Zbigniew Czerko - IHAR

Ziemniak Polski 2011 nr 4
1
JAK WYKORZYSTAĆ WARUNKI
ATMOSFERYCZNE DO WENTYLACJI
ZIEMNIAKÓW W PRZECHOWALNI
dr hab. Zbigniew Czerko, prof. nadzw.
IHAR – PIB, Zakład Przechowalnictwa i Przetwórstwa w Jadwisinie, 05-140 Serock
e-mail: [email protected]
odczas przechowywania ziemniaków
należy dążyć do ograniczenia strat
ilościowych i jakościowych poprzez
utrzymywanie odpowiednich warunków termiczno-wilgotnościowych w przechowalni.
Na podstawie wieloletnich badań został wyznaczony optymalny przebieg temperatury i
wilgotności w całym sezonie przechowalniczym. Na rysunku 1 przedstawiono temperaturę wymaganą podczas przechowywania
ziemniaków jadalnych oraz przebieg temperatury powietrza zewnętrznego.
Na początku przechowywania bulwy trzeba osuszyć i umożliwić im dojrzenie. Temperatura w przechowalni powinna wynosić ok.
15oC, gdyż jest ona korzystna dla osuszania,
a dojrzewanie trwa ok. 2 tygodni. Średnia
temperatura powietrza zewnętrznego w tym
czasie zazwyczaj sprzyja dojrzewaniu, jednak z uwagi na różne terminy zbioru ziemniaków oraz zmienność temperatury w latach
należy się liczyć z okresami, w których te
warunki nie będą spełnione. Aby ziemniaki
dobrze się przechowywały, ważny jest odpowiedni, nie za wczesny i nie za późny,
termin załadunku przechowalni. Ma to duże
znaczenie szczególnie na następnym etapie
– podczas schładzania przechowalni. Temperatura w przechowalni dla ziemniaków
jadalnych powinna w ciągu 4-6 tygodni zostać obniżona do 5oC. Jesienią w tym czasie
temperatura zewnętrzna systematycznie
obniża się i analogicznie powinna zostać
P
obniżona temperatura w przechowalni. Jak
widać na rysunku 1, spadek temperatury
zewnętrznej do 5oC następuje dopiero na
początku listopada. Wykorzystując minimalną temperaturę, która jest ok. 2oC niższa niż
średnia, można wychłodzić przechowalnie o
kilka dni wcześniej. Jednak szybsze schłodzenie ziemniaków w stosunku do tempa
spadku średniej temperatury zewnętrznej
wydłuży czas wentylacji i zwiększy ubytki
naturalne. Przechowalnię powinno się wychładzać systematycznie w tempie ok. 0,3oC
na dobę.
Podczas długotrwałego przechowywania
temperatura zewnętrzna jest zwykle niższa
niż w przechowalni i jest to czas korzystny
do prowadzenia wentylacji. Jednak dokładna
analiza 5 sezonów przechowalniczych w
Jadwisinie w latach 1998-2003 pokazuje, że
w każdym roku nawet w miesiącach zimowych zdarzały się dni (od 2 do 8 w poszczególnych latach) z temperaturą minimalną
powyżej 5oC, czyli uniemożliwiającą schładzanie przechowalni. Czy w tym okresie nastąpi wzrost temperatury w przechowalni, to
zależy od wielu czynników, a mianowicie od
wielkości przechowalni, stabilności cieplnej
budynku czy przebiegu temperatury zewnętrznej. W praktyce w okresie bez możliwości wentylacji schładzającej, trwającym 3
dni, może nastąpić wzrost temperatury
ziemniaków o 0,5-1,0oC.
2
Ziemniak Polski 2011 nr 4
Rys. 1. Przebieg temperatury zewnętrznej (Jadwisin)
oraz wymaganej do przechowywania ziemniaków jadalnych
Rys. 2. Przebieg wilgotności względnej powietrza zewnętrznego. Jadwisin
Średnia temperatura zewnętrzna na przełomie marca i kwietnia wzrasta i przekracza
5oC. Podobnie, pomimo dużej bezwładności
cieplnej, rośnie temperatura w przechowalni.
Wpływa na to przenikanie ciepła z zewnątrz
oraz zwiększone oddychanie bulw na początku kiełkowania. Z punktu widzenia potrzeb przechowalniczych ziemniaki jadalne
są sprzedawane do końca maja, a nawet do
początku czerwca. Jak widać na rysunku 1,
średnio od początku kwietnia w zasadzie nie
ma możliwości utrzymania optymalnej temperatury bulw przy wykorzystaniu jedynie
powietrza zewnętrznego. Oczywiście występują niekiedy chłodniejsze wiosny, kiedy
temperatura tak intensywnie nie rośnie, ale
przy budowie przechowalni i projektowaniu
wyposażenia należy uwzględniać temperatury średnie wieloletnie. Ziemniaki jadalne
przechowywane do początku czerwca powinny być umieszczone w komorze wyposażonej w urządzenia chłodnicze.
