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 .

Вплив вуглекислого газу на тривалість збереження овочів

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.

Вплив кисню на тривалість зберігання овочів

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 плодооочевої 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 вище переліченим дослідженням в області зберігання плодоовочевої продукції, та іншим відомим і невідомим 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 зберігання, 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.

кисню ( Rapid Controlled Atmosphere- RCA).

• Регульована атмосфера з технологією зменшення рівня етилену ( Low Ethylene Controlled Atmoshere -LEGA) . Ця технологія регульованого газового середовища в овочесховищі 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.

Проаналізувавши методи зберігання овочів можна зробити висновки,що розробка первинного вимірювального перетворювача (ПВП) для вимірювання вуглекислого газу в овочесховищах є актуальною темою.

1 Аналіз технічного завдання

Перш ніє приступити до виконання будь-якої роботи треба ознайомитися з тим чим ми будемо працювати.Насамперед треба зібрати всю інформацію яка потрібна для розробки даного приладу,а також скористатися попереднім досвідом інших розробників.

Було отримане таке технічне завдання:

Первинний вимірювальний перетворювач (ПВП) призначений для вимірювання вмісту вуглекислого газу в атмосфері овочесховища:

1.Діапазон вимірювання С0₂ обємна доля,% - 0÷5,0.

2.Межа дозволеної приведеної основної

похибки вимірювання,% -± 5.

3.Час встановлення показів T_0,9,с -≤15.

4.Робочий діапазон температур, ^оС - 10÷35.

5.Атмосферний тиск,кПа - 86,6÷106,7.

6.Відносна вогогість повітря при 25 ^оС,% - ≤80.

Проглянувши технічне завдання насамперед треба зібрати такі дані:

1.Визначення термін овощ (що саме відноситься до овочів)

2.Визначення умов зберігання овочів:

-температура (максимальна та мінімальна температура)

-вологість;

-тиск;

-час зберігання;

-аналіз складу атмосфери овочесховища.

3.Розташування приладу в овочесховищі та його робота в складі інших систем вимірювання та регулювання та ін.

2 Огляд характеристик аналогів

Першим етапом при проектувані будь-якого приладу є пошук необхідної

літератури і огляд існуючих аналогів.

Відомим методом, який широко застосовується для аналізу двоокису вугляцю,є метод прямого вимірювання поглинання.Загальна особливість

методу: прямий вимір послаблення інтенсивності зондуючого випромінювання зарахунок поглинання його газовим середовищем.

Розвиток цього варіанту абсорбційного спектрального аналізу призвів до створення різних схем формування і обробки сигналу, які дають змогу

покращити можливості через модуляцію довжини хвилі зондуючого випромінювання та інтенсивності потоку випромінювання.Через використання спеціальної обробки аналітичних сигналів (диференціюва-ння,визначення аналітичної інформації по похідній від спектрів поглинання) можна теж покращити покази.

Розглянемо характеристики аналогів ппроектованого приладу.У більшості приладів оптична частина побудована на основі однопроменевої багатоканальної схеми,тому що вони призначені для визначення концентрації декількох компонентів.За цією схемою один опорний та необхідна кількість робочих сигналів формується шляхов

введення в оптичний промінь відповідних інтерференційних світлофільтрів, які виділяють необхідні спектральні смуги.

Розташування їх у спектрі відповідає розташуванню смуг поглинання досліджуваних компонентів – для формування робочих сигналів,та ділянці спектру із нульовим поглинанням – для опорного каналу.

Як свідчить практика,застосування такої схеми ставить ряд проблем у випадку використання їх в умовах значної зміни температури навколишнього середовища.Це зумовлене неоднаковою температурною залежністю чутливості фотоприймача для різних довжин хвиль.Спектральна рознесеність опорної та робочих довжин хвиль зумовлює також неоднорідну чутливість фотоприймача.Ці проблеми висувають високі вимоги до структури та алгоритму роботи електронної системи обробки інформації.

Розглянемо характеристики стаціонарного оптичного приладу

ЄГОС-И-С0₂ [1] , (рис.2.1):

Рис.2.1 Газоаналізатор ЄГОС-И-С0₂