8. TOHUM TEMİZLEME İLKELERİ VE MAKİNALARI
8.1. Giriş
Harmandan elde edilen daneli ürünlerin içindeki yabancı maddelerinden arınarak ana bitki danelerinin elde edilmesi gerekir. Ayrılan ana bitki danelerinin bir kısmı yemeklik, bir kısmı da gelecek yıl yapılacak ekimde kullanılmak üzere tohumluk olarak ayrılır.
Tarımda üretimi artırmak için alınan iyi toprak işleme, sulama, zararlılarla mücadele ve gübreleme gibi önlemlerin yanı sıra iyi tohumluk kullanmakla hasat edilecek ürünün veriminin yükseltilebileceği şüphesizdir. “Ne ekersen onu biçersin atasözü” yüksek nitelikli tohumluk kullanmanın kaliteli ve fazla ürün elde etmek için gerekli olduğunu hatta yukarıda sayılan diğer temel önlemlerin başında geldiğini açıkça göstermektedir.
İyi tohumluk hasattan elde edilen karışım içinden çeşitli yöntem ve araçlar kullanarak ayrılabilir. Tohumluğun dışında yemeklik için ayrılan hububat ile tarıma ilişkin yağ ve gıda maddeleri sanayine sevk edilecek danelerin temiz olması bunların pazarda daha iyi fiyat bulabilmesini sağlayacaktır.
Yüksek nitelikli tohumluk dendiği zaman, ürünün içine hasat ve harman sırasında karışan taş, toprak, kavuz, sap, saman, kesmik, yabancı hububat ve yabancı ot tohumları, cılız, hastalıklı ve kırık danelerden ayrılmış ana bitkiye ait sağlam ve iri daneler topluluğu anlaşılır. Bu ana bitki daneleri modern makinalar olan biçerdöver veya yüksek verimli harman makinalarında da iyi bir şekilde ayrılamaz. Tohumluğun hazırlanmasında 3 ana kademe vardır. Bunlar;
Mekanik hazırlama: Ana bitki danelerinin yabancı maddelerden ayrılması için yapılan bütün işlemleri kapsar.
Sınıflandırma: Mekanik temizlemeden elde edilen temiz daneler kendi aralarında sınıflandırılarak en iri ve dolgun olan daneler tohumluk olarak ayrılır.
İlaçlama: Bu son kademede sınıflandırma ile ayrılan tohumluk ekime kadar geçen devre içinde ambar zararlılarına karşı ilaçlanır. Bu ilaçlama aynı zamanda ekimden sonra çimlenmeye kadar geçen devre içinde çeşitli hastalık ve zararlılara karşı danelerin korunmasını da sağlar.
Tohumluğun temizlenmesinde mekanik temizleme ve sınıflandırma çoğu kez birbirinden kesin sınırlarla ayrılmayan işlemlerdir. Birçok makine her iki işlemi bir anda yapmaktadır. İlaçlama işi ise daima son bir kademe olarak ya temizleme ve sınıflandırma makinasına bağlı özel bir düzen yardımıyla veya ayrı bir işlem halinde ve ayrı bir zamanda yapılır.
Herhangi bir tohumda; biri saklı olan iç değer, diğeri safiyet, irilik, dolgunluk vb. özelliklerle ilgili dış değer vardır. İç değer kalıtsal karakterde olup danenin biyolojik özellikleriyle ve dış değer tohumun fiziksel özellikleriyle ilgilidir. Tohumluğun temizlenme ve sınıflandırılmasında göz önüne alınan dış değer iyi olduğu zaman genel olarak iç değerlerinde yani genetik ve biyolojik özelliklerin de iyi olduğu kabul edilir. İç değerler ıslah yoluyla geliştirilir. Ancak tohumluğun sadece iç değerce yüksek özellikli olması yetmez, onun dış değerce de iyileştirilmesi gerekir.
Harmanda elde edilen karışım içinde çeşitli maddelerle birlikte ana bitki danesi de vardır. Bu karışımı oluşturan çeşitli maddeler üç ana grup içinde incelenebilir.
Ana bitki tohumları: Ana bitkinin sağlam ve dolgun danelerinden başka cılız ve boş daneler, kavuzlu ve kavuzsuz daneler ve kırık daneler bulunur.
