Automatyka ch odnicza seminarium. SiUChKl. Gda sk, r.

Transkrypt

1 Systemy automatyki do precyzyjnej regulacji wilgotnoci powietrza w przestrzenia adunkowej kontenerów specjalizowanych przeznaczonych do transportu i przechowywania bananów. Automatyka chodnicza seminarium Prowadzcy: Dr in. Zenon Bonca Wykonaa: Karolina Mikoajewicz SiUChKl Gdask, r.

2 Spis treci: 1. Wstp Dojrzewanie bananów Transport Porównanie tradycyjnej i analogowej instalacji Budowa i rodzaje dojrzewalni bananów Metody kontroli parametrów powietrza Nowe rozwizania Podsumowanie Literatura

3 1. Wstp Palma bananowa jest to rodzaj byliny obejmujcej okoo 80 gatunków. Banany s typowymi przedstawicielami flory midzyzwrotnikowej Azji, Afryki i Australii. Posadzone na plantacji pdy bananów zakwitaj po 7-10 miesicach. Dziki bardzo niskiej zawartoci uszczów, obecnoci witamin i mineraów, banany zalicza si do produktów dietetycznych. Warunkiem dobrego smaku i dojrzaci jest ich zbiór w okresie, gdy s cakowicie zielone. Problemem zwizanym z dostarczeniem bananów do punktów sprzeday jest ich szybkie dojrzewanie i delikatna struktura. Rys. 1 Kwiat banana. Rys. 2 Kodzina bananowca. 2

4 2. Dojrzewanie bananów Wyrónia si 3 fazy dojrzewania bananów. S to: faza preklimakteryczna, która zaczyna si od momentu zerwania owoców (proces dojrzewania spada a póniej stabilizuje si). Czas trwania fazy zaley od stopnia dojrzaci po ciciu i temperatury, faza klimakteryczna czyli tzw. wciwy okres dojrzewania, faza postklimakteryczna jako okres penej dojrzaci konsumpcyjnej. Procesy metaboliczne, na które wskazuj przedstawione fazy, dokonuj gbokiej przemiany w owocach. Nastpuje proces egzotermiczny podczas którego wydziela si dwutlenek wgla, para wodna i ciepo. Na skutek spalania wglowodorów, banany trac w czasie transportu nawet 1-2 %masy. Proces dojrzewania owoców rozpoczyna si zaraz po ciciu kici, dlatego wa role odgrywaj pocztkowe fazy ich obróbki i transportu bez chodzenia. Banany powinny by dostarczone na statek w cigu 36 godzin, w przeciwnym wypadku ich warto konsumpcyjna spada. 3. Transport Banany po zerwaniu i dokadnym sortowaniu oddziela si na mniejsze kicie i moczy si je w wodzie w celu oczyszczenia z warstwy lateksu, czyli naturalnej ywicy. Lateks sprzyja przyspieszeniu dojrzewania, kiedy podczas przewoenia owoców dy si do spowolnienia procesu dojrzewania, aby mie moliwo kontrolowania tego procesu w dojrzewalniach. Banany na statki transportowe musz by adowane w stanie niedojrzaym oraz w okrelonym stopniu rozwoju. Ze wzgldu na wydzielanie etylenu przez adunek bananów, adownie powinny by dobrze wentylowane, aby nie doprowadzi do procesów dojrzewania. Aby spowolni proces dojrzewania bananów podczas transportu naley zachowa okrelone parametry powietrza w kontenerach. Temperatura powinna by utrzymywana na poziomie 3

5 13 C z dokadnoci do +/- 0,1K a wilgotno wzgldna powinna by utrzymywana na poziomie 85-90%. Rys. 3 Schematyczne stopnie rozwoju banana. Rysunek 3 przedstawia stopnie rozwoju banana. Na krótkich trasach mona przewozi do Europy owoce w stadium lekkopenym ¾ a przy bardzo szybkim transporcie w stopniu penym ¾. Jeeli banany osign stopie peny, transport nie jest wskazany. Rys. 4 Transport bananów w okrtowych kontenerach chodzonych. 4

6 Nowoczesnym sposobem transportu bananów, który zyska ogromne zainteresowanie, jest przewóz w kontenerach chodzonych. Takie kontenery wyposaone s w indywidualne agregaty chodnicze. Nie zachodzi wic konieczno stosowania rozbudowanego systemu chodzenia obejmujcego cay statek, a kontenery takie mog by przewoone tradycyjnymi statkami transportowymi. Charakteryzuj si tym, e w temperaturach dodatnich maja tzw. "chodzenie analogowe". 4. Porównanie tradycyjnej i analogowej instalacji Analogowa instalacja chodnicza jest to instalacja chodnicza w której wydajno cieplna chodnicy powietrza dostosowuje si do chwilowego obcienia cieplnego komory przechowalniczej. Rys. 5 Komora tradycyjna: chodzenie cyfrowe. 5

