СПОСОБ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ КОНТРОЛИРОВАНИЯ АТМОСФЕРЫ В ПОМЕЩЕНИИ, ЗАПОЛНЕННОМ ПРОДУКЦИЕЙ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА ИЛИ САДОВОДСТВА Российский патент 2017 года по МПК A01F25/00 A23B7/148 

Изобретение относится к способу контролирования атмосферы в закрытом помещении, по меньшей мере, частично заполненном продукцией сельского хозяйства или садоводства, путем прямого измерения интенсивности дыхания продуктов сельского хозяйства или садоводства и регулирования содержания уровня кислорода, содержания уровня углекислого газа и/или содержания уровня азота в помещении, в котором осуществляется измерение дыхания. Подобный способ известен из Международной публикации WO 2011/113915 A1.

Надлежащее хранение продукции сельского хозяйства и садоводства представляет собой большую важность. Обычно, такие продукты собирают один раз в году, и для того, чтобы сохранить высокий уровень цен на них, их необходимо постоянно доставлять в торговую сеть в течение некоторого периода времени. Известно, что продукты сельского хозяйства и садоводства могут храниться в течение длительного периода времени, если их хранить в контролируемой атмосфере (CA). Под контролируемой атмосферой в данном тексте следует подразумевать атмосферу с составом, особенно содержанием кислорода, содержанием углекислого газа и содержанием азота, который поддерживается в строго определенных пределах.

Уровень содержания кислорода представляет собой особую важность для срока годности при длительном хранении продукции; его следует поддерживать на наиболее низком уровне. Это объясняется тем, что свежие продукты сельского хозяйства и садоводства обладают дыханием в течение хранения; они потребляют кислород из атмосферы и используют его, чтобы превратить или сжечь сложные молекулы, такие как глюкоза, где выделяется энергия. Такое дыхание сопровождается созреванием продуктов, и тем самым их срок годности при хранении ограничивается.

Для того чтобы предотвратить преждевременное созревание, плоды, такие как яблоки или груши, хранят в атмосфере с очень низким содержанием кислорода, таким как ULO (сверхнизкий кислород) хранение. Для груш, содержание кислорода составляет, например, 2-3 процента, в то время как для яблок оно доходит до 0,8-1,5 процента.

Хотя снижение содержание кислорода приводит, в общем, к удлинению срока годности, имеются пределы возможного снижения. Это обусловлено тем, что существует риск, если содержание кислорода становится слишком низким, дыхания или аэробного дыхания, преобразованного в ферментацию, или анаэробного дыхания. При ферментации, которое можно наблюдать как “критическое дыхание” продуктов, глюкоза превращается в углекислый газ и (в случае свежих продуктов садоводства) в спирт. Если ферментация продолжается в течение достаточно длительного времени, она приводит к порче продуктов, тем самым они становятся не пользующимися спросом.

Несмотря на этот риск, все же существует необходимость в случае некоторых продуктов сельского хозяйства и садоводства дополнительного снижения содержания кислорода, при котором хранятся продукты. Это диктуется, главным образом, желанием предотвратить дефекты хранения. До настоящего времени, для этой цели обычно использовали химические средства, но использование их все в большей степени подвергается сомнению. Яблоки и груши, например, до сих пор по-прежнему после сбора обрабатывают DPA (дифениламин) с тем, чтобы предотвратить побурение, поражение кожуры, при котором появляется почернение, которое приводит фрукты в непригодное состояние. Однако использование подобного средства запрещено в Европе с 2012 года.

Для того чтобы осуществить дополнительное снижение содержания кислорода, при котором плоды хранятся, необходимо, чтобы переход от дыхания к ферментации был четко определен, чтобы были предприняты своевременные измерения для предотвращения поражения продуктов.

Различные способы уже известны для своевременного определения появления ферментации.

Первый способ основан на измерении количества спирта, образованного в процессе ферментации. В данном известном способе образцы плодов, хранящиеся в помещении для хранения, берутся периодически, например, еженедельно. Указанные образцы, которые могут состоять, например, из нескольких яблок или груш, анализируют в лаборатории, где содержание этанола в свежем фрукте определяют химическим анализом. Проблема этого известного способа заключается в том, что он зависит от близости (доступности) хорошо оборудованной лаборатории, в то время как выполнение работы и транспортировка образцов являются времязатратными и дорогостоящими. Поскольку количественное определение спирта, практически, не может быть выполнено в самом помещении для хранения, указанный способ не является подходящим для включения в систему измерения и контроля, соединенную с помещением.

Другой известный способ описан в публикации “The harvest watch system - measuring fruit's healthy glow”, B.E. Stephens and D.J. Tanner, ISHS Acta Horticulturae 687: International Conference Postharvest Unlimited Downunder 2004. Указанный способ основан на измерении флуоресценции хлорофилла в кожуре, который должен быть индикатором состояния здоровья фруктов, особенно количество хлорофилла. Способ основан на облучении образца хранящихся плодов и выявления риска ферментации на основе результатов измерения флуоресценции. Связь между определяемой флуоресценцией кожуры и появлением ферментации, однако, не является однозначной на практике, поэтому этот способ не вполне надежен.