Przebieg wilgotności zewnętrznej powietrza ma wpływ na utrzymanie wilgotności w
przechowalni. Na rysunku 2 przedstawiono
przebieg zewnętrznej wilgotności dekadowej
w Jadwisinie. Z wykresu wynika, że najniższa wilgotność względna – 85% – występuje
na początku jesieni i wiosną. W zimie wilgot-
Ziemniak Polski 2011 nr 4
ność utrzymuje się na korzystnym poziomie
85-93%.
W przechowalnictwie do określenia wpływu warunków zewnętrznych na ubytki naturalne używa się często pojęcia „niedosytu
wilgotności powietrza”, które wiąże z sobą
temperaturę i wilgotność. Niedosyt wilgotności jest definiowany jako różnica między
3
prężnością maksymalną w temperaturze powietrza, w której została zmierzona prężność
aktualna, a wartością prężności aktualnej,
wyrażona w hPa. Od wartości niedosytu wilgotności zależy m.in. prędkość zachodzących procesów parowania: im niedosyt większy, tym parowanie jest szybsze.
Rys. 3. Przebieg niedosytu wilgotności powietrza zewnętrznego (hPa). Jadwisin
Bardzo korzystny dla przechowywania
ziemniaków jest niedosyt wilgotności poniżej
1 hPa, ale takie warunki panują tylko w zimie
– 0,34-0,93 hPa (rys. 3). Najbardziej wartość
ta jest przekroczona jesienią we wrześniu i
październiku oraz wiosną w marcu i kwietniu.
Na rysunku 4 przedstawiono przebieg zmian
niedosytu wilgotności powietrza zewnętrznego jesienią i wiosną zależnie od czasu pracy
systemu wentylacji. Należy przypomnieć, że
w projektowanych przechowalniach, ze
względu na wydajność wentylatorów, średni
dobowy czas wietrzenia wynosi 6 godzin.
Niższy niedosyt wilgotności można uzyskać,
wietrząc krócej (2 godziny), ale wymaga to
użycia wentylatorów o większej wydajności.
Decydując się na wyposażenie przechowalni
w system wentylacji, zawsze trzeba pójść na
pewien kompromis. Można zastosować
większe wentylatory, ale pociąga to za sobą
zwiększone koszty i wentylatora, i większych
kanałów wentylacyjnych. Odwrotnie, niższa
wydajność wentylatora obniża koszty instalacyjne, ale przez wydłużony czas pracy
wentylacji (10 godzin) dostępne powietrze
zewnętrzne ma większy niedosyt wilgotności.
Przedstawione warunki atmosferyczne
dotyczą Jadwisina (woj. mazowieckie), trochę inaczej przebiegają te warunki w innych
rejonach Polski. Na rysunku 5 pokazano
przebieg niedosytu wilgotności powietrza w 5
wybranych miejscowościach. Najkorzystniejsze warunki termiczno-wilgotnościowe wystąpiły w Białymstoku, gdzie niedosyt wilgotności w sezonie przechowalniczym jest najniższy, a najmniej korzystne – we Wrocławiu. Przedstawione wymagania warunków
termiczno-wilgotnościowych oraz możliwość
ich utrzymania przy wykorzystaniu warunków
atmosferycznych pokazują, że do wentylacji
należy bardzo precyzyjnie wykorzystać każdy nadarzający się dzień i każdą porę dnia.
Warunki atmosferyczne zmieniają się w
ciągu doby, szczególnie jesienią i wiosną.
Najkorzystniejsze warunki do wentylacji są
wtedy, kiedy panuje najniższa temperatura i
najwyższa wilgotność. Jak pokazuje rysunek
4
Ziemniak Polski 2011 nr 4
6, w nocy następuje spadek temperatury i
wzrost wilgotności względnej. Najkorzystniejsza pora w ciągu doby, w zależności od
miesiąca przechowywania, trwa od godziny
1.00 do 9.00. W poszczególnych dekadach
jesienią i wiosną najkorzystniejsze warunki
do rozpoczęcia i zakończenia wentylacji nie
są stałe. Na początku przechowywania (II
dekada września) najlepsze do wentylacji są
godziny od 1.00 do 7.00, ale już w II dekadzie listopada – od 3.00 do 9.00. Podobnie
jest wiosną, kiedy najkorzystniejsza temperatura do wentylacji w II dekadzie marca
występuje w godzinach od 1.00 do 7.00, a w
II dekadzie kwietnia od 3.00 do 9.00.
