Введение
Современный уровень производства пищевых продуктов характеризуется с одной стороны увеличением урожайности полей за счет введения новых урожайных сортов растений, селекцией высокопроизводительных сортов, химизацией сельского хозяйства; с другой стороны – сокращение посевных площадей из-за строительства городов, расширение сети дорог, аэродромов, промышленных комплексов, под которые зачастую отводятся лучшие земли. Это всё происходит на фоне постоянного и быстрого увеличения населения планеты. Вопрос продовольствия становится одним из наиболее важных и острота решения этого вопроса будет возрастать.
По данным ООН, до 2000 года население планеты увеличится вдвое по сравнению с 1980 годом, следовательно потребление пищевых продуктов и материальных ресурсов идущих на их производство тоже увеличится.
Сейчас проблема заключается не в том, что пищевые ресурсы исчерпаны, а в том, что потери продовольствия и сельскохозяйственной продукции на пути от поля к столу потребителя достигают значительных величин. Сейчас в мире производится около 4 млрд. тонн пищевых продуктов, половина из которых требует холодильной обработки, и лишь четверть проходит такую обработку. Около 30% продукции не доходит к потребителю.
Поэтому необходимо создание непрерывной холодильной цепочки, которая состоит из отдельных звеньев, которые обеспечивают условия для непрерывной холодильной обработки и хранения скоропортящихся продуктов на пути от мест производства или выращивания к местам потребления.
Начальным звеном холодильной цепи являются производственно – заготовительные холодильники, которые являются составной частью пищевого предприятия или представляют собой самостоятельные организационные структуры. Работа этих холодильников имеет исключительно сезонный характер и не рассчитана на длительное хранение продукции, поэтому объём камер не очень большой. Это камеры охлаждения и заморозки. Базовые холодильники предназначены для накопления продукции заготовленной в первом звене холодильной цепи.
В местах, где происходит перегрузка продуктов с одного вида транспорта на другой создают перевалочные холодильники, которые предназначены для кратковременного хранения продукции.
Для длительного хранения продуктов питания, а также для равномерного снабжения ими населения больших городов и индустриальных центров через торговую сеть, именно распределительные холодильники становятся основным звеном холодильной цепи.
Торговые холодильники предназначены для кратковременного хранения пищевых продуктов в розничной торговле и на предприятиях общественного питания.
Домашние холодильники – это последнее звено холодильной цепи.
Соединительным звеном холодильной цепи является холодильный транспорт (автомобильный, железнодорожный, речной, морской и воздушный). Однако холодильная цепь не обеспечивает сохранение всех продуктов, которые производятся сельским хозяйством. Основное внимание уделялось продуктам животного происхождения. Они обеспечены холодильной цепью с момента их производства до момента их потребления.
С растительным сырьем, а именно, сочным растительным сырьем (овощами, плодами, ягодами, бахчевыми, зеленью) в районах ее выращивания количество холодильников незначительно и их емкость очень мала.
Искусственный холод в плодоовощной промышленности используют при предварительном охлаждении, транспортировки, замораживании и хранение плодов и овощей, а также во производства и хранения соков и плодоовощных консервов.
Современные технологические процессы предварительного охлаждения, а именно, быстрое снижение температуры перед транспортировкой или закладкой на хранение, позволяет продолжить срок холодильного хранения яблок, груш, винограда на 1.. 1,5 месяца; косточковых плодов – на 0,5 месяца; ягод – на неделя и более; овощей, в зависимости от вида и сорта – на несколько недель и даже месяцев.
1. Задачи автоматизации
Во время усовершенствования холодильников должны решаться следующие задачи:
· обеспечение высоких теплозащищающих свойств ограждающих конструкций путем использования современных эффективных теплоизоляционных материалов, герметизацией стыков панелей, дверей, вводов труб и кабелей;
· разработка и внедрение прогрессивных технологий холодильной обработки, хранения, и транспортирования фруктов при строгом нормировании и поддержании температуры и влажности на основе рационального выбора энергосберегающих систем, инженерного оборудования, в том числе на базе микропроцессорной техники;
· достижение минимального удельного объема камер (3,5¼4,5 м3 /т) путем усовершенствования объемно – планировочных и конструктивных решений холодильников;
· во время проектирования и строительства должен быть внедрен принцип формирования холодильников и холодильных комплексов обработки и хранения фруктов на основе блочных автономных строительно-технологических секций (модулей) комплектной поставки.
Универсальный холодильный модуль состоит из камеры хранения плодоовощной продукции, машинного отделения и навеса для производства погрузочно-разгрузочных работ.
В холодильном модуле в зависимости от места его расположения могут охлаждается разные виды растительной продукции (виноград, ягоды, фрукты, овощи и др.). При условной вместительности 100 тонн в холодильную камеру помещается:
– виноград в лотках – 85,5 т;
– яблоки в контейнерах – 128 т;
– яблоки в деревянных ящиках на поддонах – 97 т.
