Obtaining vegetable oils suitable for use as motor fuel is relatively simple. Specifically, to obtain vegetable oil steps should be taken only by extracting oil from oilseeds and its purification by of-gum, sedimentation and filtration processes. In addition, the profitability of these operations is not subject to the size of production and maintaining a continuous flow of it. Therefore, production of vegetable oils for use as fuel engine can be organized without significantly affecting the profitability of the local areas, located near users and designed in accordance with their needs. No doubt these issues, along with the general benefits of biofuels, make from use of vegetable oil as fuel an interesting target, especially for farms, where this practice would mean providing fuel through their own efforts and achieve energy independence in this respect.

Historical validation of potential supply of compression ignition engines with vegetable oil and relative ease of obtaining them seem to indicate that variant as the most comfortable way of substitution of petroleum fuels. In support of this assertion come and some findings related to chemical structure and physical properties of vegetable oils, such as the following:

chemical structure of vegetable oils is comprised from about 10% oxygen, which favors a more complete burn of its in engine;

vegetable oils contain no sulfur, so the exhaust gases to engine operation contains no sulfur oxides, thus reducing a component of air pollution responsible for acid rain occurrence;

vegetable oils have a superior lubrication capability of the diesel, so promoting the growth of the terms of service for the injection parts equipment in terms of

1. Consideraţii generale

Utilizarea uleiurilor vegetale pentru alimentarea motoarelor cu aprindere prin comprimare nu constituie o noutate. Astfel, privind lucrurile din perspectivă istorică, putem menţiona faptul că la Expoziţia Universală din anul 1900, de la Paris, însuşi Rudolf Diesel a făcut demonstraţii cu un exemplar al motorului inventat de el funcţionând cu ulei de arahide. Mai mult, intuind parcă problemele şi preocupările legate astăzi de domeniul combustibililor alternativi pentru motoare, acelaşi Rudolf Diesel afirma, în anul 1911, că „Motorul poate funcţiona cu ulei vegetal şi acest lucru ar putea fi un ajutor considerabil pentru agricultura ţărilor respective”, iar în anul 1912 declara că „Folosirea uleiurilor vegetale la alimentarea motoarelor poate fi lipsită de importanţă astăzi, dar acestea pot deveni, cu trecerea timpului, la fel de importante cum sunt petrolul şi cărbunele în prezent”.

Obţinerea uleiurilor vegetale apte de a fi folosite drept combustibili pentru motoare este relativ simplă. Concret, pentru obţinerea uleiurilor vegetale trebuiesc parcurse numai etapele de extragere a uleiului din seminţele oleaginoase şi de purificare a acestuia prin procese de degumare, sedimentare şi filtrare. În plus, rentabilitatea acestor operaţii nu este condiţionată de mărimea producţiei şi de menţinerea unui flux continuu a acesteia. Prin urmare, producerea de uleiuri vegetale destinate folosirii drept combustibili pentru motoare poate fi organizată, fără să afecteze sensibil ale rentabilitatea în sectoare locale, plasate în preajma utilizatorilor şi dimensionate în conformitate cu necesităţile acestora. Fără îndoială că aceste aspecte, alături de avantajele generale ale utilizării biocombustibililor, fac din folosirea uleiurilor vegetale drept combustibili o ţintă interesantă, mai cu seamă pentru exploatările agricole, unde această practică ar însemna asigurarea combustibililor prin eforturi proprii şi obţinerea unei independenţe energetice sub acest aspect.

Validarea istorică a posibilităţii de alimentare a motoarelor cu aprindere prin comprimare cu uleiuri vegetale şi relativa uşurinţă de obţinere a acestora par să indice această variantă ca fiind cea mai confortabilă cale de substituire a combustibililor petrolieri. În sprijinul acestei afirmaţii vin şi unele constatări legate de structura chimică şi proprietăţile fizice ale uleiurilor vegetale, cum ar fi următoarele:

structura chimică a uleiurilor vegetale are în componenţă circa 10% oxigen, ceea ce favorizează o ardere mai completă a acestuia în motor;

uleiurile vegetale nu conţin sulf, deci gazele evacuate la funcţionarea motoarelor cu acestea nu conţin oxizi de sulf, reducându-se astfel o componentă de poluare atmosferică responsabilă de apariţia ploilor acide;

uleiurile vegetale au o capacitate de lubrifiere superioară celei a motorinei, deci promovează o creştere a duratelor de serviciu ale componentelor


