Συνθήκες διατήρησης Φρούτων και Οπωροκηπευτικών σε Ψυκτικούς Θαλάμους

Τα φρούτα και τα λαχανικά είναι ζωντανοί οργανισμοί που αναπνέουν για να ζήσουν, μεγαλώνουν, ωριμάζουν, γερνούν και κάποια στιγμή πεθαίνουν, είτε βρίσκονται στις κλάρες ενός δέντρου είτε στο χωράφι. Η συγκομιδή τους γίνεται όταν έχει αρχίσει η ωρίμανση, λίγο πριν τα σάκχαρα φτάσουν στο απαιτούμενο επίπεδο για την κατανάλωσή τους, δηλαδή περίπου όταν είναι μισογινωμένα, ώστε να είναι ασφαλής η μεταφορά τους και η λιγοήμερη διατήρησή τους στους τόπους κατανάλωσης.

Γράφει ο Δημήτρης Μενεγάκης, Μηχανολόγος Μηχανικός

Η αναπνοή τους συνεχίζεται ακόμη και ύστερα από τη συγκομιδή τους, δηλαδή όταν βρίσκονται μέσα στα καφάσια μεταφοράς ή στους πάγκους πώλησης. Για την αναπνοή τους καταναλώνουν οξυγόνο του ατμοσφαιρικού αέρα και αποβάλλουν διοξείδιο του άνθρακα, αιθυλένιο, διάφορα πτητικά αέρια (οσμές) και θερμότητα. Αυτός ο κύκλος ζωής ονομάζεται «θερμική αναπνοή» των φρούτων και των λαχανικών.

Αν τα μισογινωμένα φρούτα αποθηκευτούν σε κοινούς ψυκτικούς θαλάμους, στους οποίους ελέγχεται και διατηρείται σε επιθυμητές τιμές μόνο η θερμοκρασία και η σχετική υγρασία; Τότε η διάρκεια της ζωής τους είναι περιορισμένη και κυμαίνεται από πέντε μέρες (κολοκύθια, φράουλες, φρέσκα χορταρικά για παράδειγμα) μέχρι 20 μέρες (σταφύλια, μανταρίνια, κουνουπίδια κ.α.). Αν όμως αποθηκευτούν σε ψυκτικούς θαλάμους ελεγχόμενης ατμόσφαιρας, στους οποίους ελέγχεται όχι μόνο η θερμοκρασία και η σχετική υγρασία, αλλά και τα αέρια της θερμικής αναπνοής, τότε η διάρκεια της ζωής τους μακραίνει σημαντικά και πλησιάζει τους 12 μήνες. Κατά τη διάρκεια της αποθήκευσης, είτε σε κοινούς ψυκτικούς θαλάμους συντήρησης για λίγες μέρες, είτε σε θαλάμους ελεγχόμενης ατμόσφαιρας για πολλούς μήνες, η διατήρηση πρέπει να είναι ασφαλής και τα ποιοτικά χαρακτηριστικά -όπως η εμφάνιση, η γεύση, το άρωμα και το χρώμα- πρέπει να παραμένουν τελείως αναλλοίωτα. Τότε η ποιότητα και η εμπορευσιμότητα είναι πραγματικά υψηλού επιπέδου.

Για τη διατήρηση αυτού του κύκλου ζωής καλείται η σύγχρονη τεχνολογία της ψύξης και ο ψυκτικός να παίξουν τους δικούς τους ρόλους και να δώσουν τις δικές τους απαντήσεις.

Το σημερινό μου άρθρο αντιπροσωπεύει τις «απαντήσεις» του ψυκτικού, γύρω από τις μεθόδους που πρέπει να εφαρμόσει, για να μεγαλώσει με ασφάλεια το χρονικό διάστημα ζωής των φρούτων και των λαχανικών, μέσα σε κοινούς ψυκτικούς θαλάμους συντήρησης.

 

Συνοπτικά η απάντηση στο πρόβλημα είναι:

• Ο σχολαστικός έλεγχος της σωστής θερμοκρασίας του θαλάμου, χωρίς διακυμάνσεις.
• Ο σχολαστικός έλεγχος της σχετικής υγρασίας, στα προδιαγραφόμενα επίπεδα και
• Ο έλεγχος των αερίων της θερμικής αναπνοής, όχι σίγουρα στα επίπεδα της ελεγχόμενης ατμόσφαιρας, αλλά σ’ εκείνα που είναι εφικτά, χωρίς τις απαιτούμενες ειδικές εγκαταστάσεις.

