Skladování jablek – větrání chladírenských komor

V konvenčních chladírnách lze hladinu ethylenu udržovat na minimální hranici soustavným větráním venkovním vzduchem. Snižování koncentrace ethylenu má během větracího cyklu exponenciální průběh. Plynný prostor uvnitř velkobjemových beden není přímo promýván a plynné složky se uvolňují do prostoru difusí. Důkaz k těmto tvrzením naleznete v následujícím článku.

Soustavné přivádění vnějšího vzduchu do prostoru chladírenské komory není zcela jednoznačné. V naší technologické praxi existují komory chlazené pouze zabudovaným chladícím zařízením, které je vybaveno výparníkovými ventilátory. Odvod dýchacího tepla a všech dalších zdrojů tepla vnikajícího do chladírenské komory je ve většině případů dobře technologicky zvládnuto, neboť rychlost vzduchu v prostoru mezi velkoobjemovými bednami, ale i prostor mezi jablky uvnitř, dokáže toto teplo rychle odvést.
Přívod venkovního vzduchu z důvodu úpravy teplotního pole není potřeba, ba naopak je nutno dbát na to, aby přiváděný vzduch byl upravený na hodnoty vnitřní atmosféry. Kromě komor pouze chlazených je část skladovací kapacity chladírenských komor s upravenou plynnou směsí. Jsou to komory s řízenou atmosférou, které jsou od prvopočátku konstruovány jako plynotěsné a větrání venkovním vzduchem by zásadně měnilo už předem mnohdy pracně nastavenou plynnou směs. Ta se zásadně liší od plynného složení běžného vzduchu.

Důvody větrání v neplynotěsné chladírenské komoře
Bližším rozborem plynného složení atmosféry komor můžeme celkem snadno zjistit, že obsah kyslíku a oxidu uhličitého se jen málo odlišují od složení vzduchu. Je tomu tak proto, že dýcháním plodů se atmosféra obohatí o oxid uhličitý a z části se zbaví kyslíku. Změny, které nastanou skladovaným plodům spíše prospívají, neboť oba plyny zpětně potlačují látkový metabolismus a z důvodů omezené plynotěsnosti se nikdy neustaví fyziologicky škodlivá atmosféra. Jiné hodnocení se dotýká ethylenu, který je rovněž uvolňovaný z plodů jablek, zejména ve fázi klimakterického dozrávání, které probíhá právě při chladírenském skladování od října do dubna. Nebude-li produkce ethylenu v rovnováze s rychlostí větrání, pak se koncentrace etylénu v okolí skladovaných plodů hromadí.

Obsah ethylenu ve vztahu k potřebě větrání
Přestože jsou dlouhodobě známy mnohostranné účinky ethylenu na zrychlení zrání plodů, dosud uplatňovaná kriteria kontroly ambientní atmosféry se vztahují na teplotní a vlhkostní faktor. Ethylenu bylo v minulosti přičítán nízký fyziologický účinek, pokud plody byly skladovány v chladírenských teplotách. Prahová hodnota fyziologického účinku se očekávala jen u teplot vyšších.
Již ve čtyřicátých a padesátých letech minulého století se konaly praktické zkoušky čistění atmosféry, kterými se sledovalo omezení spály, zředění těkavých aromatických látek, ethylenu a zpomalení měknutí pletiv skladovaných jablek. Závěry těchto studií se mnohdy lišily v hodnocení fyziologické odezvy plodů, hlavně na výskyt spály. Po zavedení kontrolních chemických činidel (difenylaminu a ethoxyquinu) a systému řízené atmosféry zájem o tento technologický postup upadal.
Příznivý vliv nízké koncentrace ethylenu na zpomalení měknutí pletiv lze odhadnout max. na 170 kPa, přičemž prakticky významné zlepšení pevnosti se označuje 40 kPa. Tendence k měknutí jsou ovlivněny odrůdou jablek, teplotou skladování, stupněm zralosti v období sklizně a obsahem CO2 a O2 v okolní atmosféře.
V chladírenských komorách s běžnou plynotěsností stěn a dveří se potřeba obnovy vzduchu pokládá za vyjímečnou, neboť otvíráním dveří se umožňuje přístup čerstvého vzduchu zvenčí. Potřeba větrání venkovním vzduchem se udává dobou větrání za den, popř. počtem objemů obnoveného vzduchu za den( zpravidla vztahovaný na prázdný objem komory). Někdy se doporučuje větrat jen při zchlazování, kdy vyšší teplotou plodu se vyvolává vyšší produkce vonných složek. Periodické obnovování vzduchu je však nutné v těch případech, kdy vliv zřeďovacích faktorů je podstatně omezený, např. konstrukcí stěn z plynotěsných materiálů, omezeným provozem v komoře během skladování a zvýšenou hermetičností chladírenských dveří.
Potřeba větrání je odvozena z minimalizace obsahu ethylenu v ambientní atmosféře a příslušných výpočtových vztahů je formulována nutná doba větrání údajem poločasu větrání.
Pokusy se konaly ve velkokapacitní chladírenské komoře o objemu 1.004 m3. Konstrukčním materiálem obvodového pláště, stropu a podlahy byly sendvičové panely s polyuretanovou tepelnou izolací. Větrání bylo řešeno odsáváním vzduchu z komory dvěma rourami o průměru 115 mm, umístěnými v rozích stěn, na níž byl také upevněný výparník. Orientační hodnota průtoku vzduchu byla měřena křídlovým anemometrem.