Rys. 4. Przebieg niedosytu wilgotności powietrza zewnętrznego podczas wentylacji
przez 2, 6 i 10 godzin na dobę w okresie jesiennym i wiosennym. Jadwisin
Rys. 5. Przebieg niedosytu wilgotności powietrza zewnętrznego w wybranych miejscowościach
Optymalne wykorzystanie zewnętrznych
warunków wymaga śledzenia temperatury i
wilgotności zewnętrznej i podejmowania odpowiedniej decyzji co do wentylacji. Pomocne przy tym mogą być najprostsze zegarowe
systemy sterujące, na których można ustawić odpowiedni przedział czasowy, w którym
powinny być załączone wentylatory. Nowoczesne przechowalnie są wyposażane w
mikroprocesorowe sterowniki, które automatycznie załączają wentylatory, otwierają klapy wentylacyjne i maksymalnie wykorzystują
warunki zewnętrzne do wentylacji.
Ziemniak Polski 2011 nr 4
Sterowniki
bardziej
zaawansowane
oprócz podstawowych parametrów, takich
jak temperatura i wilgotność, mogą ponadto
mierzyć stężenie CO2, prędkość wentylowanego powietrza, położenie klap oraz ciśnienie w głównym kanale. Rozszerzone są także funkcje wykonawcze. Mikroprocesor może sterować takimi procesami w przecho-
5
walni jak: wentylacja, nawilżanie, mechaniczne chłodzenie, grzanie. Niezależnie od
wyposażenia przechowalni, nawet w najnowocześniejsze sterowniki, powinno się kontrolować przechowywane ziemniaki oraz
zależnie od warunków zewnętrznych i wewnętrznych umieć zmienić parametry nastaw
na sterownikach systemu wentylacji.
Rys. 6. Dobowy przebieg temperatury i wilgotności powietrza zewnętrznego
w okresie jesiennym. Jadwisin
Podsumowanie
1. Optymalny termin rozpoczęcia sezonu
przechowalniczego ziemniaków jadalnych na
zasadniczej powierzchni kraju to 20-30 września, a termin zakończenia sezonu rozciąga
się od 5 do 10 kwietnia na zachodzie i od 25
do 30 kwietnia na północnym wschodzie
Polski.
2. Zewnętrzne warunki termiczno-wilgotnościowe w okresie przechowywania na ogół
sprzyjają przechowywaniu ziemniaków jadalnych, chociaż jesienią i wiosną mogą wystąpić okresy niekorzystne.
3. W czasie przechowywania ziemniaków
najmniej korzystny do wentylacji przechowalni przebieg wilgotności oraz niedosyt
wilgotności powietrza atmosferycznego występuje we wrześniu i w październiku oraz
wiosną od kwietnia.
4. W celu zapewnienia ziemniakom jadalnym bardzo dobrych warunków przechowywania, wymagających odpowiedniej wilgotności powietrza (>90% Rh), niezbędne jest
nawilżanie wentylowanego powietrza w październiku oraz kwietniu i maju.
5. Ze względu na niekorzystną temperaturę
zewnętrzną, która zależnie od rejonu kraju
zaczyna się mniej więcej na początku kwietnia, wymagane jest stosowanie urządzeń
chłodniczych w okresach od kwietnia do połowy czerwca.
Literatura uzupełniająca
1. Czerko Z. 2003. Rozwiązania techniczne i eksploatacyjne ograniczające skraplanie wody w przechowalni. – Ziemn. Pol. 3: 22-27; 2. Czerko Z. 2003. Dobór
dawki wentylacyjnej dla przechowalni ziemniaków. –
Ziemn. Pol. 4: 18-22; 3. Czerko Z. 2004. Ubytki naturalne ziemniaków w zależności od dawki wentylacyjnej
i rodzaju systemu wentylacji. Biul. IHAR 232: 227-232;
4. Czerko Z. 2004. Zmiany stężenia CO2 w dwóch
typach przechowalni. – Zesz. Probl. Post. Nauk Rol.
500: 439-446; 5. Czerko Z. 2007. Straty podczas
przechowywania ziemniaków w przechowalni z nawilżaniem i bez nawilżania. – Biul. IHAR 243: 245-250;
6. Czerko Z. 2008. Możliwość utrzymania wymaganych parametrów termiczno-wilgotnościowych w przechowalniach ziemniaków w warunkach klimatycznych
Polski. Monogr. i Rozpr. Nauk. 29. IHAR Radzików:
98 s.; 7. Czerko Z. 2010. Możliwość optymalnego
wykorzystania warunków klimatycznych do przechowywania ziemniaków jadalnych. – Ziemn. Pol. 1: 48-53