Katedra Techniki Cieplnej

Transkrypt

1 Katedra Techniki Cieplnej Współczesne Techniki ZamraŜania Temat: Technika przechowalnictwa chłodniczego owoców i warzyw w atmosferze kontrolowanej. Marta Gołębiewska SUCHiK Sem. IX 2007/2008

2 Plan prezentacji: 1. Warunki przechowywania warzyw i owoców. 2. Kontrolowana atmosfera. 3. Technologia kontrolowanej atmosfery. 4. Techniki budowy komór chłodniczych z atmosferą kontrolowaną, oraz obsługujące je urządzenia pomiarowo kontrolne. 5. Zalety przechowalnictwa w atmosferze kontrolowanej. 6. Literatura.

3 1. Warunki przechowywania warzyw i owoców. Proces oddychania owoców polega na spalaniu przy udziale tlenu związków organicznych nagromadzonych poprzednio w procesie fotosyntezy. Stosunek ilości wydzielonego CO 2 do ilości pobranego O 2 nazywamy ilorazem oddechowym. W normalnych warunkach jest on zbliŝony do 1. Im wolniej przebiega proces oddychania, tym wolniej zachodzą procesy prowadzące do dojrzewania owoców, a następnie ich starzenie i zamieranie tkanek. Na trwałość owoców i warzyw szczególnie korzystnie wpływa przechowywanie w temperaturze maksymalnie zbliŝonej do ich temperatury zamarzania (0 o C do 3 o C). Proces ten odbywający się na pograniczu zamraŝania, wymaga szczególnie precyzyjnej regulacji temperatury w przechowalni dla uniknięcia niekorzystnych następstw podmroŝenia produktów. KaŜdy wzrost powoduje przyspieszanie przemian metabolicznych. Ograniczenie intensywności oddychania moŝna osiągnąć nie tylko poprzez obniŝenie temperatury, lecz takŝe przez: zwiększenie zawartości CO 2 w atmosferze otaczającej owoce zmniejszenie zawartości O 2 w atmosferze miejsca przechowywania przechowywanie owoców w warunkach podciśnienia obniŝonego do około 0,1 atm. Pierwsze dwa warunki osiąga się w gazoszczelnych komorach chłodni z KA, warunek trzeci w chłodni z komorami obniŝonego ciśnienia.

4 2. Kontrolowana atmosfera. Wymaga obniŝenie temperatury dla większości odmian od -1 o C do 3 o C: I. ObniŜenie intensywności oddychania przez zwiększenie zawartości CO 2 opiera się na prawie działania mas, zgodnie z którym nagromadzenie się produktów reakcji zwalnia szybkość tej reakcji. PoniewaŜ w tym przypadku produktem reakcji (oddychania) jest CO 2, więc nagromadzenie się go w atmosferze chłodni z KA zwalniać będzie samą reakcję, czyli oddychanie. Istotne jest zachowanie odpowiednich proporcji pomiędzy O 2 i CO 2 poniewaŝ naruszenie ich moŝe powodować oddychanie beztlenowe które jest przyczyną stopniowego obumierania tkanek i niekorzystnych zmian produktów. Rys1. Zbyt wysokie stęŝenie CO 2 jest przyczyną uszkodzenia miąŝszu jabłek Źródło: II. Skład atmosfery w technologii KA to równieŝ stęŝenie O 2 obniŝone do 3% objętościowo lub mniej do około 1% w technologii ULO (bardzo niskie stęŝenie tlenu), stęŝenie CO 2 w zakresie od 0,5% do 5% objętościowo reszta do 100% to azot (N 2 ).

5 3. Technologia kontrolowanej atmosfery. Przechowywanie owoców i warzyw w AK odbywa się w warunkach optymalnej temperatury i wilgotności względnej, którego skład jest bezustannie mierzony i korygowany pod kątem zawartości O 2 i CO 2. Istnieje kilka alternatywnych technik osiągnięcia i utrzymywania AK: jednostronna gdzie utrzymywanie AK jest proste, i odbywa się przez kontrolowane doprowadzenie do przechowalni świeŝego powietrza atmosferycznego, które wypiera nadmiar CO 2 i jednocześnie uzupełnia niedobór O 2. dwustronna wymaga dodatkowego wyposaŝenia do usuwania nadmiaru CO 2 z atmosfery pomieszczenia, słuŝą do tego skrubery suche i mokre (aparaty wiąŝące CO 2 przez absorpcję lub adsorpcję odpowiednio dobranych substancji) NajwaŜniejsze i najczęściej stosowane techniki: 1.Technika wypierania O 2, azotem i skruberowego oddzielania CO 2. Metoda taka pozwala na utrzymanie w AK maksymalnej zawartości CO 2 na poziomie poniŝej 1%. JeŜeli czas osiągania Ŝądanego stęŝenia O 2 i CO 2 jest zbyt długi to skraca się trwałość przechowywanych owoców i warzyw. Źródło: TCHiK - 8/2002

