RU2351116C1

RU2351116C1 - Method of ozone air treatment of and storage of potatoes and fruit and vegetable products

Info

Publication number: RU2351116C1
Application number: RU2007132404/12A
Authority: RU
Inventors: Евгений Валентинович Тышкевич (RU); Евгений Валентинович Тышкевич
Priority date: 2007-08-27
Filing date: 2007-08-27
Publication date: 2009-04-10

Abstract

FIELD: agriculture.

SUBSTANCE: present invention pertains to agriculture and can be used in treatment, rehabilitation and storage of potatoes, vegetables, fruits and other agricultural products in hopper and bulk type vegetable stores. The method of ozone air treatment and storage of potatoes and fruit and vegetable products is based on a hopper on a horizontal air permeable partition wall, forming, in the lower part of the hopper, a processing chamber, joined by an air-duct with a centrifugal fan. The method involves throttling the ozone air stream, passing through the transported layer of products from top to bottom, using a screen with variable air permeability. The screen lies horizontally between the ozone source and the bulk weight at a height h from the surface of the transported layer. The centrifugal fan works in suction mode, creating negative pressure in the processing chamber. Height h can assume values from zero to a calculated value.

EFFECT: method provides for suppressing bacteria, viruses, fungal microflora and other pathogenic media, provides for efficient use of the ventilation system, economical power consumption and has wide range of uses.

Description

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для обработки, оздоровления и хранения картофеля, овощей, фруктов и другой сельскохозяйственной продукции в овощехранилищах закромного или насыпного типа.The invention relates to the field of agriculture and can be used for processing, improving and storing potatoes, vegetables, fruits and other agricultural products in vegetable stores of a bunker or bulk type.

Известен способ хранения и оздоровления семенного и продовольственного картофеля, в котором используется принцип циклической обработки озоновоздушной смесью сельскохозяйственной продукции с помощью активной вентиляции при постепенном понижении температуры до 2…4°С в основной период хранения (RU 2073412 С1, 1997.20.02).There is a method of storage and recovery of seed and ware potatoes, which uses the principle of cyclic treatment with an ozone-air mixture of agricultural products using active ventilation with a gradual decrease in temperature to 2 ... 4 ° C during the main storage period (RU 2073412 C1, 1997.20.02).

К недостаткам данного способа следует отнести ограниченный диапазон использования, поскольку циклическая обработка озоновоздушной смесью осуществляется путем распыления пергидроля в вентиляционном потоке воздуха.The disadvantages of this method include a limited range of use, since the cyclic treatment with the ozone-air mixture is carried out by spraying perhydrol in the ventilation air stream.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является способ хранения и обработки картофеля и плодоовощной продукции, в котором используется активное вентилирование сельскохозяйственной продукции, заложенной в закром, воздушным потоком через насыпной слой по направлению снизу вверх при условии соблюдения оптимальных режимов температуры и влажности окружающего воздуха. Этот способ находит широкое применение в овощехранилищах закромного типа (НТП АПК 1.10.12.001-02. Нормы технологического проектирования предприятий по хранению и обработке картофеля и плодоовощной продукции).The closest analogue of the present invention is a method for storing and processing potatoes and fruits and vegetables, which uses active ventilation of agricultural products laid in the bin, air flow through the bulk layer in the direction from the bottom up, subject to the optimal temperature and humidity conditions. This method is widely used in vegetable storehouses of a secluded type (NTP APK 1.10.12.001-02. Norms for technological design of enterprises for the storage and processing of potatoes and fruits and vegetables).