90

direct wear. Naturally, as in any attempt to promote, this solution

should be viewed with caution, as some properties of vegetable oils differ substantially from those of diesel oil and can influence in unintended ways some aspects of engine operation. Tests conducted in this area have highlighted the following problems for which the research have to find solutions: o vegetable oils show, like biodiesel, an aggressivity

toward the elements in rubber from the engine supply systems;

o viscosities of vegetable oils at ambient temperature are much higher than the viscosity of Diesel oil and this adversely affects the dynamic process of injection;

o values of surface tensions of oils are higher than the corresponding amount of Diesel oil, which attract a quality reduction of spraying process accompanying injection of fuel;

o the cetane number of vegetable oils is substantially lower than the that of Diesel oil, making it hard to start engines and, after starting, adversely affect the self-ignition processes in terms of duration, leading to unwanted changes of combustion dynamics.

The first of these disadvantages can easily be solved by replacing of concerned components with some made of compatible materials, also with vegetable oils and Diesel oil. Regarding other inconveniences, to note that their manifestation aime the disruption of self-ignition and combustion processes which are primarily responsible for operating the engine yields. Therefore, treating these inconveniences will be done in an integrated way under some researches showing solutions for keeping the quality of self-ignition and combustion processes to an acceptable level.

echipamentului de injecţie sub aspectul uzurilor directe. Fireşte, ca în orice încercare de promovare, această

soluţie trebuie privită cu prudenţă, deoarece unele proprietăţi ale uleiurilor vegetale diferă substanţial de cele ale motorinei şi pot influenţa în sensuri nedorite unele aspecte din funcţionarea motoarelor. Încercările efectuate în această direcţie au scos în evidenţă următoarele inconveniente pentru care cercetarea de profil trebuie să găsească soluţii: o uleiurile vegetale manifestă, la fel ca şi biodieselul, o

agresivitate faţă de elementele din cauciuc din sistemele de alimentare ale motoarelor;

o viscozităţile uleiurilor vegetale la temperaturi ambientale sunt mult mai mari decât viscozitatea motorinei şi acest aspect influenţează în sens negativ dinamica procesului de injecţie;

o valorile tensiunilor superficiale ale uleiurilor sunt mai ridicate decât valoarea corespunzătoare a motorinei, ceea ce atrage o reducere a calităţii procesului de pulverizare ce însoţeşte injecţia de combustibil;

o cifra cetanică a uleiurilor vegetale este substanţial mai coborâtă decât cea a motorinei, ceea ce îngreunează pornirea motoarelor şi, după pornire, influenţează în mod negativ procesele de autoaprindere sub aspectul duratei, conducând la modificări nedorite ale dinamicii arderii.

Primul dintre aceste inconveniente pote fi lesne rezolvat, prin înlocuirea componentelor vizate cu unele fabricate din materiale compatibile, în egală măsură, cu uleiurile vegetale şi cu motorina. În ceea ce priveşte celelalte inconveniente, să observăm faptul că manifestările lor vizează perturbarea proceselor de autoaprindere şi ardere care sunt în mod esenţial responsabile de randamentele de funcţionare ale motoarelor. Prin urmare, tratarea acestor inconveniente va trebui să fie făcută în mod integrat, în cadrul unor cercetări care să indice soluţii pentru păstrarea calităţii proceselor de autoaprindere şi ardere la un nivel acceptabil.

2. A synthetic picture of the action options

In any variant of alternative supplying of Diesel engines with vegetable oils require that between the extraction and burning of it in the cylinder engines to technical intervention by the following variants: a) oil processing to obtain biodiesel; b) engine modification by installation of injection systems for crude vegetable oils; c) conditioning pre-supplying of alternative fuel - this last variant assuming inserting in the supply circuit of the engine, of a device for conditioning (preheating) independently of the engine itself. Naturally, finding of some solutions to simplify the way of vegetable oils from the first extracton to the combustion inside the cylinders of an engine is an interesting challenge. The concept of conditioning antealimentare of fuel used for diesel engines to meet this challenge. Technical intervention presumed this concept would apply to mixtures of vegetable oil - diesel or vegetable oil and should be done in compliance added by a device serial interface between the engine and power plant facility of its injection. This location offers the advantage of lack of assistance on the engine himself and can return to the Bureau of alternative supply, so the policarburării, by providing an alternative route to work around the device. Generic, conditioning fuel will have to adjust the parameters of its state so that its behavior after the device to the engine cylinders to be as close to that of Diesel oil.

