Oczyszczanie produktów rolnych za pomocą separatorów magnetycznych – jak wygląda droga od zbioru do produkcji?

Zbiór zbóż, nasion, roślin strączkowych czy innych płodów rolnych nie oznacza jeszcze, że produkt jest gotowy do sprzedaży lub wykorzystania w przemyśle spożywczym. Razem z surowcem do dalszego obrotu mogą trafiać ziemia, piasek, kamienie, fragmenty roślin, a także zanieczyszczenia metaliczne pochodzące między innymi z maszyn rolniczych, urządzeń transportowych i elementów linii technologicznych.

Dlatego pomiędzy zbiorem a przekazaniem surowca do produkcji znajduje się szereg etapów związanych z transportem, czyszczeniem, sortowaniem, suszeniem, magazynowaniem oraz kontrolą jakości. Jednym z elementów takiego procesu może być separacja magnetyczna produktów rolnych, której zadaniem jest wychwytywanie z przepływającego surowca zanieczyszczeń podatnych na działanie pola magnetycznego.

Nie zastępuje ona jednak pozostałych metod oczyszczania. Separator magnetyczny nie usunie plew, ziemi czy większości kamieni. Stanowi natomiast dodatkową barierę chroniącą produkt oraz urządzenia technologiczne przed określoną grupą zanieczyszczeń metalicznych.

Od pola do zakładu – skąd zanieczyszczenia w produktach rolnych?

Ryzyko zanieczyszczenia surowców rolnych pojawia się już podczas zbiorów. Kombajn, sieczkarnia, przenośniki, przyczepy i inne maszyny mają bezpośredni kontakt ze zbieranym materiałem. Wraz z ziarnem lub nasionami mogą zostać zebrane także pozostałości roślin, gleba, kamienie i inne ciała obce.

Zanieczyszczenia metaliczne mogą natomiast pochodzić zarówno ze środowiska, jak i ze zużywających się elementów infrastruktury. Mogą to być przykładowo fragmenty drutu, śruby, podkładki, opiłki czy drobiny powstające wskutek ścierania metalowych części urządzeń.

Problem nie kończy się na polu. Kolejne potencjalne źródła zanieczyszczeń pojawiają się podczas transportu, przeładunku, magazynowania i dalszego przetwarzania. Kontakt metal–metal, zużywanie się ruchomych części czy uszkodzenia urządzeń należą do znanych źródeł przedostawania się fragmentów metalu do żywności i surowców przeznaczonych do jej produkcji.

Z tego względu bezpieczeństwo produktu należy rozpatrywać jako proces obejmujący cały łańcuch. Takie podejście znajduje odzwierciedlenie również w europejskich przepisach dotyczących higieny żywności – rozporządzenie (WE) nr 852/2004 wskazuje na konieczność zapewnienia bezpieczeństwa żywności w całym łańcuchu, począwszy od produkcji podstawowej.

Etap 1. Zbiór produktów rolnych

Pierwszym etapem jest zbiór. W zależności od rodzaju uprawy oraz jej późniejszego przeznaczenia proces może wyglądać inaczej. W przypadku zbóż kombajn jednocześnie ścina rośliny, wykonuje omłot i oddziela znaczną część materiału roślinnego od ziarna.

Nie oznacza to jednak uzyskania idealnie czystego produktu.

W zebranym materiale mogą pozostać:

• plewy, łodygi i inne fragmenty roślin,

• nasiona chwastów,

• ziemia i piasek,

• kamienie,

• fragmenty sznurków lub drutów,

• elementy metalowe,

• drobiny powstałe w wyniku zużycia maszyn.

Rodzaj i ilość zanieczyszczeń zależą między innymi od sposobu zbioru, warunków pogodowych, rodzaju gleby, stanu technicznego maszyn oraz właściwości samego produktu.

Etap 2. Transport i przyjęcie surowca

Po zbiorze surowiec trafia do gospodarstwa, punktu skupu, magazynu albo bezpośrednio do zakładu przetwórczego. Już na tym etapie istotne jest ograniczanie możliwości wtórnego zanieczyszczenia produktu.

