Sisteme de răcire a laptelui şi de păstrare a fructelor şi legumelor cu consum redus de energie Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

COOLING SYSTEMS OF MILK, FRUIT AND VEGETABLES STORAGE WITH LOW CONSUMPTION OF ENERGY SISTEME DE RACIRE A LAPTELUI §I DE PASTRARE A FRUCTELOR §I LEGUMELOR CU CONSUM REDUS DE ENERGIE ЭНЕГОСБЕРЕГАЮЩИЕ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ МОЛОКА И ХРАНЕНИЯ ФРУКТОВ И ОВОЩЕЙ

d.h.§.t., prof. univ. L. Volconovici, UA§M; d.h.§.t., prof. univ. M. Chiorsac, UTM; cerc.st. Turcuman L., A§M; doctorand A. Volconovici, A§M; lect.asis. D Oprea, UTM; lect.asis. V. Rotari, UA§M; st. Slipenchi, UA§M

Keywords: a natural cold, milk cooling systems and fruit and vegetables storage, block diagrams analysis, temperature and humidity of air curve changes.

Cuvinte cheie: Frigul natural, sisteme de racire a laptelui, pastrarea fructelor §i legumelor, scheme de structura, curbele de variatie a temperaturii §i a umiditatii aerului.

Ключевые слова: натуральный холод, системы охлаждения молока и хранения фруктов и овощей, анализ структурных схем, кривые изменения температуры и влажности воздуха.

Abstract

Article is devoted to use of a natural cold for cooling milk and fruit and vegetables storage. The analysis of the block diagrams, description of storehouses and the curves of temperature and air humidity changes for various types of cooling systems are given; the analysis of quality of vegetables and fruit and energy expenses per unit of production are done, which prove the efficiency of the offered systems.

Rezumat

Lucrarea este dedicata utilizarii frigului natural la racirea laptelui, pastrare fructelor §i legumelor. Sunt analizate schemele de structura, descrierea schematica a depozitelor, sunt prezentate curbele de variatie a temperaturii §i a umiditatii aerului pentru diferite sisteme de racire, analizate calitatea pastrarii fructelor §i legumelor, §i cheltuielile de energie pe o unitate de productie, ce demonstreaza eficienta sistemelor propuse.

Аннотация

Работа посвящена использованию натурального холода для охлаждения молока и хранения фруктов и овощей. Даны: анализ структурных схем, схематическое описание хранилищ, приведены кривые изменения температуры и влажности воздуха для различных типов охлаждающих систем, анализ качества хранения овощей и фруктов и энергозатраты на единицу продукции, что доказывает эффективность предложенных систем.

Sistemele cu frig artificial (Fig. 1a) §i natural (Fig. 1b) sunt sisteme complexe, compuse respectiv din 5...6 subsisteme (mediul ambiant, operator, tehnologie, utilaj electric, bloc de reglare, produsul racit) unite intre ele prin zeci de legaturi.

Sistemul cu frig artificial practic nu depinde de mediul ambiant, pe cand sistemul cu frig natural depinde integral de parametrii mediului ambiant (temperatura, umiditatea relativa §i viteza aerului, durata perioadelor rece §i calda ale anului, etc.).

Sistemele cu frig artificial sau natural utilizeaza la racirea laptelui aer sau apa in racitoare capacitive §i apa in racitoare in flux.

La pastrarea fructelor §i legumelor pot fi utilizate urmatoarele sisteme de racire:

- racirea directa;

- racirea indirecta;

- racirea cu aer.

Racirea directa - consumuri reduse de energie, scheme complexe de distribute a agentului frigorific, posibilitatea pierderii unor mari cantitati de agent in cazul unor neetan§eitati.

Racirea indirecta (cu saramura) - au racitoare cu racirea intensiva cu aripioare, care diminueaza spatiile de depozitare, siguranta in functionare mai buna volum redus de agent frigorific, reglare §i automatizare u§oara, consum de energie mai mare cu cca. 5 ... 6% fata de racirea directa. Spatii de depozitare cu utilizarea sistemului de racire indirecta sunt prezentate in Fig. 2.

a)

b)

Fig. 1 Structura sistemelor cu frig artificial (a) §i natural (b).