Model větrání
Teoretický model větrání vychází z časové změny hmoty ethylenu v celkovém plynném prostoru (nepromíchávaný objem a promíchávaný objem) se rovná rychlosti produkce ethylenu jablky minus rychlost konduktivního odstraňování etylénu, který difunduje vrstvami jablek do promíchávaného prostoru.
Předpokládá se, že konvektivnímu transportu podléhá jen ethylen v promíchávaném objemu, zatímco ethylen produkovaný jablky se dostává z beden vrstvami plodů difusí do okolního prostoru. Jablka fungují jako trvalý zdroj produkce ethylenu. Tento plyn při svém difusním transportu do promíchávaného prostoru vytváří ve vrstvě jablek koncentrační gradient, úměrný odporu proti prostupu etylénu vrstvou. Časová změny hmoty ethylenu v nepromíchávaném objemu se rovná rychlosti tvorby ethylenu minus rychlost difusního úniku ethylenu do promíchávaného objemu.

Výpočet potřeby větrání z hodnot koncentrace ethylenu
Zřeďovací efekt vznikl nuceným odsáváním, přičemž čerstvý vzduch se přiváděl do prostoru výparníku, kde přebytečná vlhkost zkondenzovala na jeho trubkovém systému. Současně vnitřní atmosféra cirkulovala, takže prostor mimo velkoobjemové bedny s jablky byl promícháván. Na základě teoretického modelu lze předpokládat, že průběh koncentrace ethylenu v promíchávaném prostoru komory v závislosti na době větrání ( t) lze popsat empirickou rovnicí:
c = A exp ( – at ) + c ∞
kde A = cfo – ( G W/ F); a = F / ( Vd + Vf) ; c ∞ = G W / F
cfo je koncentrace etylénu na počátku větrání, W je hmota jablek v chladírenské komoře v kg, G je produkce ethylenu v l.kg-1.h-1, F je objemová rychlost větrání m3.h-1, (Vd + Vf) je součet nepromíchávaného a promíchávaného objemu v chladírenské komoře v m3.
Pro zřeďování plynné složky lze využít koncepce poločasu větrání ( t0,5) z níž plyne, že pokles koncentrace na polovinu každé počáteční hodnoty je pro danou funkci cf(t) konstantní. Vyneseme-li exp [F t/( Vd + Vf)] vůči době chodu chladícího zařízení a vyznačíme-li t0,5, pak prakticky po pěti poločasech bude předpokládaná koncentrace jen asi o 3 % vyšší než c ∞.
Poločas větrání označený jako t pro pět poločasů
t

Z koncepce poločas také vyplývá, že má-li klesnout koncentrace sledované složky na svoji poloviční hodnotu musí být prosátý objem 0,693 (Vd + Vf). K dosažení požadovaného účinku ( 5 t0,5) je nutno prosát 3,465 ( Vd + Vf).

Závěr
V konvenčních chladírnách lze hladinu ethylenu udržovat na minimální hranici soustavným větráním venkovním vzduchem. Snižování koncentrace ethylenu během větracího cyklu má exponenciální průběh. Pokles koncentrace závisí na efektivním objemu komory, který je formulovaný jako rozdíl objemů prázdné komory a vlastních jablek a na efektivním objemové rychlosti průtoku větracího vzduchu. Plynný prostor uvnitř velkobjemových beden není během odsávacího cyklu přímo promýván a plynné složky se uvolňují do promývaného prostoru difusí. Koncentrace ethylenu v promíchávaném a nepromíchávaném prostoru jsou prakticky shodné.
Odvětrávání ethylenu z komory je možné jen do ustálené koncentrace, která je dána bilancí mezi produkcí ethylenu skladovanými plody a rychlostí odsávání. Ustálená koncentrace ve výpočtu byla předpokládána na úrovni 12,8 l.l-1, skutečná pak na 12,7 l.l-1, odvozená z produkce ethylenu měřeného na separátní vzorcích jablek. Z výpočtových vztahů byl formulovaný poločas větrání, který je dán vztahem 0,693 (Vd + Vf)/F.
V podmínkách měření činil poločas větrání 45 minut. Pro dosažení ustálené koncentrace ethylenu v ambientní atmosféře je doporučeno pět poločasů, které zabezpečují trvale nízkou hladinu ethylenu.

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *