Technika przechowalnictwa chłodniczego owoców i warzyw w

Katedra Techniki Cieplnej
Współczesne Techniki ZamraŜania
Temat: Technika przechowalnictwa chłodniczego owoców i
warzyw w atmosferze kontrolowanej.
Marta Gołębiewska
SUCHiK Sem. IX
2007/2008
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.
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 CO2 do ilości
pobranego O2 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 (0oC do 3oC). 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 CO2 w atmosferze otaczającej owoce
zmniejszenie zawartości O2 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.
2. Kontrolowana atmosfera.
Wymaga obniŜenie temperatury dla większości odmian od
-1oC do 3oC:
I. ObniŜenie intensywności oddychania przez zwiększenie
zawartości CO2 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 CO2, więc nagromadzenie się go w
atmosferze chłodni z KA zwalniać będzie samą reakcję, czyli
oddychanie. Istotne jest zachowanie odpowiednich proporcji
pomiędzy O2 i CO2 poniewaŜ naruszenie ich moŜe
powodować oddychanie beztlenowe które jest przyczyną
stopniowego obumierania tkanek i niekorzystnych zmian
produktów.
Rys1. Zbyt wysokie stęŜenie CO2 jest przyczyną uszkodzenia miąŜszu jabłek
Źródło: http://www.ho.haslo.pl
II. Skład atmosfery w technologii KA to równieŜ stęŜenie O2
obniŜone do 3% objętościowo lub mniej – do około 1% w
technologii ULO (bardzo niskie stęŜenie tlenu), stęŜenie CO2
w zakresie od 0,5% do 5% objętościowo reszta do 100% to
azot (N2).
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 O2 i CO2.
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
CO2 i jednocześnie uzupełnia niedobór O2.
• dwustronna – wymaga dodatkowego wyposaŜenia do
usuwania nadmiaru CO2 z atmosfery pomieszczenia, słuŜą do
tego skrubery suche i mokre (aparaty wiąŜące CO2 przez
absorpcję lub adsorpcję odpowiednio dobranych substancji)
NajwaŜniejsze i najczęściej stosowane techniki:
1.Technika wypierania O2, azotem i skruberowego oddzielania
CO2. Metoda taka pozwala na utrzymanie w AK maksymalnej
zawartości CO2 na poziomie poniŜej 1%. JeŜeli czas osiągania
Ŝądanego stęŜenia O2 i CO2 jest zbyt długi to skraca się
trwałość przechowywanych owoców i warzyw.
Źródło: „TCHiK”- 8/2002
Gdy maksymalny dopuszczalny poziom zawartości CO2 w AK
(najczęściej <1%) zostanie przekroczony, wówczas obiegowe
powietrze komorowe kierowane jest do płuczki 7 zawierającej
chemiczną substancję absorbującą CO2 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 O2, wypierany jest azotem,
a CO2 oddzielany w płuczce 7. Największą efektywność układu
moŜna otrzymać w obsłudze komór gazoszczelnych, lecz naleŜy
pamiętać o powstającym wówczas ciśnieniu.
2. Technika spalania O2 i skruberowego oddzielania CO2. 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 O2 i CO2 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 O2 i oddzielającego CO2 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 O2 i CO2, 8- zawór
odcinający, 9- węŜownica schładzana wodą
Źródło: „TCHiK”- 8/2002
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 CO2, odpływa do
przechowalni. MoŜna zauwaŜyć w przewodzie skrubera 6, zawór
regulacyjny 5, przy jego uchyleniu część upuszczonej, bogatej w CO2
mieszanki gazowej moŜe bezpośrednio przepływać do komory
omijając skruber 6. Pozwala to na podwyŜszenie zawartości CO2 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.
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 O2 na CO2. 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 O2 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% O2
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] – www.ho.haslo.pl