Ειδικά για την περίπτωση του ελέγχου των αερίων της θερμικής αναπνοής, πρέπει πρώτα – πρώτα να μιλήσουμε γι’ αυτά, να εξετάσουμε τις επιπτώσεις τους στην ασφαλή διατήρηση των φρούτων και στη συνέχεια να ασχοληθούμε με τις μεθόδους καταπολέμησης. Ας θυμηθούμε ότι τα φρούτα και τα λαχανικά με την αναπνοή τους καταναλώνουν οξυγόνο και αποβάλλουν διοξείδιο του άνθρακα, αιθυλένιο, διάφορα πτητικά αέρια, οσμές και θερμότητα.

Το οξυγόνο

Είναι απαραίτητο αέριο για την αναπνοή των φρούτων. Σε υψηλό όμως ποσοστό (π.χ. 21%) η περιεκτικότητα του ατμοσφαιρικού αέρα διευκολύνει τη γρήγορη αναπνοή, προκαλεί οξείδωση και τελικά οδηγεί σε σάπισμα. Αντίθετα αν μειωθεί υπερβολικά τότε προκαλεί διακοπή της λειτουργίας των ενζύμων που ελέγχουν την ζωή και το φρούτο πεθαίνει. Η διεθνής πρακτική είναι να διατηρείται στο ασφαλές ποσοστό 1% ~ 3%.

Το διοξείδιο του άνθρακα

Είναι δηλητήριο. Σε υψηλό ποσοστό οδηγεί τα φρούτα σε θάνατο από «ασφυξία».
Αντίθετα σε χαμηλό ποσοστό είναι επιθυμητό, επειδή επιβραδύνει τη θερμική αναπνοή, διατηρεί τα φρούτα σε καταστολή, δηλαδή σε μερική νάρκωση, εμποδίζοντας έτσι τη γρήγορη ωρίμανση και το σάπισμα. Μια ακόμη ευεργετική του επίδραση είναι ότι σκοτώνει τα βακτηρίδια και τους μύκητες στην επιφάνεια των φρούτων. Η διεθνής πρακτική είναι να διατηρείται στο ασφαλές ποσοστό 1% ~ 3%. Σ’ αυτό όμως το ποσοστό είναι επικίνδυνο για τον άνθρωπο και είναι η αιτία εργατικών ατυχημάτων, ιδιαίτερα σε θαλάμους με ελεγχόμενη ατμόσφαιρα.

Το αιθυλένιο

Είναι το αέριο που αποβάλλουν κατά την αποθήκευση τους όλα τα φρούτα και τα λαχανικά. Μερικά μάλιστα, όπως τα μήλα, τα αχλάδια, τα πεπόνια, οι μπανάνες, τα ραδίκια, οι ντομάτες κ.α., αποβάλλουν μεγάλες ποσότητες. Το αιθυλένιο είναι ορμόνη ωρίμανσης. Κανονική θεωρείται η συγκέντρωση 1μέρους αιθυλενίου σε 10.000.000 μέρη αέρα. Η πυκνότητα αυτή ισοδυναμεί με μισό φλιτζανάκι του καφέ σε 250 κυβικά μέτρα αέρα. Όταν όμως η συγκέντρωση ξεπεράσει αυτή την πυκνότητα, τότε ενεργοποιείται αυτόματα η ορμόνη ωρίμανσης και η διαδικασία ωρίμανσης και μάλιστα χωρίς αναστροφή. Γίνεται εύκολα κατανοητό ότι το αέριο αυτό είναι πολύ επικίνδυνο για τα αποθηκευμένα φρούτα και πρέπει να απομακρύνεται από τον ψυκτικό θάλαμο, γιατί έτσι θα μακρύνει ο χρόνος ασφαλούς διατήρησης.

Πρέπει να σημειώσουμε ότι όλα τα φρούτα και τα λαχανικά είναι ευαίσθητα στο αιθυλένιο. Μερικά όμως παρουσιάζουν υπερβολικά μεγάλη ευαισθησία, όπως π.χ. τα ακτινίδια, τα κουνουπίδια, οι μπανάνες, τα ραδίκια κ.α.