Заявленный документ WO 2011/113915 A1 описывает способ и систему для хранения плодов или другой продукции в условиях ULO, особенно яблок, где имеет место непрерывное измерение изменения содержания кислорода и углекислого газа в помещении для хранения с тем, чтобы определить на основании этого дыхательную активность хранящихся плодов. На основании этой дыхательной активности, и с учетом эффекта утечек в помещении для хранения, атмосферу в помещении затем постоянно контролируют путем подачи кислорода, когда величина параметра GERQ (показатель интенсивности газообмена в тканях) изменяется. Обнаружено, что известный способ является наиболее подходящим для использования в лабораторных условиях, поскольку он не представляется возможным на практике для постоянного измерения и контроля дыхания у плодов в кондиционированном помещении для хранения.

Поэтому, существует необходимость практического способа, посредством которого атмосферу в закрытом помещении для хранения продуктов сельского хозяйства или садоводства можно контролировать надежным способом, так что риск ферментации, даже при очень низких уровнях кислорода, можно, по существу, целиком предотвратить. Согласно изобретению, это достигается таким образом, что дыхание определяют периодически, в каждом случае в течение определенного времени, и помещение изолируют от внешних воздействий в течение определения дыхания. Принимая фактическое дыхание в качестве исходной точки, лучший контроль достигается, чем могло быть возможным на основании результатов предыдущего испытания или теоретических моделей. Периодическое определение в течение некоторого времени в полностью изолированной атмосфере также делает возможным измерение небольших различий в содержании кислорода и углекислого газа надежным способом. В дальнейшем, “накопление” продуктов дыхания, особенно углекислого газа, представляется таким, как это было измерено.

Для того чтобы получить более достоверную картину состояния продуктов без измерений, нарушающих процесс хранения, дыхание можно определить в течение, по меньшей мере, одного часа во времени, предпочтительно в течение нескольких часов. Таким образом, получают соответствующе измеряемое “накопление” углекислого газа и соответствующе измеряемое уменьшение концентрации кислорода.

Для надежного обнаружения, прибор, регулирующий содержание кислорода, содержание углекислого газа и/или содержание азота, который связан с помещением, можно предпочтительно выключить в течение определения дыхания. Регулирующие температуру средства, связанные с помещением, также предпочтительно выключают в течение определения дыхания.

Надежность определения дополнительно улучшают, когда помещение делают практически полностью герметически закрытым, по меньшей мере, в течение определения дыхания. Для того чтобы предотвратить проникновение богатой кислородом воздушной окружающей среды в помещение через возможно остающиеся малые места утечки, иначе определение будет искажено, тогда давление в помещении предпочтительно доводят до более высокого уровня, чем давление окружающего воздуха до определения дыхания. Это можно осуществить простым способом путем нагнетания количества газа, например, азота.

Когда атмосферу в помещении заставляют двигаться, или ее поддерживают в состоянии движения в течение определения дыхания, продукты дыхания распространяются равномерно по всему помещению так, что более надежное определение достигается.

В течение измерения, которое обычно занимает несколько часов, все оборудование для кондиционирования может быть, таким образом, выключено, с возможным исключением для вентиляции, и охлаждающую камеру отключают. Все, что затем происходит, это измерение при заданном времени температуры и состояния газа в охлаждающей камере.

Для того чтобы снизить до минимума трудозатраты на измерение и контроль, рекомендовано, чтобы дни или даже недели проходили между последующими определениями. Сразу после создания атмосферы с пониженным содержанием кислорода, состояние хранящейся продукции изменяется только медленно, так что все еще возможно с таким периодическим измерением принимать своевременные меры при появлении неотвратимой опасности ферментации.

Простое обеспечение контроля получают, когда дыхание продукции сельского хозяйства и садоводства определяют путем измерения поглощения продукцией кислорода, измерения выделения продукцией углекислого газа и определения их отношения, и содержание кислорода в помещении снижается до тех пор, пока таким образом определенное отношение остается постоянным в значительной степени. Показателем этого отношения является так называемый дыхательный коэффициент (RQ), определенный как доля углекислого газа, образованного при дыхании и поглощении кислорода:

RQ = образованный CО₂/поглощенный О₂ (I)

Постоянное отношение поглощения кислорода и выделения углекислого газа указывает на нормальное дыхание, так что предел, при котором происходит ферментация, очевидно, не достигается. В таком случае, содержание кислорода может быть в дальнейшем снижено, либо интенсивно путем извлечения кислорода из помещения для хранения, либо пассивно, не восполняя кислород, поглощенный при дыхании.