Yabancı tohumlar: Ana bitki danelerinden başka cins daneleri ve yabancı ot tohumları bu gruptadır.
Cansız yabancı maddeler: Cansız yabancı maddeler organik ve inorganik maddeler olarak iki kısımda incelenir. Organik yabancı maddeler sap, saman ve kavuz gibi maddelerdir. İnorganik yabancı maddeler ise taş, toprak ve tozdur.
Karışım içerisindeki sağlam ve dolgun danelerin ağırlık itibariyle yüzde oranı, ürünün tohumluk olarak safiyet derecesini verir. Bir tohumluğun safiyet derecesinin %100 olması daima arzu edilir. Bu nedenle tohumluğun safiyet derecesini mümkün olduğu kadar %100’e yaklaştırmak için tohumluğa ayrılan ürün, hem mekanik temizleme ve hem de sınıflandırma işlemlerine tabi tutulur. Bu yapılmadığı takdirde, ekilecek bitkinin sağlam ve dolgun daneleriyle birlikte bütün bu yabancı maddeler de tarlaya atılır ve bunlar çeşitli zararlara neden olur.
Karışım içindeki yabancı ot tohumları çeşitli zararlar meydana getirir. Yabani otlar tohumlarla birlikte ekildiğinde özellikle kültür bitkisinin aleyhine gelişir. Zira yabancı tohumlar doğa koşullarına daha uygundur. Bunlar kolayca gelişerek toprağın nem ve gıda maddelerini tüketirler. Bazı yabani bitkiler ise kültür bitkisi üzerinde asalak olarak yaşar. Yabani otlar çabuk gelişince kültür bitkisine gölge oluşturur ve aynı zamanda böceklere ve diğer zararlılara yataklık yapar. Ürünün saklanması sırasında ürün içinde rutubet oluşturarak kızışmaya neden olur, un içinde zehirli etki yaparlar. Ayrıca yabani otlar tarla yüzeyini kaplarsa tarlanın işlenmesi zorlaşır ve çeki kuvveti gereksinimi artar.
Karışım içinde yabancı hububat daneleri ürünün safiyetini düşürür. Sonuçta ürünün değeri azalır. Ayrıca örneğin buğday çavdar karışımında çavdar daha kolay kardeşlendiğinden tarlada buğday aleyhine kolayca gelişir. Fakat tohum temizleme tekniği yönünden hububat danelerini birbirinden ayırmak zordur. Bu sebeple daha ürün tarlada iken mümkün olduğu oranda tohumluğa ayrılacak kısımda yabancı başakları olgunlaşmadan koparmak gerekir.
Cansız yabancı maddeler ise tohumluğa doğrudan doğruya etki etmezler. Fakat tohumluğun hektolitre ağırlığına etki edeceğinden ekim miktarı ayarında hataya neden olur. Ayrıca ekim makinasının normal çalışmasına da engel olur.
8.2. Tohum Temizleme ve Sınıflandırma İlkeleri
Tohum temizleme ve sınıflandırma işi, bir bitkinin tohumlarını yabancı maddelerden ve diğer tohumlardan ayırmak ve elde edilen temiz danelerden tohumluğa en çok yarayanları seçmektir.
Sınıflandırma işlemi sonucunda daneler değişik kalitede sınıflara ayrılır. Bu sınıflardan bir kısmı tohumluğa yarayışlı ise de bir kısmı ancak yemeklik olarak kullanılır. Doğal bir karışım halinde olan bir tohumluğun içerisindeki unsurlar fiziksel ve mekaniksel özellikleri bakımından birbirinden farklı iseler, çeşitli fonksiyonlara ayrılmaları olasıdır. Gruplar arasındaki müşterek özelliklerde farklılık ne kadar fazla olursa ayırma işi o derece kolay ve başarılı olur.
Herhangi bir karışımın gruplara ayrılmasında rol oynayan özellikler, karışımı oluşturan kısımların fiziksel ve mekanik özellikleridir. Bunlar yüzey özellikleri, dane şekilleri, özgül ağırlık, esneklik, renk vb. dir. Tohum temizlemede, yabancı maddeleri tohumlardan ayırabilmek için bu özelliklerden yararlanılır. Ortak özelliklerinden yararlanılarak birbirinden ayrılan grupların kaliteleri farklı olmalıdır. Örneğin tohumluk olarak, biyolojik özellikleri farklı ve üstün olan diğer bir deyişle sürme, çimlenme gücü ve verimi yüksek olan daneler ayrılmalıdır. Genel bir kural olarak ağır danelerin bu özelliklere sahip olduğu kabul edilir.
