Типи вентиляції та методи охолодження

Охолодження садових культур продовжує строк їхнього зберігання, зменшуючи темпи фізіологічних змін та уповільнюючи ріст грибків та бактерій. Охолодження – це основа збереження якості продукції.

Існує кілька способів, як зменшити температуру зберігання садових культур:

1. Вентиляція, при якій використовується повітря з довколишнього середовище (природне охолодження)

2. Адіабатичне охолодження, коли мокрі поверхні продувають сухим повітрям. Цю технологію, як правило, використовують в районах із низькою вологістю.

3. Механічне охолодження, яке включає охолодження повітрям, водою та льодом. І хоч це досить дорогий та енергоємний метод, контролювати температуру він дозволяє найкращим чином.

4. Комбінація декількох методів

Оскільки з кожним градусом, на який вдалось понизити температуру продукції, термін її зберігання подовжується, будь-яке охолодження сприятливо вплине на продукцію, навіть якщо це не буде охолодження оптимальне. Охолодити або освіжити продукцію по-простому, без значних затрат, і то краще ніж не охолоджувати її взагалі.

Оптимальною для зберігання садових культур з помірних широт є температура від 0°C до 12°C. Якщо їх охолодити хоч трохи нижче точки замерзання, фрукти «підмерзнуть» і почнуть швидко псуватись. Більшість же тропічних фруктів тропічних, можуть зазнати пошкоджень і при вищих температурах.

Після того, як продукцію поклали до холодильного складу, вона почне віддавати тепло, яке залишилось у нього з поля, та виділяти тепло в процесі дихання. Чим раніше довести продукцію до оптимальної температури зберігання, тим швидше уповільниться темп дихання та буде досягнуто максимального терміну, протягом якого продукцію можна буде зберігати.

Час, який знадобиться для того, щоб досягнути оптимальної температури для зберігання продукції залежатиме від загальної холодильної потужності встановленого обладнання, обсягів повітрообміну в камері, розподілу повітря, а також обсягу та розташуванні самої продукції в камері.

Правильно розрахувати і спроектувати рух повітря необхідно для того, щоб в сховищі належним чином розповсюджувалось тепло, холод і волога. Локальні проблеми з проростанням або спалахи захворювань найчастіше є наслідками неправильної або незбалансованої вентиляції.

Для того, щоб зрозуміти принципи руху повітря, необхідно враховувати, що:

  • Повітря завжди йде шляхом найменшого опору, і в мертві зони направляється тільки примусово, під напором
  • Повітря завжди буде циркулювати найкоротшим колом, якщо між паралельними потоками немає перешкод
  • Холодне повітря важче за тепле

Є всього два основні методи розподілу повітря з кількома варіаціями. Вентилятори випарника розподіляють охолоджене повітря між контейнерами. Напірна вентиляція для розподілу холоду між контейнерами або під насипом. Системи вентиляції, які широко використовують для садових культур, можна розділити на наступні категорії:

  • Пасивна або припливно-витяжна вентиляція
  • Напірна вентиляція
  • Аспіраційна (всмоктувальна)
  •  Продувна

Пасивна і припливно-витяжна вентиляція. Пасивна вентиляція це вентиляція, при якій повітряний потік створюється невеликими вентиляторами повітроохолоджувачів за рахунок використання різниці у вазі холодного і теплого повітря. Це проста і дешева система з досить низьким рівнем розподілу повітря. Така система цілком підходить продуктам, які вимагають тільки охолодження (морква, буряк,капуста). Для сушки картоплі та цибулі необхідна ефективніша система повітророзподілу.

Найпоширенішим варіантом припливно-витяжної вентиляції на овочевих складах є повітрозмішуючий блок. Принцип його дії полягає в наступному: зовнішнє повітря змішується (за допомогою впускних клапанів) з внутрішніміпотужними вентиляторами продувається над рядами контейнерів з продукцією до протилежної стіни камери зберігання.

Оскільки повітря, яке продувають, холодніше ніж температура в камері воно опускається вниз і витісняє тепле повітря у напрямку до повітрозмішуючого блоку і випускних клапанів. Така система забезпечує достатній обсяг вентиляції для підтримання оптимального режиму зберігання, проте не може забезпечити швидке і ефективне охолодження, а тим більше сушку (якщо у цьому є потреба) продукції з поля.

Напірна вентиляція використовується при зберіганні насипом, а також при контейнерному зберіганні, коли бажано, щоб було налагоджено хороший повітрообмін. Вентилятори нагнітають повітря в систему розподілення повітря для продувки через масу продукту.