Для того чтобы предотвратить потерю количества хранящейся продукции, рекомендовано, чтобы содержание кислорода в помещении увеличилось, по меньшей мере, временно, сразу после того, как отношение поглощения кислорода и выделения углекислого газа изменилось в значительной степени. Такое изменение, в конечном счете, указывает на ферментацию, и этот процесс может быть остановлен или даже обращен в определенных пределах при увеличении содержания кислорода в помещении.

Для того чтобы получить хорошую картину дыхания, определение предпочтительно включает ряд измерений поглощения кислорода и выделения углекислого газа. Ряд измерений должен быть достоверным в данном случае, чтобы достичь надежного контроля.

Изобретение также относится к оборудованию, посредством которого описанный выше способ может быть осуществлен. Оборудование, известное из Международной публикации WO 2011/113915 A1 для контроля атмосферы в закрытом помещении, по меньшей мере, частично заполненном продукцией сельского хозяйства или садоводства, включает управляемый прибор, регулирующий содержание кислорода, содержание углекислого газа и/или содержание азота в помещении, систему контроля, соединенную с этим прибором для регулирования, и средства, соединенные с системой контроля для непосредственного определения интенсивности дыхания продуктов сельского хозяйства или садоводства.

Оборудование согласно изобретению отличается от известного оборудования тем, что система контроля выполнена с возможностью периодически включать средства измерения дыхания в течение определенного периода во времени и изолировать помещение от внешних влияний, когда средства определения дыхания включены. Надежное “измерение накопления” продуктов дыхания может быть, таким образом, выполнено.

Система контроля преимущественно может быть выполнена с возможностью в данном случае содержать средства определения дыхания включенными в течение, по меньшей мере, одного часа во времени, предпочтительно в течение нескольких часов подряд для достижения достаточного “накопления”, чтобы можно было легко измерить уменьшение содержания кислорода и увеличение содержания углекислого газа, соответственно.

Система контроля предпочтительно выполнена с возможностью выключения прибора для регулирования, когда средства определения дыхания включены.

Указанные средства определения дыхания предпочтительно могут включать, по меньшей мере, один измеритель кислорода и, по меньшей мере, один измеритель углекислого газа.

Прибор для регулирования может дополнительно иметь средства регулирования температуры в помещении. Хранение в условиях CA или ULO является самым эффективным при низкой температуре, порядка нескольких градусов выше точки замерзания.

Дополнительные предпочтительные варианты оборудования согласно изобретению описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.

И наконец, изобретение относится к закрытому помещению для хранения продуктов сельского хозяйства или садоводства в контролируемой атмосфере, которое может быть обеспечено оборудованием, как описано выше. Согласно изобретению, такое помещение имеет особенность, заключающуюся в том, что оно является практически полностью герметически закрытым в любом случае, когда средства определения дыхания работают. Для этой цели, помещение может иметь плотность утечек менее чем 0,2 см² на 100 м³, предпочтительно менее чем 0,15 см² на 100 м³ и более предпочтительно порядка 0,1 см² на 100³.

В настоящее время изобретение будет разъяснено на основе варианта осуществления изобретения, где ссылка сделана на сопровождающий графический материал, в котором

Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение помещения для хранения продуктов сельского хозяйства или садоводства с оборудованием для контролирования атмосферы согласно изобретению,

Фиг. 2 представляет собой график, в котором образование углекислого газа представлено как функция давления кислорода,

Фиг. 3 представляет собой кривую, показывающую изменения дыхательного коэффициента как функцию содержания кислорода в помещении для хранения,

Фиг. 4 представляет собой график, показывающий измеренное поглощение кислорода и выделение углекислого газа плодов в помещении для хранения, и

Фиг. 5 представляет собой схематическое изображение последовательности цикла измерения для определения дыхания плодов в помещении для хранения.

Помещение 1 для хранения продуктов сельского хозяйства или садоводства, например, плодов, закрыто со всех сторон. Практически, оно представляет собой помещение 1, которое является подходящим для хранения нескольких десятков или даже сотен тонн плодов.

Расположенным в одной из стен помещения 1 является проем 2, через который плоды могут подаваться и удаляться из помещения. Этот проем 2 может быть герметично закрыт дверью 3. Соединенным с помещением 1 является оборудование 4, которое контролирует атмосферу в помещении 1. Указанное оборудование 4 включает прибор для регулирования 5, регулирующий содержание кислорода О₂, содержание углекислого газа СО₂ и содержание азота N₂ в помещении и регулирующий температуру Т в помещении 1. Оборудование 4 также включает систему контроля 6, которая соединена с прибором для регулирования 5.

