Pre-sowing seed treatment in electric aerosol cloud

• Autorzy: Halko Serhii , Diordiiev Volodymyr , Suprun Olena , Miroshnyk Oleksandr , Shchur Taras , Marczuk Andrzej , Wyłupek Teresa , Nazarewicz Sybilla

Identyfikatory

DOI

10.2478/agriceng-2025-0012

Warianty tytułu

PL

Zaprawianie nasion przed siewem w elektrycznej chmurze aerozolowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The efficiency of the existing technologies for pre-sowing seed treatment, ensuring the high quality of seed material along with its proper clearing and sorting, has been analysed. One effective solution is the introduction of electrical technologies, the complexity of which lies in the scientific sophistication and the variety of tasks they address. The authors propose an electrotechnological complex (ETC) for pre-sowing seed treatment, which includes a working chamber, where charged grain is fed, while aerosol is delivered through adjustable sprinklers directed toward the seed flow, allowing for control over the spray stroke length. When the freely falling charged seeds enter the cloud of oppositely charged aerosol, they become intensively coated with the working solution. The degree of coverage depends on the length of the working chamber, the potential difference between the grain flow and the sprinklers, and the concentration of the aerosol cloud. Given the relative complexity of the process and the presence of multiple disturbances, optimisation can only be achieved through automation. The main objective of the paper is to study the stability and functional quality of the automated ETC for pre-sowing grain treatment with aerosol. To achieve this, a structural and functional algorithmic scheme has been developed, outlining the composition of its elements, signal direction, and the functional purpose of each component. This scheme facilitated the development of a system simulation model. The paper presents calculated results for key performance indicators of the ETC, with values aligning with those typical for this class of systems. A key advantage of this research is the proposed system for optimal correlation of all element characteristics and parameters of the automated object, ensuring stability and high performance.

PL

W pracy przeanalizowano efektywność istniejących technologii zaprawiania nasion przed siewem, aby zapewnić wysoką jakości materiału siewnego, w tym jego odpowiednie oczyszczenie i sortowanie. Jednym ze skutecznych rozwiązań są technologie elektryczne, których złożoność wynika z naukowego zaawansowania oraz różnorodności realizowanych zadań. Autorzy proponują kompleks elektrotechnologiczny (ETC) do zaprawiania nasion przed siewem, który obejmuje komorę roboczą, do której trafia naładowane ziarno, i do którego aerozol dostarczany jest przez regulowane dysze skierowane na strumień nasion. Umożliwia to kontrolę długości skoku oprysku. Gdy naładowane ziarna, swobodnie spadając, wchodzą w chmurę aerozolu o przeciwnym ładunku, intensywnie pokrywają się roztworem roboczym. Stopień ich pokrycia zależy od długości komory roboczej, różnicy potencjałów między strumieniem ziarna a dyszami oraz stężenia chmury aerozolu. Ze względu na względną złożoność procesu i obecność wielu zakłóceń, zaprawianie można zoptymalizować wyłącznie poprzez automatyzację. Aby zrealizować główny cel przedstawionych badań - zbadanie stabilności i jakości funkcjonalnej zautomatyzowanego kompleksu ETC do zaprawiania ziarna przed siewem przy użyciu aerozolu – opracowano strukturalny i funkcjonalny schemat algorytmiczny. Przedstawia on skład elementów, kierunki sygnałów oraz funkcjonalne przeznaczenie każdego komponentu. Schemat ten umożliwił opracowanie modelu symulacyjnego systemu. W artykule przedstawiono obliczone wyniki kluczowych wskaźników wydajności ETC, których wartości są zgodne z typowymi dla tego typu systemów. Kluczową zaletą przeprowadzonych badań jest zaproponowany system optymalnego skorelowania wszystkich cech elementów oraz parametrów obiektu zautomatyzowanego, co zapewnia jego stabilność i wysoką wydajność.