Danenin ağırlığı, danenin iriliğine yani boyutlarının büyüklüğüne bağlıdır. Böylece irilik farkından yararlanılarak üstün biyolojik yeteneğe sahip daneleri ayırma olanağı vardır.
Aerodinamik özelliklere göre de ağır daneler ayrılabilir. Danenin verimi özgül ağırlığına da bağlı olduğundan özgül ağırlığına göre de ayırma yapılabilir. Böylece gerek tohum temizlemede ve gerekse danelerin sınıflandırılmasında karışımı oluşturan çeşitli unsurların fiziko-mekanik özelliklerinden yararlanılır. O halde ayırma ve sınıflandırma yapılmadan önce karışım içindeki grupların ortak karakterleri göz önüne alınarak incelenmeli ve buna uygun yöntem saptanmalıdır.
Tohumluğun ayrılmasında yararlanılan fiziko-mekanik özellikler aşağıdaki gibi sıralanabilir.
1. Boyut özellikleri 2. Aerodinamik özellikler 3. Yüzey özellikleri 4. Şekil özellikleri
5. Özgül ağırlık özellikleri 6. Esneklik özellikleri
7. Mekanik direnç özellikleri 8. Statik elektrik özellikleridir 9. Renk (optik) özellikleridir.
8.2.1.Boyut Özellikleri
Karışımı oluşturan unsurların boyut özelliklerine göre ayrılması uygulamada en fazla kullanılan yöntemdir. Bir danenin uzunluk, genişlik ve kalınlık olmak üzere üç boyutu vardır (Şekil 8.1).
Uzunluk danenin en büyük, genişlik orta ve kalınlık en küçük boyutudur. Bu üç boyut yönünden farklı olan gruplar kolayca birinden ayrılabilir.
Şekil 8.1. Danelerdeki boyutlar
8.2.1.1. Genişliklerine Göre Ayırma
Danelerin genişliğine göre ayrılmasında yuvarlak delikli elekler kullanılır. Yuvarlak bir delikten ancak genişliği delik çapından az olan daneler geçebilir (Şekil 8.2.). Yuvarlak delikli eleklerle ayırmada diğer boyutların hiçbir rolü yoktur. Uzun olan danelerin yuvarlak delikten
geçebilmesi için uzunluk eksenleri elek düzlemine dik gelmelidir. Aksi halde deliklerle karşılaşma olasılığı çok azalır. Bu, eleğin düşey yönde titreşimi ile sağlanabilir. Kullanılan tohum temizleme makinalarının çoğunda elekler yatay salınım hareketi yapar. Bu nedenle yulaf, çavdar v.b. gibi uzun daneler, genişlikleri delik çapından az dahi olsa, yuvarlak delikli eleklerden kolay geçememektedir. Yalnız uzunlukları genişliklerinin bir katını geçmeyen nohut, darı, tırfıl, yonca gibi daneler yatay salınımlı yuvarlak delikli eleklerden kolayca geçebilir. Uygulamada herhangi bir tohumluğun genişliğine göre sınıflandırılmasında bu husus göz önünde bulundurulmalıdır. Tohumluk karışımını genişlik ölçülerine göre ayırabilmek için, elek deliklerinin çapı, tohumluğa ayrılacak danelerin genişliği ile elek altına geçmesi istenen danelerin genişlikleri arasında bulunan bir değerde olmalıdır.
Şekil 8.2. Danelerin genişliğine göre yuvarlak delikli elekte ayrılması (Eker 1983).
8.2.1.2. Kalınlıklarına Göre Ayırma
Kalınlığına göre danelerin ayrılmasında dikdörtgen ve oblong delikli elekler kullanılır. Bu tip eleklerden, yalnızca kalınlıkları delik genişliğinden az olan daneler alta geçebilir (Şekil 8.3).
Bunun sonucu daneler uzunluk eksenleriyle elek düzlemine hem dik ve hem de paralel düzende bulunabilir. Şekil 8.3 de kalınlıkları (a,b,c) delik genişliğinden az olan daneler elekten aşağı geçerler. Kalınlığı (d) delik genişliğinden fazla olan daneler ise elek üzerinde kalır.