7 Rys. 6 Kontener chodniczy: chodzenie analogowe. Rysunek nr 5 przedstawia fragment instalacji od zaworu rozprnego do sprarki typowej instalacji komory chodniczej a rysunek nr 6 przedstawia instalacj komory chodniczej kontenera. Zasadnicza rónica midzy nimi, to zainstalowanie tzw. zaworu modulacyjnego pomidzy chodnic powietrza i sprark w instalacji kontenerowej oraz rónica na wyjciu w termostacie regulacyjnym. Zawór modulacyjny jest to elektromagnetyczny zawór regulacyjny, który w zalenoci od potrzeb bardziej lub mniej awi przepyw czynnika. Typowy termostat chodniczy posiada tzw. wejcie analogowe oraz wyjcie tzw. cyfrowe, które wcza lub wycza chodzenie. Termostat kontenerowy podobnie jak typowy termostat posiada wejcie analogowe, lecz róni si tym, e wyjcie równie jest analogowe. Wyjcie to poczone jest zaworem modulacyjnym, który poprzez dawienie czynnika chodniczego powoduje, e temperatura parowania w chodnicy powietrza dostosowuje si do chwilowego zapotrzebowania na wydajno chodnicz. Zwikszenie dawienia powoduje jednoczenie obnienie cinienia ssania sprarki, a poprzez to obnienie jej wydajnoci. Ukad taki znajduje punkt równowagi, niezalenie od tego, czy chwilowe zapotrzebowanie wydajnoci jest zblione do 100% jej wartoci znamionowej, czy te 0%. 6

8 Efektem zastosowania w kontenerze rozwizania jest sta temperatura powietrza za chodnic powietrza oraz sta temperatura powietrza dolotowa do chodnicy (jej chwilowa warto jest funkcj obcienia cieplnego urzdzenia chodniczego). Rys. 7 Wykres temperatury w odniesieniu do czasu. Rys. 8 Wykres wilgotnoci w odniesieniu do czasu. Porównanie stabilnoci temperatury i wilgotnoci powietrza na wylocie i dolocie do chodnicy powietrza przedstawiaj rysunki 7 i 8. Jak wida z przedstawionych wykresów temperatura na wlocie jak i na wylocie chodnicy w porównaniu z konwencjonaln instalacja chodnicz charakteryzuje si mniejszymi wahaniami, co ma duy wpyw na wysoka jako transportowanych bananów. Wilgotno powietrza w funkcji czasu w chodzeniu analogowym jest funkcj sta, co równie wzorowo wpywa na jako przechowywania tych delikatnych owoców. 7

9 Rys. 9 Obieg czynnika chodniczego w instalacji chodniczej kontenerów. Zaletami chodzenia analogowego jest staa i optymalna temperatura przechowywania owoców i warzyw jak i staa i bardzo wysoka wilgotno wzgldna cyrkulujcego powietrza. Nie wystpuje wykraplanie si wilgoci na owocach. Wadami za s bardziej zona i drosza konstrukcja ni urzdzenia tradycyjne. Korzyci z chodzenia analogowego: wysoka jako bananów podczas caego okresu przechowywania, nie wystpuj wyschnite i przemroone owoce po okresie przechowywania, wiksza masa owoców po przechowaniu, przechowywane banany s bardziej odporne na choroby. 5. Budowa i rodzaje dojrzewalni bananów Dojrzewanie polega nie tylko na zmianie koloru skórki, ale i na przemianie skrobi w cukier, co ma wpyw na smak bananów. Na pocztku procesu dojrzewania podwysza si temperatur przechowywania do poziomu C i utrzymuje si przez 4-8 dni. Wa rol 8

10 w tym procesie odgrywa etylen. W dojrzewalniach utrzymuje si znacznie wysze ni naturalne, stenie etylenu, co przyspiesza proces dojrzewania. Konsekwencj powszechnego stosowania panelu sterujcego PROBA 110, który kontroluje midzy innymi proces wtrysku etylenu, jest podobiestwo rozwiza konstrukcyjnych. Rys. 10 Zmiany intensywnoci wydzielania ciepa przez banany podczas ich dojrzewania. Z powyszego wykresu wynika, e ciepo wydzielane przez banany podczas dojrzewania w okrelonym czasie nie jest stae. W pocztkowej fazie procesu owoce te nie wydzielaj ciepa, i dla podniesienia temperatury niezbdne jest ogrzewanie powietrza w pomieszczeniu dojrzewalniczym za pomoc grzaek elektrycznych. Za spraw etylenu, gdy zostanie ju zainicjowany proces przemiany skrobi w cukry proste, owoce gwatownie wydzielaj duo ciepa, które musi zosta odebrane za pomoc chodzenia. 9

