ВСТУП

На сьогоднішній день є актуальним питання зберігання овочів та фруктів,оскільки значна частина їх пропадає унаслідок неможливості використання їх за такий короткий проміжок часу .Також є потреба у збереженні овочів на осінній та зимовий період року.Одним із найкращих методів зберігання овочів - це збереження овочів у регульованому газовому середовищі.

Регульована атмосфера для зберігання овочів і фруктів

Регульована атмосфера ( РА) (Сontrolled Atmosphere ) або Регульоване газове середовище (РГС ) - це штучно створена атмосфера , де концентрація газів відрізняється від природньої ( кисень 21 % азот 78 % вуглекислий газ 0.03 % і т . д.). Вид технології і склад Регульованої Атмосфери ( газового середовища ) вибирається залежно від виду овоча або фрукта , від поставлених завдань зберігання , температурного режиму , відносної вологості , та інших факторів.

Технологія Регульованої Атмосфери - це одна з найбільш прогресивних , сучасних технологій зберігання овочів і фруктів.

Вплив кисню і вуглекислого газу на зберігання овочів і фруктів

Змінюючи концентрацію кисню , вуглекислого газу або іншого газу , можна впливати на тривалість зберігання овочів і фруктів ,а також , зберігати якість і смак плодів ,набір вітамінів і інших речовин ,корисних і необхідних для здоров'я людини. Але і вуглекислий газ , і кисень ,можуть завдавати шкоди продуктам. Тому дуже важливо правильно і професійно спроектувати обладнання для створення і підтримки регульованого газового середовища .

Вуглекислий газ овочі та фрукти

Підвищений вміст в атмосфері сховища вуглекислого газу ( СО₂) , викликає зупинку дозрівання плодів , уповільнення і гальмування різних хімічних реакцій , зменшує дію етилену , завдяки чому нівелюються багато негативних процесів в рослинах , і зберігається м'якість і колір овочів і фруктів.

Кисень і овочі та фрукти

Знижений вміст в атмосфері сховища кисню ( О₂) , уповільнює дихання плодів , зменшує інтенсивність процесів окислення , призупиняє дозрівання овочів і фруктів , збільшує термін зберігання агропродукціі .

Історія застосування зміненої атмосфери для зберігання овочів і фруктів

Давно відомо , що на стан і якість зберігання овочів і фруктів кардинальний вплив має газове середовище зберігання , а точніше склад повітря , в якому знаходяться плоди. Єгиптяни , фінікійці , перси , греки і римляни , всі стародавні цивілізації мали свої технології та свій досвід маніпуляцій з повітряним середовищем для зберігання плодів.

З початку 19 століття , цей напрям став набувати наукові рамки. Француз Бернард зробив кілька важливих відкриттів. Розуміння того факту , що при зберіганні плоди споживають кисень ( а за відсутності кисню призупиняється процес дозрівання плоду) і виробляють вуглекислий газ .

Усі наступні десятки років , до кінця 19 - початку 20 століття , винахідники експериментували з вмістом кисню і вуглекислого газу в атмосфері ховища овочів і фруктів. І деякі досягали відмінних результатів . У США , це дослідники Найс , Р.Тетчер , Н.Буз . Головним результатом їхніх спостережень і відкриттів можна вважати доказ того , що вміст вуглекислого газу в атмосфері сховища овочів або холодильної камери для плодоовочевої продукції , має сильний вплив на тривалість зберігання і якість збережених овочів і фруктів. У деяких дослідах , вдавалося в кілька разів збільшити термін збереження свіжих яблук , малини , смородини тощо

У 20-му столітті , остаточно склався науковий підхід до дослідження регульованої атмосфери при зберіганні плодоовочевої продукції. Англійці Ф.Кідд і С.Веста , американець Р.Смок до 2 -ї Світової війни , та італієць Бономі , після війни - ось ідеологи сьогоднішньої технології зберігання овочів і фруктів у регульованому атмосфері ( регульованому газовому середовищі) .

Завдяки вищепереліченим ентузіастам досліджень в області зберігання плодоовочевої продукції , та іншим відомим і невідомим гідним людям , нам стали відомі факти , які стали сьогодні аксіомами при зберіганні в атмосфері з регульованим складом.

Технології створення регульованого газового середовища

Найбільш популярні кілька технологій застосування регульованої атмосфери для зберігання:

• Регульована газова середу з ультранизьким вмістом кисню ( менше 1-1,5 %) ( Ultra Low Oxygen - ULO ) і вмістом вуглекислого газу (0-2 %). При зберіганні в атмосфері з таким низьким вмістом кисню , овочі фрукти зберігаються твердими і свіжими..

• Регульована атмосфера з традиційним вмістом кисню (3-4%) і вуглекислого газу (3-5%) ( Traditional Controlled Atmoshhere - TCA ) . При зберіганні в атмосфері з таким низьким вмістом кисню , овочі фрукти зберігаються твердими і свіжими.

• Регульована газова середу з технологією шокової обробки плодів вуглекислим газом ( шокової терапії СО₂). Концентрація вуглекислого газу в регульованій атмосфері , при цьому , досягає 30 %. Плоди , після збору врожаю і перед зберіганням , поміщають в газове середовище з таким високим вмістом вуглекислого газу , для уповільнення процесів гниття , збереження плодів у свіжому вигляді.

• Регульована атмосфера з надшвидким зниженням рівня кисню (Initial Low Oxygen Stress - ILOS ) . Зниження рівня кисню відбувається за короткий час (години ) з нормальною концентрації до 5 %. Дозволяє досягти хороших результатів при зберіганні яблук , груш і т.п.

• Регульована газова середу з швидким зменшенням концентрації кисню ( Rapid Controlled Atmosphere- RCA).

• Регульована атмосфера з технологією зменшення рівня етилену ( Low Ethylene Controlled Atmoshere -LEGA) . Ця технологія регульованого газового середовища в овочесховище дозволяє призупинити процес дозрівання овочів і фруктів , наприклад апельсинів , бананів , лимонів і т.д. А також , технологія LEGA дозволяє захищати плоди,від негативного впливу етилену .

Проектування Регульованою Атмосфери

Важливу роль при проектуванні системи регулювання складу атмосфери плодоовочевих сховищ , відіграє вибір правильної схеми холодильного обладнання та системи вентиляції. Регульована атмосфера створюється за допомогою спеціального і індивідуально підібраного і скомпонованого обладнання.

Генератор азоту

До складу устаткування для створення Регульованою газового середовища можуть входити:

система керує режимами зберігання продуктів харчування , яка управляє обладнанням на підставі показників рівня кисню , вуглекислого газу , температури , вологості і т.д. , для підтримки необхідних умов для тривалого зберігання овочів і фруктів ;

генератор азоту ( N₂) , за допомогою якого знижується рівень кисню. Являє собою мембранну або адсорбційну установку;

адсорбер вуглекислого газу ( СО₂) , за допомогою якого видаляється зайвий вуглекислий газ, що виробляється плодами , і підтримується необхідний рівень вуглекислого газу в сховищі ;

адсорбер діоксиду сірки ( SO₂) , за допомогою якого видаляється сірчистий ангідрид (SO₂) , використовуваний для знищення хвороботворної середовища , наприклад , для зберігання винограду ;

адсорбер каталітичний конвертер етилену , який використовується для технології LEGA.

газоаналізатори (система газового аналізу атмосфери сховища ) які дозволяють вимірювати концентрацію кисню ( О2) і вуглекислого газу (СО2).

А також , холодильні камери , приміщення , овочесховища , де застосовується технологія регульованої атмосфери , повинні бути герметичними. Тому , важливу роль відіграють двері в камеру або овочесховище , які повинні забезпечувати герметичність.

Вартість обладнання для Регульованою Атмосфери , при будівництві нового овочесховища , складає приблизно , 10 % -15 % від загальної вартості проекту.

