NL9402111A - Stelsel voor het regelen van de luchtsamenstelling binnen een bewaarruimte voor ademende plantaardige produkten. - Google Patents

Description

Stelsel voor het regelen van de luchtsamenstelling binnen een bewaar-ruimte voor ademende plantaardige produkten

De uitvinding heeft in zijn algemeenheid betrekking op een stelselvoor het regelen van de luchtsamenstelling binnen een bewaarruimte voorademende plantaardige produkten, - welke bewaarruimte is verbonden met middelen voor het regelen van hetzuurstofgehalte van de lucht in de bewaarruimte en - welke bewaarruimte voorzien is van een of meer sensoren voor het metenvan de luchtsamenstelling in de bewaarruimte, - waarbij verder een processor aanwezig is die de sensormeetsignalenontvangt en stuursignalen afgeeft aan de zuurstofgehalteregelmiddelen.

Dergelijke stelsels zijn op zichzelf uit de stand der techniek be¬kend. Om groenten, fruit of sierteeltprodukten gedurende langere tijd ineen koelcel te bewaren verdient het de voorkeur om de luchtsamenstellingin de koelcel te veranderen om daarmee een verbetering van de houdbaar¬heid van de bewaarde produkten te bewerkstelligen. In het bijzonderwordt over het algemeen de koolzuurspanning verhoogd en wordt de zuur¬stof spanning verlaagd. Periodiek worden luchtmonsters genomen en ge¬analyseerd om in het bijzonder het zuurstofgehalte en/of het koolzuur-gehalte te meten. Is de zuurstofspanning te hoog, dan kan, bijvoorbeelddoor het introduceren van stikstof, de zuurstofspanning worden verlaagd.De koolzuurspanning kan bijvoorbeeld worden verlaagd door een deel vande lucht uit de bewaarruimte te leiden door een inrichting waarin C02uit de lucht kan worden verwijderd. Afhankelijk van de soort produktendie bewaard moet worden kan in de bekende stelsels de zuurstofspanningop een bepaald proefondervindelijk vastgesteld percentage worden inge¬steld en kan, door het introduceren van stikstof en/of door het intro¬duceren danwel verwijderen van koolzuur een gewenste luchtsamenstellingworden gehandhaafd.

Deze bekende stelsels hebben als belangrijk nadeel dat in feite dehele regeling van de luchtsamenstelling gebaseerd is op een vooraf geko¬zen empirisch bepaalde nominale waarde voor de zuurstofspanning. Dezevooraf gekozen vaste waarde behoeft echter niet onder alle omstandighe¬den de meest optimale waarde te zijn. Bovendien zal deze parameter ver¬schillend zijn afhankelijk van het type groenten of fruit dat in de be¬treffende ruimte moet worden bewaard.

De uitvinding heeft nu ten doel aan te geven op welke wijze hetstelsel de luchtsamenstelling zodanig kan regelen, dat de zuurstofspan¬ning zich dichtbij de optimale waarde bevindt waarbij de normale adem- haling van de groenten, fruit of sierteeltprodukten zo laag mogelijk iszonder dat er echter fermentatie optreedt.

Verder heeft de uitvinding ten doel aan te geven op welke wijze hetstelsel zodanig kan worden uitgevoerd dat ongeacht de soort of het typevan de te bewaren produkten toch een optimale regeling van de lucht¬samenstelling wordt verkregen.

Aan deze doelstellingen wordt bij een stelsel, als in de eersteparagraaf omschreven, voldaan doordat - de bewaarruimte voorzien is van sensoren waarmee het ontstaan vanmetabolieten in de plantaardige produkten bij de overgang van normaleademhaling naar fermentatie kan worden vastgesteld en - dat de processor op grond van de door deze sensoren geleverde signalende zuurstofgehalteregelmiddelen dusdanig stuurt dat de plantaardige pro¬dukten worden bewaard in een luchtsamenstelling met een zo laag mogelijkzuurstofgehalte zonder dat er fermentatie optreedt.