11 Rys. 11 Dojrzewalnia typu Intero. Rys. 12 Dojrzewalnia typu Cool Care. Na rysunkach przedstawiono róne typy dojrzewalni. Dojrzewalnie typu Cool Care, w których wentylatory zasysaj powietrze z korytarza midzy paletami toczy do przestrzeni midzy folia uszczelniaj a sufitem. Stamtd powietrze przepywajc przez przestrze 10

12 midzy paletami a cian i otwory w kartonach z bananami ponownie dostaje si do korytarza. Natomiast dojrzewalnie typu Intero charakteryzuj si tym, e bloki wentylatorowych chodnic powietrza montowane s wzd sufitu. Rozrónia si równie dojrzewalnie kontenerowe i cinieniowe. 6. Metody kontroli parametrów powietrza Najczciej spotykanym rozwizaniem jest zastosowanie czujek umieszczonych w miszu tzw. sensora bananowego, lub na wylocie z chodnicy powietrza sensora powietrznego. Niestety takie rozwizanie posiada wiele wad, które powoduj ususzk owoców. Innym rozwizaniem jest zastosowanie sensora powietrznego. Znajduje on zastosowanie w ukadach scentralizowanych. Opis panelu kontrolujcego proces na przykadzie urzdzenia PROBA 110 Jest to urzdzenie mikroprocesorowe, przeznaczone do kontrolowania procesu dojrzewania bananów. Dziki zainstalowaniu czujnika wilgotnoci i stenia gazu, istnieje moliwo wykorzystania panelu do sterowania wentylacj i etylenowaniem owoców. Po podczeniu do komputera panel moe przesy dane za pomoc modemu. Atutem panelu jest moliwo jego zdalnego programowania i kontrolowania, za porednictwem Internetu. Rys. 13 Panel PROBA

13 7. Nowe rozwizania W nowo projektowanych instalacjach chodniczych dojrzewalni jak równie podczas modernizacji ju istniejcych, korzystnym jest uwzgldnienie cieplnego przetwornika analogowo-cyfrowego. Rys. 14 Schemat ideowy dziaania cieplnego przetwornika analogowo-cyfrowego wg [ ]. Chodnica powietrza zasilana jest przez pomp zimn solank. Termostat analogowy utrzymuje zadan temperatur w dojrzewalni dziki oddziaywaniu na przemiennik czstotliwoci. W momencie, gdy temperatura solanki osiga zadan warto, termostat cyfrowy wycza sprark. Pocztkowo spora rónica temperatur pomidzy powietrzem a solank z czasem maleje, na co ukad reaguje zwikszeniem prdkoci obrotowej wirnika pompy. Podczas, gdy pompa osignie nominaln warto prdkoci obrotowej, wysyany jest sygna wczajcy sprark urzdzenia chodniczego. Zalety rozwizania: wymagany czas postoju sprarki mona zapewni poprzez odpowiedni dobór pojemnoci zasobnika; unika si kontaktu czynnika chodniczego z owocami; moliwo zastosowania free coolingu. 12

14 8. Podsumowanie Banany s owocami bardzo delikatnymi, wic wymagaj okrelonego procesu technologicznego. Kondycja owoców, które trafi do sklepów, silnie zaley od sposobu transportowania jak równie kontrolowania dojrzewania. Nowym systemem chodzenia jest chodzenie analogowe, które zyskuje coraz wiksze zainteresowanie. Niezbdne jest stosowanie komponentów automatyki chodniczej w celu utrzymywania okrelonych parametrów powietrza jak wilgotnoci i temperatury. 9. Literatura [1] Bonca Z., Gliniecki D., Mizera G., Technika Chodnicza i Klimatyzacyjna, Nowe tendencje w technologii przechowywania i dojrzewania bananów, 2005 nr 5, str , [2] Ulatowska I., Technika Chodnicza i Klimatyzacyjna, Dojrzewalnie bananów a unijne standardy jakoci owoców, 2005 nr 5, str , [3] Filin S., Technika Chodnicza i Klimatyzacyjna, Podstawy Technologii Chodniczej Bananów, 2003 nr 12, str , [4] Mizera G., Technika Chodnicza i Klimatyzacyjna, Chodzenie Analogowe, 2003 nr 9 str , [5] Materiay uzyskane od Pana G. Mizery, [6] [7] 13