Прибор для регулирования 5 включает модуль 7, регулирующий содержание кислорода, такой как генератор кислорода, и модуль 8, регулирующий содержание углекислого газа. Модуль 8 для регулирования содержания углекислого газа может включать так называемый скруббер СО₂. Модуль 9 для регулирования содержания азота, такой как генератор азота, также образует часть прибора для регулирования 5. Кроме того, прибор для регулирования 5 включает холодильный агрегат 10, контролирующий температуру в помещении 1. Оборудование 4 также включает средства 17 для приведения воздуха в помещении 1 в движение. Указанные средства приведения воздуха в движение 17, которые также могут контролироваться системой контроля 6, могут, например, иметь форму одного или более вентиляторов. Система контроля 6 включает блок обработки данных 11, который соединен в способе контролирования с различными модулями 7-10, и блок ввода и вывода 12, например, в виде рабочей станции или ПК с экраном, клавиатурой и принтером.

Вплоть до этого места, оборудование 4 является, в основном, таким же, как обычное оборудование для контроля атмосферы. Оборудование контроля служит для того, чтобы снизить содержание кислорода О₂ так быстро, как это возможно в помещении 1 сразу после того, как плоды были помещены в помещение 1, и это помещение изолировали путем закрытия двери 3. Это содержание кислорода доходит до 21 процента в атмосферном воздухе, и для хранения в условиях CA или ULO его снижают до 2-3 процентов в случае груш и 0,8-1,5 процента в случае яблок. Система контроля 6 активирует для этой цели модуль азота 9, который генерирует азот и заполняет азотом N₂ помещение 1, тем самым кислород O₂ вытесняется из помещения 1. Содержание углекислого газа СО₂ в помещении 1 регулируется в данном изобретении модулем углекислого газа или скруббером 8, который удаляет углекислый газ, образованный при дыхании плодов. Охлаждение 10 также активируется после закрытия помещения 1, чтобы снизить температуру в помещении до величины, которая, в зависимости от хранящейся продукции, может изменяться от -2 до 15°C. Плоды могут храниться самое долгое время при этих низких температурах. Эта часть контроля имеет место под влиянием программы, которая выполняется системой контроля 6 и которая может быть основана на результатах предварительных испытаний или теоретических положений.

Контрольное оборудование 4 согласно изобретению отличается от общепринятого оборудования в первом примере присутствием датчика кислорода 13 и датчика углекислого газа 14, которые в представленном варианте осуществления изобретения расположены в помещении 1, и которые соединены с системой контроля 6 для генерации сигнала. Точно так же, как и остальная часть контрольного оборудования 4, эти датчики 13, 14 могут быть иначе расположены вне помещения 1 и связаны через пробоотборные линии с помещением 1. Поглощение кислорода и выделение углекислого газа, которое вместе определяет дыхательную активность плодов, может быть измерено непосредственно с использованием датчиков 13, 14. Таким образом, получается ясная картина дыхания плодов, которая может служить основой для дальнейшего контроля состава атмосферы в помещении 1.

Контрольное оборудование 4 также обеспечено согласно изобретению средствами для установки определенного давления в помещении 1. Фактически, в помещении 1 должно быть небольшое избыточное давление относительно окружающей зоны. Такое избыточное давление предотвращает возможные утечки, приводящие к тому, что окружающий воздух значительно отличается по составу - в частности чрезмерно высокое содержание кислорода - способный проникнуть в помещение 1. В представленном варианте осуществления изобретения, регулирующие давление средства включают первый манометр 15 в помещении 1 и второй манометр 16 вне помещения 1. Оба манометра 15, 16 соединены с блоком обработки данных 11 системы контроля 6, которая определяет разность давления между помещением 1 и окружающей зоной на основе измерения сигналов. Если эта разница давления является слишком малой или отрицательной, газ или газовая смесь вводится в помещение 1, чтобы увеличить в нем давление. В представленном варианте осуществления изобретения, система контроля контролирует генератор азота 9, который вводит азот в помещение 1 до тех пор, пока давление в нем в достаточной степени не увеличится относительно давления окружающей среды.

Работа описанного выше контрольного оборудования 4 осуществляется следующим образом.

Когда содержание кислорода в помещении 1 снижается согласно контрольной программе до величины, типичной для хранения в условиях CA или ULO, дополнительный контроль атмосферы в помещении 1, и особенно дополнительное снижение содержания кислорода, осуществляют на основе фактической активности дыхания хранящихся плодов, определенной с использованием датчиков кислорода и углекислого газа 13, 14. Это называется заявителем как Динамическое контролируемое дыхание (DCR).

Известно, что интенсивность дыхания плодов уменьшается по мере того, как содержание кислорода в помещении 1 падает, хотя это уменьшение не является линейным, как показано на фиг. 2. На указанной фигуре показано, что образование СО₂ плодами отложено против давления кислорода, построенные точки представляют собой фактические измеряемые точки из практических испытаний, в то время как линия представляет собой модель, основанную на вычисленной активности ферментов, участвующих в реакциях. Когда давление кислорода или содержание кислорода в помещении 1 уменьшается дополнительно, наступает момент, когда образование СО₂ будет резко повышаться в значительной степени. Это происходит в результате ферментации. Точка перехода, при которой образование углекислого газа является минимальным, представляет собой анаэробную точку компенсации АСР.