Een voorkeursuitvoeringsvorm van het stelsel volgens de uitvindingheeft het kenmerk, dat de bewaarruimte voorzien is van sensoren voor hetmeten van het zuurstofgehalte en het koolzuurgehalte in de lucht binnende bewaarruimte, dat de processor uit het verloop van de meetwaarden vandeze sensoren telkens de verhouding bepaalt tussen de door de plantaar¬dige produkten geproduceerde koolzuur en de geconsumeerde zuurstof, endat de processor zodanig functioneert, dat het zuurstofgehalte in debewaarruimte wordt verlaagd zolang de berekende verhouding ongeveer ge¬lijk is aan 1, en het zuurstofgehalte wordt verhoogd indien de berekendeverhouding groter is dan 1 . in deze uitvoeringsvorm wordt het ontstaanvan metabolieten indirect gemeten door het vaststellen van de verhoudingtussen de geproduceerde koolzuur en de geconsumeerde zuurstof. Bij nor¬male ademhaling is deze verhouding ongeveer gelijk aan 1 omdat er glo¬baal evenveel koolzuur wordt geproduceerd als er zuurstof wordt opge¬nomen. Een verlaging van de zuurstofspanning heeft op deze verhoudingnauwelijks enige invloed tot op het punt waarop de fermentatie begint.Zodra de zuurstofspanning zo laag wordt dat er fermentatie intreedt,stijgt de verhouding plotseling zeer sterk. Doet deze situatie zich voordan moet dus de zuurstofspanning worden verhoogd. Het stelsel regeltderhalve de zuurstofspanning naar een lage waarde waarbij een instellingwordt bereikt rond het knikpunt in de curve die kenmerkend is voor deverhouding tussen de geproduceerde koolzuur en de geconsumeerde zuur¬stof .

In andere voorkeursuitvoeringsvormen van het stelsel wordt eendirecte meting uitgevoerd van de in de lucht aanwezige ethanol danwel van het in de lucht aanwezige lactaat.

Een eerste uitvoeringsvorm waarbij dit toegepast wordt heeft alskenmerk, dat de bewaarruimte voorzien is van een sensor voor het metenvan de hoeveelheid ethanol in de luchtsamenstelling, waarbij de proces¬sor zodanig functioneert dat het zuurstofgehalte in de bewaarruimtewordt verlaagd zolang de gemeten hoeveelheid ethanol in de luchtsamen¬stelling verwaarloosbaar klein is, en het zuurstofgehalte wordt verhoogdindien de gemeten hoeveelheid ethanol een vooraf bepaalde meetbare drem¬pelwaarde heeft overschreven.

Een andere uitvoeringsvorm waarbij het directe meetprincipe wordttoegepast heeft het kenmerk, dat de bewaarruimte voorzien is van eensensor voor het meten van de hoeveelheid lactaat in de luchtsamenstel¬ling, waarbij de processor zodanig functioneert dat het zuurstofgehaltein de bewaarruimte wordt verlaagd zolang de gemeten hoeveelheid lactaatin de luchtsamenstelling verwaarloosbaar klein is, en het zuurstofge¬halte wordt verhoogd indien de gemeten hoeveelheid lactaat een voorafbepaalde meetbare drempelwaarde heeft overschreven.

Het verdient in het bijzonder de voorkeur dat de bewaarruimte ver¬der voorzien is van een sensor voor het meten van het zuurstofgehaltevan de lucht in de bewaarruimte en dat na het vaststellen van een meet¬bare hoeveelheid metaboliet (zoals ethanol of lactaat) de bij deze om¬standigheid behorende meetwaarde van de zuurstofgehaltesensor met eenvoorafbepaalde kleine waarde wordt verhoogd teneinde een stuurwaarde teverkrijgen waarmee de zuurstofgehalteregelmiddelen worden gestuurd.

