СПОСОБ ОЗОНОВОЗДУШНОЙ ОБРАБОТКИ И ХРАНЕНИЯ КАРТОФЕЛЯ И ПЛОДООВОЩНОЙ ПРОДУКЦИИ
METHOD OF OZONE AIR TREATMENT OF AND STORAGE OF POTATOES AND FRUIT AND VEGETABLE PRODUCTS

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для обработки, оздоровления и хранения картофеля, овощей, фруктов и другой сельскохозяйственной продукции в овощехранилищах закромного или насыпного типа.
Известен способ хранения и оздоровления семенного и продовольственного картофеля, в котором используется принцип циклической обработки озоновоздушной смесью сельскохозяйственной продукции с помощью активной вентиляции при постепенном понижении температуры до 2…4°С в основной период хранения (RU 2073412 С1, 1997.20.02).
К недостаткам данного способа следует отнести ограниченный диапазон использования, поскольку циклическая обработка озоновоздушной смесью осуществляется путем распыления пергидроля в вентиляционном потоке воздуха.
Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является способ хранения и обработки картофеля и плодоовощной продукции, в котором используется активное вентилирование сельскохозяйственной продукции, заложенной в закром, воздушным потоком через насыпной слой по направлению снизу вверх при условии соблюдения оптимальных режимов температуры и влажности окружающего воздуха. Этот способ находит широкое применение в овощехранилищах закромного типа (НТП АПК 1.10.12.001-02. Нормы технологического проектирования предприятий по хранению и обработке картофеля и плодоовощной продукции).
3
3
В данном способе используется принцип активного вентилирования закрома, в который заложена продукция, путем нагнетания воздуха центробежным вентилятором в вентиляционные каналы. Через эти каналы воздух под давлением подается в нижнюю часть закрома, так называемую процессорную камеру, которая расположена ниже насыпного слоя. Из процессорной камеры воздух по направлению снизу вверх проходит через насыпной слой по воздушным каналам, образованным 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 процессорной камере, высоты насыпного слоя и скважности фракции заложенной массы при отсутствии потерь воздушного потока в конструкции закрома. Эффективность обработки плодоовощной продукции в данном 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 45 м/тонн до 100 м/тонн и выше.
В действительности в результате девиации скважности фракции биомассы эффективная площадь поперечного сечения отдельно взятых воздушных каналов межклубневого пространства отличается одна от другой в десятки раз. Это значит, что интенсивности прохождения локальных процессов обработки плодоовощной продукции по всему объему значительно отличаются друг от друга. Когда высота насыпного слоя достигает 2…2,5 м, 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 массы заложенной продукции образуются зоны, недоступные для обработки движущимся потоком воздуха.
В приведенном способе 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 образуются очаги скоропортящейся продукции. Проблему сохранности в данном случае можно решить только с помощью ручной переборки, то есть путем дополнительных трудозатрат.
Другой проблемой технологии напорного вентилирования является проблема обработки заложенной на хранение продукции при наличии в ней гиперканалов (свищей), которые свободно пропускают воздух через насыпной слой, понижая избыточное давление в процессорной камере. Это существенно снижает эффективность обработки и увеличивает время проведения технологического процесса как минимум на 30…40%, что приводит к снижению качества сельхозпродукции при длительном хранении.
Недостатками данного способа являются низкая эффективность использования вентиляционной системы, особенно в условиях повышенной засоренности заложенной продукции, низкая эффективность подавления бактерий, вирусов, грибковой микрофлоры и другой патогенной среды, повышенный расход электроэнергии на единицу массы продукции, а также снижение качественных показателей сельхозпродукции при длительном хранении.
Технической задачей изобретения является создание способа озоновоздушной обработки и хранения плодоовощной продукции, позволяющего обеспечить подавление бактерий, вирусов, грибковой микрофлоры и другой патогенной среды, обладающего высокой эффективностью использования вентиляционной системы, экономичным расходом электроэнергии, а также широким диапазоном применения.
Эта задача достигается тем, что в предлагаемом способе озоновоздушной обработки и хранения картофеля и плодоовощной продукции, заложенной в закром на горизонтальную воздухопроницаемую перегородку, образующую в нижней части закрома процессорную камеру, соединенную воздуховодом с центробежным вентилятором, используется дросселирование озоновоздушного потока, проходящего через насыпной слой продукции по направлению сверху вниз, с помощью экрана переменной воздушной проницаемости, расположенного горизонтально между источником озона и насыпной массой на высоте h от поверхности насыпного слоя, причем центробежный вентилятор работает в режиме разряжения, создавая отрицательное давление в процессорной камере, а высота h может принимать значения от нуля до расчетной величины.