С целью контролирования атмосферы в помещении 1, используют отношение поглощения кислорода и выделения углекислого газа. Как указано, это отношение можно выразить посредством дыхательного коэффициента RQ:

RQ = выделенный CО₂/поглощенный О₂ (I)

В случае, когда глюкоза сгорает, дыхательный коэффициент RQ = 1. Это следует из химической формулы дыхания:

C₆H₁₂О₆ + 6О₂ => 6CО₂ + 6H₂О (II)

Энергия высвобождается в процессе дыхания, с одной стороны в виде АТР (аденозинтрифосфат, общий носитель энергии в живых организмах) и с другой стороны в виде тепла.

То, что дыхательный коэффициент RQ увеличивается при переходе от дыхания к ферментации, следует из того факта, что для целей ферментации кислород не поглощается, в то время как углекислый газ выделяется, как показано из приложенной химической формулы:

C₆H₁₂О₆ => 2CО₂ + 2C₂H₅OH (III)

Энергия также высвобождается в течение указанного превращения, хотя она высвобождается в значительно меньшей степени, чем в процессе дыхания.

Переход от дыхания к ферментации можно четко увидеть на основе дыхательного коэффициента RQ (фиг. 3). Контроль атмосферы в помещении 1 на основе определенного дыхания, поэтому, состоит из определения отношения поглощения кислорода и выделения углекислого газа, например, путем расчета дыхательного коэффициента RQ, и содержание кислорода в помещении снижается при условии, что это отношение остается, в большей степени, постоянным. Однако, как только отношение больше не остается постоянным, но изменения очевидны, как указано на графике дыхательного коэффициента острым изгибом, достигается анаэробная точка компенсации АСР, и содержание кислорода в помещении 1 должно повыситься, чтобы предотвратить повреждение плодов. В случае, где величина RQ, составляющая приблизительно 1, является обычной, увеличение выше этой величины, например, 1,5, представляется, в сущности, рискованным, тогда должны быть приняты соответствующие меры.

В практическом варианте оборудования 4, система контроля 6 запрограммирована до более низкого содержания кислорода на 0,1 процент во времени до тех пор, пока дыхательный коэффициент RQ составляет менее чем 1,3. Как указано, это можно сделать активно или пассивно. Когда дыхательный коэффициент имеет величину, лежащую в области между 1,3<RQ<1,5, система контроля 6 программирована так, что влияние содержания кислорода отсутствует. Однако, до тех пор, пока дыхательный коэффициент определяется как повышающийся до RQ>1,5, система контроля 6 начинает действовать, чтобы увеличить содержание кислорода.

Для этой цели, система контроля 6 включает вентиляцию 7, которая впускает кислород в помещение 1. Содержание кислорода требуется повысить только до такой степени, чтобы нормальное, аэробное дыхание возобновилось. Только в том случае, когда самое последнее положение, в котором дыхание все еще определяется и где дыхательный коэффициент RQ все еще остается постоянным, необходимо восстановить для этой цели. Поскольку система контроля 6 выполнена с возможностью сохранять в памяти и/или распечатывать измеренные величины, это предыдущее положение может быть восстановлено простым способом так, что система контроля 6 может определить, как долго вентиляция 7 должна оставаться включенной. Также возможно повысить содержание кислорода на предопределенное количество, например, 0,2 процента во времени.

Снижение содержания кислорода до тех пор, пока определение указывает на присутствие дыхания и отсутствие ферментации, может происходить как активно, так и пассивно. Активное снижение вынуждает систему контроля 6 включить генератор азота 9, в то время как пассивное снижение содержания кислорода происходит в результате продолжающейся дыхательной деятельности плодов.

Для надежного определения дыхательной деятельности, необходимо, чтобы все внешние воздействия были удалены. Для этого, система контроля 6 отключает прибор для регулирания 5 полностью. Модуль кислорода 7, модуль углекислого газа 9, модуль азота 9 и холодильный агрегат 10, таким образом, выключаются, тем самым помещение для хранения 1 оказывается “отключенным”. Это происходит только после того, как система контроля 6 установила, что избыточного давления в помещении 1 достаточно для предотвращения проникновения окружающего воздуха в помещение. В случае, если избыточного давления не достаточно, оно может затем восстановиться путем впуска определенного количества газа, например, азота или кислорода. Перемещающие воздух средства 17 могут оставаться в рабочем состоянии, поскольку слабая вентиляция обеспечивает некоторое перемешивание воздуха в помещении, тем самым определение может быть более точным.

Таким образом, в этой ситуации, содержание кислорода и содержание углекислого газа больше не определяется посредством прибора для регулирования 5, но единственно при дыхательной деятельности хранящихся плодов. В других случаях, прибор для регулирования 5 не может оставаться выключенным в течение слишком длительного времени, поскольку температура в помещении 1 в дальнейшем крайне резко поднимается. Практические испытания показали, что определение, которое длилось несколько часов, например, четыре часа, может и не вызывать проблем. Такая продолжительность является достаточной для достижения легкости измерения “накопления” углекислого газа, выделяемого плодами, и аналогично для легкости измерения уменьшения содержания кислорода.

