Способ кондиционирования атмосферы в камере хранения органических плодовых продуктов и установка для его осуществления

 

Назначение: кондиционирование атмосферы в камере хранения плодовых продуктов. Сущность изобретения: камера хранения сообщена по меньшей мере с двумя газоразделительными модулями, снабженными N₂/O₂ разделительными мембранами. Газораспределительные модули включены в установку с компрессором и регулирующим клапаном. Газовая среда на выходе из камеры смешивается с потоком воздуха и подается в газоразделительные модули. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил.

Изобретение относится к способу и установке для кондиционирования атмосферы в камере хранения или ячейке хранения органических плодовых продуктов, например яблок, груш, картофеля, цветов, хлебных злаков и тому подобное.

Для всех методов хранения органических плодовых продуктов считается существенным, чтобы потеря качества продуктов, о которых идет речь, сохранялась как можно на более низком уровне в процессе хранения. Поэтому очень важно по возможности препятствовать старению, микробиологическому и физическому разрушению, потере влаги и порче этих продуктов. Для достижения упомянутой цели в известных работах раскрываются методы, относящиеся к кондиционированию атмосферы в камере, в которой хранятся плодовые продукты. Один из этих методов кондиционирования атмосферы в камере хранения содержит продувку камеры хранения азотом, в результате которой кислород вытесняется из камеры. Однако этот метод имеет тот недостаток, что в результате отсутствия кислорода в атмосфере могут стать активными анаэробные бактерии, в результате чего качество хранимых продуктов может резко ухудшаться. Например, в случае яблок имеет место ферментация, которая приводит к неприемлемости продукта для потребителя. Другой метод хранения включает охлаждение органических продуктов, содержащихся в камере хранения. Обычным недостатком этого метода хранения является то, что время хранения относительно мало. В случае яблок оно составляет только 2-3 мес. после которых качество ухудшается недопустимо быстро. Другой метод кондиционирования атмосферы в таких камерах хранения заключается в уменьшении содержания двуокиси углерода в атмосфере, превалирующего в этих камерах. Однако этот метод влечет за собой опасность появления "CO₂ болезни", в результате которой опять же теряется качество хранимых продуктов.

На фиг. 1-3 приведено устройство и графики, поясняющие способ.

Было установлено, что недостатки упомянутых известных методов могут быть преодолены, если камера хранения образует часть системы, состоящей из соответствующей камеры хранения (1) по меньшей мере двух, а предпочтительно трех газоразделительных модулей (2), (3) и (4), последовательно расположенных один за другим и обеспеченных N₂/O₂ разделительными мембранами, по меньшей мере одного компрессора (5) и по меньшей мере одного регулирующего клапана (6), причем: компрессор (5) вовлечен в три потока, т.е. (a) поток (F1), вытягиваемый из камеры хранения, (b) поток воздуха (F2), забираемый из окружающей среды, (c) рециркулируемый поток (F3), который является комбинацией потоков вытяжки из последних двух разделительных модулей (3) и (4); В первом разделительном модуле (2) извлекается вытяжка, которая удаляется из системы в виде потока (F4), в результате чего кислород и двуокись углерода удаляется из системы до тех пор пока концентрация кислорода потока (F4) не достигнет равновесной величины (21 об.), и остаток, который подают во второй разделительный модуль (3).

Во втором разделительном модуле (3) извлекается остаток, который подается в третий разделительный модуль (4), если он есть, и вытяжка, которая подается вместе с вытяжкой из третьего разделительного модуля (4) в виде потока (F3) к компрессору (5) и остаток из третьего разделительного модуля (4) подают через регулирующий клапан (6) в камеру хранения (1).

