Тенденції в технології збирання цукрових буряків

 

У світі нараховується 113 країн, які виробляють цукор, 42 з них виробляють цукор із буряків; це насамперед країни помірного кліматичного поясу, сюди входять країни Західної, Центральної та Східної Європи, США, Китай та Японія. Проте переважна більшість — добрі три чверті-світового виробництва цукру — все ще виробляються з цукрової тростини, вирощеної в субтропічній кліматичній зоні.

Виробництво біоетанолу, що потребує розширення посівних площ як цукрової тростини, так і буряка, часто пов’язане з виробництвом цукру. І з моменту розгортання дискусії навколо «енергетичної революції», у світі, зокрема в Німеччині, цукрові буряки також почали використовуватися на біогазових заводах для розщеплення важких композицій кукурудзяного субстрату, що стало результатом того, що цукровий буряк має вихід найбільш легко зброджуваної сухої маси серед будь-яких інших сільськогосподарських культур.

Після двох років в умовах лібералізації ринку цукру в ЄС стало очевидним, що виробництво не може бути прибутковим без урядових субсидій. У зв’язку з посиленням різних обмежувальних заходів на використання засобів захисту рослин та гарантій сукупних платежів в окремих країнах, виробництво бурякового цукру в ЄС, зокрема в Німеччині, опинилося в глибокій кризі. Однак конкурентоспроможність залишається пов'язаною з оптимізацією вартості завантаження потужностей існуючих систем, що призвело  до заходів реструктуризації та закриття заводів у багатьох виробничих регіонах Союзу.

"Бум вирощування", який спостерігався в попередні роки, із підвищеним попитом на надійну технологію збирання врожаю в даний час замінюється фазою "статусу-кво", що призводить лише до заміни та оновлення вживаної техніки.

За матеріалами виставки сільськогосподарської техніки «Agritechnica 2019», д-ра Клауса Ціглера, Асоціації франконських виробників цукрових буряків, Ейбельштадт, Німеччина.

Збирання врожаю

Висновки експертів показують, що нині цукровий буряк містить значно меншу кількість шкідливих, нецукрових речовин, завдяки досягненням селекції та технології вирощування, відповідно його можна використовувати для ефективного виробництва якісного цукру. Також потрібна швидка технічна реакція на збільшення врожайності цукрових буряків, так як збільшення обсягів виробництва сировини потребує її транспортування та доставки на переробку.

Це неминуче впливає на вимоги до технології збирання врожаю: щадної до ґрунту, з низьким рівнем втрат, щонайменшим збитком під час копання, відсутністю (зелених) залишків листя, простої в експлуатації і тим не менш економічної!

Незалежно від галузевої оцінки, це призводить до ще більшої необхідності скорочення витрат у всіх сферах виробництва, але особливо технології збирання врожаю; врешті-решт, близько 25% польових витрат можна віднести саме до цього процесу.

Бурякозбиральний комбайн REXOR 630 / 830 / 930 

6-, 9- або 12-ти рядні збиральні комбайни

Сегмент збирання цукрових буряків продовжує розвиватися за загальною тенденцією до повністю автоматизованої механізації сільського господарства, орієнтованої на продуктивність та економічність. Великі самохідні машини, зазвичай 6-ти рядні, дедалі частіше 9-ти і навіть 12-ти рядні, а також із (проміжним) бункером, нині є стандартом у всьому світі. Починаючи з 1974-1975 років із перших шестирядних бурякозбиральних комбайнів з бункерами — Südzucker Betaking 3000 та Holmer-System Paintner  — збиральна техніка змінюється і продовжує вдосконалюватися протягом останніх кількох десятиліть. Із того часу чіткої тенденції щодо оптимальної ширини рядків не спостерігається; так як вона залежить від ряду інших факторів у сільськогосподарському підприємстві. Однак спосіб збирання врожаю повинен мати можливість належним чином збирати по 100 тис. рослин із гектару з можливим збільшенням врожайності, що особливо актуально в останні роки.

Südzucker Betaking 3000 (1975 рік). Джерело: Wikimedia

Holmer. Джерело: holmer-maschinenbau.com

Подальший розвиток у галузі дбайливого вирощування цукрових буряків із низькими втратами під час збирання врожаю та максимальним захистом ґрунту зазвичай стосується лише багаторядних самохідних машин. 12-ти рядні комбайни завжди потребують додаткових, складних технологій/логістики у полі; однак вони завжди зосереджуються на зменшенні навантаження на ґрунт. Буксирувальні шести, восьми та дванадцяти рядні варіанти (машина для обрізання бадилля та збиральний комбайн-навантажувач) збереглися лише на широких рівнинах Північної Америки та на чорноземах Східної Європи, де вирішальними є максимальна потужність та найкоротша тривалість збирання через погодні умови, а габаритна ширина не підпорядковується ніяким спеціальним правилам. Передумовою їх використання є широко стандартизовані умови експлуатації (великі, рівні площі з рівномірним, багатим на гумус, супіщаним ґрунтом). Місцеві відмінності у рельєфі і типах ґрунту швидко зводять використання цих просто спроектованих машин до нуля.