Şekil 8.3. Danenin oblong delikli elekte ayrılması (Eker 1983).
Danenin uzunluk ekseni elek düzlemine paralel bulunduğu takdirde deliklere denk gelmesi için şu koşulların oluşması gerekir.
1. Dar kenarı üzerine oturmalı 2. Delikler paralel bir hale gelmeli
3. Delik danelerden daha uzun olmalıdır.
Bu koşullar eleğin yatay salınımlı bir hareket yapması ile sağlanabilir. Tohumluk karışımını danelerin kalınlık ölçülerine göre ayırabilmek için elek deliklerinin elek üstünde kalması
istenen danelerin kalınlıklarından dar, fakat alta geçecek danelerin kalınlıklarından daha geniş olması gerekir.
8.2.1.3. Uzunluklarına Göre Ayırma
Danelerin uzunluğuna göre ayrılmasında silindirik ayırıcılar ile diskli ayrıcılardan yani triyörlerden yararlanılır. Triyörler, üzerinde yuvalar bulunan silindirik veya disk şeklindeki yüzeylerdir. Triyör yuvalarına giren uzun danelerin ağırlık merkezleri yuva dışında kalacağından triyörün dönmesi ile uzun daneler yuvadan düşer. Kısa daneler ise yuva içinde kalarak ayrılır (Şekil 8.4).
Şekil 8.4. Danelerin triyörde uzunluğuna göre ayrılması (Anonymous 1980)
8.2.2. Aerodinamik Özelliklere Göre Ayırma
Tohumluk karışımını oluşturan çeşitli danelerin aerodinamik özelliklerine göre ayrılması en çok kullanılan yöntemlerden biridir. Bu tip ayırma, hava akımı ile danenin karşılıklı hareketleri ile oluşur.
Hava, içinde hareket eden bir cisme direnç gösterir. Bu dirence göre, hareket eden cismin hızı değişir. Karışım içindeki grupların aerodinamik özellikleri farklı olursa, hava akımının da hızları farklı olacağından ayırma yapılabilir. Aerodinamik özelliklere göre ayırma durağan ve hareketli hava içinde olmak üzere iki şekilde yapılabilir.
Durağan hava içinde ayırmada dane hava içine fırlatılır. Kütlesi dolayısıyla ataleti fazla olan daneler uzağa gider. Buna karşın cılız ve hafif daneler hava direncini yenebilecek atalete sahip olmadıklarında yakına düşerler. Bu şekilde karışım gruplara ayrılabilir.
Durağan hava içinde ayırma yerine bugün modern tohum temizleme makinalarında hareketli hava akımı kullanılır. Hava akımına bırakılan karışım içindeki hafif kısımlar, ataletleri az olduğundan, hava hızına çabuk uyum sağlayarak, kütlesi fazla olanlara oranla daha uzağa götürülür ve böylece ağır daneler ve varsa taş gibi bazı yabancı maddeler toz, kavuz ve saman gibi hafif olan yabancı maddelerden ayrılır.
Aerodinamik özellikler daha çok temizleme işinde kullanılır. Çünkü sınıflandırma işlemi için hava akımından yararlanmak çoğu kez etkili olmamakta ve tam ayrım yapılamamaktadır.
Havanın cisimlere karşı gösterdiği direnç, çeşitli faktörlere bağlıdır. Bu direnç aşağıdaki formülle hesaplanabilir.
V2
g A C R k Burada;
R Cismin hareketine karşı koyan direnç (N)
C Cismin şekline bağlı direnç (sürüklenme) katsayısı
Havanın özgül kütlesi (1.23 kg/m3)
k
A Cismin hareket yönüne dik kesit alanı (m2)
V Cisimle hava arasındaki bağıl hız farkıdır(m/s)
Tohumluğu oluşturan daneler eğik ya da yatay bir hava akımına bırakılırsa, hava akımı danelere bir R kuvveti ile etki eder. Bu kuvvetin etkisi altında daneler belirli bir hız ve ivme kazanır. R direnç kuvveti büyüdükçe danelerin hızı artar ve daneler de o oranda daha uzağa fırlatılır. R direnç kuvvetinin cisme uyguladığı ivme aşağıdaki gibi hesaplanır.
