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Entwicklung eines Echtzeitsensors für die Stärkebestimmung bei Kartoffeln als funktionaler Bestandteil eines optoelektronischen Verleseautomaten

Development of a Real-time Sensor for Determination of Starch Content in Potato Tubers as a Functional Part of an Opto-electronic Sorting Device

  • Die Stärkegehalte von Kartoffelknollen einer Warenpartie können in einem weiten Be-reich streuen. Mit dem Stärkegehalt ändern sich oftmals die Kocheigenschaften der Knollen. Um bei der Frischkartoffelaufbereitung oder der Veredlung eine gleichbleiben-de Produktqualität erzielen zu können, müssen die Kartoffeln nach ihrem Stärkegehalt klassiert und getrennt verarbeitet werden. Die in der Praxis vorherrschende Methode zur Dichtebestimmung durch Tauchen der Knollen in Solbäder oder Dispersionen belastet die Umwelt und ist nicht mehr zeitge-mäß. Ziel des Projektes war die online - Stärkebestimmung von Einzelknollen als Vorausset-zung für das Klassieren eines Kartoffelstroms in 3 Stärkeklassen. Zur Stärkebestim-mung sind zwei Wege untersucht worden: - Bestimmen der Knollendichte durch eine neuartige Verknüpfung von optoelektro-nisch ermitteltem Volumen und dynamischem Wiegen der Einzelknollen. - Spektrale Messung des Stärkegehaltes oder geeigneter Hilfsgrößen mit Hilfe von nah-infrarotem (NIR) Licht. Beim ersten Lösungsweg wird derDie Stärkegehalte von Kartoffelknollen einer Warenpartie können in einem weiten Be-reich streuen. Mit dem Stärkegehalt ändern sich oftmals die Kocheigenschaften der Knollen. Um bei der Frischkartoffelaufbereitung oder der Veredlung eine gleichbleiben-de Produktqualität erzielen zu können, müssen die Kartoffeln nach ihrem Stärkegehalt klassiert und getrennt verarbeitet werden. Die in der Praxis vorherrschende Methode zur Dichtebestimmung durch Tauchen der Knollen in Solbäder oder Dispersionen belastet die Umwelt und ist nicht mehr zeitge-mäß. Ziel des Projektes war die online - Stärkebestimmung von Einzelknollen als Vorausset-zung für das Klassieren eines Kartoffelstroms in 3 Stärkeklassen. Zur Stärkebestim-mung sind zwei Wege untersucht worden: - Bestimmen der Knollendichte durch eine neuartige Verknüpfung von optoelektro-nisch ermitteltem Volumen und dynamischem Wiegen der Einzelknollen. - Spektrale Messung des Stärkegehaltes oder geeigneter Hilfsgrößen mit Hilfe von nah-infrarotem (NIR) Licht. Beim ersten Lösungsweg wird der Stärkegehalt aus der Knollendichte berechnet. Um die Dichte der Knollen ermitteln zu können, wurde vom ATB ein Verfahren zur dynami-schen Massebestimmung der Einzelknollen und vom Kooperationspartner SELECT® ein Verfahren für die Volumenmessung entwickelt. Zur dynamischen Wägung der Knollen wurde eine Bandwaage der Firma WIPOTEC eingesetzt. Zum Wiegen der unruhig liegenden Knollen innerhalb des zulässigen Feh-lerbereiches war ein spezieller Auswertalgorithmus zu programmieren. Durch Anpassen von Baugruppen für die Vereinzelung der Knollen sowie für die Zu- und Abführung konnten mit einer Wägelinie 4 -5 Knollen pro Sekunde gewogen werden. Um höhere Stückzahlen erreichen zu können, sind Konzepte für den parallelen Einsatz mehrerer Wägelinien erarbeitet und im Versuchslabor erprobt worden. Für die Volumenbestimmung entwickelte die Firma SELECT® einen ihrer optoelektroni-scher Verleseautomat weiter. Dieses System arbeitet mit vier Kameras, die gegenüber-liegend in einem ringförmigen Gehäuse angeordnet sind und die Knollen beim Hin-durchfallen vermessen. Beim zweiten Lösungsweg wurde mit Hilfe spektraler Messungen versucht, den Stärke-gehalt über die Absorption eines Laserstrahls zu bestimmen. Diese Untersuchungen führten auf Grund der unerwartet starken Absorption der Knollen nicht zum Erfolg.zeige mehrzeige weniger