В данном способе используется принцип активного вентилирования закрома, в который заложена продукция, путем нагнетания воздуха центробежным вентилятором в вентиляционные каналы. Через эти каналы воздух под давлением подается в нижнюю часть закрома, так называемую процессорную камеру, которая расположена ниже насыпного слоя. Из процессорной камеры воздух по направлению снизу вверх проходит через насыпной слой по воздушным каналам, образованным внутри массы обрабатываемой продукции, и затем выбрасывается наружу в верхней части насыпного слоя. Величина скорости потока воздуха через воздушные каналы насыпной массы зависит от избыточного давления воздуха в процессорной камере, высоты насыпного слоя и скважности фракции заложенной массы при отсутствии потерь воздушного потока в конструкции закрома. Эффективность обработки плодоовощной продукции в данном способе непосредственно связана со скоростью и объемом воздуха, пропущенного через воздушные каналы биомассы. Например, норма расхода воздуха на единицу массы заложенной продукции в различные периоды обработки картофеля находится в широком диапазоне от 45 м³/тонн до 100 м³/тонн и выше.In this method, the principle of active ventilation of the crate, in which the products are embedded, is used by pumping air with a centrifugal fan into the ventilation ducts. Through these channels, air is supplied under pressure to the lower part of the crate, the so-called processor chamber, which is located below the bulk layer. From the processor chamber, air flows upward through the bulk layer through the air channels formed inside the mass of the processed product, and then is thrown outward in the upper part of the bulk layer. The value of the air flow velocity through the air channels of the bulk mass depends on the excess air pressure in the processor chamber, the height of the bulk layer and the duty cycle of the mass fraction in the absence of air flow loss in the bunker structure. The efficiency of processing fruits and vegetables in this method is directly related to the speed and volume of air passed through the air channels of biomass. For example, the rate of air consumption per unit mass of pledged products during various periods of potato processing is in a wide range from 45 m ³ / ton to 100 m ³ / ton and higher.

В действительности в результате девиации скважности фракции биомассы эффективная площадь поперечного сечения отдельно взятых воздушных каналов межклубневого пространства отличается одна от другой в десятки раз. Это значит, что интенсивности прохождения локальных процессов обработки плодоовощной продукции по всему объему значительно отличаются друг от друга. Когда высота насыпного слоя достигает 2…2,5 м, то появляется вероятность перекрытия воздушных каналов, например, в результате засоренности биомассы или некорректного распределения продукта. Это приводит к тому, что скорость воздушного потока в каналах падает до нуля. То есть в объеме массы заложенной продукции образуются зоны, недоступные для обработки движущимся потоком воздуха.In fact, as a result of the deviation in the duty cycle of the biomass fraction, the effective cross-sectional area of individual air channels of the inter-well space differs tenfold from one another. This means that the intensity of the local processes of processing fruits and vegetables throughout the volume is significantly different from each other. When the height of the bulk layer reaches 2 ... 2.5 m, there is a likelihood of overlapping air channels, for example, as a result of clogged biomass or incorrect distribution of the product. This leads to the fact that the speed of the air flow in the channels drops to zero. That is, zones that are inaccessible for processing by a moving air stream are formed in the mass volume of the laid product.

В приведенном способе обработка тупиковых зон становится практически невозможной, эффективность подавления бактерий, вирусов, грибковой микрофлоры и другой патогенной среды резко снижается, поэтому в объеме биомассы через некоторое время образуются очаги скоропортящейся продукции. Проблему сохранности в данном случае можно решить только с помощью ручной переборки, то есть путем дополнительных трудозатрат.In the above method, the processing of dead-end zones becomes practically impossible, the efficiency of suppressing bacteria, viruses, fungal microflora and other pathogenic environment is sharply reduced, therefore, foci of perishable products form in the biomass after some time. The safety problem in this case can be solved only with the help of a manual bulkhead, that is, by additional labor costs.

Другой проблемой технологии напорного вентилирования является проблема обработки заложенной на хранение продукции при наличии в ней гиперканалов (свищей), которые свободно пропускают воздух через насыпной слой, понижая избыточное давление в процессорной камере. Это существенно снижает эффективность обработки и увеличивает время проведения технологического процесса как минимум на 30…40%, что приводит к снижению качества сельхозпродукции при длительном хранении.Another problem of pressure ventilation technology is the problem of processing stored products in the presence of hyperchannels (fistulas) in it that freely pass air through the bulk layer, reducing the overpressure in the processor chamber. This significantly reduces the processing efficiency and increases the process time by at least 30 ... 40%, which leads to a decrease in the quality of agricultural products during long-term storage.

