Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого» Институт сельского хозяйства и природных ресурсов Кафедра «Технология переработки сельскохозяйственной продукции» РАЗМЕЩЕНИЕ СОЧНОЙ ПРОДУКЦИИ В ХРАНИЛИЩАХ С АКТИВНОЙ ВЕНТИЛЯЦИЕЙ Методические указания к лабораторной работе по учебному модулю «Технология переработки продукции растениеводства» «Стандартизация и хранение продукции растениеводства» Великий Новгород 2014 СОДЕРЖАНИЕ 1 Вводные пояснения 3 2 Примеры расчетов 7 3 Задания к работе 9 4 Приложение 13 2 - ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Ознакомиться с особенностями хранения плодоовощной продукции в стационарных хранилищах в условиях принудительной вентиляции; Изучить способы и системы создания оптимальных условий хранения плодов и овощей в хранилищах; Знать материально-техническое оснащение стационарных хранилищ; Уметь производить необходимые расчеты при размещении картофеля и овощей в хранилищах с активной вентиляцией; Научиться правильно размещать картофель, капусту, лук, корнеплоды в постоянных хранилищах в условиях активного вентилирования. ВВОДНЫЕ ПОЯСНЕНИЯ Характеристика стационарных хранилищ. При характеристике различных типов хранилищ выделяют основные группы показателей: общая характеристика хранилища; строительно-конструктивные показатели; система вентиляции; механизация работ по загрузке, выгрузке и товарной обработке продукции; контроль за режимом хранения; основные экономические показатели. Общая характеристика хранилищ включает описание хранилища по виду хранящейся продукции, по вместимости, коэффициенту использования объема помещения; оценку местоположения. Важным экономическим показателем хранения является коэффициент использования объема хранилищ. Он показывает отношение объема помещения к загрузочной вместимости (м3/т). Чем ниже значение коэффициента, тем более эффективно используется объем хранилища. Так, коэффициент использования объема при хранении картофеля в контейнерах равен 8...10, в закромах — 5...7, навалом без разделения на закрома — 3...4. Наиболее важным конструктивно-строительным показателем является планировка хранилищ. Чаще всего закрома располагают вдоль продольных стен хранилищ, а посредине устраивают проезд или проход. Это позволяет использовать транспорт, доставляющий продукцию, для загрузки и выгрузки продукции. В плодохранилищах чаще встречается другая планировка: проход устраивают сбоку камер для хранения. Такой коридор с окнами используют для товарной обработки продукции. По степени углубления хранилища подразделяются на наземные, углубленные, полууглубленные. Особую группу составляют хранилища, представляющие собой одноэтажное здание с подвалом. Конструктивностроительные особенности хранилищ включают описание устройства стен, перекрытий, крыши, пола. При этом указывают материал, из которого они сооружены, толщину теплоизоляционного слоя, его марку, тип перекрытия. 3 Наибольшее распространение получили две системы механизации загрузки и выгрузки продукции в хранилищах: применение транспортеровзагрузчиков при размещении продукции насыпью и штабелеров-погрузчиков при тарном хранении продукции. В современных хранилищах установлены машины и поточные линии по товарной обработке, фасовке и упаковке плодоовощной продукции. Для контроля и регулирования режима хранения определяют количество и место размещения в хранилище термометров, термодатчиков, психрометров и других приборов. В период хранения записи измерений этих показателей заносят в журнал. Системы вентиляции в хранилищах Вентиляция является действенным средством регулирования условий хранения плодов и овощей. В современных хранилищах применяются различные ее системы. При характеристике системы вентиляции указывают принцип ее действия. Характеризуя естественную вентиляцию, определяют сечение приточных и вытяжных труб и расстояние