Напірна вентиляція абсолютно необхідна при навальному зберіганні. Більшість напірних систем використовують зовнішнє повітря як джерело холоду. Напірна камера зазвичай розташовується уздовж однієї із зовнішніх стін сховища. Холодне або сухе повітря затягується ззовні і продувається через насип через вентиляційні канали.

Є два варіанти системи розподілу повітря при зберіганні насипом: через вентиляційні канали або вентиляційні підлоги. Перший варіант дешевший і практичні ший в обслуговуванні. Другий забезпечує оптимальніший розподіл повітря і є практичнішим з погляду завантаження/вивантаження продукції та терміну служби.

При використанні системи з вентиляційними каналами дуже важливо забезпечити достатню кількість продукту. Щоб добре розповсюдитись по насипу повітрю необхідний опір, що можливо тільки при наявності достатньої кількості продукції над каналами. Вентиляційні канали розміщуються на відстані близько 3 м один від одного в цибульному сховищі і близько 3-4 м в картоплесховищі. Висота насипу повинна бути більшою за відстань між каналами. Напірна вентиляція також використовується при зберіганні в контейнерах. Залежно від напрямку руху повітря виділяють два види напірної вентиляції для контейнерного зберігання: на продув (або «сушильна стіна») і на всмоктування (аспіраційна система). За останнє десятиліття все більше проектів здійснюють на базі аспіраційних систем.

Перевагою такої системи є:

  • можливість розташовувати контейнери в ряд на більшу відстань від напірної камери (до 25 на відміну від 8-12 в напірній системі);
  • велика свобода у розміщенні контейнерів на складі;
  • не занадто високі вимоги до якості контейнерів.

Принцип дії полягає в наступному. За допомогою осьових вентиляторів створюється область зниженого тиску між парними рядами контейнерів, в яку засмоктується повітря з камери зберігання крізь продукцію в контейнерах. Для того, щоб ізолювати простір між контейнерами використовують повітронепроникну тканину (брезент).

Деякі з компонентів напірної системи вентиляції, підібрати які можуть лише спеціалісти:

Напір і витрата повітря, металеві канали під насипом, перетин яких має забезпечувати швидкість руху повітря 6-8 м/с

Тип системи зволоження при використанні зовнішнього повітря для охолодження і сушіння.

Впускні і випускні клапани, площа яких повинна забезпечувати швидкість руху повітря не більше 5 м/с Система управління механізмом змішування повітря та контролю температури та вологості

Переваги використання напірної вентиляції:

  • Кращий розподіл повітря в середині складу
  • Швидке і однорідне охолодження продукції
  • Спрощений контроль (підвищення) вологості повітря
  • Можливість освіження зовнішнім повітрям
  • Ефективніше охолодження
  • Дозволяє стабільніше підтримувати потрібну температуру

Принцип активної вентиляції великих обсягів овочів застосовують і до фруктів. Для швидкого охолодження продукції видувну або аспіраційну (всмоктувальну) систему вентиляції застосовують разом із холодильним обладнанням. Хоч стрімкий потік повітря і спричиняє втрату продукцією води, це найоперативніший спосіб, охолодження продукції,який дозволяє швидко зменшити темпи респірації (дихання). Як тільки продукцію вдалось охолодити до оптимальної для зберігання температури, її перевозять до стандартного холодильного складу, де вона і пролежить рештустроку свого зберігання. Існує багато різних способів, як продукцію можна охолодити напірним протягом. Все залежить, чи підходить для цього тара, в якій продукція знаходиться (це повинні бути коробки з фібрового картону). На кораблях та в контейнерах, призначених для охолоджування та перевезення свіжо зірваної продукції, використовують один із варіантів такої системи.

Напірне охолодження протягом є відносно дешевим способом попереднього охолодження багатьох видів продукції. Цією системою широко користуються, адже вона не є аж такою складною. Теплопередача від продукції до повітря є менш ефективною, ніж від продукції до води, однак багато фруктів, особливо м’які культури, і окремі з овочів після контакту з водою починають швидко псуватись.

Адіабатичне охолодження. Цією системою користуються, як правило, в регіонах, із низьким рівнем вологості (різко континентальний клімат) для того, щоб підвищити рівень вологості, коли для охолодження використовують повітря з навколишнього середовища.

Системи зволоження дуже важливі для зменшення втрат ваги, а також пом’ятості нижніх шарів насипу. Досить складно підняти вологість холодного повітря і ключем до успіху є формування дрібних частинок води на шляху повітряного потоку. Просте змочування підлоги не забезпечить достатнього зволоження. Є кілька видів устаткування для підняття вологості повітря, таких як: відцентрові зволожувачі, системи дрібнодисперсного розпилення під тиском і за допомогою повітря, системи водяних завіс. З огляду на те, що ефект охолодження від використання даної системи напряму залежить від відносної вологості і температури повітря на вході.