Przy przyjęciu partii mogą być sprawdzane między innymi jej wilgotność, temperatura, stopień zanieczyszczenia, obecność uszkodzonych ziaren czy inne parametry jakościowe wymagane dla danego surowca i jego przeznaczenia.

Znaczenie ma również stan środków transportu i pojemników. Europejskie wymagania higieniczne wskazują, że surowce powinny być chronione przed zanieczyszczeniem, a żywność podczas transportu odpowiednio zabezpieczona.

Dopiero po przyjęciu rozpoczyna się właściwe przygotowanie materiału do przechowywania, sprzedaży lub przetwarzania.

Etap 3. Wstępne oczyszczanie mechaniczne

Separator magnetyczny zazwyczaj nie jest pierwszym i jedynym urządzeniem oczyszczającym produkt. Surowiec rolny zawiera wiele zanieczyszczeń, które w ogóle nie reagują na pole magnetyczne.

Dlatego wykorzystuje się również inne technologie.

Przesiewanie pozwala oddzielać materiały na podstawie wielkości cząstek. Aspiracja i separacja aerodynamiczna wykorzystują różnice we właściwościach aerodynamicznych i mogą służyć do usuwania lekkich fragmentów, takich jak część plew czy pyłu. W bardziej rozbudowanych instalacjach stosowane mogą być również urządzenia przeznaczone do oddzielania kamieni oraz sortowania materiału według wielkości, kształtu, gęstości lub parametrów optycznych.

FAO opisuje przesiewanie i przewiewanie jako podstawowe metody oczyszczania ziarna i roślin strączkowych po omłocie.

W praktyce oczyszczanie jest więc procesem wieloetapowym. Każda technologia odpowiada za inną grupę zanieczyszczeń.

Etap 4. Oczyszczanie produktów rolnych za pomocą separatorów magnetycznych

Na odpowiednio zaprojektowanym etapie instalacji produkt przepływa przez separator magnetyczny lub znajduje się w jego zasięgu.

Zasada działania jest stosunkowo prosta. Pole magnetyczne przyciąga podatne magnetycznie zanieczyszczenia znajdujące się w strumieniu produktu. Oczyszczony materiał przemieszcza się dalej, natomiast wychwycone cząstki pozostają na elemencie magnetycznym do momentu jego oczyszczenia lub są odprowadzane przez automatyczny system separacji.

W przypadku sypkich produktów rolnych mogą być stosowane między innymi ruszty magnetyczne, separatory płytowe, belki i separatory nadtaśmowe czy rozwiązania instalowane w rurociągach i zsypach.

Dobór rozwiązania zależy przede wszystkim od rodzaju produktu, wydajności instalacji, sposobu transportowania materiału, wielkości potencjalnych zanieczyszczeń oraz miejsca montażu separatora.

Przykładowo separatory płytowe mogą być stosowane do wychwytywania większych elementów żelaznych w produktach suchych, natomiast ruszty magnetyczne rozmieszczają elementy magnetyczne bezpośrednio na przekroju strumienia materiału. Przy transporcie suchych produktów na taśmie możliwe jest natomiast zastosowanie separatorów zawieszonych nad przenośnikiem.

Jakie zanieczyszczenia usuwa separator magnetyczny?

To jedno z najważniejszych rozróżnień dotyczących tej technologii.

Separator magnetyczny służy przede wszystkim do wychwytywania zanieczyszczeń ferromagnetycznych oraz – zależnie od konstrukcji urządzenia, natężenia pola i właściwości cząstek – niektórych słabiej magnetycznych zanieczyszczeń.

Mogą to być między innymi:

• opiłki żelaza,

• fragmenty stali,

• gwoździe,

• śruby i nakrętki,

• fragmenty drutu,

• drobiny powstałe wskutek zużywania się maszyn,

• niektóre bardzo drobne cząstki metaliczne.

Nie należy natomiast zakładać, że separator magnetyczny wykryje lub usunie każdy rodzaj metalu. Metale nieżelazne, takie jak aluminium czy miedź, nie są wychwytywane przez standardową separację magnetyczną. W przypadku zagrożeń tego rodzaju stosuje się inne technologie, między innymi detektory metali, a w określonych zastosowaniach również systemy rentgenowskie.

Dlatego separacja magnetyczna nie powinna być utożsamiana z pełną kontrolą wszystkich ciał obcych w produkcie.

Dlaczego separator warto umieścić przed urządzeniami przetwórczymi?

Separacja magnetyczna pełni nie tylko funkcję związaną z jakością i bezpieczeństwem produktu. Może również chronić urządzenia znajdujące się dalej na linii.

Wyobraźmy sobie fragment stalowej śruby znajdujący się w partii pszenicy. Jeśli nie zostanie wcześniej usunięty, razem z ziarnem może trafić do urządzenia mielącego.

Twardy element metalowy może doprowadzić do uszkodzenia elementów roboczych, przyspieszonego zużycia maszyny lub powstania kolejnych fragmentów metalu.

Dlatego w niektórych instalacjach separatory umieszcza się przed szczególnie wrażliwymi urządzeniami, takimi jak młyny, rozdrabniacze czy inne maszyny przetwórcze.

Istnieje więc podwójna korzyść: ograniczenie ryzyka obecności określonych zanieczyszczeń metalicznych w produkcie oraz ochrona infrastruktury technologicznej.

Etap 5. Suszenie i magazynowanie

W przypadku wielu produktów rolnych kolejnym kluczowym etapem jest kontrola wilgotności oraz właściwe magazynowanie. Ma to szczególne znaczenie w przypadku zbóż i nasion, ponieważ parametry przechowywania wpływają na trwałość i jakość surowca.

Jeżeli materiał wymaga suszenia, powinien osiągnąć parametry odpowiednie dla danego produktu i przewidywanego okresu przechowywania. Następnie trafia do silosów, magazynów płaskich, zbiorników lub innych systemów przechowywania.

Oczyszczanie magnetyczne może odbywać się przed magazynowaniem, po nim albo w kilku punktach instalacji. Nie istnieje jedno uniwersalne miejsce właściwe dla każdego zakładu.

Przykładowo separator może zostać zainstalowany:

przy przyjęciu → przed silosem → po silosie → przed młynem lub innym urządzeniem → przed pakowaniem.

Nie oznacza to, że każda instalacja potrzebuje separatora w każdym z tych miejsc. Liczba punktów kontroli powinna wynikać z analizy ryzyka i konstrukcji konkretnego procesu.

Etap 6. Ponowne oczyszczanie przed produkcją

Magazynowanie nie kończy ryzyka pojawienia się metalu.

Surowiec jest transportowany za pomocą podajników, przenośników, elewatorów, ślimaków, rurociągów i innych urządzeń. Każdy kolejny etap mechaniczny oznacza kontakt produktu z elementami instalacji.

Właśnie dlatego w zakładach przetwórczych separatory magnetyczne mogą pojawiać się wielokrotnie.

Pierwszy separator może zatrzymywać większe zanieczyszczenia dostarczone razem z surowcem, podczas gdy urządzenie znajdujące się dalej może odpowiadać za wychwytywanie drobniejszych cząstek oraz zanieczyszczeń powstałych już wewnątrz instalacji.

Źródłem metalu w przemyśle spożywczym mogą być bowiem zarówno przyjmowane składniki, jak i urządzenia produkcyjne – między innymi procesy mielenia, kruszenia, ścieranie, wibracje czy poluzowane elementy maszyn.

Etap 7. Kontrola przed przekazaniem produktu do sprzedaży lub dalszej produkcji

Moment końcowej kontroli zależy od tego, co stanie się z oczyszczonym produktem.

Ziarno może zostać przekazane do młyna. Nasiona mogą trafić do zakładu olejarskiego. Surowiec może zostać wykorzystany do produkcji pasz albo dalszego przetwarzania spożywczego. Część produktów po oczyszczeniu i odpowiednim przygotowaniu może zostać zapakowana i skierowana do sprzedaży.

Na końcowych etapach można stosować dodatkowe zabezpieczenia, w tym kolejne separatory magnetyczne, detektory metali lub inne systemy kontroli ciał obcych – zależnie od przeprowadzonej analizy zagrożeń.

FDA wskazuje, że fragmenty metalu obecne w produkcie mogą być usuwane między innymi za pomocą sit i magnesów, przy czym skuteczność konkretnej metody zależy od właściwości produktu.