по вертикали между входными отверстиями приточных и вытяжных труб. Эти показатели позволяют сравнить эффективность работы системы естественной вентиляции в однотипных хранилищах. Обычно сечение приточных труб бывает меньше, чем вытяжных, а в малых хранилищах приток холодного воздуха осуществляется через неплотности в воротах, люках. Основной показатель принудительной вентиляции – кратность воздухообмена. В хранилище объемом 1000 м³ подается в течение часа 15000 м³ воздуха, следовательно, обеспечивается 15-кратный воздухообмен. Если воздух подается в хранилище, то показатель воздухообмена берется со знаком (+), если удаляется, то со знаком (-) . Кратность воздухообмена при принудительной вентиляции устанавливается из расчета поддержания оптимальной для хранения данного вида плодов и овощей температуры и влажности воздуха. Обычно проектируется 15 – 30-кратный воздухообмен. В этом случае воздух в хранилище подается с помощью вентилятора, а удаляется по принципу естественной вентиляции В современных типовых проектах картофеле- и овощехранилищ предусматривается главным образом система активного вентилирования. Систему активного вентилирования рассчитывают, исходя из необходимости выполнения наиболее важной задачи – быстрого охлаждения продукции в осенний период и поддержания оптимальных для хранения параметров среды в штабеле. 4 Система активного вентилирования Система активного вентилирования наиболее эффективна по сравнению с принудительной вентиляцией. Воздух в этом случае подается через массу продукции, равномерно омывая каждый ее экземпляр. Благодаря этому удается быстрее охладить, отеплить и осушить объект хранения, поддержать во всех точках штабеля равные условия температуры, влажности и газового состава, не опасаясь самосогревания и отпотевания. Использование активной вентиляции дает возможность увеличить высоту загрузки, а также своевременно и качественно обработать продукцию фунгицидами и инсектицидами. При активном вентилировании воздух продувают через массу продукции снизу вверх. Во всей массе хранящихся картофеля или овощей устанавливаются одинаковые оптимальные условия. На равномерность вентиляции влияют конструкция и размещение воздухораспределителей, высота слоя насыпи, скважность штабеля, наличие в продукции примесей. Основные элементы системы активной вентиляции: приточная вентиляционная камера, состоящая из вентилятора, узла воздухозабора, смесительного клапана и при необходимости калорифера и батареи воздухоохладителя; устройство для увлажнения вентиляционного воздуха; отопительно-рециркуляционные агрегаты; магистральные и раздающие вентиляционные каналы с регулирующими клапанами; вытяжные устройства для удаления воздуха из хранилища. В практике активное вентилирование осуществляют по централизованной и децентрализованной (автономной) системам. Централизованная система активного вентилирования предусматривает установку на специальной площадке (венткамере) одного или нескольких вентиляторов, воздух от которых по продольным воздухораспределительным каналам поступает в массу продукции. Такая система проще в эксплуатации, дешевле и удобна для хранения продукции сплошным слоем без закромов, но требует дополнительных площадей и сложного регулирования при частичной загрузке хранилища. Децентрализованная система вентилирования предусматривает установку вентилятора в каждом вентиляционном канале и рассчитана на обслуживании одного закрома. Ее используют при повышенной интенсивности вентилирования и хранении небольших партий различных сортов продукции. Активное вентилирование позволяет использовать навальный способ хранения продукции. При этом овощи или картофель размещают сплошным слоем по всей площади пола или в закромах, отделив ее от стен деревянными щитами. Вентиляционные каналы могут быть подпольными и напольными. Для выхода воздуха в продукцию