Механічне охолодження

Повітряне охолодження є одним з найпоширеніших методів, які застосовують на овоче- і фруктосховищах. Система повітряного охолодження призначена для того, щоб відводити тепло з повітря в охолоджуваній камері. Така система складається із: компресора, конденсатора, повітроохолоджувача та системи управління. В якості холодоносіїв використовують різноманітні види фреону, аміаку, пропіленгліколю. Найефективнішими є аміачні системи, однак вони і найнебезпечніші і найшкідливіші як для довкілля, так і для здоров’я. Зважаючи на складність контролю за безпекою дані системи на овочевих і фруктових складах практично не використовуються. Системи з проміжним холодоносієм пропіленгліколем досить широко використовуються на фруктових та овочевих складах. Однак доцільність їх встановлення виправдана для великих обсягів (від 10 000 т і вище), тоді інвестиції з розрахунку на 1 кг продукції наближаються до традиційних систем, що працюють на фреоні. Недоліком даних систем є високі експлуатаційні витрати, а деякою перевагою до недавнього часу була можливість підтримання високої вологості, що є найважливішим фактором при тривалому зберіганні плодоовочевої продукції.

Все більше застосовують системи повітряного охолодження, які базуються на принципі прямого кипіння (тобто працюють на фреоні). Виробники теплообмінного обладнання для таких систем пропонують окремі серії випарників, призначених для використання в аграрній сфері. Технологію і ноу-хау кожен пропонує свою, проте ефективність тих чи інших нововведень виробників не є предметом цього посібника. У цілому ж даний тип систем повітряного охолодження відрізняє низька ціна, надійність, висока ефективність і низькі експлуатаційні витрати.

При виборі холодильного обладнання ви неминуче зіткнетеся з величезною кількістю компаній, які надають інжинірингові та монтажні послуги, або просто поставляють холодильне обладнання. Всі вони можуть заявляти, що виконують проекти «під ключ», що по суті перевірити неможливо. Однак проявивши системний підхід можна змусити постачальників надати необхідну технічну інформацію, яка дозволить провести об’єктивне порівняння запропонованих варіантів і комплектацій. Ось кілька рекомендацій при виборі холодильного устаткування:

• Правильно складене технічне завдання дозволяє уникнути маніпуляцій з боку постачальників. Потужність обладнання розраховується виходячи з типу продукту, обсягу зберігання, початкової температури продукту, добового завантаження, швидкості охолодження, температури навколишнього середовища та ін. Підписане ТЗ має бути невід’ємною частиною договору на поставку, це підвищує відповідальність постачальника і зміцнює позиції замовника.

• Не слід економити на дешевому обладнанні. Різниця в ціні між компресорами і теплообмінниками дорожчих брендів в загальній ціні всієї системи може скласти всього 5- 10%, проте надійність задекларованих виробником технічних параметрів не викликає сумнівів і виключає неприємні сюрпризи при експлуатації.

• При однакових марках компресорів і вказаній постачальниками потужності, ціна може відрізнятися на 20-30%. У такому випадку найкраще замовити технічне порівняння у незалежного експерта (як правило, компанії конкуренти відмовляються або не здатні провести його самі).

• Зверніть увагу на такий показник як ΔТ. У різних компанії він може відображати: різницю між температурою на вході і на виході з повітроохолоджувача (ΔТповіт.); температурою кипіння фреону і температурою на вході в повітроохолоджувач (ΔТ1). Обидва варіанти необхідно привести до єдиного знаменника для порівняння. Суть даного показника полягає в тому, що чим вища дельта, тим вища конденсація вологи на теплообміннику (ефект сушки повітря).

Найважливішою складовою при проектуванні і виборі системи повітряного охолодження є розподіл повітряних потоків в камері.

Зазвичай, контейнери ставлять щільно один до одного, розташовуючи палетні отвори по ходу руху потоку. Це дозволяє повітрю переміщуватися крізь палети в безпосередній близькості до продукту і здійснювати ефективну теплопередачу. Тут можливі два варіанти руху повітря: поздовжній, коли повітря проходить через палетний простір у прямому (від випарника через палету) або зворотному напрямку; серпантинний, коли повітря повинне пройти через сусідні по вертикалі контейнери.

Так ефективно буде розташувати контейнери з проміжками між рядами,однак це створює ризик для циркуляції повітря по малому колу. Два методи розташування контейнерів наведено нижче. В обох випадках проміжки між контейнерами складають 1020 см уздовж руху повітря і впритул між рядами перпендикулярними потоку.