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恒溫冷庫區(qū)域空間溫差的調(diào)節(jié)與控制

2007-04-13 13:33    【  【打印】【我要糾錯】

  恒溫冷庫是儲藏果品、蔬菜、鮮蛋、花卉和其它易腐易爛商品的專用商儲設施。規(guī)范合理,嚴格科學的溫度控制是恒溫冷庫保證商品儲藏質(zhì)量的關鍵。由于恒溫冷庫客觀上存在著區(qū)域溫差和空間溫差,并不能保持絕對平均和恒定的最適溫度,這一負面效應,直接影響著冷藏商品的整體質(zhì)量和企業(yè)的經(jīng)濟效益。所以,必須采取行之有效的技術措施,對區(qū)域空間溫差進行工藝調(diào)節(jié)和嚴格控制,最大限度地縮小恒溫冷庫內(nèi)各個區(qū)域和不同空間的溫度差異,使所儲商品全部處在最佳的溫度狀態(tài)。這也是恒溫冷庫整體管理水平的一項重大技術課題,值得進一步研究和探討。

  一、形成區(qū)域空間溫差的主要原因區(qū)域空間溫差的形成主要有下述幾種原因:

  1、商品冷藏間的構造;恒溫冷庫的商品冷藏間是長寬高構成的空間,空間的長短、寬窄、高低是形成區(qū)域空間溫差的基本原因。冷藏間的構造雖然在設計上考慮到結構對控溫差異的影響,但無法從技術上使冷藏間內(nèi)區(qū)域空間溫度達到相對均衡。一般情況下,冷藏間的體積越大,冷熱空氣的對流和交換越困難,區(qū)域空間的溫差越大。

  2、冷熱空氣的物理比重;在商品儲藏環(huán)境中,決定溫度高低的是冷熱空氣的交換方式和頻率,在冷熱空氣的交換對流過程中,由于冷熱空氣的物理比重不同,熱空氣聚集在冷藏間的上部,而空氣溫度的最低點常在冷藏間的底層,根據(jù)這一物理學原理,冷藏間內(nèi)必然形成上下空間溫差,冷藏間設計的高度越高,上下空間溫差就越大。

  3、冷源相對集中;一般恒溫庫的制冷設備大都采用箱式冷風機,而冷風機蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度大部分都設計在-15℃左右,并且蒸發(fā)器通常是固定在冷藏間的一個方向的某一個位置點上,冷藏間的冷源主要來源于蒸發(fā)器,這就形成了冷源的相對集中。雖然冷風機在設計上采取了遠距離的強制送風措施,但往往由于距離遠,阻力大,風量損失多而不能達到溫度均衡的目的,從而必然地造成一定區(qū)域內(nèi)的長度區(qū)域溫差。有些大型冷藏間長度有的達到40米,由于距離過遠,造成的區(qū)域溫差有時是相當大的。

  4、商品的堆碼形式;商品是冷藏間內(nèi)的主要熱量來源。入庫商品的品種、數(shù)量、時間及商品堆碼的密度、高度、寬度和商品的包裝形態(tài)都是導致區(qū)域空間溫差的因素。制冷除冷卻冷藏間的空氣溫度外,還要不斷地冷卻商品因呼吸作用而散發(fā)出的熱量,由于堆碼形式的不合理不科學,商品在儲藏期間散發(fā)的熱量不能及時冷卻,冷熱空氣不能有效地在貨堆內(nèi)外進行交換和流通,也會造成區(qū)域空間的溫差,從而直接影響商品的儲藏效果。

  5、其它原因;恒溫冷庫區(qū)域空間溫差的形成還有很多其它原因,例如:冷庫構造中各部位保溫性能的差異,各種冷橋的存在,冷藏間的向陽面,庫內(nèi)電力設備的超負荷運轉(zhuǎn),倉門的頻繁開啟,不規(guī)范的沖霜過程等,都是造成恒溫冷庫區(qū)域空間溫差直接和間接的原因。

  二、區(qū)域空間溫差在冷藏間的態(tài)勢分析

  恒溫冷庫冷藏間內(nèi)的區(qū)域空間溫差形成原因復雜,形式表現(xiàn)不一,呈現(xiàn)多種態(tài)勢,現(xiàn)以邢臺市果品公司恒溫庫為例,對冷藏間的區(qū)域空間溫差態(tài)勢做一簡要分析。 邢臺市果品公司為3000噸級恒溫庫。一個300噸的冷藏間,其建筑結構為長40米寬15米高5.5米,面積600平方米,空間體積3300平方米,按設計要求設置350平方米的箱式冷風機兩臺,規(guī)定的控溫指標為0℃,屬較大型冷藏間。在實際儲藏控溫過程中,冷藏間內(nèi)大部分區(qū)域空間大都達不到或超過了規(guī)定的指標溫度,據(jù)實際觀測,最大的區(qū)域空間溫差可達3℃-4℃,最小區(qū)域空間溫差也在0.50℃-1℃。我們可以從以下幾個方面分析區(qū)域空間溫差的形成及變化態(tài)勢,以了解其規(guī)律性。