Słowa kluczowe

EN

electrotechnological complex; pre-sowing seed treatment; charged aerosol; disinfection chamber; automated control system; engineering; modular solutions

PL

kompleks elektrotechnologiczny; zaprawianie nasion przed siewem; naładowany aerozol; komora dezynfekcyjna; zautomatyzowany system sterowania; inżynieria; rozwiązania modułowe

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Inżynierii Rolniczej
• Czasopismo: Agricultural Engineering
• Rocznik: 2025
• Tom: Vol. 29, No. 1
• Strony: 201--216
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Halko Serhii

• Department of Electrical Engineering and Electromechanics Named after Prof. V.V. Ovharov, Dmytrо Motornyi Tavria State Agrotechnological University, 69600, Zaporizhia, Ukraine

• https://orcid.org/0000-0001-7991-0311

autor

Diordiiev Volodymyr

• Department of Electrical Engineering and Electromechanics Named after Prof. V.V. Ovharov, Dmytrо Motornyi Tavria State Agrotechnological University, 69600, Zaporizhia, Ukraine

• https://orcid.org/0000-0001-8552-8215

autor

Suprun Olena

• Department of Foreign Languages, Dmytro Motornyi Tavria State Agrotechnological University, 69600, Zaporizhia, Ukraine

• https://orcid.org/0000-0003-4369-712X

autor

Miroshnyk Oleksandr

• Department of Electricity Supply and Energy Management, State Biotechnological University, 61052, Kharkiv, Ukraine

• https://orcid.org/0000-0002-6144-7573

autor

Shchur Taras

• Department of Agricultural Engineering, State Biotechnological University, 61052 Kharkiv, Ukraine

• https://orcid.org/0000-0003-0205-032X

autor

Marczuk Andrzej

• Department of Agricultural, Forestry and Transport Machines, Faculty of Production Engineering, University of Life Sciences in Lublin, Gleboka 28, 20-612 Lublin, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-2107-2068

autor

Wyłupek Teresa

• Department of Grassland and Landscape Shaping, Faculty of Agrobioengineering, University of Life Sciences in Lublin, Akademicka 13, 20-950 Lublin, Poland

• https://orcid.org/0000-001-7639-4518

autor

Nazarewicz Sybilla

• Department of Agricultural, Forestry and Transport Machines, Faculty of Production Engineering, University of Life Sciences in Lublin, Gleboka 28, 20-612 Lublin, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-1192-1262