Недостатками данного способа являются низкая эффективность использования вентиляционной системы, особенно в условиях повышенной засоренности заложенной продукции, низкая эффективность подавления бактерий, вирусов, грибковой микрофлоры и другой патогенной среды, повышенный расход электроэнергии на единицу массы продукции, а также снижение качественных показателей сельхозпродукции при длительном хранении.The disadvantages of this method are the low efficiency of using the ventilation system, especially in conditions of increased weediness of pledged products, low efficiency of suppressing bacteria, viruses, fungal microflora and other pathogenic environment, increased energy consumption per unit mass of products, as well as a decrease in the quality of agricultural products during long-term storage.

Технической задачей изобретения является создание способа озоновоздушной обработки и хранения плодоовощной продукции, позволяющего обеспечить подавление бактерий, вирусов, грибковой микрофлоры и другой патогенной среды, обладающего высокой эффективностью использования вентиляционной системы, экономичным расходом электроэнергии, а также широким диапазоном применения.An object of the invention is to provide a method for ozone-air treatment and storage of fruits and vegetables, which allows for the suppression of bacteria, viruses, fungal microflora and other pathogenic media, which has high efficiency of using the ventilation system, economical energy consumption, and a wide range of applications.

Эта задача достигается тем, что в предлагаемом способе озоновоздушной обработки и хранения картофеля и плодоовощной продукции, заложенной в закром на горизонтальную воздухопроницаемую перегородку, образующую в нижней части закрома процессорную камеру, соединенную воздуховодом с центробежным вентилятором, используется дросселирование озоновоздушного потока, проходящего через насыпной слой продукции по направлению сверху вниз, с помощью экрана переменной воздушной проницаемости, расположенного горизонтально между источником озона и насыпной массой на высоте h от поверхности насыпного слоя, причем центробежный вентилятор работает в режиме разряжения, создавая отрицательное давление в процессорной камере, а высота h может принимать значения от нуля до расчетной величины.This problem is achieved by the fact that in the proposed method of ozone-air processing and storage of potatoes and fruits and vegetables, laid in the bins on a horizontal breathable partition forming a processor chamber in the lower part of the bins, connected by an air duct to a centrifugal fan, throttling of the ozone-air flow passing through the bulk layer of products is used from top to bottom, using a variable air permeability screen located horizontally between the ozone source and bulk density at a height h from the surface of the bulk layer, the centrifugal fan operating in vacuum mode, creating a negative pressure in the processor chamber, and the height h can take values from zero to the calculated value.

На чертеже представлена функциональная схема, поясняющая работу предлагаемого способа.The drawing shows a functional diagram explaining the operation of the proposed method.

В закром 1 на горизонтальную воздухопроницаемую перегородку 3 закладывается картофель или плодоовощная продукция (биомасса) 6, предназначенная для озоновоздушной обработки и длительного хранения. Между нижней частью закрома 1 и перегородкой 3 конструктивно образована процессорная камера 4, которая воздушным каналом соединена с центробежным вентилятором 7. В верхней части закрома 1 над насыпной массой продукции 6 установлен источник озона 5, вырабатывающий озон из окружающего воздуха. Между озонатором 5 и насыпной биомассой продукции 6 помещен экран переменной воздушной проницаемости 2 на некоторой высоте h от поверхности насыпного слоя. Проницаемость экрана 2 по воздуху регулируется в широком диапазоне от свободного прохождения воздушного потока до полной непроницаемости, то есть объемное сопротивление экрана 2 воздушному потоку можно изменять в зависимости от режима обработки. В промежутке между озонатором 5 и экраном 2 атмосферный воздух смешивается с озоном, образуя озоновоздушный агент, который растекается над экраном, поскольку озон тяжелее воздуха.In the bunker 1 on the horizontal breathable partition 3 laid potatoes or fruits and vegetables (biomass) 6, intended for ozone treatment and long-term storage. A processor chamber 4 is structurally formed between the lower part of the bunker 1 and the partition 3, which is connected by an air channel to the centrifugal fan 7. In the upper part of the bunker 1, an ozone source 5 is created above the bulk mass of product 6, which produces ozone from the surrounding air. A screen of variable air permeability 2 is placed between the ozonizer 5 and the bulk biomass of product 6 at a certain height h from the surface of the bulk layer. The air permeability of the screen 2 is controlled in a wide range from the free passage of the air flow to complete impermeability, that is, the volume resistance of the screen 2 to the air flow can be changed depending on the processing mode. Between the ozonizer 5 and the screen 2, atmospheric air mixes with ozone, forming an ozone-air agent that spreads over the screen, since ozone is heavier than air.