Системи сприяння управлінню транспортним засобом

Природно, що зміна вимог до зовнішньої якості буряка (видалення рослинного покриву/цілих буряків) для виробництва біогазу та тривалого зберігання також стимулюють інновації. Висока мобільність, маневреність, швидка експлуатаційна готовність та надійність експлуатації — це параметри ефективної роботи на ділянках будь-якого розміру та рельєфу. Велику увагу слід приділити ергономічній роботі та навчанню обслуговуючого персоналу у високотехнологічних кабінах оператора. Моніторинг камерою та керування сенсорним екраном через/на інтерфейсах моніторів вимагають максимальної уваги від оператора, який вдячний за будь-яку автоматизацію, тому системи сприяння управлянню транспортним засобом залишаються головною тенденцією автоматизації.

Однак це не може перешкодити прямому контакту ґрунту з зібраним врожаєм, щоб стежити за якісною роботою із прийнятними ґрунтовими умовами. Тому було розпочато проєкти, що пропонують допомогу в навігації та оптимальному часі для використання великогабаритної техніки. Для того, щоб спростити надзвичайно складний процес збирання врожаю, особливо коли задіяна 9-ти та 12-ти рядна техніка, часто виробники машин вкладають значні кошти та робочу силу у розвиток систем допомоги оператору, автоматизації у співпраці з науковцями, що впливає на продуктивність роботи.  

Використання сучасної пневматичної технології зі стабілізацією балансу та коливань поздовжньої осі для дво- та тривісних машин збільшує експлуатаційну гнучкість на похилій місцевості, а розширені складані стріли дозволяють будувати більші кагати для навантажувачів довжиною 10 м. Копальні агрегати, що утримують підйомники, тепер монтуються окремо та автоматично, точно і незалежно один від одного адаптуються до будь-яких нерівностей поля. Ця можливість, швидше за все, буде все більше цінуватися, особливо для більшої робочої ширини, хоча це є обов’язковою умовою для 12-ти рядних агрегатів. Що стосується ваги техніки, використовуються все більш легкі, але в той же час міцні матеріали. Сучасну техніку можна не тільки дистанційно обслуговувати за допомогою смартфонів та/або планшетних ПК, її налаштування також можна оптимізувати за допомогою комп'ютеризованого дистанційного зв'язку, тим самим скорочуючи робочий час, витрати та спрощуючи керування.

Мінімальне обрізання листя або дефоліація

Дефоліація/обрізання листя цукрових буряків за допомогою двох валів із гумовими та сталевими цепами, швидкість обертання та робоча висота яких індивідуально адаптуються до культури, призвело до подальшого розвитку систем автоматичного регулювання висоти ножів під час обрізання листя. У той же час виробники пропонують ефективні та недорогі варіанти дефоліації з використанням ціпків або так званого «мінімального скальпінгу». Ця технологія видалення листя з використанням модифікованої ударної накладки (поєднання гумових і сталевих ціпків на одному валу) тепер використовується приблизно на трьох чвертях проданих машин.

Обрізання листя та методи мінімальної дефоліації стали відомі на практиці, так як відповідають за визначення «цільового буряка без листя», тобто розраховані на повне видалення листя та мінімальну глибину зрізання головки з метою запобігання відростання нового листя, що сприяє найповнішому використанню потенційної врожайності.

Дефоліація є повноцінною альтернативою на самохідному бурякозбиральному комбайні з бункером як для використання буряків у виробництві біогазу, так і на цукровому заводі. Тяговий тривальний дефоліатор з/без скальпера продається у двофазних системах (наприклад, у США чи Росії), що повинно бути можливим навіть у 12-ти рядних агрегатах із тією самою швидкістю, що й комбайн-навантажувач з окремою тягою.

Дефоліатор Amity Technology серії 50

 

Логістика

Ефективна переробка буряків на цукрових та біогазових заводах вимагає управління великими потоками сировини. При тривалості кампанії від 120 днів і більше бурякові кагати повинні завантажуватися цілодобово та безперервно. Ключову роль у цьому відіграє (самохідний) очисний навантажувач. Виробники завершили перехід на ширину захвату до 10 м із запатентованою різницею кінематичного кута роботи приймального столу.

Звичайно, це потребує адаптації технології збирання врожаю (приймальної технології на очисному навантажувачі), а також логістичних ланцюгів, які підтримуються та об’єднуються в мережу різними програмними забезпеченнями. Але існує одна перешкода — робота в складних, вологих умовах із високим відсотком вологого, липкого ґрунту в кагатах. Відповідно виробники збільшили площу очищення на 15% завдяки використанню семи (замість шести) роликів у приймальних зонах.

Стаціонарні навантажувачі тепер доступні лише для спеціального використання (із приймальним столом або для великих кагатів).