Bibliografia

• Al-Quraan, T. M. A., Vovk, O., Halko, S., Kvitka, S., Suprun, O., Miroshnyk, O., Nitsenko, V., Zayed, N. M., & Islam, A. (2022). Energy-saving load control of induction electric motors for drives of working machines to reduce thermal wear. Inventions, 7(4), 92, https://doi.org/10.3390/inventions7040092.
• Bazaluk, O., Postnikova, M., Halko, S., Kvitka, S., Mikhailov, E., Kovalov, O., Suprun, O., Miroshnyk, O., Nitsenko, V., & Bazaluk, O. (2022a). Energy saving in electromechanical grain cleaning systems. Applied Sciences, 12(3), 1418, https://doi.org/10.3390/app12031418.
• Bazaluk, O., Postnikova, M., Halko, S., Mikhailov, E., Kovalov, O., Suprun, O., Miroshnyk, O., Nitsenko, V., & Bazaluk, O. (2022b). Improving energy efficiency of grain cleaning technology. Applied Sciences, 12(10), 5190, https://doi.org/10.3390/app12105190.
• Bednařík, F., Houšková, Bezděčková, L., & Mauer, O. (2022). Pre-sowing treatment of Tilia cordata Mill by seed material fermentation. Plants, 11, 2880, https://doi.org/10.3390/plants11212880.
• Bioinvest-Agro Innovative company. (2025). Retrieved April 11, 2025, from https://www.bioinvest.com.ua.
• Cecchetti, D., Pawełek, A., Wyszkowska, J., Antoszewski, M., & Szmidt-Jaworska, A. (2022). Treatment of winter wheat (Triticum aestivum L.) seeds with electromagnetic field influences germination and phytohormone balance depending on seed size. Agronomy, 12(6), 1423. https://doi.org/10.3390/agronomy12061423.
• Chekman, I., Syrovaia, A., Andreeva, S., & Makarov, V. (2013). Aerosols - disperse systems. Kharkiv, Ukraine: Digital Printing House no. 1.
• Diordiiev, V. T., Novikov, H. V., & Kashkaryov, A. O. (2014). Mathematical modelling of electromagnetic background in closed space of stimulators of grain material. Works of Tavria State Agrotechnological University, 14(2), 108-116.
• Diordiiev, V. T., Novikov, H. V., & Kashkaryov, A. O. (2015). Method of pre-sowing seed preparation. Ukraine Patent No. 102525.
• Electrostatic. (2022). Electrostatic powder coating and enamelling equipment. Retrieved December 11, 2022, from https://www.strong3000.com.
• Judickaitė, A., Lyushkevich, V., Filatova, I., Mildažienė, V., & Žūkienė, R. (2022). The potential of cold plasma and electromagnetic field as stimulators of natural sweeteners biosynthesis in Stevia rebaudiana Bertoni. Plants, 11(5), 611, https://doi.org/10.3390/plants11050611.
• Klimek-Kopyra, A., Neugschwandtner, R. V., Ślizowska, A., Kot, D., Dobrowolski, J. V., Pilch, Z., & Dacewicz, E. (2022). Pre-sowing laser light stimulation increases yield and protein and crude fat contents in soybean. Agriculture, 12(10). 1510, https://doi.org/10.3390/agriculture12101510.
• Kravchuk, V. I., & Voitiuk, D. H. (2010). Machines for chemical protection of plants. Doslidnytske, Ukraine: L. Pohorilyi Ukrainian Scientific Research Institute of Radio Instrument Engineering.
• Lezhenkin, O. M., Halko, S. V., Miroshnyk, O. O., Vershkov, O. O., Lezhenkin, I. O., Suprun, O. M., Shchur, T. G., Kruszelnicka, W., & Kasner, R. (2021). Investigation of the separation of combed heap of winter wheat. Journal of Physics: Conference Series, 1781(1), 012016. https://doi.org/10.1088 /1742-6596/1781/1/012016.
• Mahajan, Y. A., Shinde, B. A., Torris, A., Gade A. B., Patil, V. S., John, C. K., Kadoo, N. Y., & Nikam, T. D. (2023). Pre-sowing treatments, seed components and water imbibition aids seed germination of Gloriosa superba. Seeds, 2(1), 15-29, DOI: https://doi.org/10.3390/seeds2010002.
• On Pesticides and Agrochemicals, Law of Ukraine № 87/95-ВР. (1995, March 2). Retrieved April 11, 2025, from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/86/95-вр#Text.
• Pentoś, K., Wondołowska-Grabowska, A., Gajda, G., Babij, M., Chohura, P., Zaleski, A., SzpunarKrok, E., Jobczyk, W., Romaniuk, A., & Gajda, D. (2022). The effect on the germination vigour of cucumber seeds after receiving magnetic field treatment pre-sowing. Applied Sciences, 12(11), 5490. https://doi.org/10.3390/app12115490.
• Sprinkler GMD-6014. (2022, December 11). Retrieved April 11, 2025, from https://sadko.ua/ opryskivatel-gmd-6014.
• Szafraniec, A., Halko, S., Miroshnyk, O., Figura, R., Zharkov, A., & Vershkov, O. (2021). Magnetic field parameters mathematical modelling of wind-electric heater. Przegląd Elektrotechniczny, 97(8), 36-41. https://doi.org/10.15199/48.2021.08.07.
• Trymbach, S., & Vechera, O. (2011). Modern condition and prospects of development of machines for treatment of seeds of agricultural crops. Designing, Production and Operation of Agricultural Machines, 41(1), 406-413.
• Tymoshenko, S., & Vechera, O. (2010). Seed treatment - condition, problems and achievements. Mechanization and Electrification of Agriculture, 94, 196-206.
• Bredykhin, V., Shchur, T., Kis-Korkishchenko, L., Denisenko, S., Ivashchenko, S., Marczuk, A., Kubon, M. (2024). Determination of ways of improving the process of separation of seed materials on the working surface of the pneumatic sorting table. Agricultural Engineering, 28, 51-71. https://doi.org/10.2478/agriceng-2024-0005.