Системы охлаждения и воздухораспределения в овощехранилищах

Поддержание температурно-влажностного режима в камерах определяется системой охлаждения и воздухораспределения. В настоящее время в нашей стране и за рубежом в овощехранилищах-холодильниках все больше применяют воздушную систему охлаждения. При этом используют холодильные установки, чаще всего компрессорные, состоящие из компрессора, конденсатора, испарителя и регулирующего вентиля, соединенных между собой системой трубопроводов. Как правило, применяют централизованную систему охлаждения, устанавливая компрессоры и конденсаторы в специально оборудованном машинном отделении, а испаритель - оцинкованные гладкотрубные или оребренные пристенные батареи либо воздухоохладители - непосредственно в камерах хранения. Холодопроизводительность холодильных установок для овощехранилищ колеблется от 42 тыс. до 2 млн. 500 тыс. кДж/ч. Хладагентом является в основном аммиак или фреон - 22, которые постоянно циркулируют в герметично замкнутом кольце установки, меняя жидкое состояние на газообразное и наоборот. В конденсаторе пары хладагента под большим давлением, развиваемым компрессором, переходят в жидкое состояние. Выделяемое при этом тепло отводится потоками воздуха или воды. Жидкость поступает в испаритель, где кипит с поглощением большого количества тепла. При атмосферном давлении аммиак кипит при -33,4° С, фреон-22 - при -40,8° С. Для регулирования перепада давления в испарителе и конденсаторе между ними устанавливают регулирующий вентиль.

В крупных холодильниках с высокопроизводительными аммиачными холодильными установками, которые обычно централизованно обслуживают все камеры хранения, затрудняется регулирование температуры в каждой из них при хранении разных видов продукции. Недостатком является и то, что в аммиачных установках конденсатор охлаждается водой, для получения которой приходится специально сооружать градирни. Фреоновые установки менее производительны, но конденсатор в них охлаждается воздухом и поэтому они проще и экономичнее в эксплуатации. В последнее время все больше распространяется децентрализованная система охлаждения, когда для каждой камеры монтируется отдельная фреоновая установка типа ХМФ-16, ХМФ-32. Это облегчает поддержание в камерах оптимальной для каждого вида продукции температуры.

В холодильниках для овощей применяют непосредственное или рассольное охлаждение. В первом случае хладагент поступает в батареи камеры хранения, в результате чего окружающий воздух и продукция охлаждаются. Такая система экономична и проста, позволяет легко управлять температурой в камерах путем изменения количества подаваемого в батареи хладагента. Недостаток этой системы в том, что она требует особо высокой герметичности подводящих хладагент трубопроводов, иначе он через неплотности попадает в камеру хранения и отрицательно действует на качество продукции. При рассольной системе охлаждения применяется промежуточный хладоноситель - водный раствор (рассол) хлористого кальция, поваренной соли или этиленгликоля. В баке с рассолом размещают батареи холодильной установки. Охлажденный рассол из бака насосом подается в батареи камеры хранения. Рассольное охлаждение дороже, чем непосредственное, так как устройство его сложнее, а приготовление рассола трудоемко. Рассол поступает в батареи всех камер, имея одинаковую температуру. Регулирование температуры воздуха в камере производится термодатчиками, которые управляют вентилями на входе рассола в охлаждающие батареи камеры.

Применяемые воздухоохладители компактны и высокоэффективны. Это позволяет сочетать их в овощехранилищах с различными системами воздухораспределения, лучше использовать вместимость камер хранения. Отечественная промышленность выпускает подвесные воздухоохладители (ВОП), монтируемые на потолке или у стен, и постаментные, которые располагают не только в камерах хранения, но и вне их (в технических коридорах), освобождая тем самым место для продукции в хранилище. Воздухоохладитель представляет собой сблокированные в общем кожухе испаритель холодильной установки, вентилятор и в некоторых случаях увлажнитель. Вентилятором воздух из камеры хранения продувается через испаритель, охлаждается, увлажняется и возвращается опять в камеру. При охлаждении батареями их размещают обычно на стенах, но иногда на потолке и между штабелями. При этом в малых камерах поддерживается одинаковая температура во всех зонах, а в крупных камерах ее выравнивают, периодически перемешивая воздух внутри хранилища установленным в нем вентилятором. Основными недостатками батарейного охлаждения являются неравномерность температурного режима в массе продукции и ее переохлаждение, а вблизи батарей - иногда и подмерзание, чего не наблюдается при использовании воздухоохладителей. Довольно часто в холодильниках применяют смешанную систему охлаждения, включающую воздухоохладители и пристенные батареи, которые в период охлаждения продукции работают одновременно и ограничивают поступление внешних теплопритоков в камеру.

Равномерность температурно-влажностного режима внутри грузового объема помещения и в массе продукции (в контейнере) существенно зависит от системы воздухораспределения. У нас и в других странах в хранилищах контейнерного типа применяют системы общеобменной вентиляции с одно- и многоканальным, а также бесканальным воздухораспределением. При бесканальной системе подвесные воздухоохладители устанавливают над проходом камер или на стенах под потолком. Осевые вентиляторы засасывают воздух из центральной части камеры и направляют его в сторону стен, где он опускается вниз, проходит через штабели и вновь поступает в воздухоохладители. За рубежом практикуют установку постаментных воздухоохладителей на полу посреди камеры. Воздух в них поступает либо сверху, из пространства между штабелем и потолком, либо из-под штабеля, откуда подается в верхнюю зону камеры. В нашей стране Общесоюзными нормами технологического проектирования картофеле- и овощехранилищ (ОНТП-6-80) предусматривается также обязательное оборудование воздушными системами охлаждения камер тарного хранения продукции. Однако системы воздухораспределения в этих нормах не оговариваются. В действующих овощехранилищах контейнерного типа воздухораспределение осуществляется преимущественно через отверстия в боковых стенках воздуховодов, прокладываемых в верхней зоне хранилища, выше штабеля контейнеров.

Анализ сохраняемости овощей (ЛТИХП), в частности капусты, при бесканальной (Фрунзенская плодоовощная база Ленинграда) и одноканальной (Калининская база) системах воздухораспределения показал, что они не отвечают технологическим требованиям хранения, так как обеспечивают циркуляцию воздуха лишь в пространстве между перекрытием камеры и верхней частью штабеля. Скорости движения воздуха в свободном объеме камеры при этом неравномерны, а в промежутках между контейнерами в штабеле и в массе продукции они близки к естественной конвекции. При одноканальной системе по сравнению с бесканальной перепады скоростей более значительны. Разница в температурах воздуха гораздо меньше при бесканальной системе, чем при одноканальной, и по объему камеры (соответственно 0,3-0,9 и 1,3-2,2°С), и по ее высоте (0,6-0,9 и 0,5-1,3° С). Температура воздуха в насыпи капусты превышает температуру в свободном объеме камер при первой системе на 0,3-2,8° С, при второй - на 0,70-2,45° С. Таким образом, реальные условия хранения овощей при этих системах существенно отличаются от рекомендуемых.

При анализе влияния названных систем воздухораспределения на продукцию (капуста) установлено, что избыточная температура в центре штабеля с увеличением его размеров возрастает незначительно. Связи между сохраняемостью капусты и величиной штабеля не наблюдается, так как условия внутри него (повышенные влажность и температура), усиливающие микробиальную порчу продукции, одинаковы для штабелей всех размеров. Малые скорости воздуха в камере не обеспечивают достаточного воздухообмена внутри штабеля, и там накапливается выделяемая капустой влага, что приводит к развитию патогенных микроорганизмов. Несмотря на насыщенность воздуха в насыпи влагой, фактическая убыль массы от испарения превышает нормативную. В обдуваемых поверхностных слоях продукции эта убыль еще больше, однако общие потери продукции здесь ниже, чем в центре штабеля, так как она меньше подвергается вредоносной деятельности микрофлоры. При рациональной технологии хранения нужно предусматривать удаление не только тепла, но и паров влаги из штабеля продукции, а общеобменная вентиляция не обеспечивает требуемого воздухообмена даже в периферийных контейнерах штабеля, и в них тоже не удается избежать накопления влаги. Измерения показали, что при скорости движения воздуха около контейнера 0,1-0,12 м/с в нем самом циркуляции воздуха практически нет. В камерах с интенсивным тепло - и влаговыделением поверхности охлаждающих приборов быстро покрываются инеем, из-за чего циркуляция воздуха резко снижается и влажность его в контейнерах, свободном объеме камеры достигает состояния, близкого к насыщению. Поэтому даже при наличии одного канала в системе воздухораспределения продукция (капуста) сохраняется лучше, чем при бесканальной. Неравномерность температурно-влажностного режима в массе продукции можно уменьшить, если подавать воздух снизу через воздуховоды, расположенные под полами, откуда он будет поступать в камеру сквозь щели. Однако при этом, во-первых, повышается трудоемкость устройства системы воздухораспределения и, во-вторых, воздуховоды часто засоряются, что вызывает затруднения в их эксплуатации.

В целях устранения недостатков, присущих системам с верхним распределением приточного воздуха и с подпольными каналами, в некоторых овощехранилищах применяют более совершенные системы - с подачей приточного воздуха внутрь штабеля контейнеров, в нижнюю его зону, с помощью воздуховодов из полиэтиленовой пленки, опускаемых вертикально вниз от проложенных под потолком приточных каналов. Результаты хранения продукции в камерах с таким воздухораспределением оказались значительно лучше, чем при подаче воздуха в верхнюю зону. Однако и при этом не достигается полная равномерность в распределении воздуха по ярусам контейнеров, в убыли массы и сохранности овощей в различных частях штабеля. Если в полиэтиленовых воздуховодах прорезать щели на уровне горизонтальных промежутков между контейнерами, то потери овощей снижаются на 3-6%. При продувании штабеля горизонтальными потоками воздуха потери еще меньше, они сокращаются в 2-2,5 раза (данные ЛТИХП), так как в объеме штабеля устанавливается равномерный температурно-влажностный режим. Тем не менее и у этой системы имеются недостатки: направления вынужденного движения воздуха и конвективных потоков не совпадают, отсутствует возможность перехвата внешних теплопритоков. Чтобы обеспечить направленную циркуляцию воздуха и равномерный температурно-влажностный режим в штабеле, предлагается и такой способ: с боковых сторон закрывать штабель полиэтиленовой пленкой, а в центр его по полиэтиленовому рукаву подавать охлажденный воздух. Потери овощей при таком воздухораспределении уменьшаются в 1,5 раза, а естественная убыль массы по сравнению с хранением в камерах с одноканальной системой - в 4 раза. Перспективны хранилища со смешанной системой вентиляции, сочетающей проточную (активную) и омывающую, когда одна часть воздуха подается в массу продукции, а другая -в вертикальные каналы для внешнего омывания штабеля контейнеров. Соотношения расходов воздуха в данном случае регулируются.

Таким образом, температурно-влажностные условия в массе (насыпи) овощей можно улучшить, увеличив в ней воздухообмен. Для обеспечения заметной подвижности воздуха в массе продукции (капуста) при хранении в контейнерах необходимо, чтобы воздух около них циркулировал со значительной скоростью - 0,2-0,3 м/с. При проточном вентилировании, когда воздух подается непосредственно в насыпь, тепловлажностные условия в ней изменяются периодически при включении и выключении вентилятора. Постоянное проточное вентилирование позволяет избежать потерь овощей от микробиальной порчи, при этом в их массе достаточно поддерживать скорость воздуха 0,012-0,015 м/с. Тепло-влажностный режим, создающийся в насыпи, зависит не только от системы воздухораспределения, но и от хранимой продукции. Он отличается от условий окружающей среды, так как из-за низкой теплопроводности слоя овощей тепло, выделяемое ими в процессе дыхания, медленно передается за пределы насыпи.