Przechowalnie i chłodnie Wymogi i rozwiązania nawilżania powietrza
Ocena użytkowników: / 6
SłabyŚwietny 
Data dodania: 14.07.2014

Technologie nawilżania powietrza w otoczeniu produktów stosowane są w średnich i dużych komorach chłodniczych, ale również coraz częściej w supermarketach w systemach nebulizacji, przyczyniając się do poprawy wyglądu oraz wydłużając czas przechowywania.

 

Nawilżanie a osuszka żywności

Zarówno podczas zamrażania jak i podczas chłodzenia występuje zmiana wilgotności powietrza w otoczeniu przechowywanych produktów. Zmiana ciśnień cząstkowych pary wodnej powoduje przepływ wody z warstw wewnętrznych przechowywanych produktów do ich powierzchni. Parowanie wody z powierzchni produktów odbywa się przez cały okres chłodzenia. Wielkość ususzki produktu zależy wówczas od:

  • wielkości powierzchni,
  • czasu chłodzenia,
  • temperatury powietrza chłodzącego,
  • prędkości powietrza,
  • jego wilgotności
  • stanu powierzchni produktu.

 

W przypadku zamrażania, dodatkowo swój wpływ wywiera malejąca różnica temperatury pomiędzy powierzchnią produktu a powietrzem chłodzącym. Swój wpływ podczas zamrażania produktów ma również zjawisko sublimacji, co dość mocno komplikuje analizę przyrostu ususzki [1].

Teoretyczną zmianę ususzki zarówno podczas zamrażania jak i chłodzenia można wyznaczyć z zależności:

2014-06-76-1

gdzie:
Δt – czas trwania procesu [h],
r – jednostkowe ciepło przemiany fazowej (parowania, topnienia) [kJ/kg],
Δm – zmiana ususzki [kg],
A – powierzchnia produktu,
α – współczynnik przejmowania ciepła z powierzchni produktu [kJ/(m2hK)],
Tn – temperatura powierzchni produktu [°C],
Tf – temperatura powietrza chłodzącego [°C].

 

2014-06-77-1

 

Produkty spożywcze absorbują wilgoć ze zbyt wilgotnego powietrza lub oddają zawartą w sobie wodę do zbyt suchego otoczenia. Ubytek wody z produktów żywnościowych to automatycznie ubytek wagi oraz pogorszenie jakości produktu. Produkty takie jak mięso i warzywa mają względną równowagę wilgoci na poziomie 95÷98%. Jeśli wilgotność względ- na otaczającego powietrza będzie niższa, woda zawarta w produktach będzie oddawana do otoczenia aż do momentu osiągnięcia równowagi. W tym przypadku konieczne staje się zastosowanie odpowiedniego systemu nawilżaczy. W tabeli 1. przedstawiono porównanie ubytku wagi na skutek ususzki produktów przechowywanych w chłodniach bez systemu i z systemem nawilżania. Dla wielu produktów obserwowana jest znaczna poprawa jakości w przypadku zastosowania systemów nawilżania w procesie przechowalniczym. Większość produktów powinna być przechowywana w wilgotności powyżej 90%, tym niemniej nie zawsze wysoka wilgotność jest pożądana (owoce tropikalne oraz przetworzone produkty wymagają mniejszej wilgotności, by zachować swoją wysoką jakość). (...)

 

2014-06-77-5

Rys. 1. Procesy nawilżania: a) wodą; b) parą wodną

 

Technologie nawilżania

Proces nawilżania może odbywać się na skutek zmieszania wody lub pary wodnej z powietrzem. Na rysunku 1a przedstawiono adiabatyczny proces nawilżania wodą, a na rysunku 1b proces nawilżania powietrza parą wodną. Nawilżanie wodą obniża temperaturę mieszaniny, natomiast nawilżanie parą wodną, dla procesów ochładzania żywności w komorach chłodniczych, nie jest stosowane z racji dodatkowych potrzeb związanych z obniżeniem temperatury mieszaniny po nawilżeniu.

Poniżej przedstawiono podstawowe zależności pozwalające określić parametry powietrza po zmieszaniu z wodą lub parą wodną. Entalpię powietrza po nawilżeniu wodą lub parą wodną można określić z zależności:

2014-06-76-2

gdzie:
im – entalpia mieszaniny [kJ/kg],
ip – entalpia powietrza przed nawilżaniem [kJ/kg],
iw – entapia wody [kJ/kg],
mp – masowe natężenie powietrza [kg/s],
mw – masowe natężenie wody [kg/s],
xm – zawartość wilgoci w powietrzu wilgotnym po nawilżaniu [-],
xp – zawartość wilgoci w powietrzu wilgotnym przed nawilżaniem [-].

 

Natomiast wilgotność powietrza po nawilżeniu można określić z zależności:

2014-06-77-3

Współczynnik kątowy przemiany równy jest:

2014-06-77-4

 

Procesy nawilżania w przypadku komór chłodniczych powinny zapewnić odpowiedni poziom wilgotności atmosfery otaczającej przechowywane produkty. Temperatura powietrza wilgotnego oraz jego stopień wilgotności w komorach chłodniczych wyposażonych w układy nawilżania powinny być kontrolowane na sposób ciągły, z uwagi na wzajemny wpływ przechowywanych produktów i składu atmosfery w ich otoczeniu. W tym celu stosuje się technologie nawilżania pozwalające na osiąganie zalecanych parametrów przechowalniczych z wykorzystaniem procesów ciągłego monitoringu parametrów powietrza. Obecnie stosowane są następujące technologie nawilżania w procesach przechowalniczych:

  • Nawilżanie wysokociśnieniowe [3] (...)
  • Nawilżanie pneumatyczno-hydrauliczne (rozpylanie sprężonym powietrzem) [3] (...)
  • Nawilżanie parowe [3] (...)
  • Nawilżanie ultradźwiękowe [3] (...)
  • Nebulizacja (zamgławianie) (...)