G V A C mg
V A C m
aR R k k
2
2
Burada;
R
a R direnç kuvvetinin cisme uyguladığı ivme (m/s2)
m Cismin kütlesi (kg)
G Cismin ağırlığıdır(N).
Bu formülde G
A C k
terimi cismin aerodinamik (incelik oranı ) katsayısıdır ve kadile gösterilir.
Bu katsayı cismin aerodinamik özelliklerinin bir ölçüsü olabilir. Fakat pratikte aerodinamik özellikleri tanımlamak için diğer bir ölçü olan kritik hız kullanılır.
Aşağıdan yukarıya sürekli bir hava akımının bulunduğu bir kanal içerisine bir cisim bırakılırsa bu cisim 2 kuvvetin etkisinde kalır. Bunlar hava akımın direnci (R) ve cismin kendi ağırlığıdır (G). R direnci aşağıdan yukarıya, G ağırlığı ise yukarıdan aşağıya doğru yönelmiştir (Şekil 8.5).
Bu kuvvetlerin durumlarına göre aşağıdaki durumlar ortaya çıkar.
G>R ise cisim aşağıya düşer.
G<R ise cisim yukarı çıkar.
G=R ise cisim havada askıda kalır.
Şekil 8.5. Danenin hava akımı içerisindeki durumu
G=R olduğu zaman cismin bağıl hızı, havanın gerçek hızına eşittir, ancak yönü hava akımının tersi yönündedir. İşte bu hıza kritik hız denir. Kritik hız aşağıdaki gibi yazılabilir.
2 k kV g A k R G
k
k C A
G V g
Kritik hız bir dane için belli bir değerde değildir. Çünkü dane düşey kanal içinde devamlı bir dönme hareketi yapar ve her seferinde hava akımına karşı gelen kesit değiştiği için buna bağlı olarak R değişir ve daneye etki eden hız da değişir. Böylece dane kanal içinde sabit yükseklikte kalamaz. Çizelge 8.1 de bazı tarımsal ürünlerin kritik hızları (Vk), direnç katsayıları (C) ve aerodinamik katsayı verilmiştir.
Dik kanal içine daneler fazla miktarda bırakılırsa bunlar birbirine çarparak ayırma işinin kalitesini bozarlar. Aerodinamik özelliklere göre ayırmada dik ya da yatık kanallar kullanılır.
Çizelge 8.1. Bazı tarımsal ürünlerin kritik hızları (Vk), direnç (C) ve aerodinamik katsayıları (Yağcıoğlu 1996)
Materyal Kritik hız
sınırları (Vk) (m/s)
Direnç ya da sürüklenme katsayısı (C)
Aerodinamik katsayı (kad) Buğday 8.90-11.50 0.184-0.265 0.076-0.121 Çavdar 8.36-9.83 0.160-0.222 0.100-0.140
Arpa 8.41-10.77 0.191-0.272 0.084-0.138
Yulaf 8.08-9.11 0.169-0.300 0.118-0.150
Bezelye 15.50-17.50 0.190-0.229 0.031-0.040
Fiğ 13.23-17.00 0.168-0.257 0.034-0.056
Mısır 12.50-14.00 0.160-0.280 0.050-0.060
Kırık buğday 7.30-9.50 0.160-0.220 0.100-0.140
Soya 10.00-20.00
Buğday samanı 0.75-5.25 Yulaf samanı 0.74-3.86 Arpa samanı 0.67-3.10
Dik kanalda vantilatörden gelen havanın hızı üç kademe halinde düşürülür. Hava hızının düşmesi bu kanalın üç yerinde (1,2 ve 3) görülür bir şekilde genişletilmesinden ileri gelir.
Değişik ölçüde kanallar kullanılarak farklı kesitlerde farklı daneler elde edilir (Şekil 8.6).
Yatay yöndeki hava akımının etkisi daha azdır. Hava akımına bırakılan daneler havanın ( R ) itme kuvvetinden başka aynı zamanda yer çekiminin de etkisi altında bulunduklarından bu iki kuvvetin bileşkesi yönünde yol alarak Şekil 8.7 den de görülebileceği gibi hafif olanlar daha uzağa atıldığı halde ağır daneler daha yakına düşer.