 

Очищення

Збирання цукрових буряків для поставки на переробний завод завершується з попереднім очищенням та визначенням зовнішньої якості коренеплодів (насамперед налипання ґрунту/сторонніх предметів/залишків листя). Для біогазових заводів ситуація інша: сухе чи вологе очищення та, перш за все, видалення залишків землі залежно від місця розташування та типу ґрунту. Зі збільшенням інтересу з боку операторів біогазових установок, все більше відомих виробників машин пропонують технічні рішення для належної підготовки сировини до переробки. Потенційна процедура визначається методом тривалого зберігання цукрових буряків.

Тут стає відомим процес силосування буряків із причин мінімізації втрат та економічних витрат.  Видалення землі є основним питанням для всіх виробників, внаслідок чого деякі з них все ще поєднують та пропонують модулі для очищення та подрібнення різних класів випуску залежно від вимог. Інноваційні компактні машини — у стаціонарному або мобільному режимі — використовують механічні та фізичні властивості цукрових буряків, наприклад, їх статичну рівновагу плаваючого тіла у воді; миття буряків можна, але не обов’язково, проводити в кінці цього процесу.

Накривач кагату цукрових буряків Agritec: HUESKER

Електроніка та ефективність

Розвиток технології збирання та транспортування цукрових буряків характеризується широким використанням електроніки для регулювання та контролю функцій — будь то на цукровому заводі або до ферментатора на біогазовому заводі. Сенсорно-візуальна технологія має на меті полегшити роботу оператора; так як операції стають все більше автоматизованими з метою підтримки або підвищення якості та тривалості роботи агрегату. Виробники пропонують цілий пакет мереж: управління збиранням із відеодокументацією всього робочого процесу або транспортну логістику з цукровим/біогазовим заводом. План транспортування запускає роботу по збиранню врожаю, у Німеччині таким чином збирають 95% посівних площ. Після завершення роботи це, в свою чергу, є підставою для подальшого механізованого накриття та розбирання кагату без застосування ручної праці аж до надання даних для виставлення рахунків.

Суворіші норми до викидів парникових газів в ЄС (нині рівень Stage V парникових викидів) вимагають нової будови двигунів (зазвичай з додаванням реагенту AdBlue) без втрати вихідної потужності. Використання двигунів, які працюють на все більш низькій частоті обертання, зменшує споживання палива та гучність їх роботи за допомогою використання сучасних все більш високопродуктивних машин.

Захист ґрунту є головним козирем

Самохідний бурякозбиральний комбайн із бункером зазвичай є 6-9-ти рядним, але зараз все частіше у всьому світі встановлюється стандарт на використання 12-ти рядних комбайнів.

У поєднанні з новітніми пневматичними технологіями або системами транспортування, позашляховий рух на дво- або тривісних машинах забезпечує ефективне збирання врожаю, захищаючи ґрунт, а також дає можливість роботи перерву під час несприятливої погоди восени. Прогрес у пневматичній технології (зі зниженням тиску накачування шин до 1,4 бар і, отже, збільшенням контактної поверхні) приносить користь ґрунту. Стійкість при переміщенні, відповідність вимогам бічного куту нахилу та розподілу навантаження на вісь були покращені в поєднанні зі складними (гідравлічними) концепціями підвіски. Навантажувальні транспортні засоби з, наприклад, захищеною від ґрунту гусеничною ходовою частиною, тепер також використовуються у поєднанні з бурякозбиральними комбайнами з бункерами для проміжного транспортування всюди, де цього вимагає площа поля та висока врожайність.

Висновки і перспективи

Очищення та завантаження відіграють ключову роль у логістичній мережі, організованій у системі збирання цукрових буряків. У країнах, де проводиться попереднє очищення, використовується самохідний очищувач-навантажувач «Maus» робочою шириною захвату 10 м, який став частиною стандартної процедури. У країнах із великими кагатами (наприклад, у Франції) роликовий забір замінюється бункером, який завантажується за допомогою колісного навантажувача/екскаватора. Варіанти менших тягачів або причепів зараз розробляються лише для застосування у спеціальних випадках (зокрема, у випадку налипання залишків землі). Паралельно проводиться механізація кагатування, особливо на основі нетканого полотна, у світлі більш тривалих переробних кампаній.

Очищувач-навантажувач ROPA еuro-Maus 4

Цифрова мережа даних по посіву, вирощуванню, збиранню врожаю, транспортуванню та кагатуванню забезпечує оптимізацію всього ланцюжка виробничих процесів. Конкурентоспроможність буряка — для використання на цукрових чи біогазових заводах — стабілізується та підвищується завдяки технічним інноваціям та залишається необхідним фактором світового масштабу. Виробники сільськогосподарської техніки присутні у всіх важливих регіонах вирощування цукрових буряків. Кооперативні союзи із зовнішніми науково-дослідними інститутами укладаються для проведення дорогих розробок з автоматизації збиральних комбайнів, керованих датчиками, для полегшення роботи оператора. Ефективне вирощування цукрових буряків у всьому світі засноване на новітніх технологіях (з оптимально навченими операторами), які значно підвищують конкурентоспроможність виробництва бурякового цукру!


1144