Центробежный вентилятор 7 работает в режиме разряжения. Он отсасывает воздух из процессорной камеры 4, создавая в ней отрицательное давление. В результате этого воздух, находящийся в воздушных каналах биомассы 6, перемещается в сторону пониженного давления к процессорной камере 4 и далее через центробежный вентилятор 7 выбрасывается в атмосферу. Таким образом, в объеме закрома 1 создается пониженное давление, которое способствует перемещению озоновоздушного агента сверху вниз.Centrifugal fan 7 operates in vacuum mode. He sucks air from the processor chamber 4, creating a negative pressure in it. As a result of this, the air located in the air channels of the biomass 6 moves towards a lower pressure towards the processor chamber 4 and then is discharged into the atmosphere through a centrifugal fan 7. Thus, a reduced pressure is created in the volume of the coke 1, which facilitates the movement of the ozone-air agent from top to bottom.

При высокой проницаемости экрана 2 озоновоздушный агент свободно проходит во внутренние каналы заложенной массы продукции 6, обеспечивая максимальную производительность по воздуху. При этом степень разреженности в закроме 1 изменяется от максимального значения в процессорной камере 4 до нулевого значения на поверхности насыпного слоя биомассы 6.With a high permeability of the screen 2, the ozone-air agent freely passes into the internal channels of the inherent mass of the product 6, providing maximum air productivity. The degree of rarefaction in the bunker 1 varies from the maximum value in the processor chamber 4 to a zero value on the surface of the bulk layer of biomass 6.

Если уменьшить проницаемость экрана 2, то есть создать искусственное сопротивление на пути перемещения озоновоздушного агента (эффект дросселирования), то вблизи поверхности насыпного слоя давление воздуха станет отрицательным. При изменении проницаемости экрана 2 в сторону увеличения сопротивления воздушному потоку разреженность пространства вблизи поверхности насыпного слоя биомассы 6 будет приближаться к показателю разреженности процессорной камеры 4. Таким образом, происходит принудительное выравнивание скоростей воздушных потоков по отдельным воздушным каналам обрабатываемой продукции 6, что благоприятным образом сказывается на эффективности обработки.If you reduce the permeability of the screen 2, that is, to create artificial resistance to the movement of the ozone-air agent (the effect of throttling), then near the surface of the bulk layer, the air pressure will become negative. When the permeability of the screen 2 changes in the direction of increasing resistance to air flow, the rarefaction of space near the surface of the bulk layer of biomass 6 will approach the rarefaction index of the processor chamber 4. Thus, there is a forced alignment of air flow velocities along individual air channels of the processed product 6, which favorably affects processing efficiency.

При наличии тупиковых зон в объеме биомассы 6, содержащих большое количество влаги, дросселирование озоновоздушного потока позволяет усилить отвод влаги благодаря интенсификации диффузионных процессов между соседними каналами. В случае полной непроницаемости экрана 2 процесс отвода влаги (процесс просушивания) происходит за счет вакуумирования закромного объема, что невозможно для обычных хранилищ.In the presence of dead-end zones in the volume of biomass 6 containing a large amount of moisture, throttling of the ozone-air flow can enhance moisture removal due to the intensification of diffusion processes between adjacent channels. In the case of complete impermeability of the screen 2, the process of moisture removal (drying process) occurs due to evacuation of the secluded volume, which is impossible for ordinary storages.

Использование дросселирования позволяет купировать эффект просасывания воздуха через гиперканалы (свищи), образованные в объеме заложенной продукции 6, в результате чего значительно уменьшается шунтирование соседних каналов биомассы 6, при этом общий расход воздуха остается на заданном уровне.The use of throttling allows you to stop the effect of air suction through hyperchannels (fistulas) formed in the volume of the laid product 6, as a result of which the shunting of adjacent biomass channels 6 is significantly reduced, while the total air flow remains at a given level.

Расстояние между поверхностью насыпного слоя биомассы 6 и экраном 2 (высота h) зависит от площади закрома 1, высоты насыпи, скважности фракции заложенной продукции 6 и является расчетной величиной. Объем воздуха, находящийся в этом промежутке, представляет собой демпферную зону, в которой происходит выравнивание концентрации озоновоздушного агента по всей площади насыпи и защита поверхностного слоя продукции 6 от образования конденсата.The distance between the surface of the bulk layer of biomass 6 and the screen 2 (height h) depends on the area of the crate 1, the height of the embankment, the duty cycle of the fraction of the laid product 6 and is a calculated value. The volume of air in this gap is a damper zone in which the concentration of the ozone-air agent is equalized over the entire area of the embankment and the surface layer of the product 6 is protected from condensation.

Основным достоинством предлагаемого способа является высокая эффективность лечебной обработки, в процессе которой необходимо за короткое время подавить бактерии, вирусы, грибковую микрофлору и другую патогенную среду и одновременно провести быстрое заживление повреждений сельскохозяйственной продукции, полученных в период уборки, сортировки и транспортировки.The main advantage of the proposed method is the high efficiency of medical treatment, during which it is necessary to suppress bacteria, viruses, fungal microflora and other pathogenic media in a short time and at the same time conduct quick healing of damage to agricultural products received during harvesting, sorting and transportation.

Использование вытяжной системы обработки продукции позволяет в 2…3 раза снизить затраты электроэнергии по сравнению с существующими системами активной вентиляции. Один центробежный вентилятор мощностью 2,2 кВт может обслуживать два закрома вместимостью 25…30 тонн каждый.The use of an exhaust system for processing products allows 2 ... 3 times to reduce energy costs compared to existing active ventilation systems. One 2.2 kW centrifugal fan can serve two bins with a capacity of 25 ... 30 tons each.

При использовании предлагаемого способа в овощехранилищах вместимостью до 2000 тонн не требуется возведения магистральных воздуховодов, объединяющих отдельные закрома в единую систему, что позволяет снизить строительные затраты.When using the proposed method in vegetable storages with a capacity of up to 2000 tons, the construction of main air ducts that combine individual bins in a single system is not required, which reduces construction costs.

Предлагаемый способ предполагает повышение сохранности картофеля минимум на 2…3%, моркови - на 4…5% и снижение естественной убыли массы - на 1,5…2%.The proposed method involves increasing the safety of potatoes by at least 2 ... 3%, carrots - by 4 ... 5% and reducing the natural weight loss - by 1.5 ... 2%.

Применение данного способа не нарушает экологию окружающей среды, а также не вызывает генетических и структурных изменений обрабатываемой продукции.The application of this method does not violate the ecology of the environment, and also does not cause genetic and structural changes in the processed products.

Claims

A method of ozone-air processing and storage of potatoes and fruit and vegetable products laid in a bunker on a horizontal breathable partition forming a processor chamber in the lower part of the bunker, connected by an air duct to a centrifugal fan, characterized in that it uses throttling of the ozone-air flow passing through the bulk layer of products in the direction from top to bottom, using a screen of variable air permeability, located horizontally between the ozone source and the bulk density in cell h from the surface of the bulk layer, wherein the centrifugal fan works in discharging mode, creating a negative pressure in the processor chamber, and the height h can range from zero to the rated value.