Для надежного определения, кроме того, необходимо, чтобы помещение 1 было практически полностью герметически закрыто. Поскольку содержание кислорода в наружном воздухе составляет 21 процент, то лишь незначительная утечка должна уже привести к определению чрезмерно высокого содержания кислорода, и таким образом, дыхательный коэффициент RQ будет занижен. Поэтому, в способе согласно изобретению более высокие стандарты для помещения хранения 1 установлены, чем до сих пор были приняты для хранения в условиях CA или ULO. Следовательно, плотность утечек должна составлять ниже чем 0,2 см² на 100 м³, и предпочтительно намного ниже. Предпочтительно, помещение 1 имеет утечки с максимальной площади поверхности 0,15 см² на 100 м³, и предпочтительно порядка 0,10 см² на 100 м³.

Определение состоит из осуществления измерений при установленных интервалах с использованием сенсора кислорода 13 и сенсора углекислого газа 14. На фиг. 4 показано, что в течение нескольких часов определения, наблюдается, в основном, линейное уменьшение содержания кислорода в помещении 1, в то же время одновременно наблюдается, практически, линейное увеличение содержания углекислого газа. Дыхательный коэффициент RQ, как было найдено в данном варианте осуществления изобретения, составил немного выше чем 1, поскольку не только глюкоза “сгорает”, согласно формуле II, но, например, также малат (яблочная кислота), который в первую очередь превращается в глюкозу, где углекислый газ также образуется.

Определения повторяются периодически, вначале, например, каждый день. При более длительном хранении продуктов, в дальнейшем частота, с которой производят измерения, может быть снижена, поскольку изменения в атмосфере в помещении 1 становятся значительно меньше. Затем, определение может быть выполнено, например, один раз в каждые два или три дня или даже один раз в неделю.

Хотя и было сделано девять индивидуальных измерений в испытании, результаты которого представлены на фиг. 4, очевидно, можно на практике осуществить от трех до пяти измерений для достижения надежного определения. На этой фиг. 4 показано, что допустимое измеряемое значение не обнаружено при каждой точке времени. Таким образом, измерения, которые сделаны после 2,5 и 3 часов, не включены в результаты в данном случае, поскольку они намного отличаются от смежных величин и от ранее зафиксированных измеренных значений.

На фиг. 5 представлены ступени типичного цикла измерения, который можно использовать на практике. Он основан на измерении при двух различных точках в помещении для хранения 1, где два измерения осуществляют в каждом случае при определенных интервалах.

Первой ступенью является калибровка измерителя кислорода в области, подходящей для контроля DCR, т.e. от 0 до 2 процентов О₂. Затем, прибор для регулирования 5 отключают. Только средства перемещения воздуха или вентиляторы 17 могут продолжать работать при сниженной скорости вращения для небольшого перемешивания в течение измерения. Это перемешивание не является постоянным, но происходит только, когда фактически осуществляется измерение содержания кислорода и содержания углекислого газа. Вентиляторы могут быть включены, например, за минуту до начала измерения и выключены вновь немедленно после последнего измерения.

После выключения прибора для регулирования 5, следует период ожидания, состоящий из двух минут, с целью легкого перемешивания и выравнивания разницы в давлении в помещении 1. Затем, делают измерение разницы давления между помещением для хранения 1 и окружающей зоной. Хотя и не показано на фиг. 5, измерение температуры можно осуществлять одновременно в помещении 1. Относительную влажность и содержание этилена также можно необязательно измерять. Затем, вводят азот в помещение 1 так, чтобы достичь достаточного избыточного давления. Затем, средства перемещения воздуха 17 включаются, чтобы вентилировать помещение 1 и за этим следует период ожидания, например, минута.

Затем, первый сеанс измерения начинают путем выполнения измерения при первой точке измерения. В представленном примере, это измерение занимает 3,5 минуты. Затем, осуществляют измерение, аналогично в течение 3,5 минут, при другой точке в помещении 1. Таким образом, первые величины содержания кислорода и содержания углекислого газа в помещении 1 становятся известными. Затем следует период ожидания до осуществления последующего измерения. В примере фиг. 4, измерения повторяют каждые полчаса, так что время ожидания между двумя сеансами составляет в данном примере до 30-2×3,5=23 минут. В течение этого периода, система измерения может быть использована для измерений в других помещениях для хранения.

