Тепловая нагрузка в результате «дыхания» заложенных в камеру продуктов
Плоды и овощи живые и выделяют тепло дыхания — от 10 до 100 Вт на тонну и больше в зависимости от вида и температуры; при охлаждении до 0 °C дыхание замедляется в 3–5 раз.
Содержание
Свежие продукты растительного происхождения при хранении в холодильных камерах выделяют тепло, обусловленное происходящими в них биохимическими процессами (их так называемым «дыханием») точно также, как это делают сыры во время своего созревания или пиво во время своего брожения. Следовательно, при наличии таких продуктов нужно учитывать соответствующую тепловую нагрузку Qдых, которая определяется по формуле:
Qдых = m · qдых86400, кВт
- где m — масса рассматриваемых продуктов, кг;
- qдых — теплота дыхания данных продуктов, кДж/кг*сутки;
- 86400 — число секунд в сутки, с/сутки;
Qдых = m · qдых3600, кВт
- где qдых берется из таблицы 1.2 или 1.3 и измеряется в кДж/тонну*час;
- m — масса рассматриваемых продуктов, тонн.
Пример расчета
Обратимся к примеру из предыдущего раздела, касающемуся камеры для хранения мороженного мяса. Имея ввиду, что тепло в результате дыхания (брожения, созревания) выделяют только свежие продукты растительного происхождения, пиво и сыры, получим:
Qдых = 0
Тепло дыхания при 0 °C
| Продукция | Тепло |
|---|---|
| Картофель, капуста | ≈ 10–20 Вт/т |
| Яблоки | ≈ 10–15 Вт/т |
| Зелень, ягоды | ≈ 50–100 Вт/т |
Смежная тема — в статье предварительное охлаждение плодов и овощей.
Теплота дыхания плодов и овощей при разной температуре
Теплота дыхания растёт с температурой примерно вдвое на каждые 10 K: яблоки при 0 °C выделяют 10–15 Вт/т, при +20 °C — 50–75 Вт/т, а зелень и ягоды при +20 °C дышат на 300–500 Вт/т, как небольшой нагреватель в каждой паллете. Поэтому первая задача хранилища — быстро сбить температуру после уборки, и только потом хранить. В таблице — ориентиры по сводным данным; для сорта и партии значения могут отличаться в полтора раза, у повреждённой и прорастающей продукции — в два-три.
| Продукция | 0 °C | +5 °C | +20 °C | |
|---|---|---|---|---|
| Картофель (основное хранение) | 10–20 | 15–20 | 30–50 | |
| Картофель, лечебный период (+12…+18 °C) | — | — | 60–100 | |
| Капуста белокочанная | 10–20 | 20–30 | 80–120 | |
| Морковь, свёкла | 10–20 | 20–30 | 70–100 | |
| Лук репчатый | 5–10 | 10–15 | 30–50 | |
| Яблоки | 10–15 | 15–25 | 50–75 | |
| Груши | 8–15 | 15–25 | 70–120 | |
| Цитрусовые | 5–10 | 10–20 | 40–70 | |
| Виноград | 5–10 | 10–20 | 50–90 | |
| Томаты | — | 15–25 | 70–110 | |
| Клубника, малина | 40–60 | 60–90 | 300–500 | |
| Зелень, салат, брокколи | 50–80 | 80–120 | 400–600 | |
| Бананы (дозревание) | — | — | 20–40 | 100–200 |
Пример: фруктохранилище на 1000 т яблок
Фруктохранилище на 1000 т яблок при +1 °C получает от дыхания продукта 10–15 кВт круглосуточно — это постоянная нагрузка, которая не зависит ни от погоды, ни от открывания дверей, и за сезон хранения в восемь месяцев она составляет 60–90 МВт·ч. Для той же камеры теплоприток через ограждения из панелей 100 мм при площади 1500 м² и Δt = 25 K даст около 8 кВт, то есть дыхание плодов — главная статья баланса. В период загрузки, когда в камеру поступают тёплые плоды +15…+20 °C, к дыханию добавляется их охлаждение, и нагрузка на несколько дней вырастает в 3–5 раз: этот пик и определяет мощность машины.