  1、冷藏間長度溫差;冷藏間長度溫差是最顯著的區(qū)域空間溫差的表現(xiàn)形式,一般情況下,庫房的長度每增加10米,長度區(qū)域溫差幾乎就要增大1℃,長度越長區(qū)域溫差越大,特別是達到規(guī)定溫度指標停止降溫庫溫開始回升后區(qū)域長度溫差表現(xiàn)的更為突出。此時如控溫指標為0℃,平時溫度觀測位置設在冷藏間中心的話,經(jīng)過區(qū)域溫度測量,在距冷風機最近端的溫度為-2℃,而在離冷風機最遠處的溫度則在2℃左右,此時一個區(qū)域溫度超過規(guī)定指標2℃,另一個區(qū)域溫度則低于規(guī)定指標溫度2℃,總的長度溫差則達到4℃。

  2、高低空間溫差;一般冷藏間的空間高度最低的4米,最高的可達6米,商品堆碼高度通常占庫房凈高的70-80%,在這樣的空間高度中儲藏商品,由于冷熱空氣的物理比重作用產(chǎn)生和形成的空間高低溫差也是比較明顯的。以5.5米冷藏間的高度來觀測溫差,最高點和最低點的溫度一般也不小于1.5-2℃,每高度米的溫差大都在0.3℃左右,在達到指標規(guī)定溫度停止供液后,商品散發(fā)的熱量逐漸上升,高低溫差還會不斷增大。

  3、長度與高度交叉的區(qū)域空間溫差的呈現(xiàn)形式;儲藏空間離冷風機最遠區(qū)域溫度最高,最近區(qū)域溫度最低,儲藏空間的最高處溫度最高,最低處溫度最低,整個儲藏空間溫度最高區(qū)域應在最遠處的最高點,溫度最低區(qū)域應在距冷風機最近處的最低點,儲藏空間的高度與長度的接點區(qū)域的終端即是區(qū)域溫差的最大差點。

  4、商品堆垛內(nèi)外溫差;商品在冷藏間必須堆碼存放,這就形成了一定體積和一定密度的商品垛堆。有時為了有效地利用和提高庫容量,還要人為地增加密度和加大體積。按有關規(guī)定和設計要求,冷藏間的空間利用率要達到80%,在這樣的高度空間中儲藏商品,雖然風機進行冷熱空氣的強制對流,但由于包裝的阻力和空氣通道的不暢,而使冷空氣不能順利地進入堆垛內(nèi),商品因呼吸產(chǎn)生的熱量也不能及時地散發(fā)出去,而停止降溫后,只靠冷熱空氣的自然循環(huán)是極難達到溫度均衡的。由于以上原因,形成了商品垛堆內(nèi)外的區(qū)域溫差;冷藏間商品的垛堆越大,垛堆內(nèi)外的區(qū)域溫差越大,反之則越小。據(jù)測試,一個長30米,寬5米,高4米的商品垛堆,垛堆的中心溫度和垛堆的外層溫度的溫差往往在1.5℃以上,每縱深米的溫差平均在0.25℃左右。

  5、包裝內(nèi)外溫差;冷藏間的商品都是不同形狀的包裝物盛裝存放的,有的商品為防止萎蔫失水和儲藏保鮮的需要,還要在包裝物內(nèi)襯墊聚乙稀塑料薄膜袋和硅窗保鮮袋,大部分商品為防止磕碰擠壓還要進行單果包紙和套袋,商品的外包裝和內(nèi)包裝都是隔熱材料制做的,這就形成了人為的隔熱層,其直接阻礙著庫內(nèi)冷空氣和包裝內(nèi)商品間冷熱空氣的傳導和對流,包裝內(nèi)的商品熱也不易散發(fā)出去,造成了包裝內(nèi)溫度較高,包裝外溫度較低的溫差現(xiàn)象。據(jù)測,一個盛裝15公斤蘋果的紙箱包裝,在冷藏間庫溫0℃的環(huán)境中,紙箱內(nèi)的溫度常高于同區(qū)域庫溫0.5℃。