2. Un tablou sintetic al variantelor de acţiune

În orice variantă de alimentare alternativă a motoarelor Diesel cu uleiuri vegetale se impune ca între extracţia şi arderea acestuia în cilindrii motoarelor să se intervină tehnic prin următoarele variante: a) prelucrarea uleiului în vederea obţinerii de biodiesel; b) modificarea motorului prin instalarea unor sisteme de injecţie pentru uleiurile vegetale crude; c) condiţionarea ante-alimentarii a combustibilului alternativ – această ultimă variantă presupunând intercalarea, în circuitul de alimentare al motorului, a unui dispozitiv de condiţionare (preîncălzire) independent de motorul în sine. Fireşte, găsirea unor soluţii de simplificare a drumului uleiurilor vegetale de la prima extracţie la arderea în cilindrii unui motor constituie o provocare interesantă. Conceptul de condiţionare antealimentare a combustibilului folosit pentru motoarele Diesel răspunde acestei provocări. Intervenţia tehnică presupusă de acest concept ar urma să se adreseze mixturilor ulei vegetal – motorină sau uleiurilor vegetale şi ar trebui să se petreacă într-un dispozitiv de condiţionare adăugat prin înseriere la interfaţa dintre instalaţia de alimentare a motorului şi instalaţia de injecţie a acestuia. Această amplasare oferă avantajul lipsei unei intervenţii pe motorul propriuzis şi posibilitatea revenirii comode de la alimentarea alternativă, deci a policarburării, prin prevederea unui traseu alternativ de ocolire a dispozitivului. Generic, condiţionarea combustibilului va trebui să modifice parametrii de stare ai acestuia astfel încât comportarea acestuia după dispozitiv, până în cilindrii motorului, să fie cât mai apropiată de aceea a motorinei.

3. A solution: "Preheating installation of the raw vegetable oil for Diesel engines"

The installation presented below was made under INMA in 2009 and is the subject of a patent application with

3. O soluţie: „Instalaţie de preîncălzire a uleiului vegetal crud pentru motoare Diesel”

Instalaţia prezentată în cele ce urmează a fost realizată în cadrul INMA în anul 2009 şi face obiectul cererii de


91

OSIM registered under number A/00784 (authors: Pirna Ion, Voicu Emil, Voicea Iulian şi Mihai Marin). The invention relates to an installation that is attached to the engines of agricultural tractors and is designed to preheating of raw vegetable oil used as unconventional fuel. The technical problem which is solved by the invention consists in the bringing of the the vegetable oil at the needed temperature to work of the Diesel engines using, after starting with diesel oil, an unconventional organic fuel. The general scheme of the plant is shown in Figure 1.

The preheating installation of raw vegetable oil for diesel engines consists of an oil tank fitted with a tap and a coarse oil filter, a heat exchanger that uses engine coolant and a temperature regulator that contains an electrical resistance powered by the battery of the tractor, with the role of regulating the oil temperature to the optimum value through a temperature sensor, a control relay for two electro-valves with two ways, one for the oil circuit and the other for the diesel oil circuit. The preheating installation of raw vegetable oil has the following advantages:

the temperature can be controlled precisely for optimum operation with the row vegetable oil;

can be mounted on tractor engines running in agricultural works or in transport;

efficient use of vegetable oil which shall be free of duty and can be obtained by the users;

brevet înregistrată la OSIM sub numărul A/00784 (autori: Pirnă Ion, Voicu Emil, Voicea Iulian şi Mihai Marin). Invenţia se referă la o instalaţie care se ataşează la motoarele tractoarelor agricole şi este destinată preîncălzirii uleiului vegetal crud folosit drept carburant neconvenţional. Problema tehnică pe care o rezolvă invenţia constă în aducerea uleiului vegetal la temperatura necesară funcţionării motoarelor Diesel care folosesc, după pornirea cu motorină, un carburant ecologic neconvenţional. Schema generală a instalaţiei este prezentată în figura 1.

Instalaţia de preîncălzire a uleiului vegetal crud pentru motoare Diesel se compune dintr-un rezervor de ulei prevăzut cu un robinet şi un filtru grosier de ulei, un schimbător de căldură care foloseşte lichidul de răcire a motorului şi un regulator de temperatură care conţine o rezistenţă electrică alimentată de la acumulatorul tractorului, cu rolul de a regla temperatura uleiului la valoarea optimă prin intermediul unui senzor de temperatură, un releu de comandă a două electrovalve cu două căi de sens, una pentru circuitul uleiului, cealaltă pentru circuitul motorinei. Instalaţia de preîncălzire a uleiului vegetal crud prezintă următoarele avantaje:

se poate controla cu precizie temperatura pentru funcţionarea optimă cu carburantul vegetal;

se poate monta pe motoarele tractoarelor care execută lucrări agricole sau de transport;

folosirea eficientă a uleiului vegetal care nu este purtător de accize şi se poate obţine la nivelul utilizatorilor;

Fig. 1. Instalaţia de preîncălzire a uleiului vegetal crud pentru motoare diesel

/ The instalation for preheating of raw vegetable oil for Diesel engines

The installation for preheating of raw vegetable oil is fitted before the pump power plant engines PA farm vehicles and tractors; of raw vegetable oil tank 1 is released by the coarse filter tap R to F and then reaching the SC heat exchanger preheating the the temperature monitored by a temperature regulator RT, until the oil reaches the optimal temperature closes the solenoid circuit diesel fuel excess E1 and E2 by electrova and pass to supply the engine with vegetable oil.

The installation was mounted on a tractor equipped with engine type U650M type D110 (Fig. 2) and is testing the INMA. Tests conducted in laboratories INMA showed good behavior of the engine fueled with vegetable oil compared to diesel power, the effective power delivery issues and specific fuel consumption (Fig. 3).

Instalaţia de preîncălzire a uleiului vegetal crud se montează înaintea pompei instalaţiei de alimentare PA a motoarelor autovehiculelor şi tractoarelor agricole; din rezervorul 1 uleiul vegetal crud este eliberat prin robinetul R către filtrul grosier F ajungând apoi la schimbătorul de căldură SC preîncălzindu-se la o temperatură monitorizată de regulatorul de temperatură RT ; când uleiul ajunge la temperatura optimă se închide circuitul motorinei prin electrovalva E1 şi al surplusului de combustibil prin electrova E2 şi se trece la alimentarea motorului cu ulei vegetal.

Instalaţia a fost montată pe un tractor tip U650M echipat cu motor tip D110 (fig. 2) şi se află în experimentare în cadrul INMA. Încercările efectuate în laboratoarele INMA au evidenţiat comportări bune ale motorului alimentat cu ulei vegetal, în comparaţie cu alimentarea cu motorină, sub aspectele puterii efective livrate şi consumului specific de combustibil (fig. 3).


92

Fig 3. Montarea instalaţiei de preîncălzire a uleiului vegetal crud pentru motoare diesel pe tractorul tip U650M echipat cu motor D110

/ Installation for preheating of raw vegetable oil for diesel engines equipped with engine tractor U650M type D110

Consumul specific de combustibil al tractorului U650M, echipat cu motor D110

0,000

50,000

100,000

150,000

200,000

250,000

300,000

350,000

400,000

0 100 200 300 400 500 600 700

Turaţia prizei de putere [rot/min]

Co

ns

um

ul

sp

ecif

ic d

e c

om

bu

sti

bil

[g

/kW

h]

alimentare cu motorină

alimentare cu ulei

Puterea la priză pentru tractorul U650M, echipat cu motor D110

0,000

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

30,000

35,000

40,000

45,000

50,000

0 100 200 300 400 500 600 700

Turaţia prizei de putere [rot/min]

Pu

tere

a d

ezv

olt

ată

la

pri

ză

[k

W]

alimentare cu motorină

alimentare cu ulei

Fig. 3. Comportarea comparativă a tractorului U650M echipat cu motor D110 la limentarea cu motorină şi cu uleiuri vegetale / Comparative behavior of U650M tractor endowed with D110 engine to rinking diesel and vegetable oils

4. Conclusions

The installation for preheating of raw vegetable oil diesel engines, designed and made in the INMA, are attempts to determine the effects of practice on sustainable supply of vegetable oils in engine operation. Here success represented the retention performance, while validation of this solution will enable the transition to a commercial launch facility, the product.