Qдых = m · qдых = 1000 т · 12 Вт/т = 12 кВт
| Составляющая | Хранение при +1 °C | Загрузка, первые дни |
|---|---|---|
| Дыхание плодов | 12 кВт | 15–25 кВт (плоды тёплые) |
| Охлаждение плодов | 0 | 40–60 кВт при 100 т/сут |
| Ограждения 1500 м², панели 100 мм | 8 кВт | 8 кВт |
| Вентиляция, двери, свет, люди | 3–5 кВт | 5–8 кВт |
| Итого | 23–25 кВт | 70–100 кВт |
Поэтому хранилища рассчитывают на пик загрузки или ограничивают суточный приём продукции; подробнее о предварительном охлаждении — в статье о предварительном охлаждении плодов и овощей (ссылка ниже).
Как снизить тепло дыхания и зачем следить за CO₂
- Температура. Снижение с +10 до +1 °C уменьшает дыхание яблок в 2–3 раза; для чувствительных к холоду культур (бананы, томаты, огурцы) нижняя граница +8…+13 °C.
- Регулируемая атмосфера. Снижение кислорода до 1–3 % и повышение CO₂ до 1–5 % замедляет дыхание ещё в 2–4 раза и продлевает хранение яблок до 8–10 месяцев.
- Удаление этилена. Этилен ускоряет созревание и дыхание; его убирают вентиляцией, скрубберами или каталитическими конвертерами.
- Вентиляция. Накопление CO₂ выше 2–3 % без регулируемой атмосферы портит вкус и вызывает физиологические болезни, поэтому обменную вентиляцию считают вместе с дыханием: 1 кг CO₂ выделяется на каждые 2,5 МДж тепла дыхания.
Что происходит с плодами при хранении и какие потери неизбежны — в статье изменение состава и свойств плодов при хранении. Несколько камер фруктохранилища обычно охлаждают гликолем от одной машины: под хранилище на 1000 т яблок нужен чиллер 25 кВт в режиме хранения и запас или вторая машина на период загрузки; суммарную мощность под свои камеры считают через подбор чиллера.
Частые вопросы
Почему плоды выделяют тепло?
Они дышат — окисляют сахара с выделением тепла, углекислого газа и влаги, и продолжают это делать всё время хранения. Чем выше температура и чем активнее культура (зелень, ягоды), тем больше тепла: от 5–10 Вт/т у лука при 0 °C до 400–600 Вт/т у зелени при +20 °C.
Как снизить тепло дыхания?
Быстро охладить продукцию — при 0 °C дыхание замедляется в разы, а в регулируемой атмосфере с кислородом 1–3 % ещё в 2–4 раза. Повреждённые и прорастающие плоды дышат в 2–3 раза сильнее, поэтому важна и сортировка перед закладкой.
Сколько тепла выделяет 1 тонна яблок при хранении?
Около 10–15 Вт при 0…+1 °C, 15–25 Вт при +5 °C и 50–75 Вт при +20 °C. Для хранилища на 1000 т это 10–15 кВт постоянной нагрузки в режиме хранения.
Как рассчитать тепловую нагрузку от дыхания продуктов?
Умножить массу продукции в тоннах на теплоту дыхания в Вт/т для температуры хранения: Qдых = m · q. Если справочник даёт теплоту в кДж/(т·ч), делят на 3,6, в кДж/(кг·сут) — умножают на 11,6.
Выделяет ли тепло замороженная или мясная продукция?
Нет: дышат только живые растительные ткани, а также созревающие сыры и бродящие напитки. Для мяса, рыбы, замороженных продуктов Qдых = 0.
Читайте также