Agrarforschung
Wassersparende Waschverfahren für die mobile Feldverpackung von Frischmarktgemüse

Universität Hohenheim, Institut für Agrartechnik
Gerhard Rose                                                                   
Mai 1992 - März 1995

Problemstellung

Angesichts der starken Konkurrenz aus europäischen Nachbarländern auf dem Frischgemüsemarkt müssen die heimischen Anbauer alle Rationalisierungsmaßnahmen ausschöpfen und auf höchstem Qualitätsniveau produzieren. Der Übergang zur Feldverpackung erlaubt eine Kosteneinsparung und garantiert größtmögliche Frische und Qualitätserhaltung. Voraussetzung für einen wirtschaftlichen Einsatz ist die Einbeziehung einer Naßreinigung, die neben Lauch- und Wurzelgemüse inzwischen auch für Kopf- und Blattsalate gefordert wird. Jedoch handelt es sich beim Waschen von Frischgemüse um ein gewerbsmäßiges Behandeln eines Lebensmittels. Nach § 7 der Trinkwasserverordnung muß das hierfür verwendete Wasser den Vorschriften dieser VO genügen. Bei Verwendung von Umlaufwasser muß gründliches Nachspülen mit Trinkwasser erfolgen. Wegen der besonderen technischen Anforderung, was den Wasserverbrauch und die Wasseraufbereitung betrifft, und der hohen Beschädigungsempfindlichkeit von Kopf- und Blattgemüse konnte das mobile Waschen von Frischmarktgemüse durch die Hersteller noch nicht befriedigend gelöst werden.

Ziel

Zur Optimierung der Naßreinigung von Frischmarktgemüse auf Erntehilfen sollten Kriterien für die Auslegung und für den Betrieb von Wascheinrichtungen für eine Durchlaufreinigung erarbeitet werden. Wasserverbrauch, Waschwirkung, Produktbeschädigung und Düsenverschleiß in Abhängigkeit von Betriebsdruck, Düsenbauart und -material sowie der Wirkungsgrad der Schmutzabscheidung im Waschwasserumlauf sollten ermittelt werden. Die Ergebnisse der Laboruntersuchungen sollten unmittelbar in die Optimierung von Waschanlagen im Praxiseinsatz einfließen.

Untersuchungsmethode

In Laborversuchen wurde die Reinigungswirkung von Ein- und Zweistoffdüsen mit einer standardisierten Verschmutzung auf Flächen und Prüfkörpern untersucht. Um Produktbeschädigungen durch Wasserstrahlen auszuschließen, wurden für Kopfsalat und Endivie am frischen Produkt die Grenzdrücke für eine beschädigungsfreie Reinigung ermittelt. Das Verschleißverhalten der Düsen wurde anhand der Zunahme der Ausflußrate und der Veränderungen im Strahlbild mit einer standardisierten Verschmutzung der Waschflüssigkeit im Verschleißtest beurteilt. Für die Schmutzabscheidung aus dem Waschwasserumlauf wurden für optimierte Absetzbehälter anhand des Abscheidewirkungsgrades der mögliche Wasserdurchsatz sowie die notwendigen Behältergrößen ermittelt.

Ergebnisse

1. Für Blattgemüse sind Wasserumlaufmengen von 100 l/min bei einem Durchsatz bis zu 4000 Stück/h ausreichend. Etwa 10 Vollkegeldüsen (Spritzwinkel: 60°) werden so angeordnet, daß sowohl die Strunkmilch als auch der Schmutz zwischen den Blättern abgewaschen werden kann. Zum Ausbluten der Strunkmilch müssen bei Blattgemüse zwischen Schneiden und Waschen mind. 10 sec. verstreichen. Fördersysteme aus umlaufenden Drahtkörben mit ausreichender Produktpufferung eignen sich hierfür besonders.

Bei Wurzelgemüse ist mindestens die doppelte Umlaufmenge erforderlich, ebenso eine Verdopplung der Anzahl der Waschdüsen. Bei der Gestaltung der Düsensysteme im Waschtunnel ist eine Trennung der Bereiche von Laub und Wurzelkörper erforderlich. Für die Wurzelkörper können Flachstrahldüsen in Form von Zungendüsen (40°) bei maximalem Betriebsdruck von meist 10 bar eingesetzt werden. Für den Laubbereich genügen wenige Vollkegeldüsen, deren Betriebsdruck entsprechend der Beschädigungsempfindlichkeit begrenzt werden muß.

Übliche Zweistoffdüsen eignen sich wegen des geringen Luftdurchsatzes und der feintropfigen Zerstäubung nicht für die Gemüsereinigung. Spezialbauformen haben sich bei den Versuchen als so wirkungsvoll erwiesen, daß eine Vorreinigung von Wurzelgemüse möglich erscheint. Mindestens zwei versetzt gegenüberliegend angeordnete Düsen mit einem Gesamtluftbedarf von 40 m3/h bei einem Luftdruck von 7 bar sind notwendig.

