Способ создания регулируемой газовой среды в хранилище фруктов и овощей Советский патент 1992 года по МПК F24F3/16 B01D53/02 

Изобретение относится к агропромышленной технике и может быть использовано для хранения сельскохозяйственной продукции.

У всех групп плодоовощной продукции в основе жизнедеятельности во время хранения лежит процесс дыхания, при котором выделяются тепло, С02, этилен, альдегиды и кётоны, накопление которых в газовой среде сокращает срок хранения продукции и придает ей специфический привкус, Наиболее прогрессивным и современным методом хранения сельскохозяйственной продукции является хранение в специально охлаждаемых газонепроницаемых камерах с созданием в них регулируемой газовой среды (РГС). .

Регулируемую газовую среду в хранилище обеспечивают газовые генераторы. Наряду с генераторами проточного типа широкое применение получают генераторы рециркуляционного типа, обеспечивающие циркуляцию газов по замкнутому контуру камера - генератор - камера. Фирмой Atlantic Research (США) разработан и выпускается промышленный рециркуляционный генератор газовой среды типа Аркаген. Генератор включает два блока блок каталитического окисления Ариат и адсорбционную установку Ариосорб. Воздух или газовая среда забирается из холодильной камеры вентилятором и подается в блок Ариат, где смешивается с углеводородным топпиво.м (пропаном), подогревается до определенной температуры (237-353°С). обеспечивающей процесс каталитического окисления топлива. При циркуляции газовой смеси через каталитический

Х4

реактор топливо окисляется кислородом, содержащимся в газовой среде С02 и воде. После реактора продукты окисления охлаждаются и сконденсированная влага удаляется. Охлажденная газовая смесь поступает в адсорбционную установку Ариосорб, включающую два адсорбера, заполненных сорбентом, поглощающим углекислый газ -этилен и водяные пары. Адсорберы работают попеременно: пока в одном адсорбере идет процесс поглощения СОа, о другом сорбент генерируется подогретым воздухом. После адсорбционной установки газовая смесь проходит увлажнитель и поступает в камеру хранения с относительной влажностью 90-100%. Циркуляция газовой среды при непрерывном поступлении и окислении углеводородов в реакторе приводит к снижению содержания кислорода и повышению содержания углекислого газа и азота в камере хранения плодоовощной продукции.

Недостатками генератора газовой сро- ды для хранения плодоовощной продукции яг чются значительные затраты энергии на 1 .г удаленной С02, а также постоянная потребность в углеводородном топ липе. Нагрев газовой смеси перед каталитическим реактором до заданной температуры (237- 353°С) а также охлаждение ео после реактора требуют значительных энергозатрат.

Наиболее близким к изобретению (прототипом) является способ создания регулируемой газовой среды в хранилище фруктов и овощей путем смешения атмосферного воздуха с газом из хранилища, содержащим этилен до 2%, последующей адсорбции этой сМеси с удалением кислорода и дальнейшей подачи обогащенного азотом газа в хранилище с образованием принудительной циркуляции газа через хранилище по двум параллельным попеременно включаемым адсорбционным ветвям,i

В генератор подается сначала атмосферный воздух, а затем газ из хранилища или одновременно. Период времени, в течение которого атмосферный воздух и газ из хранилища проходят через адсорбер, в котором поглощается азот, а газ, обогащенный кислородом, выбрасывается в атмосферу, постепенно сокращается, а период времени, в течение которого происходит десорбция газов, обогащенных азотом, и поступление; их в хранилище, увеличивается, Это обеспечивает довольно быстрое понижение концентрации кислорода в хранилище.

Способ основан на том, что адсорберы заполнены сорбентом, лучше адсорбирующим азот, чем кислород. Такими сорбентами являются природные и синтетические цеолиты, которые, как известно, лучше всего адсорбируют полярные молекулы такие, как вода. Поскольку в хранилище газовая смесь

имеет высокую влажность (90- 100%), то перед подачей ее в адсорбер она должна быть хорошо осушена, т.е. необходимо наличие блока предварительной осушки Одновременно в этом блоке или в последовательно

ему установленном аппарате поглощается СО2 из газовой смеси. Без удаления НаО и СО адсорбционное разделение воздуха цеолитами неэффективно, так как адсорбционная емкость цеолита по азоту резко падает

при наличии указанных газов. В этом состоит первый недостаток прототипа Кроме того, следует учесть, ч го в воздухе основное содержание составляет азот ( 79 об.%), а в хранилище плодоовощной продукции его

содержание еще выше (79 95%) и адсорбция гоза высокой концентрации требует больших объемов сорбента. С энергетической точхи зрения выгоднее сорбировать газ, находящийся в смеси в меньшем процентном отношении, при этом значительно, снижаются объемы адсорберов и всей установки.