De uitvinding zal in het volgende in meer detail worden besprokenaan de hand van de bijgaande figuren, waarin figuur 1 een schematische weergave toont van een stelsel volgens deuitvinding, figuur 2 het verband toont tussen de zuurstofspanning en het respi-ratiequotiënt RQ, zijnde de verhouding tussen de geproduceerde C02 en degeconsumeerde 02, en figuur 3 het regelgedrag illustreert van het stelsel volgens deuitvinding aan de hand van een diagram waarin het ethanol- of lactaatge-halte in de lucht is uitgezet als functie van de tijd.

Figuur 1 toont in blokschemavorm een stelsel volgens de uitvindingvoorzien van een bewaarruimte 10, een stikstofbron 12, een inrichting 14voor het verwijderen danwel toevoegen van koolzuur uit respectievelijkaan de lucht binnen de bewaarruimte 10, alsmede een aantal sensoren 16a... 16n voor het meten van de samenstellende componenten van lucht bin¬nen de bewaarruimte 10.

Elk van de sensoren 16a ... 16n levert via een ingangsschakeling 30een signaal aan de processor 22. Deze processor 22 is verder via stuur-uitgangen 32 verbonden met de stikstofbron 12, met de koolzuurverwijde-raar 14, met de zuurstofbron 18 en met de koolzuurbron 20. Verder is deprocessor 22 bij voorkeur voorzien van een aansluiting naar een weer-geefpaneel 24, waarmee belangrijke parameters van het proces voor eengebruiker zichtbaar kunnen worden gemaakt. Verder is de processor 22 bijvoorkeur voorzien van een verdere aansluiting naar een invoereenheid 26,bijvoorbeeld uitgevoerd als een toetsenbord, waarmee de gebruiker in¬vloed kan uitoefenen op het proces dat zich binnen de processor 22 af-speelt.

De bewaarruimte 10 kan worden gebruikt voor het opslaan van ademen¬de plantaardige produkten, waaronder zeer ruim moeten worden begrepengroenten, fruit en sierteeltprodukten zoals bloemen, maar ook produktenwaarin schimmels of bacteriën voorkomen, zoals kazen. Bij het bewarenvan al deze produkten spelen er chemisch gezien twee processen een be¬langrijke rol, te weten: (1) de normale ademhaling, waarbij glucose in de te bewaren groenten offruit in combinatie met zuurstof uit de lucht wordt omgezet inkoolzuur, water en energie. Deze normale ademhaling kan worden ge¬karakteriseerd met de globale chemische formule

CgH^Og + 602 --> 6C02 + 6 H20 + energie.

(2) fermentatie waarbij de glucose in de te bewaren produkten wordtomgezet in koolzuur, ethanol en energie. De toestand waarin fermen¬tatie optreedt kan worden gekarakteriseerd met de globale chemischeformule

CgH12Og —> 2C02 + 2C2H5OH + energie.

In het algemeen zal er bij het bewaren van ademende plantaardigeprodukten zoals groenten, fruit of sierteeltprodukten naar gestreefdmoeten worden om te voorkomen dat er fermentatie gaat optreden. Zolanger voldoende zuurstof in de lucht aanwezig is zal er (nagenoeg) alleensprake zijn van de normale ademhaling. Onder invloed van deze normaleademhaling gaan echter de rijpingsprocessen verder en zullen de produk¬ten relatief snel "verouderen", hetgeen ongewenst is.

Wordt anderzijds het zuurstofgehalte geheel tot nul gereduceerd danzal er alleen fermentatie kunnen optreden. Onder invloed van fermentatiezullen de te bewaren produkten relatief snel van consistentie veranderenhetgeen evenzeer ongewenst is.

