Reklama
 
 
 
Technologia transportu i przechowywania bananów Cz. 2. Banan – dojrzewanie, przegląd konstrukcji dojrzewalni
Ocena użytkowników: / 3
SłabyŚwietny 
Data dodania: 18.10.2016

Banan zielony rosnący na bananowcu (roślinie zielnej, której w naszym klimacie kuzynem jest kwiat lilii) nigdy na nim nie dojrzeje w sposób naturalny. Jeśli nie zostanie ścięty, a pozostawiony na bananowcu sczernieje i zgnije. Ścięty i oddzielony od rośliny macierzystej samorzutnie po pewnym okresie czasu rozpoczyna proces dojrzewania.

 

 

2016 09 88 1

 

 

Okres od chwili ścięcia banana do momentu rozpoczęcia procesu dojrzewania nosi nazwę zielonego życia (green life). Proces dojrzewania charakteryzuje się wydzielaniem etylenu, zamianą zawartej w bananie skrobi na cukier oraz zmianą koloru skórki banana z zielonej na żółtą. Taki naturalny sposób dojrzewania jest jeszcze ciągle kultywowany w wielu krajach, w których uprawia się banany na potrzeby lokalnego rynku. Rysunek 1. przedstawia zdjęcia zrobione z aktualnie eksploatowanej naturalnej przechowalni – dojrzewalni − hurtowni bananów w Indiach.

 

 

2016 09 89 1

Rys. 1. Naturalna przechowalnia, dojrzewalnia i punkt handlu hurtowego bananów w Indiach

 

 

Na zmianę sposobu dojrzewania i konstrukcję dojrzewalni przyczynił się niewątpliwie ich transport. 

 

W roku 1961 wprowadzono nowy system transportu bananów. Zamiast transportować duże bananowe kiście (o ciężarze około 40 kg) zaczęto ciąć je na małe kiście o wadze około jedne- go kilograma i pakować do standardowego kartonowego pudełka (40 x 50 x 24 cm) o wadze około 18,5 kg.

 

Ten nowy sposób pakowania okazał się bardzo wygodny w transporcie. Znacznemu ułatwieniu uległy prace transportowe − wprowadzono mechanizację transportu kartonów (taśmociągi, palety), lepiej wykorzystywano ładownie statków chłodniowców jak i pojemność ładunkową samochodów transportowych. Szybko zauważono, że aby dobrze wykorzystać objętość kartonu, banan winien być odpowiedniej wielkości i odpowiednio układany. Proces „nauki” pakowania banana do kartonu trwa w packing station około tygodnia i nie wszyscy kończą go pomyślnym egzaminem. Wymagania handlu spowodowały, że warunkiem akceptacji handlowej banana jest jego wielkość i długość posiadanego przez niego „zielonego życia”. Minimalna wielkość banana zapakowanego w kartonie jest na nim wydrukowana, zaś „zielone życie” musi wynosić minimum od 25 do 30 dni. 

 

Szybkość „zużywania” się zielonego życia zależy od temperatury banana i środowiska, w jakim się znajduje. Standardowe warunki, jakim odpowiada pomiar zielonego życia, to temperatura banana 14°C i normalna atmosfera (około 21% tlenu i 79% azotu). Wyselekcjonowany banan, zważony, schłodzony, zapakowany do standardowego kartonu jest gotów do drogi. W tak przygotowanym kartonie znajduje się zbiór zielonych bananów pochodzących z różnych kiści o różnym wieku biologicznym, ale jednakowej wielkości. Banany, które rosły w dobrych warunkach glebowych, wilgotnościowych i słonecznych szybko osiągnęły wielkość handlową, zostały ścięte jako młode, i posiadają biologicznie długie zielone życie. Te, które rosły w mniej komfortowych warunkach wolniej osiągnęły wymiary handlowe i są starsze biologicznie. Czym starszy biologicznie banan, tym mniej ma zielonego życia. Kiście biologiczne starsze rozpoczną dojrzewanie jako pierwsze, młodsze później. Sklepy potrzebują jednak bananów o jednakowym kolorze, jednakowej temperaturze i o długim „shelf life” – życiu na półce sklepowej. Ponieważ standardowy „shelf life” wynosi 48 godzin, sklepy najchętniej chcą otrzymywać banany codziennie świeże w uzgodnionym kolorze, temperaturze i ilościach.