Racirea cu aer - consum redus de metal volum redus de agent frigorific, asigura distributia uniforma a temperaturii in magaziile frigorifice, permite topirea periodica §i evacuarea in exterior a ghetii depuse pe vaporizatoare, care sunt amplasate in afara camerelor frigorifice, consumul de energie, create cu 20 ... 25% fata de racirea directa (datorita ventilatoarelor §i patrunderilor de caldura prin tubulaturi), uscare intensa a produselor. Sistemele de racire cu aer §i combinata sunt prezentate in Fig.3. a §i b.

Datele experimentale de la depozitele de pastrare a merelor din mun. Chisinau §i r-nul Calara§i (Fig. 4) demonstreaza, ca:

- temperatura §i umiditatea aerului in depozite este respectiv cea mai scazuta §i cea mai inalta la sistemul de racire indirecta, instalat in partea de sus a depozitului;

- temperatura §i umiditatea aerului in depozit este respectiv cea mai inalta §i cea mai scazuta la sistemul de racire cu aer;

- mai putin influentata de temperatura aerului atmosferic este temperatura aerului in depozit asigurata de sistemul de racire indirecta, instalat in partea de sus a depozitului. Totodata, s-a stabilit (Fig. 5) ca cea mai variata temperatura a aerului pe verticala

(ceea ce este inadmisibil) o asigura sistemul de racire indirecta a aerului, instalat la peretii depozitului.

Mai putin variaza temperatura aerului pe verticala in depozite la utilizarea sistemelor de racire indirecta a aerului, instalate in partea de sus a depozitului §i la sistemele de racire cu aer.

Pierderile in greutate ale merelor sunt minimale (0,2 ... 1%) la utilizarea sistemului de racire indirecta a aerului, instalat in parte de sus a depozitului, Fig. 6 §i Fig. 7.

a) b)

Fig. 2. Spatii de depozitare cu utilizarea sistemului de racire indirecta. a - instalat la peretii depozitului; b - instalat in partea de sus a depozitului.

S-a stabilit:

- pierderile de greutate a merelor sunt maximale (1,0 ... 1,8%) la utilizarea sistemului de racire indirecta a aerului, instalat la peretii depozitului;

- pierderile de greutate a merelor la utilizarea sistemului de racire cu aer constituie 0,6 ... 1,7%, pierderile de greutate a merelor pana la inaltimea de 2 m constituie 0,6%;

- pierderile de greutate a merelor se mic§oreaza de jos in sus (pentru varianta a) §i de sus in jos (pentru varianta b);

- - pierderile de greutate a merelor pentru toate sistemele de racire se afla in limita 1% pentru h < 2,0 m §i in limita de 2 % pentru h < 4,0 m.

Variatia continutului de putregai in mere pe verticala (de la 0 pana la 4 m) in procesul de pastrare este prezentata in Fig. S.

S-a stabilit:

- continutul de putregai in mere este minimal (1,3 ... 2%) la utilizarea sistemului de racire indirect a aerului instalat in partea de sus a depozitului.

- sistemul de racire indirecta instalat in partea de sus a depozitului (l - 4 - temperatura §i umiditatea aerului);

- sistemul de racire indirecta instalat la peretii depozitului (2 - 5 - temperatura §i umiditate aerului);

- sistemul de racire cu aer (3 - б - temperatura §i umiditatea aerului); 7 - temperatura aerului atmosferic.

- - continutul de putregai in mere este maximal (pana la 3%) la utilizarea sistemului de racire cu aer (pentru h = 4,0 m) §i minimal, 0,5 ... 1%, (pentru h < 2,0 m).

Merita atentie, in scopul reducerii consumului de energie electrica, utilizarea aerului atmosferic la temperaturi in jurul de 0°C dupa o schema cu ciclu deschis (Fig. 9, a) §i dupa o schema cu ciclu mchis (Fig. 9; b) la temperaturi ale aerului mai mari de 0°C.

Fig. 3. Spatii de depozitare cu utilizarea sistemelor de racire cu aer (a) §i combinate (b).

4S

Fig. 4. Variatia temperaturii §i umiditatii relative a aerului in depozitele de pastrare

a merelor pentru diferite sisteme de racire

N s ''S. A 5 3 2 i\ f ft "S.

V \ r V / \

N s/

'4 > N \ 2 J 'A -

V V V At *>* / // \

\ V

30T31 1 TT 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 x, zile

1 11 b)

Fig. 5. Variatia temperaturii aerului pe verticala la: a - sistemul de racire cu aer; b - sistemul de racire indirecta a aerului instalat in partea de sus a depozitului; c - sistemul de racire indirecta a aerului instalat la peretii depozitului; l - la inaltimea 0,25 m;

2 - la inaltimea 2,0 m;3 - la inaltimea 4,0 m.

to,C

2

30j31 Itt 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 14 15 16 1718 19 20 21 22 t, zile

to,C

2

Fig. 6. Variatia pierderilor de greutate a merelor "Calvil" in depozite cu: a - sistem de racire indirecta a aerului instalat in partea de sus a depozitului b - sistem de racire indirecta a aerului instalat la peretii depozitului с - sistem de racire cu aer

v

3-fo

2,a

1,9

X

2,0

t,9

г

/

1

J li і

h,m

ifi.

2/i

Fig. 7. Variatia pierderilor de greutate a merelor "Renet Simirenco" in depozite.

Fig. 8. Variatia continutului de putregai al merelor "Renet Simirenco" in procesul de pastrare la diferite niveluri (pe verticala): a - sistem de racire indirecta a aerului instalat in partea de sus a depozitului; b -sistem de racire indirecta a aerului instalat la peretii depozitului; c - sistem de racire cu aer.

a) b)

Fig. 9. Sistemul de racire a aerului in depozit cu cicluri deschis (a) §i inchis (b) 1 - depozit de pastrare a fructelor §i legumelor; 2 - instalatie frigorifica.

Mere

tp =2...30C.

Varza tp = 10C.

Cartofi tp =3...40C.

Struguri tp =-1...00C.

a)

Instalatie

frigorifica

Ls

Instalatie

frigorifica

b)

Fig. 10. Schemele de racire consecutiva (a) §i pe fiecare camera aparte l, 2, 3, 4(b) al depozitului de pastrare a fructelor §i legumelor. tp -temperatura de pastrare a produselor 1

O alta rezerva este utilizarea schemei consecutive de racire a aerului in camerele depozitului cu diferite specii de fructe §i legume.

Deoarece temperaturile aerului de pastrare a fructelor §i legumelor sunt diferite schema consecutiva de racire a fructelor §i legumelor (Fig. 10, a) este mai eficienta din punctul de vedere al reducerii consumului de energie electrica in comparatie cu varianta in care fiecare spatiu de depozitare este racit aparte(Fig.10b).

Depozit pentru fructe §i legume. tp = 0...40C.

t ~ 00C Apa sau Aer.

Instalatie

frigorifica

Fig. 11.Schema consecutiva de racire a fructelor, legumelor §i a laptelui [1]

Calculele preventive ne-au demonstrat ca utilizarea schemei consecutive de racire a strugurilor, verzei, merelor §i cartofului permite reducerea consumului de energie electrica de 3,1 ... 3,2 ori.

Totodata, merita atentie utilizarea schemei consecutive de racire a fructelor, legumelor §i a laptelui, Fig.11.

Calculele preventive ne-au demonstrat ca:

- pentru pastrarea a 50 - 100 t fructe §i legume §i racirea l t de lapte consumul de energie electrica se reduce cu:

13 ... 29 % pentru mere;

27 ... 42% pentru struguri;

13 ... 27% pentru varza;

12 ... 26% pentru cartofi;

- pentru pastrarea a 1000 - 2000 t fructe §i legume, precum §i racirea a 10 t de lapte consumul de energie electrica se reduce cu:

7... 17 % pentru mere;

15 ... 43% pentru struguri;

В... 18% pentru varza;

7 ... 15% pentru cartofi.

Concluzii:

1. Sistemele cu frig artificial §i natural pentru racirea laptelui §i pastrarea fructelor §i legumelor sunt sisteme complexe compuse respectiv din 5-6 subsisteme (mediul ambiant, operator, tehnologie, utilaj electric, bloc de reglare, produs racit).

2. Valorile temperaturii §i umiditatii aerului in depozitele de pastrare a fructelor, precum §i pierderile de greutate §i continutul de putregai a fructelor esential depind de sistema de racire aleasa.

3. Merita atentie in scopul reducerii consumului de energie electrica utilizarea aerului atmosferic dupa o schema cu ciclu deschis sau inchis respectiv la temperaturi a aerului atmosferic in jurul 00C §i mai mari.

4. O alta rezerva de economisire a energiei o constituie utilizarea schemei consecutive de racire a aerului in depozitul cu diferite specii de fructe §i legume.

Bibliografie

1. Волконович Л, Черней М. и др, Энергосберегающие, экологические технологии и электрооборудование для охлаждения молока и хранения фруктов и овощей. Монография, Кишинев, 2004г.