Separacja magnetyczna a HACCP

W zakładach spożywczych obecność ciał obcych powinna być rozpatrywana w ramach analizy zagrożeń.

Rozporządzenie (WE) nr 852/2004 zobowiązuje przedsiębiorstwa sektora spożywczego do opracowania i utrzymywania procedur opartych na zasadach HACCP. Obejmują one między innymi identyfikowanie zagrożeń, określanie odpowiednich punktów kontroli, monitorowanie procesu, działania naprawcze, weryfikację oraz prowadzenie dokumentacji.

Nie oznacza to jednak, że każdy separator magnetyczny automatycznie jest krytycznym punktem kontroli (CCP). Klasyfikacja konkretnego etapu powinna wynikać z analizy zagrożeń przeprowadzonej dla danego procesu.

W zależności od zakładu separator może stanowić element systemu prewencyjnego, punkt kontrolny albo – jeżeli uzasadnia to analiza HACCP – krytyczny punkt kontroli.

Skuteczność separatora zależy nie tylko od siły magnesu

W praktyce samo zainstalowanie separatora nie gwarantuje skutecznego oczyszczania.

Znaczenie mają między innymi:

• właściwości magnetyczne zanieczyszczenia,

• jego wielkość i kształt,

• odległość cząstki od powierzchni magnetycznej,

• grubość warstwy przepływającego produktu,

• prędkość przepływu,

• właściwości fizyczne oczyszczanego materiału,

• temperatura pracy,

• konstrukcja separatora,

• sposób jego zamontowania,

• częstotliwość usuwania wychwyconych zanieczyszczeń.

Dlatego separator powinien być dobrany do konkretnej instalacji, a jego działanie okresowo kontrolowane.

Kanadyjskie wytyczne dotyczące separatorów magnetycznych w przetwórstwie żywności zwracają uwagę, że urządzeń nie należy traktować jako rozwiązania bezobsługowego. Parametry magnesów powinny być kontrolowane, np. poprzez test siły odrywania lub pomiar pola magnetycznego.

Jak wygląda cały proces oczyszczania produktów rolnych?

W uproszczeniu droga produktu może wyglądać następująco:

Zbiór plonu → transport → przyjęcie i kontrola surowca → czyszczenie wstępne → przesiewanie i separacja zanieczyszczeń → separacja magnetyczna → suszenie → magazynowanie → transport wewnętrzny → ponowna separacja lub kontrola → przetwarzanie albo pakowanie → sprzedaż.

Rzeczywisty układ procesu zależy oczywiście od produktu. Inaczej przygotowywana będzie pszenica przeznaczona do przemiału, inaczej kukurydza, nasiona roślin oleistych, rośliny strączkowe czy materiał przeznaczony do produkcji pasz.

Wspólna pozostaje jednak jedna zasada: separator magnetyczny jest częścią większego systemu oczyszczania i kontroli produktu.

Dlaczego separatory magnetyczne są ważne w przetwórstwie produktów rolnych?

Największą zaletą separacji magnetycznej jest możliwość wychwycenia określonych zanieczyszczeń metalicznych bez konieczności zatrzymywania całego strumienia produktu. Odpowiednio dobrany separator może pracować bezpośrednio w procesie transportowania surowca.

Ma to znaczenie na kilku poziomach.

• Po pierwsze, pozwala ograniczać ryzyko przedostania się zanieczyszczeń metalicznych do kolejnych etapów produkcji.

• Po drugie, chroni maszyny przed elementami, które mogłyby powodować awarie lub przyspieszone zużycie.

• Po trzecie, umożliwia stworzenie kilku kolejnych barier ochronnych na różnych etapach procesu technologicznego.

Najważniejsze jest jednak właściwe zaprojektowanie całego systemu. Oczyszczanie produktów rolnych za pomocą separatorów magnetycznych nie zastępuje przesiewania, aspiracji, sortowania, kontroli jakości ani innych metod wykrywania ciał obcych. Jest jedną ze specjalistycznych metod odpowiadających za konkretną kategorię zagrożeń.

Dzięki połączeniu kilku technologii można stworzyć wieloetapowy proces, w którym surowiec jest stopniowo oczyszczany od momentu zbioru aż do przekazania go do dalszej produkcji lub sprzedaży.

Artykuł sponsorowany