 

W celu zapewnienia właściwiej komunikacji między dojrzewalnikami a handlowcami żółtym bananem, wprowadzona została ujednolicona skala kolorów dojrzewających bananów (rys. 2.).

 

 

2016 09 89 2

Rys. 2. Skala kolorów dojrzewających bananów

 

 

W trakcie procesu dojrzewania zachodzą w bananie bardzo istotne zmiany są to wydzielanie ciepła, dwutlenku węgla, pary wodnej. Na przełomie 2 i 3 doby dojrzewania proces ten jest tak intensywny, że niektórzy nazywają go „eksplozją cieplną”. Gdy skórka banana ma więcej koloru żółtego od zielonego (tak zwany kolor 4) proces dojrzewania uważa się z punktu widzenia dojrzewalni za zakończony. Koncentracja cukru w miąższu takiego banana sięga ponad 20%. Banan tak dojrzały to dalej produkt żywy wymagający dużej dbałości. W zależności od jego temperatury procesy życiowe są nadal kontynuowane z różną szybkością. Najpierw stopniowo zanikają ślady koloru zielonego i banan z czasem staje się całkowicie żółty. W tym okresie powinien on znaleźć swojego klienta – konsumenta. Przez wielu smakoszy taki banan uważany jest za najsmaczniejszy. Obok słodyczy oferuje on całe spektrum doznań smakowych i zapachowych. Jeśli nie znajdzie w tym czasie swego konsumenta, to po pewnym czasie zaczynają pojawiać się na jego skórce plamy cukrowe, świadczące, że 100% skrobi zamieniło się w cukier. Taki banan jest najsłodszy i takiego banana najbardziej lubią konsumować Japończycy.

 

W praktyce codziennej w Europie nie stykamy się z bananem o stopniu dojrzałości nr 1. Kolor ten (ciemno zielony) jest wyznacznikiem pełnego zielonego życia w chwili ścięcia go z bananowca. Handlowcy dobrze wiedzą, że najlepiej sprzedają się banany w kolorze 5, żółty z zielonymi końcówkami. Rynek rosyjski natomiast preferuje kolor 6, a japoński nawet 7. 

 

Zadaniem dojrzewalni bananów (Ripening Facility) będzie więc zrealizowanie takiego procesu dojrzewania zielonych bananów, aby wszystkie banany znajdujące się w komorze dojrzewalniczej, niezależnie od ich wieku biologicznego, uzyskały żądany dla handlu kolor i żądaną temperaturę. 

 

Przed komorą dojrzewalniczą stawia się ponadto dodatkowe wymagania, jakimi są:

  • wysoka jakość i długie życie na półce w sklepie dojrzałego banana (shelf life),
  • niska i nieuciążliwa pracochłonność przy załadunku i rozładunku komory dojrzewalniczej,
  • generowanie niskich kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych,
  • uwzględnienie proekologicznych rozwiązań urządzenia chłodniczego przy budowie komory dojrzewalniczej.

 

Aby właściwie zaspokoić zapotrzebowanie handlu dużo zależy od pracującego w dojrzewalni dojrzewalnika. Podstawową umiejętnością dobrego dojrzewalnika jest dobranie odpowiednich „schodów temperaturowych”, by otrzymać banany o żądanym kolorze i temperaturze na wymagany przez handel dzień i godzinę. Rysunek 3. przedstawia standardową zmienność temperatury banana dla różnych szybkości dojrzewania. Trzeba jednak zawsze pamiętać, że banany jako produkty naturalne i żywe czasami dość znacznie różnią się od siebie pod względem podatności na proces dojrzewania. Różnice te, takie jak kraj pochodzenia, pora roku, w jakiej wzrastały, ilości zielonego życia w chwili zbioru, mają znaczny wpływ na szybkość dojrzewania zielonych bananów.