4. Concluzii

Instalaţia de preîncălzire a uleiului vegetal crud pentru motoare Diesel, concepută şi realizată în cadrul INMA, se află în încercări în vederea stabilirii efectelor practicii alimentării cu uleiuri vegetale asupra durabilităţii în funcţionare a motorului. Alăturat succesului reprezentat de păstrarea performanţelor, validarea în timp a acestei soluţii va permite trecerea la lansarea comercială a instalaţiei, ca produs.

REFERENCES 1. Pirnă Ion, Voicu Emil, Voicea Iulian, Mihai Marin – Descrierea cererii de brevet cu titlul „Instalaţie de preîncălzire a uleiului vegetal crud” 2. Nicolescu, M. A. – Biocombustibili pentru alimentarea motoarelor diesel: clasificare, vocabular, probleme în utilizare. Sesiunea INMATEH 2007 – II, Bucureşti,

septembrie 2007 3. Nicolescu, M. A. – Variante abordabile în practica policarburării motoarelor diesel construite pentru alimentarea cu motorină. Sesiunea INMATEH 2009 – I,

Bucureşti, aprilie 2009

BIBLIOGRAFIE 1. Pirnă Ion, Voicu Emil, Voicea Iulian, Mihai Marin – Descrierea cererii de brevet cu titlul „Instalaţie de preîncălzire a uleiului vegetal crud” 2. Nicolescu, M. A. – Biocombustibili pentru alimentarea motoarelor diesel: clasificare, vocabular, probleme în utilizare. Sesiunea INMATEH 2007 – II, Bucureşti,

septembrie 2007 3. Nicolescu, M. A. – Variante abordabile în practica policarburării motoarelor diesel construite pentru alimentarea cu motorină. Sesiunea INMATEH 2009 – I,

Bucureşti, aprilie 2009


93

PARTICIPAREA INMA LA MANIFESTĂRILE TEHNICO-ŞTIINŢIFICE

– 2009 - /

INMA PARTICIPATION IN TECHNICAL AND SCIENTIFIC EVENTS – 2009 -

- Organizarea a 3 simpozioane naţionale cu participare internaţională şi editarea a Revistei INMATEH – Agricultural engineering Nr. 27, 28, 29

UTILIZAREA EFICIENTĂ ÎN AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIA ALIMENTARĂ A ENERGIILOR ALTERNATIVE ŞI A TEHNOLOGIILOR DE MECANIZARE – AUTOMATIZARE (I)

EFFICIENT USE OF ALTERNATIVE ENERGIES AND MECHANIZING – AUTOMATING TECHNOLOGIES IN AGRICULTURE AND FOOD INDUSTRY (I)

UTILIZAREA EFICIENTĂ ÎN AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIA ALIMENTARĂ A ENERGIILOR ALTERNATIVE ŞI A TEHNOLOGIILOR DE MECANIZARE – AUTOMATIZARE (II)

EFFICIENT USE OF ALTERNATIVE ENERGIES AND MECHANIZING – AUTOMATING TECHNOLOGIES IN AGRICULTURE AND FOOD INDUSTRY (II)

CREATIVITATE ŞI INOVARE ÎN DOMENIUL TEHNICILOR ŞI TEHNOLOGIILOR DE MECANIZARE – AUTOMATIZARE A PROCESELOR

CREATIVITY AND INNOVATION IN THE FIELD OF TECHNIQUES AND TECHNOLOGIES OF MECHANICAL AND AUTOMATING

PROCESSES


94

● Participarea la al 36 –lea Salon Internaţional al Invenţiilor, Tehnologiilor şi

Produselor Noi

– Geneva, aprilie 2009


95

● Participarea la Salonul Regional al Cercetării Bucureşti, ROMEXPO, 28– 31.10.2009

Standul interior al INMA


96

● Participarea la Salonul Regional al Cercetării Bucureşti, ROMEXPO, 28– 31.10.2009

Standul exterior al INMA


97

● Salonul Internaţional de Invenţii şi Tehnologii Noi – INVENTIKA 2009 ROMEXPO – Bucureşti


98

Brevete INMA - 2009

- Brevete obţinute:

Nr. crt.

Titlu Autori Nr.reg. OSIM

Brevet obţinut

1 CALIBROR CILINDRIC PENTRU SEPARAREA SEMINŢELOR DE CEREALE ŞI PLANTE TEHNICE

Găgeanu Paul, Pirnă Ion, Ganea Ioan, Bunduchi George

A-00210/ 09.03.2005

122401/2009

- Cereri de brevete înregistrate

Nr. crt


1 SECŢIE DE PLANTAT RIZOMI DE MISCANTHUS

Niţescu Vasile Constantin Nicolae Marin Eugen Ganea Ioan

A-00216/ 11.03.2009

2 ECHIPAMENT PENTRU RECOLTAT MISCANTHUS Voicu Emil Pirnă Ion Ciurel Gica

A-00466/ 19.06.2009

3 INSTALAŢIE PENTRU ESTIMAREA RISCULUI DE EROZIUNE PLUVIALĂ A TERENURILOR ÎN PANTĂ

Herea Vasile Cârdei Petru

A-00544/ 14.07.2009

4 ECHIPAMENT PENTRU RECOLTAT RIZOMI DE MISCANTHUS

Sorică Cristian Marian Marin Eugen Cojocaru Iosif Manea Dragoş

A-00554 17.07.2009

5 ECHIPAMENT PENTRU SEMANAT PLANTE PRASITOARE, FERTILIZAT SI DISTRIBUIT INSECTICIDE SUB FORMA DE MICROORGANISME

Marin Eugen Cojocaru Iosif Sorică Cristian

Andrei Livian Victor

A – 00664 28.08.09

6 TOCĂTOR PENTRU BIOMASĂ AGRICOLĂ ŞI FORESTIERĂ Tican Nicolae Ganea-Christu Ioan Danciu Aurel

A-00700 09.09.2009

7 SISTEM DE AMORTIZARE PENTRU BUNCĂRELE DE COLECTARE A PRODUSELOR VEGETALE SENSIBILE

Stanciu Lucian Cristea Mircea Cojocaru Iosif Ganea-Christu Ioan

A-00701 09.09.2009

8 SISTEM DE ELIMINAREA ÎNFUNDĂRII LA TOCĂTOARELE DE TULPINI

Cristea Mircea Cojocaru Iosif Stanciu Lucian Robe Eugen

A-00702 09.09.2009

9 DEPĂNUŞĂTOR ROTATIV

Stanciu Lucian Pirnă Ion Cojocaru Iosif Voicu Emil Ghioc Liviu

A-00727 16.09.2009

10 DISPOZITIV DE DIRIJARE A DEBITULUI DE ÎNGRĂŞĂMINTE CHIMICE SOLIDE

Popa Lucreţia Cojocaru Iosuf Ştefan Vasilica Ciupercă Radu Nedelcu Ancuţa

Guran Gicu

A-00760 25.09.2009

11 SISTEM DE INDEXARE A POZIŢIEI ELEMENTELOR DE SEMNALIZARE LA VEHICULE ÎN TRANSPORT

Pirnă Ion Ioniţă Ghiţă A-00778

29.09.09

12 INSTALAŢIE DE PREÎNCĂLZIRE A ULEIULUI VEGETAL CRUD PENTRU MOTOARE DIESEL

Pirnă Ion Voicu Emil Mihai Marin Voicea Iulian

A-00784 01.10.2009

13 OBLON MOBIL CU SISTEM DE GHIDARE ÎNCORPORAT PENTRU MAŞINILE DE FURAJARE

Nedelcu Ancuţa Ciupercă Radu Popa Lucreţia Ştefan Vasilica

A-00837 20.10.09

14 SISTEM DE ZĂVORÂRE PENTRU OBLOANELE BENELOR BIAXE

Pirnă Ion’ Ioniţă Ghiţă

A-00865 26.10.09

15 SISTEM DE CURĂŢIRE CU BILE ELASTICE ŞI SUPRAFAŢĂ DE SPRIJIN ONDULATĂ A SITELOR VIBRATOARE

Brăcăcescu Carmen Găgeanu Paul Pirnă Ion Milea Dumitru

A-00866 26.10.09

16 INSTALAŢIE DE ÎNCĂLZIRE / RĂCIRE ÎN SISTEM RECIRCULANT