  6、空氣與商品溫差;冷藏間的空氣溫度是測量庫溫的直接標準,各種商品儲藏中規(guī)定的各種控溫指標,即是指冷藏間的空氣溫度指標。商品溫度平常是指商品的表面溫度。在相同的和不同的區(qū)域空間,冷藏間的空氣溫度和商品的表面溫度往往也存在溫差,因為商品在儲藏過程中由于呼吸作用而不斷散發(fā)熱量,商品溫度總要高于商品周圍的空氣溫度,一般溫差通常在0.5-1℃之間。根據(jù)所儲商品的種類、形狀和大小、商品的內(nèi)部溫度也程度不同地要高于商品的表面溫度。

  7、沖霜時的溫差變化;冷藏間的蒸發(fā)器需要用井水及熱氨進行沖霜,沖霜雖然不是每天都要進行,但在沖霜過程中,冷藏間內(nèi)的區(qū)域空間溫差將會發(fā)生相反的變化,這時的熱點區(qū)域已轉(zhuǎn)移到蒸發(fā)器周圍,因為外來水和熱氨都大大高于庫內(nèi)溫度,水溫和熱氨溫度一般都在10℃以上,并且沖霜時間要持續(xù)20-40分鐘,這時蒸發(fā)器周圍的溫度通常要高于其它區(qū)域空間2-3℃甚至更高,直接影響著庫內(nèi)的溫度均衡。

  三、區(qū)域空間溫差對儲藏效果的影響

  恒溫冷庫對溫度的要求是比較嚴格的。各種商品都有各自的控溫指標,一般上下波動幅度都不得超過1℃,蒜苔則要求更嚴,要求低于0.5℃。由于區(qū)域空間溫差的客觀存在,恒溫冷庫儲藏的商品必然受到不利影響,其危害主要有以下幾個方面。

  1.是由于區(qū)域空間溫差的存在,使一部分或大部分商品處于低于或高于規(guī)定的指標溫度,造成一部分區(qū)域空間的商品儲溫較高,另一部分區(qū)域空間的商品儲溫偏低,這些處于不適宜儲溫環(huán)境中的商品,在長期儲藏過程中逐漸發(fā)生著不良的品質(zhì)變化,使儲質(zhì)參差不齊,從而影響整體儲藏效果,降低商品儲藏價值。

  2.是處于溫度較低區(qū)域空間的商品極易發(fā)生大面積的低溫傷害。商品在儲藏中接近和達到其生理冰點,大都會發(fā)生程度不同的凍害。而有些商品對低溫相當敏感,一經(jīng)發(fā)生凍害,將會完全喪失其商品價值,就是較耐低溫的商品,經(jīng)過凍傷后也會降低其商品價值,造成不必要的經(jīng)濟損失。一個儲藏蒜苔多年的恒溫庫,每年都有上萬斤或數(shù)萬斤蒜苔被凍壞,經(jīng)濟損失很大,主要原因是由于區(qū)域空間溫差所致。

  3.是處于溫度較高區(qū)域空間的商品,其實際儲藏溫度都超過了規(guī)定的指標溫度。持續(xù)的超溫,使商品長期處于不良的儲藏環(huán)境中,從而必然使商品的呼吸強度增加,加速商品的成熟衰老過程,導致品質(zhì)下降,甚至腐爛變質(zhì)。同時較高的溫度,極利于各種霉菌的生長繁殖,也會加重商品的危害。在恒溫庫內(nèi)處于較高溫度區(qū)域空間的商品比處于正常溫度指標下的商品,儲藏時間要減少30-40天,商品損耗增加3-5%,保鮮指數(shù)也會明顯下降。

  4.是由于區(qū)域空間溫度的高低差異,增加了所儲商品發(fā)生病理、生理病害的可能性。由于區(qū)域空間溫差形成的低溫,會使部分商品不同程度地發(fā)生冷害和凍傷,溫差形成的高溫,又會使部分商品早衰,持續(xù)的高溫和溫差的頻繁變化,可以使蘋果早發(fā)褐燙病,也會使在采摘、運輸、入庫過程中造成的人為機械傷不易自我愈合,庫溫的不均衡也會使商品的地方病害加重和惡化。

  5.是區(qū)域空間的溫度差異在商品的氣調(diào)冷藏中,也會影響二氧化碳和氧氣的成分比例變化,而有些商品如蒜苔在冷藏中必須進行氣調(diào)儲藏,這種溫差變化極不利于氣體指標的有效控制,從而降低了氣體調(diào)節(jié)儲藏的效果。