 

Na przedstawionym schemacie (rys. 3.) w pierwszym dniu procesu dojrzewania obok podania wymaganej temperatury banana zaznaczona jest na czerwono informacja – etylen. Oznacza to, że każdy proces dojrzewania rozpoczyna się od podgrzania, wyrównania temperatury bananów i wpuszczenia do komory naturalnego gazu − etylenu. Gaz ten o wzorze chemicznym C2H4 powoduje „zabicie” (jak mówią pracownicy) resztek zielonego życia we wszystkich bananach znajdujących się w komorze i rozpoczęcie procesu dojrzewania bananów niezależnie od ich wieku biologicznego. Etylen to węglowodór, gaz naturalny, którego wydzielanie towarzyszy praktycznie wszystkim dojrzewającym owocom i warzywom. Najwięcej wydzielają go też owoce i warzywa podczas procesów gnilnych i chorobowych. Dlatego też, podczas pakowania bananów w kartony, zwraca się bardzo dużą uwagę, aby do kartonu nie trafi ły banany chore bądź uszkodzone, które mogą w czasie transportu stać się źródłem produkcji etylenu i już podczas drogi rozpocząć naturalny proces dojrzewania.

 

 

2016 09 89 3

Rys. 3. Zależność szybkości dojrzewania „standardowych” bananów od temperatury

 

 

Zależność szybkości dojrzewania od temperatury banana przedstawiono na rysunku 3., co wskazuje jak ważny jest proces ujednolicenia temperatury bananów podczas procesu dojrzewania. Jeżeli nie zapewni się jednakowej temperatury bananów na starcie podczas dojrzewania, będą one dojrzewać z różnymi szybkościami i w efekcie otrzymamy w kartonie różne kolory banana i różne jego temperatury. Tak dojrzewany banan nie będzie akceptowalny przez handel. Dlatego podstawowym warunkiem dobrego dojrzewania jest utrzymanie jednakowej temperatury w całej masie dojrzewanych bananów. Nie jest to proste, o czym przekonało się wielu konstruktorów dojrzewalni. Na dodatek na przestrzeni ostatnich lat ciągle zmieniały się metody transportu bananów i dojrzewalnie musiały te zmiany uwzględniać. Rysunek 4. przedstawia europejską dojrzewalnie, w której dojrzewano dostarczone do Europy banany w kiściach. 

 

 

2016 09 90 1

Rys. 4. Dojrzewalnia bananów dostarczanych w kiściach

 

 

Wprowadzona w 1961 nowa technologia transportu bananów szybko zyskała uznanie i została powszechnie zaakceptowana. W efekcie musiały też się zmienić dojrzewalnie bananów. W pierwszych dojrzewalniach kartony układano w tzw. piramidę (rys. 5.). 

 

 

2016 09 90 2

Rys. 5. Dojrzewalnia bananów typu piramida

 

 

W praktyce to komora chłodnicza wyposażona w ruchomy sufit. W komorze tej załadunek i rozładunek bananów był realizowany ręcznie. Po załadunku komory opuszczany był na górną warstwę bananów ruchomy sufit, który tworzył kanał rozprowadzający powietrze z chłodnicy powietrza. Powietrze, aby zamknąć cyrkulację, musiało przepływać kanałami powietrza utworzonymi miedzy kartonami. Na końcu komory, cyrkulujące powietrze było zasysane przez wentylatory chłodnicy i przetłaczane przez chłodnicę. Duża wydajność wentylatorów oraz duża powierzchnia kontaktu cyrkulującego powietrza z każdym kartonem pozwalała uzyskać dużą równomierność temperatury bananów. Dzięki takiemu rozwiązaniu dojrzały banan wykazywał się dużą jednorodnością żądanego koloru i temperatury. Wadą tego typu dojrzewalni była duża pracochłonność, bardzo uciążliwa praca i w wyniku przekładania kartonów, mechaniczne uszkadzanie bananów i utrata ich jakości.

 

W celu redukcji bardzo uciążliwej pracochłonności związanej z załadunkiem i rozładunkiem takich komór dojrzewalniczych oraz uszkodzeniami mechanicznymi podczas tych procesów, postanowiono paletyzować kartony. Przykłady sposobu paletyzowania w tzw. linię oraz komorę dojrzewalniczą z tak sztaplowanymi bananami przedstawia rysunek 6.

 

 

2016 09 90 3

Rys. 6. Paleta sztaplowana w linie i komora dojrzewalnicza załadowana tymi paletami

 

 

Zastosowanie paletyzacji spowodowało zmechanizowanie prac załadunkowych i rozładunkowych oraz zmniejszenie uszkodzeń mechanicznych.