На чертеже представлена функциональная схема, поясняющая работу предлагаемого способа.
В закром 1 на горизонтальную воздухопроницаемую перегородку 3 закладывается картофель или плодоовощная продукция (биомасса) 6, предназначенная для озоновоздушной обработки и длительного хранения. Между нижней частью закрома 1 и перегородкой 3 конструктивно образована процессорная камера 4, которая воздушным каналом соединена с центробежным вентилятором 7. В верхней части закрома 1 над насыпной массой продукции 6 установлен источник озона 5, вырабатывающий озон из окружающего воздуха. Между озонатором 5 и насыпной биомассой продукции 6 помещен экран переменной воздушной проницаемости 2 на некоторой высоте h от поверхности насыпного слоя. Проницаемость экрана 2 по воздуху регулируется в широком диапазоне от свободного прохождения воздушного потока до полной непроницаемости, то есть объемное сопротивление экрана 2 воздушному потоку можно изменять в зависимости от режима обработки. В промежутке между озонатором 5 и экраном 2 атмосферный воздух смешивается с озоном, образуя озоновоздушный агент, который растекается над экраном, поскольку озон тяжелее воздуха.
Центробежный вентилятор 7 работает в режиме разряжения. Он отсасывает воздух из процессорной камеры 4, создавая в ней отрицательное давление. В результате этого воздух, находящийся в воздушных каналах биомассы 6, перемещается в сторону пониженного давления к процессорной камере 4 и далее через центробежный вентилятор 7 выбрасывается в атмосферу. Таким образом, в объеме закрома 1 создается пониженное давление, которое способствует перемещению озоновоздушного агента сверху вниз.
При высокой проницаемости экрана 2 озоновоздушный агент свободно проходит во внутренние каналы заложенной массы продукции 6, обеспечивая максимальную производительность по воздуху. При этом степень разреженности в закроме 1 изменяется от максимального значения в процессорной камере 4 до нулевого значения на поверхности насыпного слоя биомассы 6.
Если уменьшить проницаемость экрана 2, 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 2 в сторону увеличения сопротивления воздушному потоку разреженность пространства вблизи поверхности насыпного слоя биомассы 6 будет приближаться к показателю разреженности процессорной камеры 4. Таким образом, происходит принудительное выравнивание скоростей воздушных потоков по отдельным воздушным каналам обрабатываемой продукции 6, что благоприятным образом сказывается на эффективности обработки.
При наличии тупиковых зон в объеме биомассы 6, содержащих большое количество влаги, дросселирование озоновоздушного потока позволяет усилить отвод влаги благодаря интенсификации диффузионных процессов между соседними каналами. В случае полной непроницаемости экрана 2 процесс отвода влаги (процесс просушивания) происходит за счет вакуумирования закромного объема, что невозможно для обычных хранилищ.
Использование дросселирования позволяет купировать эффект просасывания воздуха через гиперканалы (свищи), образованные в объеме заложенной продукции 6, в результате чего значительно уменьшается шунтирование соседних каналов биомассы 6, при этом общий расход воздуха остается на заданном уровне.
Расстояние между поверхностью насыпного слоя биомассы 6 и экраном 2 (высота h) зависит от площади закрома 1, высоты насыпи, скважности фракции заложенной продукции 6 и является расчетной величиной. Объем воздуха, находящийся в этом промежутке, представляет собой демпферную зону, в которой происходит выравнивание концентрации озоновоздушного агента по всей площади насыпи и защита поверхностного слоя продукции 6 от образования конденсата.
Основным достоинством предлагаемого 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.
Использование вытяжной системы обработки продукции позволяет в 2…3 раза снизить затраты электроэнергии по сравнению с существующими системами активной вентиляции. Один центробежный вентилятор мощностью 2,2 кВт может обслуживать два закрома вместимостью 25…30 тонн каждый.
При использовании предлагаемого способа в овощехранилищах вместимостью до 2000 тонн не требуется возведения магистральных воздуховодов, объединяющих отдельные закрома в единую систему, что позволяет снизить строительные затраты.
Предлагаемый способ предполагает повышение сохранности картофеля минимум на 2…3%, моркови - на 4…5% и снижение естественной убыли массы - на 1,5…2%.
Применение данного способа не нарушает экологию окружающей среды, а также не вызывает генетических и структурных изменений обрабатываемой продукции.