6 Gdy maksymalny dopuszczalny poziom zawartości CO 2 w AK (najczęściej <1%) zostanie przekroczony, wówczas obiegowe powietrze komorowe kierowane jest do płuczki 7 zawierającej chemiczną substancję absorbującą CO 2 i obniŝającą zawartość do wymaganego poziomu ( najczęściej substancjami są węgiel i krzem). Natomiast do komór przechowalniczych aby wydłuŝyć okres trwałości owoców i warzyw zaczęto wprowadzać do nich czerpany z zasobnika przewodem 1 azot zgazowywany w dyszy natryskowej 6. Dopływ azotu trwa do momentu osiągnięcia Ŝądanego stęŝenia tlenu w AK, które musi być w sposób ciągły utrzymywane na poziomie 0,9% do 1,1% przez włączenie lub wyłączenie dopływu azotu przewodem 1. Metoda ta nazywana dwustronną gdyŝ O 2, wypierany jest azotem, a CO 2 oddzielany w płuczce 7. Największą efektywność układu moŝna otrzymać w obsłudze komór gazoszczelnych, lecz naleŝy pamiętać o powstającym wówczas ciśnieniu. 2. Technika spalania O 2 i skruberowego oddzielania CO 2. Jest ona nieefektywna pod względem ekonomicznym, jak i technicznym w zastosowaniu komór gazoszczelnych, gdyŝ dostosowana jest do komór nieszczelnych. Pomimo tego pozwala na szybkie osiągnięcie obniŝonej zawartości O 2 i CO 2 w ciągu 2-3 dni, a nie 2-3 tygodni jak to miało miejsce w tradycyjnej technice AK, silnie zaleŝnej od oddychania składowanych produktów. rys.3 Ideowy schemat generatora azotu spalającego O 2 i oddzielającego CO 2 w skruberze: 1- wentylatorowy nawiew powietrza, 2- dopływ gazu opałowego, 3- komora spalania tlenu zawartego w powietrzu zmieszanym z gazem opałowym, 4- wymiennik ciepła skraplający parę wodną i schładzający mieszankę gazową dopływającą z komory spalania, 5- upustowy zawór regulacyjny, 6- skruber, 7- nawiew do komory mieszanki gazowej o duŝej zawartości azotu i zminimalizowanej zawartości O 2 i CO 2, 8- zawór odcinający, 9- węŝownica schładzana wodą Źródło: TCHiK - 8/2002

7 Technika generowania azotu, który w wyniku katalitycznego spalania mieszaniny gazu opałowego i powietrza z zawartym w nim tlenem w komorze spalania 3 i schładzaniu powstałej mieszanki gazowej w kondensatorze 4, a takŝe oddzieleniu w skruberze CO 2, odpływa do przechowalni. MoŜna zauwaŝyć w przewodzie skrubera 6, zawór regulacyjny 5, przy jego uchyleniu część upuszczonej, bogatej w CO 2 mieszanki gazowej moŝe bezpośrednio przepływać do komory omijając skruber 6. Pozwala to na podwyŝszenie zawartości CO 2 w AK gdy jego stęŝenie jest zbyt niskie. Atmosfera pomieszczenia przechowalni stanowi tutaj mieszaninę powietrza atmosferycznego dopływającego do przechowalni przez jej nieszczelną konstrukcję, mieszanki gazowej dopływającej do przechowalni z generatora azotu i gazów powstających w procesie oddychania składowanych produktów. 4. Techniki budowy komór chłodniczych z atmosferą kontrolowaną, oraz obsługujące je urządzenia pomiarowo kontrolne. komory chłodnicze izolowane cieplnie komory panelowe o taśmowych i plastikowych uszczelnieniach wszelkich połączeń mogących czynić komorę nieszczelną. Niedostateczna izolacja powoduje znaczne przenikanie ciepła z zewnątrz do komory co prowadzi do wahań temperatury, a takŝe wilgotności co wpływa ujemnie na owoce. NaleŜy pamiętać, aby izolacja termiczna umieszczona była od strony wewnętrznej. Natomiast zapewnienie instalacji gazoszczelnej wykonuje się z blachy ocynkowanej.

8 beton klasy B 150 papa asfaltowa na lepiku beton klasy B 75 piasek lub ziemia ja3 łącznik blachy z papą Bitizol "R" styropian klejony blacha stalowa ocynkowana rys.4. Podłoga chłodni w przekroju. techniki pomiarowe i regulacyjne urządzenia i metody do regulacji zawartości tlenu w komorach gazoszczelnych, które dają moŝliwość przyspieszenia obniŝenia tlenu w komorze gazoszczelnej: zastosowanie gazowego lub ciekłego azotu azot w postaci gazu, spręŝony w butlach wprowadza się rurkami do zamkniętej komory gazoszczelnej, a gaz ten wypiera zawarte w komorze powietrze zasobne w tlen. Dopływ azotu odcina się dopiero wtedy, gdy poziom tlenu obniŝy się z 21% do 4%. spalanie propanu przy udziale tlenu atmosfery komory gazoszczelnej za pomocą konwertora, który powoduje konwersję O 2 na CO 2. Propan w postaci gazowej zostaje całkowicie spalony, zuŝywając tlen zawarty w atmosferze komory gazoszczelnej. Spalanie bezpłomieniowe w obecności katalizatora dzięki któremu propan moŝe być spalany w niŝszej niŝ normalnie temperaturze i w obecności stale malejącej zawartości O 2 w atmosferze. spalanie propanu przy udziale tlenu powietrza atmosferycznego poprzez urządzenia, które spalają katalitycznie oraz urządzenia, które spalają w otwartym płomieniu zwane generatorami zmodyfikowanej atmosfery. W tym urządzeniu propan jest spalany cały czas przy udziale powietrza zewnętrznego zawierającego 21% O 2

9 5.Zalety przechowalnictwa w atmosferze kontrolowanej. wydłuŝenie okresu przechowywania owoców lub warzyw umniejszenie tempa procesów biochemicznych i fizjologicznych prowadzących do dojrzewania, i przejrzewania produktów obniŝenie ubytków masy kontrola obecności insektów i gryzoni w komorach chłodniczych obniŝenie poziomu czułości na działanie etylenu oraz spadek wraŝliwości na niektóre choroby fizjologiczne 6.Literatura. [1] Technika chłodnicza i klimatyzacyjna 8/2002 [2] Technika chłodnicza dla praktyków : przechowalnictwo i transport Bolesław Gaziński 2007 [3]