<Desc/Clms Page number 1>
WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET METEN VAN DE CONCENTRATIE VAN EEN
BESTANDDEEL IN EEN WORTELGEWAS
De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bepalen van de concentratie van minstens een bestanddeel van wortelgewassen, zoals bijvoorbeeld bieten, cichorei, penen, e. d.
Volgens de huidige stand van de techniek worden wortelgewassen, waaruit bijvoorbeeld een bepaald bestanddeel dient geëxtraheerd te worden, geoogst door middel van een rooimachine waarbij men het loof en de kop ervan afsnijdt en vervolgens het overblijvend bruikbaar deel uit de grond haalt. De aldus geoogste gewassen worden dan vervoerd naar een verwerkingseenheid waar door oordeelkundig opgezette steekproeven een soort gemiddelde concentratie van genoemd bestanddeel gemeten wordt om zieh aldus een idee te kunnen vormen over de kwaliteit van de geoogste gewassen.
Deze werkwijze heeft als nadeel dat slechts een grove schatting van de kwaliteit van het wortelgewas mogelijk is en dat, bovendien, voor gewassen die een voor de verwerking te lage kwaliteit vertonen relatief hoge transportkosten gemaakt werden.
Het is bovendien moeilijk de kwaliteit van de wortelgewassen te relateren aan een teeltplan aangezien de locatie van de gewassen in het veld niet meer gekend is bij levering aan een verwerkingseenheid. De verschillen in groeiomstandigheden in een veld zijn zodanig dat ze de kwaliteit van de geoogste gewassen sterk kunnen beïnvloedden.
<Desc/Clms Page number 2>
De uitvinding wil aan deze en andere nadelen verhelpen door een werkwijze voor te stellen waarbij de kwaliteit van de gewassen, v66r hun transport naar de verwerkingseenheid, nauwkeurig bepaald wordt zodanig dat het mogelijk is enkel gewassen met een voldoende kwaliteit aan te bieden voor verwerking.
Tot dit doel bepaalt men de concentratie van genoemd bestanddeel v66r of tijdens het rooien van desbetreffend wortelgewas.
Doelmatig snijdt men, voor het rooien, de kop van desbetreffend wortelgewas af en bepaalt men, via het aldus ontstane snijvlak, de concentratie van genoemd bestanddeel.
Op een voordelige wijze meet men de concentratie van genoemd bestanddeel tijdens het afsnijden zelf van genoemde kop.
Volgens een bijzondere uitvoeringsvonn van de werkwijze, volgens de uitvinding, laat men een bundel van elektromagnetische stralen op het ontstane snijvlak van genoemd gewas invallen, meet men de reflectie en/of verstrooiing van deze bundel aan dit snijvlak, en bepaalt men dan de concentratie van genoemd bestanddeel.
Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze, volgens de uitvinding, maakt men gebruik van een mes voor het afsnijden van de kop van de gewassen waarvan men de hoogte instelt in functie van de vooraf bepaalde concentratie van genoemd bestanddeel in het snijvlak van vooraf van hun kop ontdane gewassen.
De uitvinding heeft eveneens betrekking op een over een veld met te rooien wortelgewassen verplaatsbare inrichting voor het toepassen van de werkwijze volgens de uitvinding.
Deze inrichting bevat, enerzijds, minstens een mes voor het afsnijden van de kop van het te oogsten wortelgewas en, anderzijds, een detectieeenheid, die toelaat de concentratie van een bestanddeel in het aldus door het mes gevormde snijvlak van genoemd wortelgewas te bepalen, welke detectieeenheid uitgerust is met minstens een lichtbron, minstens een detector en een detectieorgaan.
<Desc/Clms Page number 3>
Andere bijzonderheden en voordelen van de uitvinding, zullen blijken uit de hiema volgende beschrijving van enkele specifieke uitvoeringsvormen van de werkwijze en de inrichting voor het meten van de concentratie van een bestanddeel in een wortelgewas, volgens de uitvinding ; deze beschrijving wordt enkel als voorbeeld gegeven en beperkt de draagwijdte niet van de gevorderde bescherming ; de hierna gebruikte verwijzingscijfers hebben betrekking op de hieraan toegevoegde figuren.