Холодильная камера принята размером в три строительных квадрата (18,3 х 6,4 м); строительная высота – 5,85 м. В камере расположены два воздухоохладителя навесного типа. Во время максимальной нагрузки (период загрузки камеры) работают 2 аппарата, во время длительного хранения – один. При отрицательных температурах внешней Среды холодильная установка не работает, в работу включается электронагреватели одного или двух воздухоохладителей вместе с вентиляторами.
2. Функциональная схема автоматизации холодильного модуля
Холодильная автоматизированная установка состоит из двух компрессоров (КМ), оснащенных устройствами автоматической защиты, двух маслоотделителей (МО), сборника масла (МС), форконденсатора(ФКД), конденсатора(КД) c вентиляторами, линейного ресивера (РЛ) с двумя датчиками уровня, двух воздухоохладителей (ВО), установленных в камере и оснащенных вентиляторами, регуляторами заполнения и соленоидными вентилями (СВ), отделитель жидкости (ОЖ) с двумя датчиками уровня, дренажного ресивера (РД) с датчиком нижнего уровня и СВ, двух водяных насосов.
2.1 Работа схемы автоматизации холодильной установки
После загрузки яблоками холодильной камеры предварительно в работу в ручном режиме включают два КМ (мощность привода КМ 5,5 кВт), то есть КМ №1 и КМ №2. Этим обеспечивается большая скорость охлаждения яблок. Выход на нормальный режим работы осуществляется примерно за 10 суток
В пусковом режиме схема работает таким образом. Перед включением КМ СВ YА3 и YА7 на линиях подачи жидкости ВО и YА2, YА1 на линиях подачи пара дистанционно открываются. Также открываются СВ YА10 и YА11, которые соединяют ОЖ с РД и СВ YА13 на общей линии подачи жидкого аммиака в ВО №1 и №2. Остальные СВ (YА1,YА4,YА5,YА8,YА9,YА12) закрыты. Потом происходит включение вентиляторов ВО и КД и насосов КМ №1 и №2.
КМ откачивают пар из ОЖ. При этом ОЖ через СВ YА10 (уравнительная паровая линия) и вентиль YА11 (уравнительная жидкостная линия) соединен с РД. В данном случае РД выполняет роль ОЖ, то есть жидкость в ОЖ не накопляется.
Пар КМ сжимается и через ОМ №1 и №2 подается в ФКД и далее в КД. Сконденсированный аммиак поступает в РЛ. Далее жидкость из РЛ через СВ YА13 параллельно подается в ВО №1 и №2 через соответственно СВ YА3 и YА7. Последовательно с этими СВ смонтированы регулирующие вентили (РВ) №1 и №2, в которых происходит дросселирование агента до определенного давления, при котором аммиак начинает кипеть. Пар из ВО №1 и №2 через СВ YА2 и YА6 поступает в ОЖ, а из него выкачивается КМ №1 и №2 (цикл замкнулся).
Благодаря кипению агента при отрицательной температуре в ВО №1 и №2 осуществляется поглощение тепла камеры и температура в ней постепенно уменьшается.
После выхода установки на нормальный режим работы один КМ отключают и далее в работе находится только один КМ и один ВО. Их задача поддерживать температуру в камере в диапазоне 0¼1°C, то есть компенсировать проникновение тепла через теплоизоляционную конструкцию камеры.
Оттаивание ВО должно проводится приблизительно один раз в сутки. При этом один ВО должен оттаивать а другой находится в работе, в пусковой период оттаивание осуществляется вручную, а в режиме хранения – автоматически. Оттаивание проводится горячими парами аммиака с линии нагнетания КМ, который подается в ВО находящееся в оттайке. В процессе оттайки, который продолжается приблизительно от 20 до 30 минут, работает только один КМ. КМ №1 работает с ВО №1, а КМ №2 с ВО №2.
В процессе оттайки любого ВО ОЖ отключается от РД СВ YА10 и YА11. При этом СВ YА10,YА11,YА13 должны быть закрытыми. Жидкий аммиак в данном случае накопляется в РЛ. Если при отрицательных температурах окружающей среды и отключенных компрессорах температура в камере понижается ниже допустимой, то в данном случае включаются электронагреватели, которые встроены в ВО. Включением и выключением поддерживают заданную температуру в камере.
2.2 Работа узлов функциональной схемы автоматизации холодильного модуля
Основной регулируемой величиной в данной схеме есть температура воздуха в холодильной камере. Ее регулируют включением и выключением КМ , а зимой возможно ее поддержание включением и выключением электронагревателей ВО №1 и ВО №2.
Для управления каждым КМ спроектирован малогабаритный пульт автоматического управления типа ПАК (выпускается «Пищепромавтоматика «, г. Одесса). КМ оснащены стандартными приборами автоматической защиты от аварийных режимов работы.