Om dus ademende plantaardige produkten langere tijd te kunnen bewa¬ren zal enerzijds het optreden van fermentatie in hoofdzaak moeten wor- den voorkomen, terwijl anderzijds de ademhaling sterk moet worden gere¬duceerd. Om de ademhaling te reduceren moet het zuurstofgehalte in debewaarruimte worden verlaagd waardoor de ademhaling noodgedwongen sterkwordt verminderd. In een toestand met sterk gereduceerde ademhaling zalook de "veroudering" sterk gereduceerd worden, zodat de produkten rela¬tief lang kunnen worden bewaard. Het verminderen van de zuurstofspanningbrengt echter het risico met zich mee dat er bij te lage zuurstofspan-ning een fermentatieproces op gang komt hetgeen vermeden moet worden.

Het in figuur 1 schematisch weergegeven stelsel zal dus zodanigmoeten functioneren dat de zuurstofspanning zo laag mogelijk wordt ge¬houden zonder dat er sprake is van fermentatie. Enerzijds moet het stel¬sel daartoe voorzien zijn van sensoren waarmee de momentane samenstel¬ling van de lucht kan worden gemeten en anderzijds moet het stelselvoorzien zijn van middelen om de samenstelling van de lucht te beïnvloe¬den.

Voor het meten van de luchtsamenstelling zijn de al genoemde senso¬ren 16a...16n aanwezig waarmee een aantal componenten uit de luchtsamen¬stelling worden bepaald. Bij voorkeur zijn er ten minste sensoren aanwe¬zig voor het meten de koolzuurspanning (bijvoorbeeld 16a) en voor hetmeten van de zuurstofspanning (bijvoorbeeld 16b). Daarmee is het moge¬lijk om het ontstaan van metabolieten, zoals ethanol en lactaat, in debewaarruimte op indirecte wijze vast te stellen. Zolang er namelijksprake is van gewone ademhaling zal de verhouding tussen de door hetopgeslagen produkt geproduceerde C02 gedeeld door de door het produktgeconsumeerde 02 ongeveer gelijk zijn aan 1. (Zie ook de eerder gepre¬senteerde chemische formule voor de normale ademhaling). Hordt het zuur¬stofgehalte in de bewaarruimte verlaagd, dan zal het te bewaren produktminder 02 kunnen consumeren, maar tegelijkertijd ook minder C02 kunnenproduceren. De verhouding tussen geproduceerd C02 en geconsumeerd 02blijft ongeveer gelijk aan 1. Hordt echter de zuurstofspanning in debewaarruimte te sterk verlaagd, dan zal er fermentatie optreden waarbijgeen 02 wordt geconsumeerd maar wel C02 wordt geproduceerd (zie ook deeerder gepresenteerde globale formule voor een situatie waarin fermenta¬tie optreedt). Treedt derhalve fermentatie op dan zal de verhouding tus¬sen geproduceerde C02 en geconsumeerde 02 stijgen en beduidend groterworden dan 1.

Als gevolg van een fermentatieproces zal er bijvoorbeeld ethanolvrijkomen die direct door een van de sensoren 16 kan worden gemeten.Verder ontstaat er lactaat dat eveneens door een van de sensoren directkan worden gemeten. Een andere stof die bij de fermentatie kan vrijkomen is ethylacetaat en ook daarvoor zijn geschikte sensoren bekend en ver¬krijgbaar. Afhankelijk van de soort van het te bewaren produkt kan eenBeest geschikte sensor worden gekozen. Het stelsel kan echter ook zoda¬nig worden uitgevoerd dat er een aantal sensoren worden gebruikt die elkeen eigen indicatie afgeven voor het optreden van fermentatie. In hetvolgende zal in dat verband een verder ontwikkelde uitvoeringsvorm wor¬den besproken.

Voor het beïnvloeden van de luchtsamenstelling in de bewaarruimte10 zijn een aantal al genoemde middelen aanwezig. Om de zuurstofspanningte kunnen beïnvloeden wordt in het stelsel volgens figuur 1 gebruik ge¬maakt van de stikstofbron 12 waarmee stikstof in de bewaarruimte 10 kanworden geïntroduceerd. Door het invoeren van stikstof wordt de zuurstof-spanning verlaagd. Mocht het nodig zijn om het zuurstofgehalte te verho¬gen, dan kan eventueel een zuurstofbron 18 met de bewaarruimte gekoppeldzijn.