Figuur 1 is een schematisch zijaanzicht van een rooimachine met een gedeeltelijke doorsnede voorzien van de inrichting volgens de uitvinding.
Figuur 2 is een gedeeltelijk bovenaanzicht van op een wortelgewas inwerkende onderdelen van een eerste uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding.
Figuur 3 is een schematische doorsnede volgens de lijn 111-Ill van figuur 2.
Figuur 4 is een gedeeltelijk bovenaanzicht van een op een wortelgewas inwerken onderdeel van een tweede uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding.
Figuur 5 is een schematische doorsnede volgens de lijn V-V van figuur 4.
Figuur 6 is een schematische voorstelling in dwarsdoorsnede van het onderdeel uit figuur 4 volgens de uitvinding.
Figuur 7 is een schematische voorstelling in dwarsdoorsnede van een variante van het onderdeel uit figuur 6.
Figuur 8 is een schematische voorstelling in dwarsdoorsnede van een andere variante van genoemd onderdeel.
Figuur 9 is een schematische voorstelling in dwarsdoorsnede van nog een andere variante van genoemd onderdeel.
Figuur 10 is een schematische voorstelling in dwarsdoorsnede van genoemd onderdeel dat toelaat een concentratiegradiënt op te stellen.
Figuur 11 is een schematische voorstelling in dwarsdoorsnede van verdere variante van genoemd onderdeel.
<Desc/Clms Page number 4>
Figuur 12 is een schematische voorstelling van de montage van de inrichting volgens de uitvinding aan het nakoppermes van een rooimachine.
Figuur 13 is een schematisch bovenaanzicht van de montage van de inrichting volgens de uitvinding aan het nakoppermes van een rooimachine.
In de verschillende figuren hebben dezelfde verwijzingscijfers betrekking op dezelfde of analoge elementen.
Alhoewel de werkwijze en de inrichting volgens de uitvinding toepasbaar zijn op nagenoeg allerhande wortelgewassen voor het bepalen van het de concentratie van een bepaald bestanddeel, werd de hiemavolgende beschrijving beperkt tot de bepaling van de suikerconcentratie in suikerbieten.
In figuur 1 wordt een rooimachine 1 voor suikerbieten met een daarop gemonteerde inrichting 28, volgens de uitvinding, voor het ter plaatse bepalen van de suikerconcentratie van de te oogsten bieten voorgesteld. Deze rooimachine 1 verplaatst zieh over de oppervlak 2 van een veld met suikerbieten 3 die met hun loof 4 en een gedeelte 5 van hun lichaam boven dit oppervlak 2 uitsteken.
Bij het oogsten van deze bieten wordt door de rooimachine 1 in een eerste stap het loof 4 minstens gedeeltelijk verwijderd met behulp van een zogenaamde klepels 6 en zijdelings afgevoerd door een vijzel 7. Deze klepels 6 bevindt zieh op een vaste hoogte zodat, gezien de variatie in grootte en hoogte van de bieten 3, niet bij elke biet 3 evenveel loof verwijderd wordt. Vervolgens worden, in een tweede stap, de bieten 3 nagekopt door middel van een mes 8 dat automatisch in hoogte regelbaar is en hiertoe, op een volgens de stand van de techniek bekende manier, samenwerkt met een zogenaamde sleeptaster 9 en een niet voorgestelde kopdikteregelaar die toelaat de afstand tussen de taster 9 en het mes 8 aan te passen.
Bij het nakoppen wordt de kop 10, welke bestaat uit het nog resterende loof 4 en het deel van de biet 3 waarin zich de zogenaamde bladlidtekens bevinden, verwijderd van het te oogsten deel van de biet 3.
<Desc/Clms Page number 5>
EMI5.1
Dit gebeurt door het afsnijden van de kop 10 met een mes 8 zodat een snijvlak 14 aan het te oogsten deel van de biet 3 en een snijvlak 15 aan de kop 10 gevormd worden.
Vervolgens worden de ontkopte bieten 3 uit de grond geheven en via roterende raderen 11 en een transportband 12 in een laadbak 13 overgebracht.
De werkwijze volgens de uitvinding wordt gekenmerkt door het feit dat men de concentratie van minstens een bestanddeel van de bieten 3 bepaalt terwijl deze zieh nog in de grond bevinden. Dit gebeurt bij voorkeur door spectroscopie, meer in het bijzonder door reflectiemeting. Op deze manier is het mogelijk om van elke biet 3 afzonderlijk de concentratie aan suiker te bepalen.
Dit laat toe belangrijke voordelen te bekomen in vergelijking met de bestaande werkwijze waarbij het suikergehalte van een gehele vracht bieten 3 pas bij aankomst in een suikerfabriek bij benadering vastgesteld kan worden door middel van een steekproef Door, bij het rooien van de bieten, het massadebiet ervan continu op te meten volgens een op zieh bekende methode, is het mogelijk om uit dit massadebiet en de opgemeten suikerconcentratie de totale opbrengst aan suiker te bepalen.
Verder kan eveneens, tijdens het rooien, een continue positiebepaling van de rooimachine 1 op het veld uitgevoerd worden, bijvoorbeeld door middel van een zogenaamd"DGPS"plaatsbepalingssysteem, zodat men hieruit de opbrengstverdeling van suiker over het veld kan bepalen. Dit laat toe de gewasperforrnantie in kaart te brengen en vervolgens te optimaliseren door bijvoorbeeld op elke plaats van het veld de delen met een lage opbrengst anders te bemesten.
Bij voorkeur wordt de meting van de concentratie niet beperkt tot suiker, maar worden eveneens de concentratie van Na, K en a-amino bepaald.
Deze bijkomende relatief nauwkeurige metingen geven onder andere de verwerkbaarheid aan van de bieten bij suikerextractie en laten toe een
<Desc/Clms Page number 6>
EMI6.1
nauwkeurige voorspelling te doen van de hoeveelheid additieven die eventueel aan een dergelijke extractie dienen toegevoegd te worden.
Op een voordelige wijze bepaalt men de suikerconcentratie van de bieten 3 via het gevormd snijvlak 14 of 15, zoals voorgesteld werd in de figuren 2 tot 11.
Hiertoe laat men een bundel elektromagnetische stralen, meer bepaald een lichtbundel, op het snijvlak 14 van de biet 3 invallen en meet men de verstrooiing en/of de reflectie van deze bundel aan dit snijvlak 14. Uit de gemeten verstrooiing en/of reflectie wordt vervolgens de suikerconcentratie berekend. Een dergelijke spectroscopische bepaling van het suikergehalte werd reeds uitgevoerd voor een bietenbrij en werd beschreven in een artikel van L.
Edye en M. and beet quality analyses by near infrared spectroscopy" (Sugar Processing Research Institute, Inc., New Orleans, Louisiana, USA) Bij voorkeur vertoont genoemde lichtbundel een golflengtespectrum dat tussen 400 en 2500 nm ligt.
In een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze, volgens de uitvinding, bepaalt men de suikerconcentratie tijdens het afsnijden zelf de kop 10 In een bijzondere uitvoeringsvorm van de werkwijze, volgens de uitvinding, wordt de suikerconcentratie, tijdens het afsnijden van genoemde kop 10, zowel gemeten aan het snijvlak 14 aan het te oogsten gewas als aan het snijvlak 15 aan de kop 10. Dit laat toe een concentratiegradiënt op te meten en aldus het verloop van het suikergehalte in functie van de hoogte te bepalen.
Hierbij dient genoemde lichtbundel een voldoende hoge intensiteit te vertonen om een afdoende penetratiediepte van deze lichtbundel in de biet 3 te verkrijgen.
In een andere bijzondere uitvoeringsvorm van de werkwijze, volgens de uitvinding, worden meerdere concentratiemetingen uitgevoerd aan het gevormde snijvlak. Op deze manier is het mogelijk om de concentratiegradiënt in functie van de diameter van het wortelgewas te bepalen en kan bijvoorbeeld een
<Desc/Clms Page number 7>
extra nauwkeurige opbrengstmeting verricht worden, of kan informatie bekomen worden over de rijpheid van het wortelgewas.
Op een bijzonder voordelige wijze wordt, in de werkwijze volgens de uitvinding, gebruik gemaakt van een in hoogte instelbaar mes 8 voor het afsnijden van de kop 10 van het wortelgewas 3 waardoor een optimale kwaliteit verkregen wordt. De kop 10 van suikerbieten 3 bevat immers een hoger gehalte aan Na, K en a-amino dan de rest van de biet 3. Aangezien deze bestanddelen nadelig zijn voor de extractie van suiker heeft men er belang bij dat dit gehalte zo laag mogelijk is in de te verwerken bieten. Indien echter een te grote kop 10 afgesneden wordt gaat er een te groot gehalte aan suiker verloren.
Aldus wordt bij de werkwijze volgens de uitvinding de hoogte van genoemd mes 8 continu optimaal ingesteld in functie van de opgemeten suikerconcentratie in genoemd snijvlak.
De inrichting, volgens de uitvinding, voor het toepassen van bovenstaande werkwijze, die verplaatsbaar is over het veld met te rooien bieten, bevat een mes 8 voor het afsnijden van de kop 10 van de bieten 3. Een dergelijk mes 8 wordt ook nakoppermes genoemd. Bij voorkeur maakt deze inrichting deel uit van een rooimachine 1, zoals voorgesteld in figuur 1, zodanig dat het bepalen van het suikergehalte van de bieten en het rooien ervan nagenoeg gezamenlijk gebeuren.
Deze inrichting bevat verder een detectieeenheid die toelaat de suikerconcentratie aan het gevormde snijvlak 14 of 15 van de bieten 3 te meten.
In de figuren 2 en 3 wordt schematisch een biet 3 met een mes 8 voorgesteld. De kop 10 wordt afgesneden met behulp van het mes 8 tijdens het voortbewegen van de rooimachine l over het bietenveld volgens pijl 19. De detectieeenheid, zoals voorgesteld in deze figuren, omvat een langwerpige schraper 17 die over het snijvlak 14, dat gevormd werd door het mes 8, voortbewogen wordt teneinde onzuiverheden van het snijvlak 14 te verwijderen en dit aldus voor te bereiden voor een detectie van de suikerconcentratie. De schraper 17 is uitgerust met een duwer 18 die de afgesneden kop 10 van het te rooien deel van de biet 3 wegduwt.
<Desc/Clms Page number 8>
Verder bevat de detectieeenheid een detectieorgaan 16 dat na de schraper 17 over het snijvlak 14 bewogen wordt en een meting van de suikerconcentratie in dit snijvlak uitvoert.
Bij voorkeur zijn het mes 8, de schraper 18 en het detectieorgaan 16 vast ten opzichte van elkaar, zodat deze zich met eenzelfde snelheid en volgens de richting van pijl 19.
Eventueel vertoont de detectieeenheid geen schraper 17 of vormt deze een geheel met het detectieorgaan 16.
In een tweede uitvoeringsvorm van de inrichting, volgens de uitvinding, maakt het detectieorgaan 16 deel uit van genoemd mes 8. Aldus wordt de suikerconcentratie bepaald tijdens het afsnijden zelf van de kop 10 van de biet 3, zoals voorgesteld in de figuren 4 en 5.
Figuur 6 toont een mes 8 met een ingebouwd detectieorgaan 16, een lichtbron 20 en een detector 21. Het licht afkomstig van deze lichtbron 20 wordt via een lichtgeleider 22, meer bepaald een glasvezelkabel, naar het mes 8 geleid zodanig dat het licht kan invallen op het snijvlak 14 zoals aangeduid door de pijlen 24. Hiertoe zijn de lichtgeleiders 22 gedeeltelijk in het mes 8 gemonteerd en strekken deze zich uit tot in het vlak 25 van het mes 8 dat in contact komt met het snijvlak 14.
De lichtbron vertoont bijvoorbeeld een golflengtespectrum dat tussen 400 en 2500 nm ligt.
Genoemde detector 21 is op een gelijkaardige wijze via lichtgeleiders 23 verbonden met het vlak 25 van het mes 8 zodanig dat licht afkomstig van de lichtbron 20, dat in het snijvlak 14 gereflecteerd en/ofverstrooid wordt, via deze lichtgeleiders 23 minstens gedeeltelijk door de detector 21 waargenomen wordt zoals weergegeven door de pijlen 26.
Uit het signaal, dat op deze manier aan de detector 21 verkregen wordt, wordt vervolgens de suikerconcentratie in de biet 3 bepaald.
In figuur 7 is een variante van het mes 8 weergegeven waarbij genoemde detector 21 in het mes zelf ingebouwd is.
