Электрификация камеры с регулируемой газовой средой во фруктохранилище для хранения яблок

Авторы: Азизов Рустам Азизович, Чистова Яна Сергеевна

.

Рубрика: Науки о Земле

Страницы: 110-113

Объём: 0,23

Опубликовано в: «Наука без границ» № 6(34), июнь 2019

Скачать электронную версию журнала

Библиографическое описание: Азизов Р.А., Чистова Я.С. Электрификация камеры с регулируемой газовой средой во фруктохранилище для хранения яблок // Наука без границ. 2019. № 6(34). С. 110-113.

Аннотация: Приведена методика выбора оборудования для создания регулируемой газовой среды в камере для хранения яблок во фруктохранилище, описана принципиальная электрическая схема управления регулируемой газовой средой.

В России 170 крупных садоводческих организаций с посевной площадью 100 га и выше. При этом Россия покрывает внутренний спрос лишь на 24% и является крупнейшим импортером яблок в мире!

Кроме того, что Россия имеет маленькие объемы выращивания яблок, большая часть продукции теряется при неправильном хранении.

В России более 90% фруктохранилищ морально устарели и в лучшем случае представляют собой холодильники, а в основном это просто складские помещения; из-за этого половина собранных яблок не доживает до реализации и выкидывается.

Причин порчи фруктов при хранении несколько, к ним относится: неправильная обработка фруктов на всех этапах – от посадки деревьев до закладки на хранение, повреждения при сборе урожая, но самый большой процент теряется из-за несоблюдения условий хранения.

Современные технологии хранения базируются на классических условиях, приправленных инновационным решением – регулируемой атмосферой. В складском помещении поддерживают 90-процентную влажность и контролируемую температуру (удерживается в пределах от минус 2 до 7 °С), одновременно с этим меняя пропорции компонентов атмосферы хранения.

Классический состав заменяют средой с обеднённым содержанием кислорода и повышенным содержанием углекислого газа и азота. Содержание кислорода не превышает 5%, а доля углекислого газа может колебаться в пределах от 1 до 10 %. Остальную часть воздушной массы формируют из дешёвого азота.

Для создания регулируемой газовой среды, в которой будут храниться фрукты, необходимо:

1. Герметичная теплоизолированная камера – помещение, в котором будут храниться фрукты;

2. Воздухоохладители – для поддержания температуры на заданном уровне;

3. Генератор азота – для удаления кислорода из камеры;

4. Адсорбер (скруббер) – для удаления продуктов жизнедеятельности содержимого хранилища;

5. Компрессор – для обеспечения работы генератора азота и скруббера;

6. Клапан (гидрозатвор) – для выпуска воздуха во время заполнения камеры азотом;

7. Вентилятор – для продува помещения перед разгрузкой камеры[1].

После полной загрузки и герметизации камеры включается компрессор, который из внешней среды пропускает воздух через генератор азота и подает его в камеру, выталкивая обычный воздух из помещения через клапан, который располагается в нижней части камеры, на расстоянии 30 см от пола. Расположение клапана обусловлено тем, что воздух, который находится в камере, тяжелее азота.

Контролирует уровень кислорода в камере промышленный датчик кислорода MA-9-1195.

Как только содержание кислорода в камере вышло на необходимый уровень, генератор азота отключается и включаются воздухоохладители, которые поддерживает температуру на уровне от 0 до 4 градусов в зависимости от требований, предъявляемых к хранению конкретного вида фруктов. Включение воздухоохладителя происходит по сигналу с датчика. После загрузки температура в камере высокая и поэтому в каждой камере работает по 7 воздухоохладителей, как только температура стабилизируется, на поддержание остается работать один воздухоохладитель в каждой камере. Для контроля температуры система оборудована датчиком температуры воздуха ATM2.

В процессе хранения плоды выделяют углекислый газ и этилен, и как только их содержание в камере начинает превышать допустимый уровень, включается компрессор, который забирает воздух из камеры, прогоняет его через скруббер, возвращает обратно в камеру. Контролирует уровень газов аналоговый датчик MA-3-2089.

Выбор компрессора осуществляется таким образом, чтобы он мог работать на две системы – для генератора азота и для скруббера. Компрессор необходим для генератора азота только на время наполнения камеры азотом и вытеснением из нее воздуха сразу после загрузки яблок в камеру. Далее компрессор переключают вентилем на систему скруббера, в этом режиме он будет работать все время хранения фруктов. Кроме того, компрессор оборудован вентилем, поскольку для генератора азота мы используем приточный воздух, а для скруббера смесь газа циркулирует по системе трубопроводов, и компрессор необходим для нагнетания смеси.