в перекрытии распределительных каналов через 0,3-0,5 м устраивают щели. Длина магистрального канала не должна 5 превышать 36 м, а распределительного – 12 м. Для лучшего распределения воздуха по всей массе продукции сечение каналов постепенно уменьшают к их концу примерно на 1/3. Расстояние от распределительного канала до стен секции принимают равным 60-90 см. торцы каналов не должны доходить до стен на 50-70 см. При напольном размещении вентиляционных каналов магистральные каналы сооружают вдоль продольных стен. На уровне пола в них делают отверстия треугольной формы со сторонами 50-60 см, к которым в процессе загрузки продукции приставляют деревянные треугольные воздухораздающие короба. Их выполняют решетчатыми с шириной щелей 23 см. при высоте слоя 1,5 м применение напольных каналов не рекомендуется. В хранилищах с активным вентилированием сечение каналов рассчитывают так, чтобы скорость воздуха в магистральном канале не превышала 8-10, в распределительных – 4-5 м/с. скорость воздушного потока, входящего в насыпь, не должна превышать 1 м/с. расстояние между распределительными каналами принимают равным ¾ высоты насыпи продукции, но не более 2 м. Высота насыпи при активном вентилировании определяется только механической прочностью объектов хранения и наличием механизмов загрузки. Для картофеля и свеклы она обычно равна 4-5 м, капусты, редьки, моркови – 2,0-2,8, лука – 2,5-3,0 м. Важнейшим показателем системы вентиляции является удельная подача воздуха – это количество воздуха (м3), которое необходимо подавать на каждую тонну продукции в час. Для основных видов овощей она следующая (м3/час): картофель, свекла и морковь – 50-80, капуста – 100-120, лук – 70-100. Для большинства видов продукции нижний предел температуры подаваемого для охлаждения воздуха составляет 00С; капусты – минус 10С, продовольственного лука – минус 30С. Оптимальную температуру смеси воздуха обеспечивают с помощью клапанов, установленных в приточной шахте и в воздуховоде для забора внутреннего воздуха хранилища. При низкой температуре зимой производят рециркуляцию, т.е. подачу в массу продукции только внутреннего воздуха. При этом клапан в приточной шахте полностью закрывают, а в воздуховоде из хранилища полностью открывают. Чтобы разница температуры воздуха над продукцией и в насыпи была минимальной и не отпотевало перекрытие, верхнюю зону хранилища обогревают. Обогрев должен обеспечивать температуру на 20С выше температуры хранящейся продукции, однако температура воздуха, подаваемого в эту зону, не должна превышать температуру массы овощей более чем на 4-60С. 6 В условиях высокой влажности воздуха при опускании температуры ниже точки росы (иногда лишь на 0,5-1,50С) может произойти отпотевание продукции. Поэтому нельзя допускать резкого снижения температуры в хранилище. Отпотевание может произойти и при поступлении в хранилище теплого и влажного воздуха (зимой в период оттепелей, весной в пасмурные теплые дни). В такие периоды хранилище должно быть наглухо закрытым, а внутри может проводиться лишь рециркуляционная вентиляция. Если вентилируемый воздух слишком сухой, то его увлажняют, используя увлажнители. Заданные режимы работы вентиляционных установок в хранилищах лучше всего поддерживаются автоматическими системами, которые не только поддерживают температурный режим, но и подогревают и увлажняют воздух. Составление проекта стационарного хранилища, оборудованного системой активной вентиляции с размещением на хранение картофеля и овощей можно видеть на примере решения следующей задачи. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ Например: Требуется разместить на хранение картофель семенной сорт Гатчинский сорт лежкий, а партия картофеля имеет хорошее качество. Для размещения данной партии картофеля необходимо запроектировать две вентиляционные системы. Картофель размещают в секциях квадратной формы (6м х 6 м) с высотой навала 2,5 м. Форму секции можно брать и прямоугольную, но с расчетом, что расстояние между распределительными каналами должно быть 1,5 м для обеспечения эффективной вентиляции. Для решения задачи необходимо сделать следующие расчеты. Найдем: 1 Объем одной секции – 6м х 6м х 2,5м = 90 м3 2 Вместимость одной секции в т (1м3 картофеля весит 0,68 т) 90 м3 х 0,68 т/ м3 = 61,2 т 3 Необходимое количество секций 500 т : 61,2 т = 8 (секций) 4 Количество секций в одной вентиляционной системе (в одной системе размещают 4 распределительных канала) – 8 секций : 2 вент. системы = 4 секции на вент. систему 5 Количество распределительных каналов в одной вентиляционной системе (в одной секции размещают 4 распределительных канала) 4 секции х 4 распред. канала = 16 распред. каналов 6 Потребную производительность вентилятора в одной вентиляционной системе (в каждой вентиляционной системе размещаем по 250 т картофеля) 250 т х 100 м3/т /час = 25000 м3/час 7 7 Подачу воздуха в магистральном канале в 1 сек – 25000 м3/час : 3600 сек = 6,9 м3/сек 8 Начальное сечение магистрального канала при скорости воздуха в нем 5 м/ сек а) площадь воздушного потока 6,9 м3/сек : 5 м/сек = 1,38 м2 = 13800 см2 б) его форму в виде квадрата √ 13800 см2 = 117 см, т.е. 117 см х 117 см 9 Сечение заборной шахты (оно аналогично начальному сечению магистрального канала) – 117 см х 117 см 10 Конечное сечение магистрального канала (для обеспечения заданной скорости 5 м/сек оно должно быть уже на 1/3) 117 см – 39 см (1/3) = 78 см, т.е. 78 см х 78 см 11 Начальное сечение всех распределительных каналов в одной вентиляционной системе при скорости воздуха 3 м/сек 6,9 м3/сек : 3 м/сек = 2,3 м2 = 23000 см2 12 Начальное сечение первого распределительного канала а) площадь воздушного потока 23000 см2 : 16 каналов = 1438 см2 б) его форма в виде квадрата – √1438 см2 = 38 см, т.е. 38 см х 38 см 13 Конечное сечение первого распределительного канала (для обеспечения заданной скорости 3 см/ сек, оно должно быть уже на 1/3) 38 см – 13см = 25 см, т.е. 25 см х 25 см 14 Общую площадь хранилища (S общ.) длина равна 6 + (4 х 6) + (0,1 х 3) + 0,2 = 30,5 м ширина равна 1,2 + (6 х2) + 3 + 1,2 = 17,4 м S общ. = 30,5 м х 17,4 м = 531 м2 15 Полезная площадь хранилища (S пол.) Sпол. = 36 м2/секция х 8 секций = 288 м2 16 Коэффициент загрузки Р = Sпол. : Sобщ. х 100% = 288 м2 : 531 м2 х 100% = 54% 17 Длина магистрального канала – (6м х 4 секции) + (3 промежутка х 0,1 м) – 0,75 м = 23,55 м 18 Длина распределительного канала (она будет на 0,5 м короче длины секции) равна 6м – 0,5м = 5,5м 8 ЗАДАНИЯ К РАБОТЕ Задание 1. Дать характеристику систем вентилирования, используемых при хранении плодоовощной продукции в стационарных хранилищах Задание выполняется в следующем порядке: 1. Дать классификацию существующих типов стационарных хранилищ для сочной растительной продукции. 2. Указать требования, предъявляемые к хранилищам различного типа. 3. Изучить применяемые в стационарных хранилищах для плодов системы вентилирования. Заполнить таблицу 1. Таблица 1. Сравнительная характеристика систем вентиляции Система вентиляции Преимущества хранения Недостатки хранения Приточно-вытяжная Принудительная Активное вентилирование 4. Изучить существующие схемы активного вентилирования и заполнить таблицу 2. Таблица 2. Характеристика системы вентилирования Схема Характеристика системы вентилирования Централизованная Автономная 5. Ознакомиться со способами хранения сочной продукции использованием активного вентилирования и заполнить таблицу 3. с Таблица 3. Достоинства и недостатки способов хранения Способ хранения Преимущества Недостатки Рекомендации хранению Закромный Секционный Навальный 6. Описать устройство централизованной схеме). системы 9 активного вентилирования по (по Заполнить таблицу 4. Таблица 4. Характеристика элементов вентиляционной системы Элемент системы активного Назначение и краткая характеристика вентилирования Приточная шахта Смесительный канал Магистральный канал Распределительный канал Раздающие воздуховоды 7. Изучить правила размещения напольных раздающих воздуховодов. Расстояние воздухораздающих каналов от ограждающей стенки насыпи до оси канала _ м; расстояние между осями от стены секции до торца, канала _ м; расстояние между осями воздухораздающих каналов _ м; длина воздухораздающих каналов _ м; ширина щелей воздухораздающ и х к а н а л о в _ м . 8. Определить количество картофеля в одной секции хранилища (размер секции 6 х 6 м; высота загрузки 4м); т: т = Shp, где S — площадь, занятая под хранение картофеля, м2; h — высота насыпи картофеля, м; р — насыпная плотность картофеля, т/м3. 9. Ориентировочно рассчитать подачу вентилятора, необходимую для обеспечения удельной подачи воздуха в насыпь картофеля (70-100 м3/т в час), м3/ч: N = qm / 2 где q — удельная подача воздуха, м3/т; т — масса продукции в насыпи, т; 2 — коэффициент, обслуживающих одну секцию. учитывающий 10. Изучить режимы хранения картофеля вентилирования и заполнить таблицу 5. 10 число в вентиляторов, условиях активного Таблица 5. Характеристика периодов хранения картофеля Период хранения Температу Продолжите ра массы льность продукции периода, сут ,0С Характер вентилирова ния Удельный Влажность расход воздуха, % воздуха, м3/т в час Лечебный Охлаждение Основной Предреализационн ый Задание 2. Разместить сочную продукцию на хранение в стационарном хранилище в условиях активной вентиляции. Произвести расчеты системы вентиляции в хранилище. В данном задании необходимо дать характеристику системы активного вентилирования, произвести необходимые расчеты, начертить схемы системы активного вентилирования с указанием сечений и расположения каналов, производительности вентиляторов и других показателей. При описании системы активного вентилирования зарисовывают схему расположения вентиляционных каналов, устройства воздухораспределителей, закромов, расположения заслонок. Задание (приложение 1) выполняется по вариантам в следующем порядке: -Описать устройство системы активной вентиляции, указав требования к каждой из ее частей. -Объяснить необходимость активной вентиляции и основные преимущества хранения продукции в ее условиях, правила и режимы вентилирования. -Выбрать способ размещения продукции (секционный, сплошным навалом), размеры загрузочных объемов, количество продукции на одной системе. -Указать удельную подачу воздуха в час на тонну продукции. -Провести следующие расчеты: а) необходимую производительность вентилятора в м3/ час; б) начальное и конечное сечение магистрального и распределительных каналов, их длину; в) расстояние между распределительными каналами и их количество; г) коэффициент использования площади хранилища. Результаты выполнения задания внести в таблицы 6 и 7 , дать графическое изображение хранилища в плане. 11 Таблица 6. Характеристика системы активной вентиляции Про дукц ия 1 Количе ство продук ции на одной вентил яционн ой систем е, т Уде льна я пода ча возд уха, л час/ т Произ водит ельно сть венти лятор а, 2 3 4 Размеры вентиляционных каналов Магистральный дл ин а, м поперечное сечение, м2 Нач альн ое 5 6 Распределительный коли чест во, шт. к о н е ч н о е 7 8 дл ин а, м поперечное сечение, м2 началь ное конеч ное 10 11 9 расстоян ие, между каналами, м 12 Таблица 7. Расчет использования площади хранилища Про дук ция и ее кол ичес тво, т Колич ество проду кции на 1 систе му, шт. Кол ичес тво сист ем, шт. 1 2 3 Размеры загрузочного объема, м Количес тво загрузоч ных объемов, шт. дли на выс ота Шири на 4 5 6 7 12 Площадь Вместимо хранилища, сть м2 загрузочн ого объема, т 8 Общ ая Пол езна я 9 10 Коэффицие нт использова ния площади хранилища, % 11 13