التبريد بالهواء القسري
يُستخدم الهواء المبرَّد وسيطًا للتبريد في نظام التبريد بالهواء القسري هذا، إذ يُدفع عبر المنتجات الزراعية المعبأة في صناديق أو حاويات على منصات نقالة. وتُستخدم أنظمة متعددة لتدفق الهواء، غير أن المبرد النفقي هو الأكثر شيوعًا. يوضع صفان من العبوات أو الحاويات أو المنتجات المرصوصة على منصات نقالة على جانبي قناة لعودة الهواء، ثم يُغطى المنتج والقناة بغطاء مشمع، وتسحب مروحة الهواء من القناة فيُسحب الهواء عبر المنتج. ويُبرَّد المنتج على دفعات. وتتراوح أزمنة التبريد بين 1 h للزهور المقطوفة وأكثر من 6 h للفواكه الكبيرة المعبأة في مواد تعيق تدفق الهواء مثل الأكياس أو أغلفة الورق.
يناسب نظام الجدار البارد تبريد الكميات الأصغر من المنتجات الزراعية، إذ توضع المنصات النقالة المنفردة أو حمولات العربات من العبوات مقابل جدار حجرة الضغط (البلينوم). وعادةً يكون ضغط الهواء في حجرة الضغط أقل قليلًا من ضغط الغرفة، فيُسحب الهواء عبر المنتج. وتستخدم بعض المبردات، ولا سيما مبردات الزهور المقطوفة، حجرة ضغط مضغوطة فيُدفع الهواء عبر المنتج. ولا تستغل أنظمة الجدار البارد مساحة الأرضية بكفاءة المبردات النفقية نفسها، كما تتطلب إدارة أكبر لأن كل منصة نقالة تُبرَّد على حدة
صُمم نظام الهواء المتعرج لتبريد المنتجات الزراعية في الحاويات المحمولة على منصات نقالة. توضع رصّات من أعداد زوجية من الحاويات مقابل جدار حجرة ضغط ذات ضغط سالب، وتُستخدم الفتحات السفلية المخصصة لشوكات الرافعة الشوكية قنواتٍ لإمداد الهواء وعودته. ويتدفق الهواء رأسيًا صعودًا أو نزولًا عبر المنتج. وأبعاد فتحات الرافعة الشوكية محدودة، مما يقيّد تدفق الهواء ويبطئ التبريد. ويُستخدم هذا النظام للتبريد الجزئي للمنتج الذي سيُعبأ لاحقًا ويُستكمل تبريده بعد التعبئة، ولتبريد المنتج في التخزين طويل الأمد. ويستغل النظام حجم غرفة التبريد بكفاءة عالية جدًا.
يتحدد زمن التبريد في مبردات الهواء القسري بمعدل التدفق الحجمي للهواء وقطر المنتج (Flockens and Meffert 1972، Gan and Woods 1989). وكثيرًا ما تعمل المبردات بمعدل 1 L kg-1 sec1 من المنتج، ويتراوح المعدل المعتاد بين 0.5 و2.0 L kg-1 sec-1 (يعادل 1 L kg-1 sec-1 نحو 1 CFM lb-1). وعند 1 L kg-1 sec-1 يبرد العنب ذو القطر الأدنى الصغير في نحو 2 h، بينما يحتاج الشمام ذو القطر الأكبر بكثير إلى أكثر من 5 h. وينبغي أن تكون مساحة فتحات التهوية في الجدران الجانبية للصناديق نحو 5% لاستيعاب تدفق الهواء دون انخفاض مفرط في الضغط عبر الصندوق (Wang and Tupin 1968، Mitchell et al. 1971). كما ينبغي اختيار مواد التغليف الداخلية بحيث تقيّد تدفق الهواء بأقل قدر ممكن
يتسبب التبريد بالهواء القسري في فقدان قدر من الرطوبة. وقد لا يكون هذا الفقد ملحوظًا في المنتجات ذات معامل النتح المنخفض مثل الحمضيات، وقد يبلغ عدة في المئة من الوزن الأولي في المنتجات ذات معامل النتح المرتفع (Sastry and Baird 1978). ويرتبط فقد الرطوبة ارتباطًا خطيًا بالفرق بين درجتي حرارة المنتج الأولية والنهائية، فارتفاع درجة حرارة المنتج عند بدء التبريد يسبب فقدًا أكبر للرطوبة مقارنةً بدرجات الحرارة الأدنى. ويمكن تقليل فقد الرطوبة على حساب إطالة زمن التبريد بلف المنتج بالبلاستيك أو تعبئته في أكياس.