  四、區(qū)域空間溫差調(diào)節(jié)與控制的技術措施第一,首先要確定冷藏間商品的最佳儲溫。從理論上講,最適宜的儲溫是指商品本身所需要的適宜溫度,而不是指庫內(nèi)的空氣溫度。在確定某種商品的最佳儲溫時,必須考慮庫內(nèi)空氣溫度和商品溫度的溫差值,其溫度值在同一區(qū)域空間一般都在0.5℃-1℃之間,而確定溫差值的前提條件是某種商品的生理冰點。一般商品的儲溫要盡量接近其冰點,但絕不能達到和超過這一界限,必須留有保險系數(shù)。把儲溫確定和控制在商品本身最適宜的溫度范圍內(nèi),是解決區(qū)域空間溫差的基礎技術步驟。例如,蘋果大部分品種的生理冰點為-1.5℃--1.8℃,理論推薦儲溫為-1℃-0℃,而我們在實際控溫中,就要把庫溫降至-1.5℃--0.5℃的范圍內(nèi),即庫溫最低不能低于-1.5℃,最高不要超過-0.5℃。

  第二,選擇觀測溫度的最佳位置。要想掌握冷藏間各個區(qū)域不同空間的溫差情況和具體數(shù)值,必須以一個觀測溫度變化的最佳位置點做為依據(jù)。觀測溫度變化的最佳位置應設在靠近冷風機一端,庫房堆碼長度的1/3處。高度應確定在商品堆碼高度的1/2處。冷藏間的其它區(qū)域空間也要相應布點測溫,特別是冷藏間的特殊區(qū)域空間,如熱點區(qū)和冷點區(qū),以便更加直觀和精確地觀測和計算溫差值。測溫儀要經(jīng)常校對,不能存在誤差。溫差值計算采用直減法,即高溫區(qū)溫度值減低溫區(qū)溫度值。冷藏間恒溫值采取平均計算法?茖W的高精度的溫差數(shù)據(jù)是調(diào)節(jié)控制區(qū)域空間溫差技術措施的先決條件。

  第三,吊掛隔冷活動屏障。冷風機周圍冷源集中,溫度最低,屬于冷藏間的冷點區(qū),平時溫度常在儲藏品的生理冰點以下,為了縮小整體溫差,可在庫內(nèi)吊掛隔冷活動屏障。具體做法為:在距冷風機前端1-1.5米處,高處最好設在冷藏間的3/4處,在這個立面范圍內(nèi)用隔熱材料做成隔冷活動屏障。通常的做法用普通棉被,內(nèi)外縫襯0.08-0.10mm的塑料膜各一層,按照冷藏間的寬度以中心線為準做兩塊,上面用鐵絲把棉被掛起,做成活動式的可向左右兩邊拉開。達到規(guī)定指標溫度后閉后。庫內(nèi)熱負荷大時再拉開,兩邊棉被的接縫處要留有20公分的搭合余地,這樣可隨時檢查設備運轉(zhuǎn)情況和進行沖霜操作。也可用磚、塑料板等隔熱材料做成固定式的隔冷屏障,中間留一小門,掛上門簾即可。這樣在冷風機制冷送風時,冷藏間前部的溫度可提高1℃以上,后部的溫度可降低0.5℃以下,效果非常好。

  第四,調(diào)節(jié)冷風機送風強度。冷藏間是依靠風機把蒸發(fā)器產(chǎn)生的冷源從一端送向另一端強制空氣對流來達到降溫目的。由于風機送風筒較長,從十幾米到幾十米不等,又由于風機功率限制和風量流速阻力作用,冷空氣的輸送常呈現(xiàn)由強轉(zhuǎn)弱的趨勢,越遠風量越小風速越慢,直接影響冷藏間冷熱空氣的對流和交換,造成一端降溫迅速,一端降溫困難,前面庫溫偏低,后面庫溫偏高,這就需要從技術上調(diào)節(jié)冷風機的送風強度。具體措施為:依據(jù)風筒的長度,把風筒前端兩側的噴風口擋住一部分,使風量相對集中地輸送到儲藏間的另一端,進而加強冷量傳導平衡冷空氣的均勻分布。風筒風口可用多層紗布捆扎遮擋,前部的噴風口一般用6-7層紗布,中后部可酌情逐漸減少層數(shù)。風筒噴風口擋多少個,達到多少米,擋風口紗布用幾層合適,這要視冷藏間的大小和冷風機的功率及其它具體情況而定?傊,調(diào)節(jié)冷風機送風強度要達到最佳降溫效果,最理想的均衡儲溫為止。這一措施實施后,冷藏間的溫差一般情況下最低區(qū)域空間的溫度可回升0.5-1℃,最高區(qū)域空間溫度可降低1-1.5℃。調(diào)節(jié)冷風機送風強度要經(jīng)過多次反復的試驗和修正才能達到最佳狀態(tài)。