На последующей ступени, измерения вновь осуществляют при точках измерений 1 и 2, в результате чего величины содержания кислорода и содержания углекислого газа, таким образом, и в этот раз становятся известными. На основании разницы между измеренными величинами, уменьшение содержания кислорода и одновременно образование углекислого газа можно определить, и, следовательно, дыхательный коэффициент RQ. Система контроля 6 выполнена с возможностью в данном случае не учитывать измеренные величины, отличающиеся слишком от ожидаемых конечных результатов. Таким образом, измерение может быть признано недействительным, если разница между измеренными величинами при одной и другой измеряемой точке превосходит установленный порог, например, если измеренные величины содержания кислорода, содержания углекислого газа или величины дыхательного коэффициента RQ, рассчитанные на основании этого, отличаются более чем на 10% друг от друга. Система контроля 6 также может признавать измерение недействительным, если температура или давление в помещении 1, которая контролируется постоянно в течение сеанса измерения, слишком отличается от предельных значений.

В представленном примере, описанный выше сеанс измерения вновь повторяли после определенного периода ожидания для получения контрольного измерения. Этот второй сеанс измерения также начинается с введения азота, вентиляции и ожидания, после которых измерение вновь осуществляют при двух различных точках в помещении 1. Затем, указанные измерения вновь повторяют после определенного интервала, так что две величины содержания кислорода и содержания углекислого газа, из которых можно рассчитать дыхательных коэффициент RQ, также становятся известными при каждой измеряемой точке в контрольном сеансе. В данном случае, измеренные величины являются единственно принятыми, если они не отличаются слишком друг от друга и от ожидаемых измеренных величин. Два сеанса измерения также признаны недействительными, если измеренные величины второго сеанса измерения значительно отличаются от величин первого сеанса измерения.

Если два сеанса измерения являются вполне применимыми, средняя величина дыхательного коэффициента первого сеанса измерения и дыхательного коэффициента второго сеанса измерения определяется и используется как средний дыхательный коэффициент RQ_ср. относительно контрольного содержания кислорода в помещении 1. Среднее из начального времени первого и второго сеансов измерения используют в данном случае как время определения.

Несомненно, каждый сеанс измерения может на практике состоять из более, чем двух измерений. Как установлено, от трех до пяти измерений на сеанс измерения, вероятно, будет необходимо и достаточно для хорошего контроля атмосферы. Каждый сеанс измерения может длиться несколько часов (пример фиг. 4 основан на четырех часах), и время ожидания между двумя последовательными сеансами в одном цикле измерения может также составлять несколько часов. Поэтому, временная ось на фиг. 5 не приведена к масштабу.

Изобретение делает возможным в описанном выше способе регулировать контроль климатических условий в помещении, заполненном продукцией сельского хозяйства или садоводства, до фактически определенной дыхательной деятельности хранящейся продукции. Таким образом, возможным представляется получить более достоверный контроль, где содержание кислорода может быть снижено больше чем это возможно согласно предыдущему уровню техники. В практических испытаниях, содержание кислорода, составляющее 0,2-0,5 процента, было достигнуто без возникновения процесса ферментации.

Снижение содержания кислорода до практически теоретической минимальной величины, анаэробной точки компенсации АСР, предотвращает дыхание продуктов, и, следовательно, их порчу как можно дольше. Это увеличивает срок хранения, так что продукцию можно поставлять в торговую сеть постепенно в течение долгого времени, в результате чего за них можно получить хорошую цену. Использование содержания кислорода, близкое к ACP, кроме того, может привести к появлению дефектов хранения, таких как, например, побурение, не имея возможности употребить химикаты для этой цели. И наконец, снижение интенсивности дыхания приводит к уменьшению тепла, образующегося в помещении 1, так что меньше охлаждающей способности требуется, результатом чего является сбережение средств.

Хотя изобретение истолковывают выше со ссылкой на вариант осуществления изобретения, оно этим не ограничено. Оборудование 4 может быть, например, использовано для контроля атмосферы в нескольких разных помещениях 1, где эти помещения 1 могут также быть заполнены различными продуктами. Кроме того, измерения можно осуществлять более часто или менее часто, чем описанные выше случаи, и возможно выбирать в течение более короткого или более длинного периода определения. Кроме того, другие параметры могут быть измерены, такие как, например, содержание этилена в помещении 1, который является признаком стадии созревания плодов.

Объем изобретения определяется лишь следующей формулой изобретения.