 

Największą wadą tego systemu była niestabilność palet w czasie transportu. Próbowano różnych metod stabilizacji palet z bananami, mając na uwadze fakt, by nie zmniejszać powierzchni kartonów mających kontakt z cyrkulującym powietrzem w komorze dojrzewalniczej (rys. 7.).

 

 

2016 09 90 4

Rys. 7. Palety sztaplowane w tzw. komin (w środku widać wolną przestrzeń) oraz block stacking

 

 

Palety przedstawione na rysunku 7. są bardziej stabilne niż paleta sztaplowana w linię. Jednak powierzchnia wymiany ciepła między poszczególnymi kartonami a cyrkulującym powietrzem jest dużo mniejsza (w porównaniu do sztaplowania w piramidę czy linię) i niejednakowa. W efekcie nierównomiernego i dla niektórych kartonów nie wystarczającego odbioru ciepła proces dojrzewania przebiegał z różną szybkością w różnych kartonach. W efekcie tak paletyzowane banany dojrzewały w różnych temperaturach z różną szybkością. Po procesie dojrzewania otrzymywano banany o różnych kolorach i różnych temperaturach. Taki banan z punktu widzenia handlu stał się towarem trudnym do sprzedania i często niepełnowartościowym.

 

W celu wyeliminowania tych niedogodności opracowano nowy typ sztaplowania bananów na paletach (tight stacking) oraz nowy typ komór dojrzewalniczych, komory ciśnieniowe, specjalnie przystosowane do tego typu palet. Rysunek 8. przedstawia nowy sposób sztaplowania kartonów na palecie, a rysunek 9. komorę ciśnieniową.

 

 

2016 09 91 1

Rys. 8. Paleta typu tight stacking

 

2016 09 91 2

 

2016 09 91 3

Rys. 9. Komora ciśnieniowa typu Cool Care

(...)

 

Artykuł ten w skrócie przedstawia historię rozwoju konstrukcji bananowych komór dojrzewalniczych. Ostatnim z wymogów, jaki obecnie stawia się przed dobrą dojrzewalnią, to problem ograniczenia emisji gazów cieplarnianych. Głównym problemem jest zanik warstwy ozonowej (ODP – Ozon Depletion Potential) oraz rosnący efekt cieplarniany (GWP – Global Warming Potential). Apele środowisk naukowych i ekologów o rozwiązanie tego problemu nie we wszystkich krajach znalazły uznanie. Wspólnota Europejska podjęła działania mające na celu rozwiązanie tego problemu. Czynniki chłodnicze R12, R22, R502 zostały praktycznie wycofane i zastąpione czynnikami o zerowej wartości ODP. Parlament Unii Europejskiej i Rada Europy 17 maja 2006 roku uchwaliły rozporządzenie „ w sprawie niektórych fluorowanych gazów cieplarnianych”, a 19 grudnia 2007 roku wydane zostało Rozporządzenie Komisji Wspólny Europejskiej ustanawiające zgodnie z rozporządzeniem (WE) Parlamentu Europejskiego i Rady standardowe wymogi w zakresie kontroli szczelności w odniesieniu do stacjonarnych urządzeń chłodniczych i klimatyzacyjnych oraz pomp ciepła zawierających niektóre fluorowane gazy cieplarniane.

 

Celem podjętych działań jest redukcja emisji gazów cieplarnianych do roku 2030 o 70%, w porównaniu do roku 1990. Tan ambitny cel ma zostać zrealizowany dwutorowo. Po pierwsze poprzez skoncentrowanie się na działaniach profi laktycznych, mających poprawić stan techniczny już pracujących instalacji chłodniczych zawierających fluorowany gaz cieplarniany. Na mocy odpowiednich ustaw krajowych (w Polsce ustawa z dnia 15 maja 2015 roku o substancjach zubożających warstwę ozonową oraz o niektórych fluorowanych gazach cieplarnianych DzU z dnia 25 czerwca 2015 r. poz. 881) został wprowadzony Centralny Rejestr Operatorów, na mocy którego wszystkie urządzenia chłodnicze zawierające więcej niż 3 kg fluorowanego czynnika chłodniczego podlegają rejestracji i systematycznej kontroli pod kątem szczelności dokonywanej przez certyfi kowany personel certyfikowanych firm chłodniczych. Dokumenty wyraźnie określają, jak taką kontrolę należy przeprowadzić, jaką wiedzę powinna posiadać osoba wykonująca kontrolę, w co powinna być wyposażona i gdzie umieścić informacje na temat przeprowadzonej kontroli bądź naprawy. Podjęte działania mają ograniczyć emisje fluorowanych czynników chłodniczych znajdujących się w już pracujących urządzeniach. Jednocześnie podjęto działania zmierzające do stosowania czynników naturalnych oraz czynników syntetycznych o niższych wartościach GWP.