David Petru Pop Augustin Despa Gheorghe

A-00876 28.10.09

17 SISTEM SUPLIMENTAR DE ACŢIONARE HIDROSTATICĂ PENTRU TRACTORUL DE 45 CP

Coţa Constantin Nagy Elena Mihaela Cioica Nicolae


99

- Cereri de brevete de invenţie la care titular sunt alte instituţii dar sunt incluşi

în colectivul de inventatori şi cercetători din cadrul INMA:

Nr. crt.


Brevet obţinut

1 MECANISM DE ANTRENARE PIVOTANT Ioan Hermenean

Vasile Mocanu Nicolae CONSTANTIN

A-00994

2 FIR CU CONŢINUT DE FIBRE ACRILICE ANTIMICROBIENE ŞI PROCEDEU DE OBŢINERE

Drâmbei Petronela Visileanu Emilia

Toma Doina

122304/ 30.03.2009

3 COMPOZIT BE BAZă DE FIER UTILIZAT CA MATERIAL DE FRICŢIUNE ŞI PROCEDEU DE OBŢINERE A ACESTUIA

Popa Enuţa-Angela Coman Emanuil cristian

Macovei Costică Cândea Viorel-C-tin

Jumate Nicolae Matache Mihai-Gabriel Vlăduţ NicolaeValentin

Predescu Cristian Matei Ecaterina

Sohaciu Mirela-Gabriela

A-00697/

- Cărţi publicate de către cecetătorii din INMA

Nr. crt.

Titlul cărţii Editura / ISBN

Autor principal

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

METODE ŞI ECHIPAMENTE DE OBŢINERE A ULEIURILOR VEGETALE, SURSĂ ALTERNATIVĂ DE PROMOVARE A BIOCOMBUSTIBILILOR ÎN FERMELE AGRICOLE DINAMICA ŞI ENERGETICA AGREGATULUI TRACTOR-COMBINĂ TRACTATĂ PENTRU RECOLTAT FURAJE MAŞINI CU DISCURI FLEXIBILE PENTRU PLANTAT RĂSADURI LEGUMICOLE TEHNOLOGII ŞI INSTALAŢII PENTRU OBŢINEREA NUTREŢURILOR CONCENTRATE DIN SEMINŢE DE CEREALE ECHIPAMENTE DE SEMĂNAT CEREALE PĂIOASE ÎN TEREN NEARAT STUDIUL PROCESULUI DE TREIER ÎN APARATUL CU FLUX AXIAL TRENURI DE RULARE AUTODIRECŢIONALE STUDIUL PROCESULUI DE STRIVIRE A PLANTELOR FURAJERE MORI CU CIOCANE – STUDIUL PROCESULUI DE MĂCINARE A FURAJELOR CONSIDERAŢII PRIVIND PROCESUL DE SCUTURARE LA COMBINELE CONVENŢIONALE DE RECOLTAT CEREALE CONDIŢIONAREA LEGUMELOR BULBOASE, CU APLICAŢII LA ARPAGIC

Terra Nostra-Iaşi ISBN

978-973-1888-35-4


978-973-1888-33-0


978-973-1888-27-9


978-973-1888-34-7


978-973-1888-


978-973-1888-26-2


978-973-1888-19-4


978-973-1888-01-9


978-973-1888-04-0


978-973-1888-29-3


978-973-1888-41-5

Paul Găgeanu Emil Voicu Cornelia Muraru-Ionel Anişoara Păun Marinela Mateescu Valentin Vlăduţ Radu Ciupercă Bianca Bădănoiu Anişoara Păun Gheorghe Ivan Ioan Ganea

Vol. 29, No.3 /2009 INMATEH -

consul t ing

institutul naŢional de cercetare-dezvoltare iii_2009/inmateh iii_2009.pdf · după caz,...

Documents