Συνοπτικός πίνακας συνθηκών διατήρησης

Στον πίνακα που ακολουθεί φαίνονται τα συνηθέστερα φρούτα και λαχανικά και αναφέρεται για το καθένα ξεχωριστά:

• Η διάρκεια της ζωής του σε μέρες, από τη μέρα της συγκομιδής του. Το περιθώριο εξαρτάται από τις συνθήκες που εμείς θα δημιουργήσουμε.
• Η θερμοκρασία του θαλάμου συντήρησης σε ^oC, χωρίς διακυμάνσεις.
• Η σχετική υγρασία του θαλάμου στα προδιαγραφόμενα όρια (%)
• Η ευαισθησία στο αιθυλένιο
• Η προτεινόμενη ταχύτητα ροής του κρύου αέρα των αεροψυκτήρων μέσα στον θάλαμο, που στον πίνακα χαρακτηρίζεται σαν:

Π.Υ= Πολύ Υψηλή = 12 εναλλαγές ανά ώρα
Υ = Υψηλή = 10 εναλλαγές ανά ώρα
Μ= Μέτρια = 6 αλλαγές ανά ώρα
Χ = Χαμηλή = 4 αλλαγές ανά ώρα
Π.Χ = Πολύ χαμηλή = 2 αλλαγές ανά ώρα

Ο αριθμός των ωριαίων αλλαγών δηλώνει πόσες φορές θα περνά ο αέρας μέσα από τους αεροψυκτήρες σε διάστημα μιας ώρας.

• Η παραγωγή αιθυλενίου, που χαρακτηρίζεται ανάλογα με τα μικρολίτρα του αιθυλενίου που παράγει ένα κιλό του συγκεκριμένου προϊόντος σε διάστημα μιας ώρας, δηλαδή:

Π.Υ = Πολύ Υψηλή = πάνω από 100 μικρολίτρα
Υ = Υψηλή = 10 – 100 μικρολίτρα
Μ = Μέτρια = 1 – 10 μικρολίτρα
Χ = χαμηλή = κάτω από 1 μικρολίτρο

• Η ευαισθησία στο πάγωμα, που χαρακτηρίζεται με νιφάδα*
• Ο προτεινόμενος εξαερισμός του θαλάμου, που χαρακτηρίζεται από τις αλλαγές του αέρα του θαλάμου ανά 24ωρο. Έτσι ο αριθμός 4 στη στήλη του πίνακα σημαίνει 4 αλλαγές του αέρα ανά 24ωρο, δηλαδή 1 αλλαγή κάθε 6 ώρες. Ο αριθμός 3 σημαίνει 3 αλλαγές ανά 24ωρο, δηλαδή 1 αλλαγή κάθε 8 ώρες. Στα προϊόντα που δεν αναφέρεται κανένας αριθμός στη στήλη του εξαερισμού, σημαίνει ότι για το συγκεκριμένο προϊόν δεν απαιτείται εξαερισμός του θαλάμου.
• Ακόμη κι αν πρέπει να αποθηκεύεται μόνο του ένα προϊόν, είτε λόγω της ισχυρής του οσμής, είτε λόγω της ευκολίας με την οποία απορροφά οσμές του γειτονικού του περιβάλλοντος μέσα στο ψυκτικό θάλαμο. Τα προϊόντα αυτά χαρακτηρίζονται με το σύμβολο ●

Ο έλεγχος της σωστής θερμοκρασίας του ψυκτικού θαλάμου έχει επεξηγηθεί με κάθε λεπτομέρεια σε προηγούμενα τεύχη του περιοδικού μας. Θα υπενθυμίσουμε μόνο ότι είναι απαραίτητο να υπολογίσουμε πρώτα τις θερμικές απώλειες του θαλάμου και βάσει αυτών το ψυκτικό συγκρότημα που θα χρειαστούμε για τη σωστή λειτουργία και απόδοση του θαλάμου μας.

Ο έλεγχος της υγρασίας του θαλάμου

Η απαιτούμενη σχετική υγρασία μέσα σε έναν ψυκτικό θάλαμο συντήρησης φρούτων και λαχανικών είναι ένας βασικός παράγοντας με μεγάλη σημασία. Με μια ματιά στον προηγούμενο πίνακα διαπιστώνουμε ότι αυτή είναι υψηλή, σε ποσοστό που κυμαίνεται ανάμεσα στο 85% και στο 95%.