<Desc/Clms Page number 9>
Figuur 8 geeft een andere variante van het mes 8 weer waarbij zowel de lichtbron 20 als de detector 21 in het mes 8 ingebouwd zijn.
Figuur 9 stelt nog een andere variante voor van het mes 8 waarbij de lichtbron 20 in het mes is ingebouwd en de detector 21 via een lichtgeleider 23 vanop afstand verbonden is met het mes 8.
Teneinde het mogelijk te maken een gradiënt te bepalen van de suikerconcentratie in de biet 3 is het mes 8, zoals voorgesteld in figuur 10, voorzien van lichtgeleiders 22 en 23 die zowel uitgeven aan het vlak 25 van het mes 8 dat in contact is met het snijvlak 14 aan de biet, als aan het tegenoverliggende vlak 27 dat in contact is met het snijvlak 15 aan de kop 10.
In bepaalde gevallen kan het interessant zijn om de suikerconcentratie in functie van de diameter van een biet 3 te bepalen. Hiertoe is het mes 8, zoals voorgesteld in figuur 11, voorzien van meerdere lichtgeleiders 22a, 22b, 22c en 23a, 23b, 23c die allen op verschillende plaatsen in het vlak 25 van het mes 8 uitgeven.
Figuur 12 is een zijaanzicht van de montage van de detectieeenheid op het nakoppermes 8 van een rooimachine 1. De lichtbron 20 en de detector 21 worden schematisch weergegeven door een blok 28 die zich op een vaste positie ten opzichte van het mes 8 bevindt. Dit vermijdt dat de, niet in deze figuur voorgestelde, lichtgeleiders 22 en 23 vervormen, als gevolg van de beweging van het mes 8, en de metingen eventueel zouden verstoren. Het mes 8 wordt immers op en neer verplaatst naargelang de hoogte van de bieten 3 ten opzichte van het oppervlak 2 van het veld. Het blok 28 wordt via een kabel 29 verbonden met de elektronische eenheid 30 die voor de verwerking van de opgemeten gegevens zorgt en voorgesteld werd in figuur 1.
Figuur 13 is een meer gedetailleerde horizontale voorstelling van de montage van de detectieeenheid. Hierbij wordt een zogenaamde taster 9 weergegeven welke de hoogte bepaalt waarop het mes 8, dat genoemd detectieorgaan 16 bevat, ingesteld dient te worden. Het mes 8 werkt samen met het blok 28 dat via een kabel 29 is aangesloten op de elektronische eenheid 30 waar de opgemeten gegevens verwerkt worden.
<Desc/Clms Page number 10>
Door middel van de werkwijze en de inrichting volgens de uitvinding, is het mogelijk intra-perceels informatie te verkrijgen over de kwaliteit van de wortelgewassen in een veld. Aan de hand van deze informatie kan een teeltplan ontwikkeld worden teneinde een zo een hoge en een relatief homogene kwaliteit van wortelgewassen te bekomen, niettegenstaande de bestaande intraperceelsvariatie van de groeiomstandigheden. Wanneer naar een zo hoog mogelijk financieel rendement gestreefd wordt, kan het vereist zijn deze heterogeniteit te benutten en nog groter te maken. De kwaliteit van de wortelgewassen is onder meer afhankelijk van de bemesting, de grondbewerking, de perceelskeuze en de wortelopbrengst.
De uitvinding is natuurlijk niet beperkt tot de hierboven beschreven en in de bijgaande figuren voorgestelde werkwijze en inrichting voor het meten van de concentratie van een bestanddeel in een wortelgewas.
Zo dient bijvoorbeeld het detectieorgaan 16 niet noodzakelijk tegen het snijvlak 14 van een biet 3 voortbewogen te worden, maar kan het eventueel op een kleine afstand boven dit snijvlak gehouden worden. Ook is de uitvinding niet beperkt tot spectroscopische meetmethoden voor het bepalen van de concentratie van een bestanddeel, maar kunnen allerhande andere meetmethoden overwogen worden.
Verder kan de montage van de lichtbron 20 en de detector 21 op het mes 8 op allerhande manieren gebeuren en kunnen eventueel meerdere lichtbronnen 20 of detectoren 21 aan de inrichting voor eenzelfde mes 8 voorzien worden.