يمكن الاطلاع على تفاصيل اختيار المراوح وتصميم حجرة ضغط الهواء وتحديد قدرة التبريد وأزمنة تبريد المنتجات وإرشادات التشغيل في Thompson et al. ومبردات الهواء القسري هي أقل أنواع المبردات كفاءةً في استهلاك الطاقة، لكنها واسعة الانتشار لأنها تتكيف مع مجموعة واسعة من المنتجات وأنظمة التعبئة. ويمكن تركيب الوحدات الصغيرة في كثير من منشآت التخزين المبرد القائمة.
التبريد بالهواء القسري في لمحة
| البند | القيمة النموذجية |
|---|---|
| تدفق الهواء | نحو 1 L لكل kg من المنتج في الثانية؛ والنطاق المعتاد 0.5–2.0 L/kg·s (1 L/kg·s ≈ 1 CFM/lb) |
| العنب (قطر صغير) | نحو 2 ساعة عند 1 L/kg·s |
| الشمام (قطر كبير) | أكثر من 5 ساعات عند 1 L/kg·s |
| الزهور المقطوفة | نحو 1 ساعة |
| الفواكه الكبيرة في أكياس أو أغلفة ورقية | أكثر من 6 ساعات |
| فتحات تهوية الصناديق | نحو 5 % من مساحة الجدار الجانبي |
| الهدف | زمن تبريد 7/8: إزالة سبعة أثمان حرارة الحقل |
غرف التبريد المسبق في مشاريعنا
تزيل غرف التبريد المسبق حرارة الحقل قبل دخول المنتج إلى التخزين. ففي مشروعنا في سريلانكا تبرّد غرفة تبريد مسبق المنتجات بطريقة مضبوطة قبل نقلها إلى التخزين، فلا تتعرض لتغير مفاجئ في درجة الحرارة، ويجمع مشروعنا في هولندا بين غرف التبريد المسبق وغرفة التجميد السريع وتخزين مجمد على موقع تبلغ مساحته نحو 500 m². وفي محطات تعبئة الفواكه والخضروات نحدد قدرة المراوح والتبريد وفق الكمية الواردة يوميًا؛ راجع تخزين الفواكه والخضروات وحاسبة الحمل الحراري لغرف التبريد لدينا.
الأسئلة الشائعة
ما التبريد بالهواء القسري؟
يُسحب الهواء البارد بواسطة مروحة عبر الصناديق أو الحاويات المحمولة على منصات نقالة، فيبرد المنتج في ساعات بدلًا من الأيام التي يستغرقها في غرفة تبريد عادية.
هل التبريد بالهواء القسري هو نفسه التخزين المبرد؟
لا. التبريد بالهواء القسري خطوة تبريد مسبق تزيل حرارة الحقل بسرعة، ثم ينتقل المنتج إلى غرفة تبريد تحافظ على درجة حرارة تخزينه.
هل يجفف التبريد بالهواء القسري المنتج؟
يسبب فقدان قدر من الرطوبة يزداد بازدياد الفرق بين درجتي الحرارة الابتدائية والنهائية. وتعبئة المنتج في أكياس أو بلاستيك تقلل هذا الفقد، على حساب زمن تبريد أطول.
زمن التبريد في التبريد بالهواء القسري
يشير زمن التبريد 7/8 إلى الزمن اللازم لإزالة سبعة أثمان (87.5%) من فرق درجة الحرارة بين درجة الحرارة الأولية للمنتجات ودرجة حرارة وسيط التبريد (في أنظمة FAC يكون وسيط التبريد هو الهواء المبرَّد). ويُقاس منذ لحظة وضع المنتج أول مرة في مبرد الهواء القسري. ويضمن بلوغ زمن التبريد 7/8 إزالة معظم حرارة الحقل وخفض معدل تنفس المنتج واقترابه الشديد من درجة حرارة الحفظ المثلى. ومن الناحية النظرية لا يصل المنتج أبدًا إلى درجة حرارة وسيط التبريد، إلا أن زمن التبريد 7/8 يهدف إلى تقريب المنتج من درجة حرارة وسيط التبريد بأقصى قدر عملي
المصدر: https://www.ars.usda.gov/