Hava akımının yönü dikleştikçe etkisi de artar. Daneler hava akımı içinde daha uzun süre kalabilir ve bu şekilde değişik yüzeylerden hava akımının etkisinde kalarak daha iyi bir ayrılma elde edilir. Bu nedenle en basit tohum temizleme ve sınıflandırma makinalarında bile vantilatörden gelen hava kanalı az çok eğik yapılır. Yüksek verimli tohum temizleme ve sınıflandırma makinalarında ise genel olarak dik hava akımından yararlanılır
Şekil 8.6. Dik kanalda danelerin ayrılması (A. Ağır dane, B. Orta ağır dane, C.Hafif dane) (Eker 1983)
.
Şekil 8.7. Yatay kanalda danelerin ayrılması (Anonymous 1984c) 8.2.3.Yüzey Özelliklerine Göre Ayırma
Bir karışımı oluşturan çeşitli danelerin yüzey özellikleri farklıdır. Bazı bitki tohumlarında yüzey pürüzlü, tüylü, girintili ve çıkıntılı olduğu halde, bazılarında yüzey düz ve parlaktır. Eğik bir düzlem üzerinde hareket eden cisimlere eğik yüzey tarafından gösterilen direnç, bunların yüzey durumlarına ve dolayısıyla cisim ile yüzey arasındaki sürtünme katsayısına bağlıdır.
Yüzey durumları bakımından farklı tohum ve yabancı maddeleri birbirinden ayırmada eğik yüzeylerin bu farklı dirençlerinden yararlanılır.
Eğik yüzeyin cisimlerin hareketine karşı gösterdiği direnç, sürtünme kuvvetidir. Sürtünme kuvveti (F), cismin eğik yüzey üzerine yaptığı basıncın yüzeye dik olan bileşeni (N) ve sürtünme katsayısına (f) bağlıdır. Sürtünme kuvveti F=f×N yazılabilir.
Bir eğik düzlem üzerindeki danenin hareketi Şekil 8.8. göz önüne alınarak incelenebilir.
Danenin ağırlı (G) ve sürtünme kuvveti (F) olsun. G kuvveti, biri G×Sinα ve diğeri G×Cosα olan iki bileşene ayrılır. Danenin eğik yüzey üzerinde hareketsiz olması için aşağıdaki eşitlikler yazılabilir (Ayık 1985).
cos
sin F fN fG
G
tan
GCos f GSin
Şekil 8.8. Eğik yüzeyde daneye etkiyen kuvvetler (Ayık 1985)
Bu sonuca göre danenin hareketsiz olması için sürtünme katsayısının, eğim açısının tanjantına eşit ya da bundan büyük olması gerekir. Buna göre tanjantı, sürtünme katsayısına eşit olan eğim açısının, sürtünme açısı olarak tanımlanmasına yol açar. Sürtünme açısı φ ile gösterilirse f=tanφ olur.
Karışım içindeki grupların farklı f ve φ değerlerine sahip olması halinde bu gruplar birbirinden kolayca ayrılabilir. Danenin sürtünme katsayısı ve sürtünme açısı büyüdükçe eğik yüzey üzerinde kayabilmesi için eğim açısının da o kadar büyük olması gerekir.
Sürtünme katsayısı danenin ağırlığına bağlı değildir. Ancak dolgun ve iri danelerin daha düzgün bir yüzeye sahip oldukları çoğu bitkiler için doğru bir deyimdir. Hastalıklı ve cılız daneler ise buruşuk ve pürüzlü bir yüzeye sahiptir. Böylece cılız ve hastalıklı daneleri yüzey özelliklerinden yararlanarak tohumluktan ayırmak olasıdır.
Danelerin yüzey özelliklerine göre ayrılmasında eğik yüzeyler kullanılır. Bu fiziksel özelliklere göre ikinci ayırma yolu elektro manyetik silindirlerdir. Bu yöntem özellikle yonca içinden küsküt tohumlarını ayırmak için kullanılır.
8.2.4. Danelerin Şekil Özelliklerine Göre Ayrılması
Daneler şekil yönünden farklılıklar gösterir. Yuvarlak ve oval olan daneler ile yassı ve gayrı muntazam olan daneler eğik bir yüzey üzerine konulduğunda yüzey üzerindeki hareketleri farklı olur. Çünkü yuvarlak daneler yuvarlanma sürtünmesi, diğerleri ise kayma sürtünmesinin etkisindedir. Bilindiği gibi yuvalanma sürtünme katsayısı daha küçük değerde olduğundan şekil bakımından gruplar kolayca ayrılabilir. Şekil özelliklerinden yararlanılarak ayırmada bezli eğik yüzeyler ve spiral triyörler kullanılır.
Şekil özelliklerinden yararlanılarak bazı daneler eleklerle de kolayca birbirinden ayrılabilir.
Özellikle üçgen delikli elekler kırık ve sağlam daneleri ayırabilmektedir. Üçgen şeklindeki delikten kırık daneler kolayca geçerken dolgun olan sağlam daneler geçemez.
6.2.5. Danelerin Özgül Ağırlıklarına Göre Ayrılması
Tohumluğu oluşturan kısımların yapısı, nem oranı, olgunluk derecesi v.b. bakımından farklı oluşu özgül ağırlıklarının da farklı olmasına neden olur. Özgül ağırlığı sabit olan bir ortam içine farklı özgül ağırlıktaki gruplardan oluşan bir karışım konulursa bunları birbirinden ayırmak mümkün olur. Ortam genellikle bir sıvıdır. Sıvının özgül ağırlığı , cismin yani danenin özgül s ağırlığı olsun. Bu durumda üç durum meydana gelir. c
c
s
ise dane yüzer.
c
s
ise dane askıda kalır.
c
s
ise dane batar.
Özgül ağırlığına göre ayırma yapılabilmesi için kullanılan sıvının özgül ağırlığının, birbirinden ayrılması istenen unsurlardan birinin özgül ağırlığından fazla, diğerinkinden az olmalıdır.
Kullanılan sıvılar daha çok tohumluğa zarar vermeyen tuz eriyikleridir.
Danelerin özgül ağırlığına göre ayrılması durgun sıvı içinde olduğu gibi hareketli sıvı içinde de yapılabilir. Dik bir kanalda aşağıdan yukarıya doğru akan sıvıda danenin mutlak hareket hızı V ise, bu hız aşağıdaki gibi yazılır.
s
d V
V V Burada;
Vd=Danenin durgun suda düşme hızı (m/s) Vs=Sıvının kanaldaki hareket hızıdır (m/s) Bu hızların değerlerine göre de üç durum ortaya çıkar.
s
d V
V Daneler dibe çöker.
s
d V
V Daneler yukarı çıkar.
s
d V
V Daneler sıvı içinde askıda kalır.
Karışım içindeki grupları ayırmak için sıvı hızı o şekilde alınır ki bazı daneler dibe çökerken, diğerleri su ile yukarı çıkar. Suyun hızı, ayrılması istenen cisimlerin düşme hızları arasında olmalıdır.
Yatay su akımındaki ayırma da aynı ilkeye dayanır. Yatay su akımına bırakılan dane, su hızı ile düşme hızı etkisi altındadır. Dane bu hızların bileşkesi olan V yönünde hareket eder. Vs sabit kaldığına göre α açısının değeri Vd ye yani danenin özgül ağırlığıyla ilgili olan hıza bağlıdır.
Vd hızı arttıkça α açısı azalır ve dane sıvı akımına bırakıldığı noktanın yakınına düşer. Böylece özgül ağırlıkları farklı olan danelerin dibe çökme hızları da farklı olur ve sıvının içinde farklı uzaklıklarda dibe çöker ve ayrılma sağlanır. Buradaki uygun sıvı hızı 0.5 m/s kabul edilir.
8.2.6. Danelerin Esneklik Özelliklerine Göre Ayrılması
Çeşitli danelerin yapı, nem, olgunluk derecesi v.b. bakımından farklı oluşları, esnekliklerinin de farklı olmasına neden olur. Esneklik cisimlerin deformasyondan sonra tekrar eski şekillerini alabilme yeteneğidir. Bir cismin esneklik derecesi katsayısı, bu cismin esnek bir yatay yüzey üzerine düştükten sonraki hızı (V2) nin, düşmeden önceki (V1) hızına oranıdır.
1 2
V e V
Eğer havanın direnci göz önüne alınmazsa esneklik yüksekliklere bağlı olarak yazılabilir (Şekil 8.9).
H h V
eV
1 2
Burada;
H=Cismin düşme yüksekliği (m)
h= Cismin düştükten sonraki yükseliş miktarıdır (m).
Yatay düzleme göre bir α açısı ile yerleştirilen eğik düzlem üzerine düşen daneler yansıtılarak belli bir uzaklığa fırlatılır. Fazla esnek olanlar (b) uzağa, daha az esnek olanlar ise (a) yakına düşerler. İyi bir ayırma için α=22.5° ve H=1.5 m alınmalıdır.
Danelerin esneklik özelliklerine göre ayrılmasında kullanılan diğer bir yöntem de sarsıntılı masaladır.
Şekil 8.9. Danelerin esneklik özelliğine göre ayrılması (a. Az esnek daneler, b. Çok esnek olan daneler) (Anonymous 1984c)
8.2.7. Danelerin Mekanik Direnç Özelliğine Göre Ayrılması
Danelerin gösterdiği mekanik direnç de ayırıcı bir özellik olabilir. Örneğin toprak parçaları ve cılız daneler sağlam danelerden bu şekilde ayrılır. Bunun için ters yönde birbirine temas ederek dönen kauçuk silindirler kullanılır. Toprak parçaları bu iki silindir arasından geçerken parçalanır. Sağlam daneler ise kauçuğu esneterek ezilmeden geçer. Böylece toz haline gelmiş olan toprak elek veya rüzgârla ayrılır (Şekil 8.10).
Şekil 8.10. Danelerin mekanik direnç özelliğine göre ayrılması (Anonymous 1984c)
8.2.8. Danelerin Statik Elektrik Özelliklerine Göre Ayrılması
Daneler elektriksel özellik farkından yararlanarak ayrılır. Karışımı meydana getiren materyaller statik elektrikle yüklenir. Bu yüklemede sürtme, kontak ve korona yöntemlerinden birisi kullanılabilir.
Sürtme yönteminde danelerin birbirlerine ve diğer cisimlere sürtünmesiyle meydana gelen statik elektrikten yararlanılır. Statik elektrikle yüklenen karışım pozitif ve negatif elektrotların oluşturduğu elektrik alanı içerisinden geçirilir. Pozitif yüklü olanlar negatif elektroda, negatif yüklenmiş olanlar pozitif elektroda doğru çekilirler. Yeşil yem bitkileri tohumlarının içinden hafif maddelerin ayrılmasında iyi sonuç verirler.
Kontakt yükleme yönteminde kondaktivitesi yüksek olan daneler daha fazla elektrikle yüklenir ve diğer danelerden daha uzağa itilirler. Özellikle nem farkı olan materyallerin ayrılmasında kullanılırlar.
Korona, bir iletkenin elektrik alan şiddeti veya yüzeysel alan şiddeti kendisini çeviren gazın delinme dayanımını aştığında meydana gelen kısmi boşalmadır. Meydana gelen bu kısmi boşalmalar (korona) geçici veya sürekli nitelikte olabilmektedir. Korona ismi ise delinme sırasında meydana gelen ışımaların güneşi kuşatan koronaya benzerliğinden gelmektedir ( http://www.elektrikce.com). Korona etrafındaki hava moleküllerinin elektrik yüküyle yüklenmesine neden olur. Koronanın etrafında meydana gelen pozitif ve negatif yüklü iyonlar daneleri etkiler. Koronanın etrafında oluşan pozitif iyonlar korona tarafından çekilirken, negatif iyonlar korona tarafında itilir. Negatif iyonlar daneleri negatif elektrikle yükler. Daha sonra pozitif ve negatif elektrotların arasından geçen pozitif yüklü daneler negatif elektrotlar tarafından çekilir.
8.2.9. Danelerin Renk Özelliklerine Göre Ayrılması
Tarımsal ürünlerin ışığı yansıtma, tutma ve geçirme özelliklerinden yararlanılarak daneler renk özelliklerine göre birbirinden ayrılır. Renk ya da optik özelliğe göre ayırmada renk farklılıklarını ortaya çıkaran sensörlerden yaralanılır. Renkleri farklı olan materyaller renk sensörleri yardımıyla birbirinden ayrılır. Materyalin üzerine beyaz ışık demeti gönderilir. Bu ışığın materyalden yansıma ve geçme durumlarına göre ayrım yapılır. Her ürünün belirleyici dalga boyu vardır.