 

Drugim sposobem osiągnięcia celu jest spowodowanie, by przy budowie nowych instalacji chłodniczych w dojrzewalniach zminimalizować ilość czynnika chłodniczego poprzez np. budowę instalacji chłodniczych z pośrednim obiegiem chłodniczym. Wysokie temperatury czynnika pośredniego pozwalają na stosowanie wody jako czynnik pośredni. W krajach, w których występują niskie temperatury zewnętrzne przez dłuższe okresy czasu stosuje się naturalne chłodzenie czynnika pośredniego (free-cooling) cieczy o obniżonej temperaturze zamarzania (glikole, solanki, roztwory chemiczne itp.). W takich rozwiązaniach technicznych czynnik chłodniczy występuje tylko w chłodnicy cieczy pośredniej tzw. chillerze. Ilość czynnika chłodniczego użytego w układach pośrednich jest często wielokrotnie mniejsza, w porównaniu do rozwiązań z pośrednim odparowaniem. Chillery są produkowane przez bardzo wyspecjalizowane zakłady, które gwarantują wysoką jakość wykonania (i szczelność w okresie eksploatacji) jak i optymalną konstrukcję. Zastosowanie chillerów z czynnikiem pośrednim o niskiej temperaturze zamarzania pozwala na instalowanie chillerów poza budynkiem dojrzewalni, co znowu pozwala na zastosowanie naturalnych czynników chłodniczych typu amoniak czy propan. Oba te czynniki to czynniki o bardzo niskiej wartości GWP, ale ich stosowanie wymaga określonych warunków bezpieczeństwa. Ich palność oraz szkodliwe oddziaływanie na organizm ludzki w przypadku amoniaku stawia specjalne wymagania przy ich stosowaniu. Zalety, zwłaszcza propanu, powinny skłonić inwestorów na jego zastosowanie w nowych konstrukcjach.

 

Zastosowanie dwutlenku węgla jako naturalnego czynnika chłodniczego, z racji wysokiej temperatury chłodzenia, nie będzie w dojrzewalniach bananów szerzej praktykowane. Alternatywnym rozwiązaniem (w układach chłodniczych bezpośredniego odparowania) jest zastosowanie nowych syntetycznych czynników chłodniczych o niskim GWP (olefi ny). Czynniki typu R1234xy, czy R1234 yf są jednak czynnikami lekko palnymi i ich zastosowanie wymaga wnikliwej analizy w każdym przypadku.

 

Na razie ich powszechne zastosowanie ogranicza się do przemysłu samochodowego, ale i tam jest grupa ich przeciwników.

 

Co do przyszłości, po prostu czas pokaże.

 

* * *

 

Artykuł ten w dużym skrócie przedstawia historię rozwoju konstrukcji komór dojrzewalniczych. Oddzielny artykuł poświęcony będzie wyposażeniu technologicznemu komór, które również w ostatnich latach ulegało systematycznemu doskonaleniu i rozwojowi.

 

 

mgr inż. Grzegorz MIZERA
Instytut Maszyn Przepływowych
im. Roberta Szewalskiego PAN

 

PODOBNE ARTYKUŁY:

Reklama

POLECAMY WYDANIA SPECJALNE

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2017

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2018

  • Pompy ciepła 2015

  • Pompy ciepła 2016

  • Pompy ciepła 2017

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2015

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2016

  • Pompy ciepła 2014

  • Pompy ciepła 2012

  • Pompy ciepła 2013

Reklama

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.