  第五,延長風機開機時間。冷藏間的冷風機是由蒸發(fā)器和風機兩大部分組成,蒸發(fā)器的主要功能是制冷,風機的主要功能是送冷,在冷藏間的溫度降到確定的最佳儲溫時,及時關閉蒸發(fā)器的供液閥。使風機繼續(xù)運轉(zhuǎn),適當?shù)匮娱L一定的開機時間,使冷藏間的空氣繼續(xù)強制對流,達到庫內(nèi)冷熱空氣加速循環(huán),商品表面溫度加快冷卻,進一步均衡各區(qū)域空間的溫度縮小溫差的目的。延長風機開機時間大約控制在20-30分鐘為宜。為了避免因長時間送風而降低冷藏間的濕度,平時要注意庫內(nèi)的濕度變化,必要時采取加濕措施,以防止商品嚴重失水,造成商品品質(zhì)下降。

  第六,商品的防凍護理。處于冷風機前端特別是前端底部的商品,因其離冷源最近,而蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度又常 在-10℃以下,即使采取控制區(qū)域空間溫差的其它技術措施,也不能完全排除商品不受凍害的可能性,所以要對商品采取有效的防凍護理措施。其措施主要為:

 。ㄒ唬┰诶滹L機前端的商品,在堆碼時要與蒸發(fā)器留出一定的間距,一般的間距不少于2-2.5米。

 。ǘ┰谏唐范舛训恼婧蛡让鎿0.06mm-0.08mm的聚乙烯塑料薄膜1-2層,或者用草苫棉被進行苫蓋,正面要全部擋蓋,側面可視垛堆長度擋蓋3-4米。

 。ㄈ┰谏唐范舛训牡撞繅|板上鋪設隔熱層,材料可選用草苫、蒲包、紙箱板或塑料膜,寬度要達到3米左右。采取以上措施后,即使冷風機前端的空氣溫度達到-2℃或-2.5℃,商品也不會遭受凍害。

  第七,商品垛堆的通風散熱。商品在入儲前要合理地計劃儲存總量,最好不要超過設計的冷藏能力,以避免冷藏間熱負荷過大,造成降溫困難,垛堆內(nèi)溫度過高。為了利于商品的通風散熱,縮小垛堆內(nèi)部和外部,商品表面和庫內(nèi)空氣等諸項溫差,商品入庫和堆碼時要做到:

 。1)要在商品下面放置花格墊板,不要把商品直接放到地面上。

 。2)垛堆不宜太大,垛堆之間要留有間隙,一般不要少于20公分。垛堆與冷藏間頂部及周圍墻壁也要間隔一定的距離。頂間距不低于50公分,壁間距不少于20公分?蓞⒄赵虡I(yè)部頒布的《果品冷庫管理規(guī)范》的貨位垛推要求執(zhí)行。

 。3)商品堆碼時必須在垛堆中間采取通風措施,垛堆橫向要留通風道,豎向要留井狀通風孔,通風孔道走向應力求與庫內(nèi)空氣循環(huán)方向一致,直徑要根據(jù)垛堆的大小和商品包裝的形狀具體確定。不留通風孔道極易使垛堆內(nèi)部商品上熱,發(fā)生悶垛現(xiàn)象。

  第八,技術措施的配合應用。在實施解決區(qū)域空間溫差諸項技術措施時,要根據(jù)冷藏間的溫差情況交叉配合應用,幾項措施可以把溫差控制理想的,其它措施可不必全部采用。對控制區(qū)域空間溫差至關重要起決定性作用的技術措施則必須采用,如“吊掛隔冷活動屏障”,“調(diào)節(jié)冷風機送風強度”,“商品垛堆的通風散熱”,因這些措施是恒溫冷庫解決和控制溫差常用和必用的技術手段。對于在控制區(qū)域空間溫差技術措施實際應用中存在的問題,還要不斷地摸索經(jīng)驗,使其逐步趨向完善,達到先進水平。

  我國各種恒溫冷庫的建筑結構,空間組成,區(qū)域分布,保溫性能是不同的,各地儲藏的商品品種,冷藏能力,制冷設備,控溫技術也有很大差別,制冷設備,各地恒溫冷庫都必須根據(jù)各自的具體情況,結合自己的特點,因地制宜采取科學的技術措施對區(qū)域空間溫差進行有效控制,以便進一步提高控溫水平,使商品達到最佳儲藏質(zhì)量,為企業(yè)創(chuàng)造出更好的經(jīng)濟效益。

延伸閱讀:恒溫 冷庫 區(qū)域
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