Обработка озоном картофеля и овощей аспирационным способом

Автор: Тышкевич Е.В. (Патент RU 2351116)

В описываемом способе используется принцип циклической обработки озоновоздушным агентом сельскохозяйственной продукции в овощехранилищах закромного или насыпного типа в режиме аспирации.

Несмотря на бурно развивающиеся в последние годы технологии хранения сельскохозяйственной продукции, включая климат-контроль, проблема ее сохранности до сих пор остается весьма актуальной.

Краеугольным камнем большинства способов обработки плодоовощной продукции в любой период хранения остается оптимально организованная система напорной вентиляции при соблюдении номинальных параметров температуры и влажности.

В условиях интенсивного механизированного производства для обеспечения удовлетворительной сохранности плодоовощной продукции поддержание температурно-влажностных режимов в заданных пределах или создание оптимального «климата» оказывается явно не достаточным.

На Рис.1 представлена классическая функциональная схема обработки картофеля и овощей в пределах одного закрома.

В закром на горизонтальную воздухопроницаемую перегородку закладывается продукция, предназначенная для хранения. Между нижней частью закрома и воздухопроницаемой перегородкой конструктивно образована ресиверная камера, расположенная ниже насыпного слоя, которая посредством воздуховода соединена с центробежным вентилятором. Ресиверная камера представляет собой буферное пространство, предназначенное для выравнивания давлений в ячейках воздухопроницаемой перегородки. Атмосферный воздух под давлением 950…1450Па центробежного вентилятора нагнетается в ресиверную камеру, из которой по направлению снизу вверх проходит через насыпной слой по воздушным каналам, сформированным внутри массы обрабатываемой продукции, и затем выбрасывается наружу в верхней части насыпного слоя.

Величина скорости потока воздуха через воздушные каналы насыпной массы зависит от избыточного давления воздуха в ресиверной камере, высоты насыпного слоя и скважности фракции заложенной продукции, при условии отсутствия потерь воздушного потока в конструкции закрома.

Эффективность обработки плодоовощной продукции в приведенном способе непосредственно связана со скоростью и объемом воздуха, пропущенного через воздушные каналы биомассы. Например, норма расхода воздуха на единицу массы заложенной продукции в различные периоды обработки картофеля находится в широком диапазоне от 45м3/т до 110м3/т и выше. Исследования, проведенные на производственной базе ГНУ Костромской НИИСХ, показали: когда высота насыпного слоя достигает 2,1…2,4м, то появляется вероятность перекрытия воздушных каналов, например, в результате засоренности биомассы или некорректного распределения продукта. Это приводит к тому, что скорость воздушного потока в каналах падает до нуля, то есть, в объеме заложенной продукции образуются зоны, недоступные для обработки движущимся потоком воздуха.

Обработка тупиковых зон становится практически невозможной, эффективность подавления бактерий, вирусов, грибковой микрофлоры и другой патогенной среды резко снижается, поэтому в объеме биомассы через некоторое время появляются очаги скоропортящейся продукции. Проблему сохранности в данном случае можно решить только с помощью ручной переборки, то есть путем повышения незапланированных трудозатрат.

Дополнительные трудности возникают, когда в объеме биомассы образуются гиперканалы (свищи), которые свободно пропускают воздух через насыпной слой, понижая избыточное давление в ресиверной камере. Это существенно снижает эффективность обработки и увеличивает время проведения технологического процесса, как минимум на 30…40%, что в конечном итоге приводит к снижению качества сельхозпродукции при длительном хранении.

Применение озоновоздушного агента в качестве активной среды позволяет существенно повысить сохранность, но проблему в целом не решает.

Вышеуказанные проблемы можно успешно решить, используя альтернативный режим управления воздушным потоком.

На Рис.2 показана функциональная схема аспирационной обработки озоном плодоовощной продукции. Способ защищен патентом RU 2351116.

В верхней части закрома над насыпной массой установлен озонатор, вырабатывающий озон из окружающего воздуха. Между озонатором и насыпью продукции помещен экран переменной воздушной проницаемости на некоторой высоте от поверхности насыпного слоя. Проницаемость экрана по воздуху изменяется в широком диапазоне от свободного прохождения воздушного потока до полной непроницаемости, то есть объемное сопротивление экрана воздушному потоку можно изменять в зависимости от режима обработки. В промежутке между озонатором и экраном накапливается озоновоздушный агент, который растекается над экраном, поскольку озон тяжелее воздуха.

Центробежный вентилятор работает в режиме аспирации (разряжения). Он отсасывает воздух из ресиверной камеры, создавая в ней отрицательное давление. В результате этого, воздух, находящийся в воздушных каналах биомассы, перемещается в сторону пониженного давления к ресиверной камере и затем, с помощью центробежный вентилятора выбрасывается в атмосферу. Таким образом, в объеме закрома создается отрицательное давление, которое способствует перемещению озоновоздушного агента сверху вниз.

При высокой проницаемости экрана озонированный воздух свободно проходит во внутренние каналы заложенной биомассы, обеспечивая максимальную производительность. При этом степень разреженности в закроме изменяется от максимального значения в ресиверной камере до нулевого значения на поверхности насыпного слоя.

Если уменьшить проницаемость экрана, то есть создать искусственное сопротивление на пути перемещения озоновоздушного агента (эффект дросселирования), то вблизи поверхности насыпного слоя давление воздуха станет отрицательным. При изменении проницаемости экрана в сторону увеличения сопротивления воздушному потоку разреженность пространства вблизи поверхности насыпного слоя биомассы будет приближаться к показателю разреженности ресиверной камеры. Таким образом, происходит принудительное выравнивание скоростей воздушных потоков по отдельным воздушным каналам обрабатываемой продукции, что благоприятным образом сказывается на эффективности обработки.

Использование дросселирования позволяет существенно купировать эффект просасывания воздуха через гиперканалы, образованные в объеме заложенной продукции, в результате чего значительно уменьшается шунтирование соседних каналов биомассы, при этом общий расход воздуха остается на заданном уровне.

Свободный объем, находящийся в промежутке между поверхностью насыпного слоя биомассы и экраном, представляет собой демпферную зону, в которой происходит выравнивание концентрации озоновоздушного агента по всей площади насыпи, а также защита поверхностного слоя продукции от образования конденсата.

Функциональная схема, изображенная на Рис.2, сохраняет работоспособность даже при отсутствии экрана переменной воздушной проницаемости, при этом эффективность обработки снижается на 15...40%.

Основным достоинством аспирационного способа является высокая эффективность лечебной обработки, в процессе которой необходимо за короткое время подавить бактерии, вирусы, грибковую микрофлору и другую патогенную среду, и одновременно провести быстрое заживление повреждений сельскохозяйственной продукции, полученных в период уборки, сортировки и транспортировки.

Применение технологии аспирационной обработки озоном не нарушает экологию окружающей среды, а также не вызывает генетических или структурных изменений плодоовощной продукции.