Verder is het in het algemeen wenselijk om de koolzuurspanning tekunnen regelen. De koolzuurspanning kan worden verminderd met behulp vande inrichting 14, waarmee koolzuur uit de lucht kan worden verwijderd.Eventueel kan een afzonderlijke C02-bron 20 worden gebruikt om koolzuurin de lucht te introduceren.

De processor 22 in het stelsel volgens de uitvinding kan nu zodanigworden geprogrammeerd dat aanvankelijk het 02-gehalte in de bewaarruimte10 wordt verlaagd, waarbij telkens de verhouding tussen geproduceerdeC02 en geconsumeerde 02 wordt berekend. Zolang de berekende verhoudingongeveer gelijk is aan 1 wordt doorgegaan met het verlagen van het zuur¬stofgehalte. Bij verlaging van het zuurstofgehalte voorbij de (onbeken¬de) grenswaarde van a% zal de berekende verhouding een sterke stijgingte zien geven, zodra deze stijging wordt gedetecteerd wordt het 02-ge-halte niet verder verminderd maar wordt in plaats daarvan een beetjezuurstof aan de ruimte toegevoerd, teneinde het 02-gehalte licht telaten stijgen. Wordt daarbij weer een situatie bereikt waarbij de bere¬kende verhouding weer ongeveer gelijk is aan 1, dan kan daarna het zuur¬stofgehalte weer worden verminderd, totdat een stijging van de berekendeverhouding wordt geconstateerd, enz.

Figuur 2 toont schematisch het verband tussen het zuurstofgehalte,uitgezet langs de horizontale as en het respiratiequotiënt C02/02, uit¬gezet langs de vertikale as. Zoals blijkt uit figuur 2 is het respira¬tiequotiënt C02/02 constant en ongeveer gelijk aan 1 voor alle 02-gehal-tes boven een zeker percentage a%. Beneden het percentage a% treedt erfermentatie op en zal het respiratiequotiënt C02/02 sterk stijgen. Het genoemde percentage van a% is afhankelijk van het type van de te bewarenprodukten en kan verschillen voor appels, peren, sla, kool, bloemen,kazen, en dergelijke. De bovenbeschreven regeling zal er nu naar strevenom het zuurstofgehalte te handhaven op ongeveer a%.

In plaats van een indirecte meting van de metabolieten, die tijdensfermentatie worden gevormd, is het ook mogelijk om deze metabolietendirect te meten. Daartoe moet het stelsel voorzien zijn van een sensor,bijvoorbeeld 16c, die geschikt is voor het detecteren van ethanol danweleen andere sensor, bijvoorbeeld 16n, die geschikt is voor het detecterenvan lactaat. Zolang de betreffende sensor geen ethanol of lactaat detec¬teert, wordt het 02-gehalte binnen de bewaarruimte 10 geleidelijk aanverminderd. Zodra er echter een meetbare hoeveelheid ethanol of lactaatwordt waargenomen, wordt er een kleine 02-injectie in de bewaarruimtegegeven waardoor het 02-gehalte een lichte stijging vertoont. Is ditvoldoende om het ethanol- of lactaatgehalte weer op een onmeetbaar ni¬veau te brengen, dan kan daarna geleidelijk aan het 02-gehalte weerworden verminderd, totdat een meetbare hoeveelheid lactaat of ethanolwordt waargenomen, enz.

Figuur 3 toont schematisch het verloop van het gehalte aan ethanolof lactaat (uitgezet langs de verticale as als functie van de tijd). Erzal telkens een kleine hoeveelheid ethanol of lactaat worden gevormdtotdat een minimaal meetbare grenswaarde, aangeduid met de stippellijn,b% wordt overschreden. Hordt deze minimaal meetbare grenswaarde bereikt,dan zullen de diverse inrichtingen rond de bewaarruimte zodanig wordengestuurd, dat het zuurstofgehalte enigszins stijgt waardoor het fermen-tatieproces wordt gestopt en derhalve het gehalte aan lactaat of ethanolweer daalt naar nul. Daarna zal de hele cyclus opnieuw beginnen.

Gebleken is bij praktijkproeven dat een dergelijke wijze van bestu¬ren leidt tot een zeer lange houdbaarheid van de in de bewaarruimte aan¬wezige produkten.

Claims (5)

1. Stelsel voor het regelen van de luchtsamenstelling binnen een be-waarruimte voor ademende plantaardige produkten, - welke bewaarruimte is verbonden met middelen voor het regelen van hetzuurstofgehalte van de lucht in de bewaarruimte en - welke bewaarruimte voorzien is van een of meer sensoren voor het metenvan de luchtsamenstelling in de bewaarruimte, - waarbij verder een processor aanwezig is die de sensormeetsignalenontvangt en stuursignalen afgeeft aan de zuurstofgehalteregelmiddelen,met het kenmerk, dat - de bewaarruimte voorzien is van sensoren waarmee het ontstaan vanmetabolieten in de plantaardige produkten bij de overgang van normaleademhaling naar fermentatie kan worden vastgesteld en - dat de processor op grond van de door deze sensoren geleverde signalende zuurstofgehalteregelmiddelen dusdanig stuurt dat de plantaardige pro¬dukten worden bewaard in een luchtsamenstelling met een zo laag mogelijkzuurstofgehalte zonder dat er fermentatie optreedt.

2. Stelsel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de bewaarruimtevoorzien is van sensoren voor het meten van het zuurstofgehalte en hetkoolzuurgehalte in de lucht binnen de bewaarruimte, dat de processor uithet verloop van de meetwaarden van deze sensoren telkens de verhoudingbepaalt tussen de door de plantaardige produkten geproduceerde koolzuuren de geconsumeerde zuurstof, en dat de processor zodanig functioneert,dat het zuurstofgehalte in de bewaarruimte wordt verlaagd zolang de be¬rekende verhouding ongeveer gelijk is aan 1, en het zuurstofgehaltewordt verhoogd indien de berekende verhouding groter is dan 1.

3. Stelsel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de bewaarruimtevoorzien is van een sensor voor het meten van de hoeveelheid ethanol inde luchtsamenstelling, waarbij de processor zodanig functioneert dat hetzuurstofgehalte in de bewaarruimte wordt verlaagd zolang de gemeten hoe¬veelheid ethanol in de luchtsamenstelling verwaarloosbaar klein is, enhet zuurstofgehalte wordt verhoogd indien de gemeten hoeveelheid ethanoleen vooraf bepaalde kleine drempelwaarde heeft overschreven.

4. Stelsel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de bewaarruimtevoorzien is van een sensor voor het meten van de hoeveelheid lactaat inde luchtsamenstelling, waarbij de processor zodanig functioneert dat het zuurstofgehalte in de bewaarruimte wordt verlaagd zolang de gemeten hoe¬veelheid lactaat in de luchtsamenstelling verwaarloosbaar klein is, enhet zuurstofgehalte wordt verhoogd indien de gemeten hoeveelheid lactaateen vooraf bepaalde kleine drempelwaarde heeft overschreven.

5. Stelsel volgens een der voorgaande conclusie, met het kenmerk, datde bewaarruimte verder voorzien is van een sensor voor het meten van hetzuurstofgehalte van de lucht in de bewaarruimte en dat na het vaststel¬len van een meetbare hoeveelheid metaboliet (zoals ethanol of lactaat)de bij deze omstandigheid behorende meetwaarde van de zuurstofgehalte-sensor met een voorafbepaalde kleine waarde wordt verhoogd teneinde eenstuurwaarde te verkrijgen waarmee de zuurstofgehalteregelmiddelen wordengestuurd.