НРЛЬЮ изобретения является повышение эффективности генераторов газовых

сред для хранения плодоовощной продукции.

Данная цен. достигается тем, что при способе создания регулируемой газовой

среды R хранилище фруктов и овощей путем смещения атмосферного воздуха с газом из хранилища, содержащим этилен до 2%, последующей адсорбции этой смеси с удалением кислорода и дальнейшей подачи

обогащенного азотом газа в хранилище с образованием принудительной циркуляции 1аза через хранилище по двум параллельным попеременно включаемым адсорбционным ветвям, в процессе адсорбции

одновременно с кислородом удаляют и этилен, а в процессе циркуляции газового потока периодически удаляют из него избыточное количество углекислого газа или добавляют недостающее посредством

попеременной подачи исходной смеси в слои соответствующего сорбента, включенные в каждую из параллельных ветвей циркуляционного контура, причем, десорбцию кислорода, этилена и углекислого газа осуществляют одновременно сбросом давления во всей адсорбционной ветви, а в случае удаления только кислорода и этилена сброс давления осуществляют в той части адсорбционной ветви, где были предварительно адсорбированы эти газы.

Способ может быть реализован также в режиме прерывистой циркуляции, для чего в процессе принудительной циркуляции перед подачей газа в хранилище часть этого газа сорбируют, а при прекращении цирку- ляции направляют эту часть десорбирован- ного газа в хранилище и одновременно сорбируют газ, выходящий из него.

На чертеже представлена принципиальная схема установки, подключенной к хранилищу плодоовощной продукции и работающей по предлагаемому способу для создания регулируемой газовой среды.

Установка подключена к хранилищу 1 и включает в себя ресивер 2, компрессор 3, адсорберы 4А и 4Б с поглотителем С02, адсорберы 5А и 5Б с поглотителями 02 и СзН, дюзу 6. ресивер 7, дроссель 8, увлажнитель 9, электромагнитные клапаны 10-25 и блок автоматического управления клапанами (не показан).

Способ реализуется следующим образом.

Газ из хранилища 1 поступает в ресивер 2, откуда он откачивается компрессором 3 с одновременным поступлением атмосферного воздуха через клапан 10 Воздух, сжатый компрессором до давления 3-4 кгс/см , поступает попеременно в адсорберы 5А и 5Б, которые имеют два слоя сорбента1 один, например, углеродный войлок типа АУВ, адсорбирующий этилен и другие углеводороды, другой - сорбент, адсорбирующий преимущественно кислород из воздуха, например углеродное молекулярное сито (УМС) Углеродные сорбенты, как известно, являются гидрофобными материалами и, следовательно, не требуют предварительной глубокой осушки газов, как в случае с применением цеолитов Пока в одном ад- сорбере идет процесс адсорбции, в другом - процесс регенерации сорбентов, для чего сначала производят сброс давления газов в атмосферу через клапан 13 или 14, затем продувку адсорбера газом, обогащенным азотом, из ресивера 7 через дюзу 6 и клапан 23 или 24 и, наконец,наполнение адсорбера газом из ресивера 7 при закрытых клапанах 13 и 14 до промежуточного давления (2,0- 2,5 юс/см2). Из адсорбера 5А или 5Б газ, обогащенный азотом и очищенный от этилена, поступает в ресивер 7 (через клапан 21 или 22), далее через дроссель 8 и увлажнитель 9, где он доувлажнястся до заданного уровня влажности, и затем в хранилище 1.

Если в хранилище произошло превышение заданного уровня концентрации С02 за счет выделения этого газа плодоовощной продукцией, находящейся в хранилище, то сжатый компрессором газ направляется

сначала через клапан 18 или 19 в адсорбер 4А или 4Б, заполненный сорбентом, здгор бирующмм углекислый газ, далее через клапан 15 или 16 в адсорбер 5А или 5Б и затем в хранилище 1 через ресивер 7 и увпэжнм- тель 9. Регенерация всех сорбентов производится одновременно сбросом давления в адсорберах 5А и 4А (или 5Б и 4Б) через клапаны 15 и 17 (или 14 и 20) при закрытом клапане 13 (14), Если необходимо накопить С02 в адсорберах 4А и 4Б, чтобы, например, при подключении нового хранилища можно было быстро повысить в нем концентрацию С02 до ззданного уровня, то в период регенерации сорбентов сброс газов нужно про- изподить через клапан 13 или .14, Регулирование концентраций кислорода и углекислого газа в хранилище 1 осуществляется изменением временных характеристик с помощью блока автоматического упражнения клапанами, а именно: продолжительности процесса адсорбции в адсорберах & и 5 ( Тпц) продолжительности совместной работы адсорберов 4 и 5 ( гсов ) и продолжительности работы адсорберов 5 (без 4) TS a также продолжительности подключении установки к хранилищу TI и продолжительности отключения г ,

Последнее требует пояснения Поскольку режим работы компрессора чаше всего является прерывистым (например, для компрессора марки СО-1 45 глин работы, 15 мин обязательного отключения) то при предлагаемом способе регулирования газовой ере ды в хранилище заложен, помимо непрерывного, следующий режим работы.

Установка, подключенная к хранилищу, работает по описанному замкнутому циклу определенный промежуток времени п За это время часть газа, обогащенного азотом и поступающего в ресивер 7, который заполнен сорбентом, например активированным углем адсорбируется этим сорбентом я часть поступает в хранилище 1 откуда избыточная часть газа поступает в ресивер 2, также заполненный сорбентом, который адсорбирует избыточное количество газа в хранилище, давление в котором поддерживается равным атмосферному датчиком давления Из ресивера 2 компрессор откачивает часть газа, который перед входом в компрессор смешивается с поступившим атмосферным воздухом, Далее газ циркулирует через установку по описанному способу. По окончании периода времени ъ компрессор и клапаны автоматически выключаются. В течение заданного периодл времени Г2 предварительно адсорбированный газ сорбентом в ресивере 7 будет

десорбировать и поступать в хранилище 1, из которого избыточное количество газа уйдет в ресивер 2, где он адсорбируется сорбентом, По окончании времени тг компрессор и клапаны включаются и цикл повторяется. Таким образом, с помощью подбора продолжительностей г и гг а также гпц , т$ ,и гСОв можно добиться оптимального варианта регулирования состава газовой среды в хранилище плодоовощной продукции.

Формула изобретения 1. Способ создания регулируемой газовой среды в хранипище фруктов и овощей путем смешения атмосферного воздуха с газом из хранилища, содержащим этилен до 2%, последующей адсорбции этой смеси с удалением кислорода и дальнейшей подачи обогащенного азотом газа в хранилище с образованием принудительной циркуляции газа через хранилище по двум параллельным попеременно включенным адсорбционным ветвям, отличающийся тем,

0

5

0

что, с целью повышения эффективности re неряторов газовых сред, в процессе адсор бцпи одновременно с кислородом удаляки и этилен, а в процессе циркуляции газового потока периодически удаляют из него избы точное количество углекислою газа или добавляют недостающее посредством попеременной подачи исходной смеси в слои соответствующего сорбента, включенные в каждую из параллельных ветвей циркуляционного контура причем десорбцию кислорода, этилена и углекислого гзза осуществляют одновременно сбросом давления FO всей адсорбционной ветяи

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я

тем, что в процессе принудительной циркуляции перед подачей газа в хранилище часть этого газа сорбируют, при прекращении циркуляции направляют эту часть де- сорбированного газа в хранилище и одновременно сорбируют газ, выходящий из него

Сущность изобретения: атмосферный воздух смешивают с газом из хранилища, содержащим до 2 % этилена. Затем из смеси путем адсорбции удаляют кислород и подают обогащенный азотом газ в хранилище с образованием принудительной циркуляции газа по даун параллельным попеременно включаемым адсорбционным ветвям. В процессе адсорбции одновременно с кгглпро- дом удаляют этилен. В процессе циркуляции газового потока периодически удаляют мз него .избыточное количество углекислого газа или добавляют недостающее попеременной подачей исходной смеси в слой соответствующего сорбента. Де.сорб цию кислорода, этилена и углекислого газа осуществляют одновременным сбросом давления во всей адсорбционной ветви, При принудительной циркуляции перед подачей газа в хранилище часть этого газа сорбируют. При прекращении циркуляции направляют эту часть десорбированного газа в хранилище и одновременно сорбируют газ. выходящий из него. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Ю 20