 

Podsumowanie

W pracy przedstawiono zagadnienia związane z technologią przechowalnictwa żywności. W dużej mierze do zmniejszenia rozmiaru ususzki w przechowalnictwie przemysłowym stosowane są metody adiabatyczne nawilżania powietrza. Adiabatyczne mieszanie wody i dostarczanego powietrza pozwala na dodatkowe obniżenie temperatury w komorze chłodniczej. Dodatkowo utrzymanie odpowiedniego poziomu wilgotności dla poszczególnych produktów zmniejsza ich ususzkę poprawiając ich wygląd oraz jakość.

 

LITERATURA:

[1] CZAP M., CHARUN H.: Zasady opracowania bilansu cieplnego pomieszczeń chłodni. WSI. Koszalin. 1991.
[2] http://www.miatech.pl
[3] http://www.otech.pl
[4] http://www.etis.pl

 

Robert MATYSKO
Instytut Maszyn Przepływowych PAN w Gdańsku
Zakład Termodynamiki

 

Więcej na ten temat przeczytają Państwo w Chłodnictwie i Klimatyzacji nr 06/2014

 

 

POLECAMY WYDANIA SPECJALNE

  • Pompy ciepła 2023-2024

  • Pompy ciepła 2021-2022

  • Pompy ciepła 2022-2023

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2021

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2022

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2023

  • Pompy ciepła 2020-2021

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2020

  • Pompy ciepła 2019-2020

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2019

Katalog firm chłodnictwo, klimatyzacja, wentylacja

CHŁODNICTWO: Agregaty (chillery) chłodzone powietrzem, Agregaty (chillery) chłodzone wodą, Agregaty absorpcyjne, Agregaty skraplające, Aparatura kontrolno-pomiarowa, Chłodnice, Chłodnictwo w transporcie, Chłodziwa i nośniki ciepła, Czynniki chłodnicze, Dry-coolery, Drzwi chłodnicze (okucia, akcesoria), Elementy rozprężające, Filtry - osuszacze czynnika chłodniczego, Komory chłodnicze i zamrażalnicze, Kontenery chłodnicze, Maszyny do produkcji lodu (płatkarki, kostkarki), Materiały termoizolacyjne, Meble chłodnicze i zamrażalnicze, Monobloki chłodnicze, Odolejacze, separtory, Oleje sprężarkowe, Płyty warstwowe, Pompy cyrkulacyjne, Silniki, Siłowniki, Sprężarki chłodnicze, Tunele mroźnicze (kriogeniczne), Układy i aparatura regulacyjna, zabezpieczająca i nadzorująca, Urządzenia rozmrażające, Wieże chłodnicze, Wyłączniki i przekaźniki czasowe, Wymienniki ciepła (parowacze, skraplacze), Wymienniki płytowe, Zasobniki chłodu, Zawory, Zespoły spręzarkowe, Pozostałe akcesoria, Projektowanie, badania, doradztwo techniczne, certyfikacja.

KLIMATYZACJA i WENTYLACJA: Aparatura kontrolno-pomiarowa, Aparaty grzewczo-wentylacyjne, Centrale klimatyzacyjne monoblokowe, Centrale klimatyzacyjne rooftop, Centrale klimatyzacyjne sekcyjne, Chłodnice/nagrzewnice kanałowe, Czerpnie i wyrzutnie, Filtry powietrza, Kanały wentylacyjne, Klapy ppoż. (oddymiające, odcinające), Klimakonwektory, Klimatyzacja samochodowa, Klimatyzatory kompaktowe (przenośne, okienne), Klimatyzatory split, Klimatytory multi splity, Kolektory słoneczne, Kratki, nawiewniki, dysze, Kurtyny powietrzne, Materiały termoizolacyjne, Nasady kominowe, wywietrzniki, Nawilżacze (parowe, zraszające, ultradźwiękowe, komory zraszania), Oczyszczacze powietrza, Odciągi miejscowe, Okapy kuchenne, Osuszacze powietrza, Pompy ciepła, Pompy cyrkulacyjne, Przepustnice, Rekuperatory i regeneratory do odzysku ciepła, Siłowniki, Stropy, belki chłodząco-grzejące, Systemy Super Multi, Szafy klimatyzacji precyzyjnej, Tłumiki hałasu, Układy i aparatura regulacyjna, zabezpieczająca i nadzorująca, Wentylatory dachowe, Wentylatory oddymiające, przeciwwybuchowe, chemoodporne, Wentylatory osiowe, Wentylatory promieniowe, Wentylatory strumieniowe (oddymiające), Wymienniki gruntowe, Pozostałe akcesoria, Projektowanie, badania, doradztwo techniczne, certyfikacja.

MATERIAŁY, NARZĘDZIA, PRZYRZĄDY, AKCESORIA: Izolacje akustyczne, termiczne, Materiały i przyrządy lutownicze i spawalnicze, Materiały uszczelniające, Narzędzia, Rury, kształtki, akcesoria, Urzadzenia i środki czyszczące, Urządzenia do inspekcji i czyszczenia systemów wentylacyjno-klimatyzacyjnych, Urządzenia do usuwania i napełniania instalacji chłodniczych; recyklingu czynników chłodniczych, Wibroizolacje, Zamocowania i tłumiki drgań.

INNE: Zrzeszenia i organizacje, Oprogramowanie komputerowe, Portale internetowe, Targi, wystawy, szkolenia.