Αν η σχετική υγρασία του θαλάμου είναι πιο χαμηλή από την απαιτούμενη, τότε ο παγωμένος αέρας απορροφά υγρασία (νερό) από τη σάρκα των φρούτων, τα οποία έτσι αφυδατώνονται. Η αφυδάτωση προκαλεί «ρυτίδιασμα» της επιφάνειας, γήρανση, κακή εμφάνιση και απώλεια του ποιοτικού επιπέδου των φρούτων και των λαχανικών. Για το λόγο αυτό είναι απαραίτητο να διατηρείται η σχετική υγρασία από 85% μέχρι 95%.

Η απαιτούμενη σχετική υγρασία μέσα σ’ έναν ψυκτικό θάλαμο εξασφαλίζεται με τη διαφορική θερμοκρασία λειτουργίας, το γνωστό μας Δt, που είναι η διαφορά θερμοκρασίας ανάμεσα στη θερμοκρασία εξάτμισης του ψυκτικού υγρού μέσα στον αεροψυκτήρα (που πρακτικά είναι ίση με τη θερμοκρασία αναρρόφησης του συμπιεστή) και της θερμοκρασίας του ψυκτικού θαλάμου. Έτσι αν η θερμοκρασία αναρρόφησης του συμπιεστή είναι -5^oC και η θερμοκρασία του ψυκτικού θαλάμου είναι 0oC, τότε το Δt είναι 5^oC και σ’ αυτό το Δt αντιστοιχεί σχετική υγρασία 90%.

Αν λοιπόν ρυθμίσετε τη θερμοκρασία αναρρόφησης του συμπιεστή σας στους -5^oC, τότε στο θάλαμο θερμοκρασίας 0^oC θα έχετε πετύχει σχετική υγρασία 90%. Σε περιπτώσεις που η απαιτούμενη σχετική υγρασία ξεπερνά αυτό το ποσοστό, τότε πρέπει να χρησιμοποιήσετε παράλληλα και ένα υγραντή.

H απαιτούμενη σχετική υγρασία μέσα σε ένα ψυκτικό θάλαμο, εξασφαλίζεται με τη διαφορετική θερμοκρασία λειτουργίας, το γνωστό μας Δt, που είναι η διαφορά θερμοκρασίας ανάμεσα στη θερμοκρασία αναρρόφησης του συμπιεστή (που είναι πρακτικά ίση με τη θερμοκρασία εξάτμισης του ψυκτικού υγρού μέσα στον αεροψυκτήρα) και της θερμοκρασίας του ψυκτικού θαλάμου. Πρέπει να σημειώσουμε, ότι υψηλές τιμές Δt αφυγραίνουν πιο πολύ τον αέρα που περνά μέσα από τις πτερυγώσεις του αεροψυκτήρα και έτσι προκαλούν χαμηλή σχετική υγρασία μέσα στο θάλαμο. Αυτό σημαίνει πρακτικά, ότι όσο μεγαλώνει το Δt, τόσο χαμηλώνει η σχετική υγρασία μέσα στο ψυκτικό θάλαμο.

Το διάγραμμα  και ο πίνακας κάτω από τη γραφική παράσταση μας οδηγεί να ρυθμίσουμε την απαιτούμενη θερμοκρασία εξάτμισης, δηλαδή τη θερμοκρασία αναρρόφησης του συμπιεστή μας, ώστε να πετύχουμε μέσα στο ψυκτικό μας θάλαμο την επιθυμητή σχετική υγρασία.

Ένας αεροψυκτήρας μπορεί να παρουσιάσει μεγάλη διακύμανση της ισχύος του και της αποδοσής του ανάλογα με το Δt. Όσο πιο μεγάλο είναι το Δt, τόσο πιο μεγάλη θα είναι η ισχύς που θα αναπτύσσει, καθώς επίσης και η απόδοση. Αντίθετα αν ελαττώσουμε το Δt, τότε θα μικρύνει και η ισχύς του αεροψυκτήρα.