Для овочів і фруктів , ягід і квітів , зберігання в Регульованій Атмосфері (РА ) або в регульованому газовому середовищі (РГС ) подовжує термін зберігання , зберігає свіжість і смак плодоовочевої продукції. Застосування регульованої атмосфери для зберігання винограду , апельсинів , лимонів , ківітів , яблук , груш , помідорів , капусти дає дуже хороші результати. Тому , на сьогоднішній день , будівництво нових холодильників або овочесховищ , або реконструкція та модернізація існуючих , передбачає застосування Регульованого газового середовища для довготривалого зберігання плодоовочевої продукції.Отже передімною стоїть задача розрахувати ПВП для вимірювання CO₂ в овочесховищах.

1 Обгрунтування вибору анаЛіТичних довжин хвиль та матеріалів для оптичних елементів пвп

1.1 Обгрунтування вибору робочої і опорної довжини хвиль

Розглянувши та проаналізувавши спектир поглинання C0₂ ( рис 1.2) ,вибираємо аналітичну довжину хвилі для робочого каналу,яка дорівнює 4,27мкм.

Аналітична довжина для опорного каналу повинна задовольняти наступним вимогам :

1.На довжині хвилі опорного каналу повинно бути відсутнє поглинання компонентів газової суміші що не аналізується;

2.На довжині хвилі опорного каналу повинно бути відсутнє поглинання компонентів газової суміші що аналізується(СО₂ );

3.Довжина хвилі опорного каналу повинна бути по можливості ближче до довжини хвилі робочого каналу для зменшення хроматичної аберації оптичних елементів.

Проаналізувавши спектральну характеристику газів які знаходяться в овочесховищах бачимо ,що основні компоненти не мають смуг поглинання в околі довжини хвилі 3,9 мкм.

В цьому випадку ,якщо опорна довжина хвилі приймається рівною 3,9 мкм. То не вимірювані компоненти не будуть спотворювати результати вимірювання концентрації CO₂ .Таким чином на підставі аналізу спектрів

пропускання вибираємо довжини хвиль:для робочого каналу =4,27мкм,

для опорного каналу =3,9мкм.

1.2 Обгрунтування вибору матеріалів оптичних елементів

На підставі аналізу оптичних елементів з врахуванням таких важливих характеристик як пропускання в робочому спектральному діапазоні ,велечини показника заломлення ,стійкість до впливу вологи ,твердість,

Ізотропність та інших властивостей,було встановлено що:

-різні марки безкисневого халькогенідного скла містять отруйні домішки

та мають високий показник заломлення.Це ускладнює організацію їх механічної обробки і потребує нанесення коштовних просвітлюючих покрить;

-оптичні кристали хлориди та фториди також мають вагомі недоліки ,

гігроскопічність та розчиність у воді ,механічну та оптичну неоднорідність ,низку твердість;

-напівпровідникові кристали германію і кремнію мають високі показники заломлення і їх вартість є досить високою;

Найкраще для нашого випадку підходять оптичні мареріали,які виготовляють методом вакуумного пресування при високих тисках та температурах.Одержані таким чином матеріали добре пропускають випромінювання і в інфрачервоній області ,легко механічно обробляються ,мають високу здатність витримувати механічні удари.

Найбільш придатним для використання в якості матерялу для лінз та вікон кювети є оптична кепаміка КО-1 ОСТ 3-1471-72,область прозорості якої від 2 до 7мкм (рис 1.1).

2 Обгрунтування вибору вимірювальної схеми

Вимірювальні схеми поділяються на 5 груп:

1. Однопроменева одноканальна схема;

2. Двопроменева одноканальна;

3. Однопроменева двоканальна;

4. Двопроменева двоканальна;

5. Багатоканальні

Була обрана однопроменева двоканальна схема, тому що вона має певні переваги в порівнянні з іншими.

Рис.2.1 Однопроменева двоканальна схема

Елементи:

1. Джерело випромінення;

2. Кювета;

3. Світлофільтри (робочий, опорний)

4. Приймач випромінення;

5. Перетворювач електричного сигналу;

6. Пристрій реєстрації.

До переваг слід віднести модуляцію потоку випромінювання одночасно із зміною світлофільтрів, простоту оптичної схеми, виключення впливу забруднень не тільки кювети, але й всіх елементів оптичної схеми. Суттєвим недоліком схеми можна вважати трудності в реалізації оптичної компенсації.