Более конкретно, в соответствии с изобретением в начале кондиционирования атмосферы в камере хранения (1) концентрация кислорода потока (F1), который вовлекается в компрессор (5), будет составлять примерно 21 об. (приблизительно равно концентрации кислорода окружающей среды). В этой начальной фазе рециркулируемый поток (F3) производит увеличение концентрации кислорода подачи к компрессору. Влияние первого разделительного модуля в отношении кислорода в результате этого значительно улучшается. Удаление кислорода из первого разделительного модуля (2) определяется двумя факторами, т. е. (a) начальной концентрацией кислорода и (b) скоростью потока, т.е. коэффициентом воздуха. Высокая скорость потока приводит к увеличению концентрации кислорода, который выделяют в виде вытяжки. Этот обогащенный кислородом воздушный поток на фиг. 1 показан, как поток (F4). Концентрация кислорода этого воздушного потока будет составлять 46% в начале кондиционирования и постепенно уменьшаться в течение кондиционирования в зависимости от концентрации кислорода потока (F1). Количество, которое отделяется от обогащенной кислородом вытяжки, равно количеству внешнего воздуха, который вытягивает компрессор (5) в качестве потока (2). В камере хранения (1) будет наименьшее содержание кислорода, когда концентрация кислорода потока (F4) равна концентрации кислорода окружающего воздуха. Поскольку поток, протекающий через этот модуль велик, это будет только в том случае, когда концентрация кислорода атмосферы в камере хранения мала. Модули (3) и (4) приводят к дальнейшему понижению содержания кислорода в остатке (F6), который подается в модуль (3). Исходная концентрация кислорода потока мембранного блока определяется длительностью пребывания и скоростью потока, а это может быть отрегулировано с помощью игольчатого клапана (6). Концентрация кислорода, получаемая после последнего модуля в потоке, который проходит в камере хранения (1), будет падать в зависимости от содержания кислорода в атмосфере камеры хранения (1), в то время как количество увеличивается отчасти по мере увеличения давления в системе. Поток (F3) вытяжки образует кислородную петлю, которая гарантирует то, что концентрация кислорода в вытяжке первого модуля остается высокой. С помощью этих средств окончательное содержание кислорода в атмосфере камеры хранения получается небольшим. В качестве результата рециркуляции через камеру хранения и, в частности, как результат кислородной петли (F3), время кондиционирования атмосферы в камере хранения может быть значительно сокращено.

То, что было описано выше в отношении концентрации кислорода также в принципе применимо в отношении концентрации двуокиси углерода в камере хранения (1). В этом случае основная часть наличия двуокиси углерода также отделяется в первом модуле (2). Кроме того, отличие по сравнению с кислородом заключается в том, что показатель отделения для двуокиси углерода в зависимости от азота значительно выше, чем показатель отделения кислорода от азота, в результате чего концентрация двуокиси углерода, которая оставляет мембранный блок и проходит в камеру хранения, будет очень низка. Концентрация двуокиси углерода, которая имеет место в окружающем воздухе потока (F2), составляет только 0,05% Следовательно, можно получить атмосферу в камере хранения, в которой фактически отсутствовала бы двуокись углерода. В частности, такое удаление двуокиси углерода фактически не зависит от регулировки мембраны.

Изменением регулировки мембраны можно получить любую требуемую концентрацию кислорода в камере хранения (1), в то время как установка продолжает удалять двуокись углерода.

Выгодно то, что содержание кислорода в атмосфере камеры хранения приводится к величине менее 5 об. и предпочтительно 1-2 или 0,5-1 об.

В качестве газоразделительных N₂/O₂ мембран в изобретении могут быть использованы любые мембраны, описанные в известных работах. Примерами таких мембран являются Призм Альфа мембрана (Перми Инк. Снт. Луис, США), Дженерон мембрана (подразделение Линде Юнион Карбайд Индэстриэл Гэзс) и поли (2,6-диметил-р-фенилен оксид) асимметричные полые волокнистые мембраны.

На фиг. 1 схематично показана система, которая в соответствии с изобретением, содержит камеру хранения (1), три разделительные модуля (2), (3) и (4), которые расположены один за другим и снабжены N₂/O₂ разделительными мембранами, компрессор (5) и регулирующий клапан (6), и компоненты которые соединены друг с другом посредством указанных линий; на фиг. 2 график испытаний в отношении удаления двуокиси углерода в камере хранения, имеющей свободное пространство, равное 225 м³(концентрация двуокиси углерода атмосферы в камере хранения в об. приведена по оси ординат, а время по оси абсцисс); на фиг. 3 график результатов испытаний в отношении удаления кислорода в камере хранения, имеющей свободное пространство, равное 225 м³(концентрация кислорода атмосферы в камере хранения в об. и введена по оси ординат, а время по оси абсцисс).