Da das Waschwasser wiederverwendet wird, ist ein Nachwaschen mit Frischwasser in Trinkwasserqualität vom Gesetzgeber vorgeschrieben. Der Frischwasserverbrauch richtet sich nach dem Wasserverlust der Waschanlage und der mit dem Produkt abgeführten Wassermenge sowie dem durch die Tragfähigkeit des Fahrzeugs begrenzten Wasservorrat. Aus hygienischen Gründen ist ein möglichst vollständiges Abwaschen des verschmutzten und mit Keimen belasteten Umlauf-Waschwassers anzustreben. Dafür eignen sich Flachstrahl- und Vollkegeldüsen mit großem Spritzwinkel und niedrigem Betriebsdruck.

2. Die Untersuchung der Produktbeschädigung durch Tropfeneinschläge ergab für die empfohlene Vollkegeldüse mit Spritzwinkel 60° und einem Düsenabstand von 35 cm einen maximal zulässigen Betriebsdruck von 5 bar für Kopfsalat und 8 bar für Endivie. Außenblätter sind widerstandsfähiger als Herzblätter, ebenso Blattoberseiten gegenüber Blattunterseiten. Flachstrahldüsen (40°) und Vollkegeldüsen (30°) erlauben nur einen Betriebsdruck von 2,5 bzw. 4 bar. Wegen der sorten- und wachstumsbedingt unterschiedlichen Empfindlichkeit des Produktes und der erhöhten Beanspruchung durch bis zu 5 aufeinanderfolgende Düsen im Waschtunnel muß der zulässige Betriebsdruck im praktischen Einsatz um etwa 1,5 bar niedriger angesetzt werden.

3. Die Untersuchungen zum Verschleißverhalten der Waschdüsen ergaben, daß hochwertige korrosionsbeständige Werkstoffe, wie rostfreier Stahl, Niroguss und einige Kunststoffe, keine Alternative zu Messing darstellen, da die längeren Standzeiten in keinem Verhältnis zu den höheren Kosten stehen. Flachstrahldüsen und Vollkegeldüsen sind bei hoher Konzentration von Ackererde im Umlauf-Waschwasser nach 36 Stunden soweit verschlissen, daß die Zunahme der Ausflußrate 50 % überschreitet. Bei Zungendüsen verläuft die Zunahme erheblich langsamer; das Strahlbild löst sich jedoch in mehrere Einzelstrahlen auf.

4. Absetzbehälter für die Schmutzabscheidung aus dem Umlauf-Waschwasser sollten mit großen Auslaßöffnungen für die tägliche Reinigung und einem Schrägboden ausgestattet sein. Schwallbleche sorgen für Beruhigungszonen und verbessern die Sedimentation; eine Siebkante an der Wasseroberfläche hält schwimmfähige Verunreinigungen zurück. Behältergröße und Volumenstrom sollten so dimensioniert sein, daß eine Verweildauer des Waschwassers von mindestens 5 min. erreicht wird. Sand und Grobschluff werden dann sedimentiert. Mittelschluff und kleinere Korngrößen verbleiben im Wasserkreislauf und reichern sich immer mehr an. Eine zweimalige Entleerung und Reinigung des Absetzbehälters pro Arbeitstag ist vorzusehen, nicht zuletzt wegen der möglichen Anreicherung von Keimen. Zum Schutz der Düsen vor Verstopfung sollte ein selbstreinigender, großvolumiger Druckfilter mit einer Maschenweite von 1/3 des kleinsten Düsenquerschnittes eingesetzt werden.

Konsequenzen für die Praxis

Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß die Ausrüstung von Erntehilfen für Blattgemüse mit einer leistungsfähigen Waschanlage einschließlich einer zuverlässigen Wasseraufbereitung mit vertretbarem technischen Aufwand möglich ist. Erkenntnisse aus dem Vorhaben sind bereits in die Waschanlagen mehrerer Erntehilfen, u. a. in Ilshofen, Bernhausen, Köngen, Herrenberg und in Rheinland-Pfalz eingeflossen.

Für die Ernte von Porree müssen in einem derartigen Waschtunnel zusätzliche Vollkegeldüsen mit kleinem Spritzwinkel für die Reinigung im Wurzelbereich eingesetzt werden. Wurzelgemüse auf leichten Böden kann mit einem entsprechend aufwendigen Waschtunnel bei einem Gutdurchsatz von bis zu 1000 Bund/h ebenfalls zuverlässig gereinigt werden. Auf schweren Böden und feuchten Erntebedingungen ist eine wirkungsvolle Vorreinigung, entweder mechanisch oder mit Druckluftstrahlen, notwendig. Praxisversuche zur Reinigung mit Druckluft wurden aus patentrechtlichen Gründen während der Laufzeit des Projektes unterlassen.

Weiterer Untersuchungs- und Entwicklungsbedarf besteht zur erwähnten Reinigung mit Druckluft und zu Fragen der Hygiene im Waschsystem und der Produkthaltbarkeit während der Vermarktung.

Literatur

• "Mobile Feldverpackung von Wurzelgemüse", Gartenbaumagazin 12/1993, S. 56 - 58
• "Verschleißverhalten von Waschdüsen", Landtechnik 3/1995, S. 168 - 169
• "Schaden durch Wasserstrahlen", Taspo 12/1995, S. 50
• Abschlußbericht, Dezember 1996

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