Изобретение относится к способу контролирования атмосферы в закрытом помещении, заполненном продукцией сельского хозяйства или садоводства. Способ включает прямое определение интенсивности дыхания продуктов сельского хозяйства и садоводства и регулирование содержания кислорода, содержания углекислого газа и/или содержания азота в помещении, в котором определяют интенсивность дыхания. Дыхание определяют периодически, в каждом случае в течение определенного времени, а помещение изолировано от внешних воздействий в течение определения дыхания и имеет герметичность менее чем 0,2 см² на 100 м³. Изобретение также относится к оборудованию для осуществления способа и к закрытому помещению, снабженному таким оборудованием. Техническим результатом является повышение надежности контроля. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ контролирования атмосферы в закрытом помещении, которое по меньшей мере частично заполнено продукцией сельского хозяйства или садоводства, включающий определение дыхания продуктов сельского хозяйства или садоводства при том, что изолируют помещение от внешних воздействий в течение определения дыхания с образованием изолированного помещения, в котором изолированное помещение имеет герметичность менее чем 0,2 см² на 100 м³ в течение определения дыхания, и регулирование содержания кислорода, содержания углекислого газа или содержания азота в изолированном помещении, отличающийся тем, что дыхание определяют периодически, в каждом случае в течение определенного времени.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дыхание определяют в течение, по меньшей мере, одного часа во времени.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что прибор, регулирующий содержание кислорода, содержание углекислого газа или содержание азота, который соединен с помещением, выключен в течение определения дыхания.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что аппараты для регулирования температуры, которые соединены с помещением, выключены в течение определения дыхания.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что помещение имеет герметичность менее чем 0,15 см² на 100 м³ в течение определения дыхания.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что давление в помещении повышают до величины, превышающей давление окружающей зоны до определения дыхания.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что атмосферу в помещении приводят в движение или поддерживают в состоянии движения в течение определения дыхания.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что между последовательными определениями могут проходить дни или недели.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дыхание продуктов сельского хозяйства или садоводства определяют путем измерения поглощения ими кислорода, измерения выделения ими углекислого газа и определения соотношения этих параметров, причем содержание кислорода в помещении уменьшают до тех пор, пока определенное таким образом соотношение остается практически постоянным.

10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что содержание кислорода в помещении повышают, по меньшей мере, временно сразу после того, как отношение поглощения кислорода и выделения углекислого газа изменяется.

11. Способ по п. 9, отличающийся тем, что определение включает несколько измерений уровня поглощения кислорода и выделения углекислого газа.

12. Оборудование для контролирования атмосферы в закрытом помещении, по меньшей мере, частично заполненном продукцией сельского хозяйства или садоводства, включающее:

- управляемый прибор, регулирующий содержание кислорода, содержание углекислого газа и/или содержание азота в помещении,

- систему контроля, соединенную с указанным прибором для регулирования, и

- средства, соединенные с системой контроля, для прямого определения дыхания продуктов сельского хозяйства или садоводства, отличающееся тем, что система контроля выполнена с возможностью периодически включать средства определения дыхания в течение определенного периода во времени и изолировать помещение от внешних воздействий, когда средства определения дыхания включены.

13. Оборудование по п. 12, отличающееся тем, что система контроля выполнена с возможностью держать средства определения дыхания включенными в течение, по меньшей мере, одного часа во времени, предпочтительно в течение нескольких часов подряд.

14. Оборудование по п. 12 или 13, отличающееся тем, что система контроля выполнена с возможностью выключать прибор для регулирования, когда средства определения дыхания включены.

15. Оборудование по п. 12, отличающееся тем, что прибор для регулирования также имеет средства для регулирования давления в помещении, и система контроля выполнена с возможностью включать средства регулирования давления с тем, чтобы создать давление в помещении более высоким, чем давление окружающей зоны до включения средств определения дыхания.

16. Оборудование по п. 12, отличающееся средствами приведения атмосферы в помещении в движение, причем система контроля выполнена с возможностью включать средства движения, когда средства определения дыхания включены.

17. Оборудование по п. 12, отличающееся тем, что система контроля выполнена с возможностью включать средства определения дыхания при интервалах из нескольких дней до нескольких недель.

18. Оборудование по п. 12, отличающееся тем, что средства определения дыхания включают, по меньшей мере, один измеритель кислорода и, по меньшей мере, один измеритель углекислого газа, при этом система контроля выполнена с возможностью определять соотношение измеренного уровня поглощения кислорода и измеренного уровня выделения углекислого газа продукцией сельского хозяйства или садоводства и проконтролировать прибор для регулирования с целью снижения содержания кислорода в помещении до тех пор, пока определенное таким образом отношение остается практически постоянным.

19. Оборудование по п. 18, отличающееся тем, что система контроля выполнена с возможностью контролировать прибор для регулирования для повышения содержания кислорода в помещении, по меньшей мере, временно, как только отношение уровня поглощения кислорода и уровня выделения углекислого газа изменится в значительной степени.

20. Оборудование по п. 18, отличающееся тем, что измеритель кислорода и измеритель углекислого газа выполнены с возможностью осуществлять несколько измерений при функционировании средств определения дыхания.

21. Оборудование по п. 12, отличающееся тем, что прибор для регулирования также имеет средства для регулирования температуры в помещении.

22. Закрытое помещение для хранения продукции сельского хозяйства или садоводства в контролируемой атмосфере, снабженное оборудованием, согласно одному из пп. 12-21, отличающееся тем, что помещение является по существу полностью герметичным, по меньшей мере, при функционировании средств определения дыхания.

23. Закрытое помещение по п. 22, отличающееся тем, что помещение имеет герметичность менее чем 0,2 см² на 100 м³, предпочтительно менее чем 0,15 см² на 100 м³ и более предпочтительно порядка 0,10 см² на 100 м³.