Пояснительный пример воплощения изобретения.

Поток 18500 л/ч (F1) вытягивался из камеры хранения (1) посредством компрессора (5), камера была заполнена 60 т яблок и еще имела свободное пространство 225 м³. Этот компрессор (5) вытягивал 13800 л/ч воздуха из окружающей среды. Поток (F3), который берет начало из второго (3) и третьего (4) газоразделительных модулей, составлял 23300 л/ч. Газовый поток из компрессора (5) подавали в проходную емкость 0,72 л в первый газораспределительный модуль (2), снабженный РРО мембраной поли(2,6-диметил-р-фенилен оксид) асимметричной полой волокнистой мембраной с толщиной оболочки 0,2 мкм, (см. EP-B-0298531), имеющей поверхность площадью 13 м². Остаток из этого первого модуля подавался в проходную емкость 0,72 л во второй газоразделительный модуль (3), снабженный РРО мембраной (см. приведенное выше определение), имеющей поверхности площадью 13 м². Остаток из второго модуля затем поступал в проходную емкость 0,7 л в третьем модуле (4), который в свою очередь был снабжен РРО мембраной (см. приведенное выше определение), имеющей поверхность площадью 13 м². Остаток из этого модуля возвращался через регулируемый клапан (6) в камеру хранения (1).

В таблице, а также на фиг. 2 и фиг. 3, показаны результаты, относящиеся к атмосфере в камере хранения (1), которые были получены при температуре окружающей среды 20^oC.

Формула изобретения

1. Способ кондиционирования газовой среды в камере хранения органических плодовых продуктов путем организации газообмена между средой внутри и снаружи камеры хранения через селективно проницаемые для компонентов газовой среды газоразделительные модули, оснащенные N₂O₂ разделительными мембранами при диффузии через них газов, отличающийся тем, что газообмен осуществляют путем принудительного извлечения газового потока из камеры, смешивания этого потока с потоком воздуха, забираемого из окружающей среды, направления смешанного потока на первый газоразделительный модуль, извлечения из смешанного потока вытяжки и удаления ее из системы, направления остатка на второй газораспределительный модуль, остаток из которого направляют на вход камеры хранения, при этом вытяжку с второго газораспределительного модуля направляют на вход первого газораспределительного модуля, где ее смешивают с газовым потоком из камеры и с потоком воздуха.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что остаток с выхода второго газораспределительного модуля перед направлением его на вход камеры хранения направляют на третий газораспределительный модуль, остаток с выхода которого направляют на вход камеры хранения, а вытяжку с третьего модуля совместно с вытяжкой с второго модуля направляют на вход первого газоразделительного модуля, где его смешивают с газовым потоком из камеры и с потоком воздуха.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что содержание кислорода в газовой среде камеры хранения поддерживают на уровне, не превышающем 5 об.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что содержание кислорода в газовой среде камеры хранения поддерживают в пределах от 1 до 2 об.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что содержание кислорода в газовой среде камеры хранения поддерживают в пределах от 0,5 до 1,0 об.

6. Установка для кондиционирования газовой среды в камере хранения органических плодовых продуктов, содержащая по меньшей мере один газоразделительный модуль, оснащенный N₂O₂ разделительной мембраной и сообщенный трубопроводами с входом и выходом камеры хранения, отличающаяся тем, что она содержит два газоразделительных модуля, соединенных между собой последовательно, компрессор, включенный между выходом камеры хранения и входом первого модуля, и регулируемый клапан, включенный между выходом по остатку второго модуля и входом камеры хранения, при этом выход по извлекаемой вытяжке второго модуля сообщен с трубопроводом на входе компрессора, с входом которого также сообщен трубопровод забора воздуха из окружающей среды.

7. Установка по п.6, отличающаяся тем, что она содержит третий газоразделительный модуль, включенный последовательно между выходом по остатку второго модуля и регулируемым клапаном, при этом выход по вытяжке третьего модуля сообщен с трубопроводом на входе компрессора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4