Каждая камера с РГС оборудована герметичной приточно-вытяжной вентиляцией, которую включают перед разгрузкой для того, чтобы состав газовой смести привести к состоянию, приемлемому для вдыхания человеком.

В каждой камере имеется воздуховод, который подключен к воздухоохладителю и вентилятору, оборудован ручным переключателем, т.к. вентилятор и воздухоохладитель работают не одновременно, нецелесообразно прокладывать второй воздуховод.

Для создания и поддержания необходимой температуры внутри камеры с РГС необходимо холодильное оборудование; чтобы правильно подобрать его, следует произвести расчет энергетического баланса. Оборудование для обогрева во фруктохранилищах требуется только при температуре наружного воздуха ниже -30˚С[2]. Для расчета энергетического баланса необходимо учитывать теплоприток через ограждающие конструкции, теплоту, отводимую от продукции, и эксплуатационный теплоприток.

Самым трудным и длительным в процессе охлаждения является отбор накопленной энергии у загруженных в камеру яблок и ящиков, в которых они находятся, т.к. они имеют большую массу и имеют температурную разницу с камерой около 18°С. Поэтому и по технологическим рекомендациям охлаждение происходит постепенно в течение 5 суток.

Исходя из полученных данных, выбирается соответствующее оборудование, подбираются необходимые электродвигатели.

Для выбора компрессора необходимо определить степени сжатия газов на каждой из ступеней, после чего рассчитать объемную производительность компрессора и, исходя из этих данных, выбрать электродвигатель для реализации работы компрессора.

Для регулирования работы оборудования для создания регулируемой газовой среды в камере в автоматическом режиме разрабатывается принципиальная электрическая схема управления.

После загрузки яблок в камеру и закрытия дверей вручную переключается воздуховод на воздухоохладители вентилем, замыкая концевой контакт, подается питание на катушку магнитного пускателя, замыкается вспомогательный контакт магнитного пускателя, подается питание на сигнальную лампу, которая сигнализирует о том, что воздуховод переключен на воздухоохладитель. Замыкается контакт магнитного пускателя, который позволяет включить всю систему для создания РГС.

Посредством нажатия кнопки мы приводим в действие автоматическую систему регулирования микроклиматом.

Концевой контакт позволяет в случае, если система отключена, включить дополнительной кнопкой вентилятор для продувки камеры перед разгрузкой.

Когда система включена, включается регулятор с универсальным входом ТРМ1-1, в зависимости от сигнала, получаемого от датчика температуры, подключенного к ТРМ1-1, включаются воздухоохладители.

Датчик O2 контролирует концентрацию кислорода внутри хранилища, датчик подключен через регулятор с универсальным входом ТРМ1-2, при концентрации кислорода в камере, отличающейся от нормы, открываются вентили, подведенные к азотному генератору, и включается компрессор.

Датчик СО2 контролирует концентрацию в камере этилена и углекислого газа, датчик подключен через регулятор с универсальным входом ТРМ1-3, при концентрации углекислого газа в камере, отличающейся от нормы, открываются вентили, подключенные к скрубберу, и включается компрессор.

Таким образом, система создания регулируемой газовой среды в камере для хранения яблок регулируется автоматически, предусматривая правила техники безопасности, которые запрещают работникам находиться в помещениях с той созданной газовой средой, которая необходима для хранения фруктов[3].

 

Материал поступил в редакцию 21.06.2019

© Азизов Р.А., Чистова Я.С., 2019



[1] Рекомендации по проектированию и эксплуатации холодильных камер для фруктов и овощей с регулируемой газовой средой (РГС), 1986. – 28 с.

[2] ГОСТ Р 50528-93 «Яблоки свежие. Хранение в контролируемой атмосфере» – Введ. 1994-01-01. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200028511 (дата обращения: 31.05.2019).

[3] ГОСТ 12.3.002-2014 «Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Процессы производственные. Общие требования безопасности» – Введ. 2016-07-01. – [Электронный ресурс]. – Режим доступа:  http://docs.cntd.ru/document/1200124407. (дата обращения: 31.05.2019).