  • The starch content in potatoes varies widely, even between individual tubers of the same batch. It has a major influence on the cooking and processing properties of pota-toes. The only known large-scale technical procedure for non-destructive classification of potatoes on the basis of their starch content is to place the potatoes in salt baths or similar solutions and dispersions. Without subsequent cleaning, the tubers dipped in the salt bath can then only be kept for a limited time. Keeping the solution density constant presents technical problems, since the potatoes can introduce admixtures of varying density and retained water into the solution. The objective of the project is to develop a measurement system for non-destructive starch determination in potatoes. Two methods were tested: - The starch content of the tubers is calculated from their density. - The starch content is calculated on the bases of a spectral analysis. To determine the density, the mass (weight) of tubers is determined dynamically with a belt balance, and theThe starch content in potatoes varies widely, even between individual tubers of the same batch. It has a major influence on the cooking and processing properties of pota-toes. The only known large-scale technical procedure for non-destructive classification of potatoes on the basis of their starch content is to place the potatoes in salt baths or similar solutions and dispersions. Without subsequent cleaning, the tubers dipped in the salt bath can then only be kept for a limited time. Keeping the solution density constant presents technical problems, since the potatoes can introduce admixtures of varying density and retained water into the solution. The objective of the project is to develop a measurement system for non-destructive starch determination in potatoes. Two methods were tested: - The starch content of the tubers is calculated from their density. - The starch content is calculated on the bases of a spectral analysis. To determine the density, the mass (weight) of tubers is determined dynamically with a belt balance, and the volume is determined dynamically by an opto-electronic sorter from the project partner SELECT® company. Taking into account the admissible measuring error of the tuber mass, a belt balance from the firm WIPOTEC (Kaiserslautern, Germany) with a weighing cell TYPE WZ 5000 was selected to determine the mass of individual tubers. In measuring rows with differ-ent potato tubers, it was shown that the standard attenuating functions of the conveyor balance are not sufficient to allow the weighing system to come to a stable final value very quickly. The measurements could not be reproduced. For this reason a new algo-rithm was developed to evaluate the signal. Currently, 4 - 5 tubers per second can be weighed. The errors occurring in mass and volume determination allow the product flow to be di-vided into three starch classes, each with a class width of 6 %. For cost-effective operation of the entire installation, several weighing devices should be arranged in parallel upstream of the opto-electronic sorter. The investigations about the spectral analysis were not successful. The light absorption of the potato tissue was very high.zeige mehrzeige weniger

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Metadaten
URN:urn:nbn:de:kobv:186-opus-55860
ISSN:0947-7314
Schriftenreihe (Bandnummer):Bornimer Agrartechnische Berichte (51)
Dokumentart:Einzelveröffentlichung / Monografie
Sprache:Deutsch
Erscheinungsjahr:2005
Urhebende Körperschaft:Leibniz- Institut für Agrartechnik Potsdam - Bornim e.V. (ATB)
Sonstige Beteiligte Körperschaft:Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) ; Forschungszentrum Jülich GmbH (PTJ)
Datum der Freischaltung:26.02.2014
Freies Schlagwort / Tag:Echtzeitsensor; Kartoffeln; Stärkegehalt; Verleseautomat
Potatoes; Real-Time Sensor; Sorting Device; Starch Content
Landkreise / Gemeinden:Potsdam / Potsdam, Stadt
DDC-Klassifikation:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 63 Landwirtschaft / 630 Landwirtschaft und verwandte Bereiche
Kollektionen :Institutionen / Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie e.V. (ATB) / Bornimer Agrartechnische Berichte
Lizenz (Deutsch):Es gilt das deutsche Urheberrecht.