Προσδιορισμός της απόδοσης του απαιτούμενου υγραντή για υψηλή και ρυθμιζόμενη σχετική υγρασία μέσα στο ψυκτικό θάλαμο

Στο διάγραμμα της προηγούμενης σελίδας φαίνεται καθαρά, ότι με τη διαφορική θερμοκρασία Δt, μπορούμε να πετύχουμε σχετική υγρασία 70% – 90% μέσα στο ψυκτικό θάλαμο. Σε μερικές όμως περιπτώσεις ευπαθών, προδιαγράφεται σχετική υγρασία 90% – 98% και μάλλιστα σταθερή και ρυθμιζόμενη. Σ’ αυτές τις περιπτώσεις ρυθμίζουμε το Δt, αλλά χρησιμοποιούμε και ένα υγραντή, που μπορεί να ανεβάσει τη σχετική υγρασία του θαλάμου μέχρι και 100%, με σταθερότητα που ρυθμίζεται με ένα υγροστάτη. Η απόδοση του απαιτούμενου υγραντή προσδιορίζεται με την ποσότητα του νερού που πρέπει να ψεκάζει σε διαστήματα μιας ώρας, για να διατηρεί τη σχετική υγρασία του θαλάμου στα επιθυμητά επίπεδα.

Το παράδειγμα, που ακολουθεί μας δείχνει την απλοποιημένη μέθοδο, που χρησιμοποιούμε, για να προσδιορίσουμε την ωριαία απόδοση του υγραντή, δηλαδή την ποσότητα νερού, που θα ψεκάζει μέσα στο θάλαμο.

Παράδειγμα

Ένας ψυκτικός θάλαμος συντήρησης ευπαθών προϊόντων λειτουργεί ικανοποιητικά σε συνθήκες θερμοκρασίας 0οC και σχετικής υγρασίας 80% για τις οποίες είχε κατασκευαστεί. Ο ιδιοκτήτης του θαλάμου μας κάλεσε και ζήτησε να αυξήσουμε την υγρασία στο 95%, επειδή πρόκειται να αποθηκεύσει προϊόντα, που απαιτούν αυτή την υγρασία, Ο θάλαμος έχει όγκο 1000m³.

Σκεπτικό

Ο θάλαμος λειτουργεί με σχετική υγρασία 80%, άρα με Δt = 7 και θερμοκρασία αναρρόφησης – 7^οC. Για να λειτουργήσει με σχετική υγρασία 95%, πρέπει να κατεβάσουμε τη θερμοκρασία αναρρόφησης στους -4^οC, ώστε να πετύχουμε σχετική υγρασία 95%. Αποδείχθηκε με δοκιμή ότι αυτή η ελάττωση του Δt προκάλεσε και ελάττωση της ισχύος του αεροψυκτήρα.

Απόφαση

Για να μην συμπληρώσουμε τον αεροψυκτήρα, αποφασίστηκε να λειτουργεί ο θάλαμος για τις συνθήκες, που κατασκευάστηκε, δηλαδή σχετική υγρασία 80%. Θερμοκρασία 0οC, και διαφορικό Δt = 7. Ένας υγραντής θα διορθώνει την υγρασία στα επιθυμητά επίπεδα του 95%.

Προσδιορισμός της απόδοσης του υγραντή

α/ Βρίσκουμε πρώτα την απόλυτη υγρασία, δηλαδή την πραγματική ποσότητα του νερού, που περιέχει κάθε m³ αέρα του θαλάμου στις συνθήκες λειτουργίας 0^οC και 80% σχετική υγρασία. (Απόλυτη υγρασία = 3,6gr/m³) από το ψυχρομετρικό διάγραμμα.
β/ Βρίσκουμε στη συνέχεια την απόλυτη υγρασία, δηλαδή την πραγματική ποσότητα του νερού, που περιέχει κάθε m³ αέρα του θαλάμου στις νέες συνθήκες λειτουργίας, δηλαδή 0οC θερμοκρασία και 95% σχετική υγρασία. (Απόλυτη υγρασία = 4,7gr/m³), από το ψυχρομετρικό διάγραμμα και πάλι.
γ/ Εδώ τώρα παρατηρούμε πως οι καινούργιες συνθήκες λειτουργίας απαιτούν αύξηση της ποσότητας του νερού κατά 4,7 – 3,6 = 1.1 gr/m³.
δ/ Ο όγκος του θαλάμου δόθηκε 1000m³. Επομένως ο υγραντής θα έχει απόδοση 1.1χ1000 = 1100gr/h
ε/ Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε υγραντή με απόδοση 2000gr/h ή και 3000gr/h σε συνεργασία με ένα υγροστάτη, για αυτόματη ρύθμιση της υγρασίας.

Παρατήρηση

Επειδή οι θάλαμοι συντήρησης ευπαθών λειτουργούν συνήθως σε θερμοκρασία 0^οC, σας δίνω πιο κάτω την απόλυτη υγρασία, για να μη χρειάζεται η χρήση του ψυχρομετρικού διαγράμματος: