Основы создания модифицированной газовой среды для хранения цветочной продукции (часть 2)

В настоящее время разработаны мембраны для хранения свежей растительной, в том числе и цветочной, продукции в МГС типа СИГМА, ПВТМС, МДО-АС и МД-К2, Карбосил-АС. Первая представляет собой текстильную основу, покрытую силиконовым эластомером, например вулканизатом полидиметилсилоксанового каучука. Остальные не имеют тканевой основы. Мембрана ПВТМС изготавливается из поливинилтриметилсилана, а мембраны типа МДО-АС и МД-К2 – на основе кремнийорганических полимеров. Основные характеристики мембран для создания МГС при хранении свежей растительной продукции приведены в таблице 14.

Табл.14. Параметры мембран для хранения растительной продукции

Тит мембраны	Проницаемость Р, (м3/с • Н) • 1010		Селективность, ϭ
	О2	СО2
СИГМА ПВТМС МДО-АС МД-К2 Карбосил-АС	0,494 5,02 5,68 1,41 0,8-7,8	2,26 23,40 25,60 6,38 5-30	3,0 2,4-3,7 4,5 4,5 3-6

Мембраны часто имеют определенный разброс своих параметров, поэтому вместо рабочей точки на карте режимов в координатах концентраций СО₂ и О₂ существует некоторая вероятная рабочая область, размеры которой можно оценить расчетным путем.

Некоторые мембраны имеют коэффициент вариации CV по проницаемости около 40, а по селективности – 25%. Для оценки величины вероятной рабочей области на карте режимов (средняя селективность ϭ = 3,69 при CV=25% и CV=40% по проницаемости для кислорода) определим сектор рабочих режимов, задаваемый вариациями селективности ϭ = (3,69±0,25)•3,69=3,69±0,92, то есть значение селективности будет находиться между вероятными значениями ϭ_min = 2,77 и ϭ_mах = 4,61. С учетом того что μ – пропорционально величине Р, коэффициент вариации значения μ будет соответствовать коэффициенту вариации для Р. В этом случае при среднем значении μ/μ₀ = 6 возможны отклонения (μ/μ₀)_min = 6-(6•0,4) = 4,6 и (μ/μ₀)_mах = 6+(6•0,4) = 8,4.

Этими координатами и ограничивается площадь возможных режимов, где должна находиться вероятная рабочая точка, соответствующая данной мембране (см. рис.14, заштрихованная область).

Однако даже в случае совершенно бездефектных мембран создание режима с заданной концентрацией кислорода ξ₁ и углекислого газа ξ₂ возможно отнюдь не во всех случаях.

Если имеется набор мембран с различной селективностью а, то газовый состав в упаковке, рассчитанной на определенную массу цветов, можно регулировать двумя путями: изменением площади мембраны S и выбором мембран с разной селективностью ϭ. Если приходится ограничиваться мембраной одного заданного типа, что часто бывает на практике, то единственной возможностью регулирования газового состава остается изменение площади мембраны, то есть изменение ее загрузки (количества продукции на единицу площади мембраны).

Изменяя загрузку мембраны (соотношение μ/μ₀), можно перемещать рабочую точку вдоль линии ϭ = const. В зависимости от относительной загрузки меняются концентрация кислорода и связанная с ней концентрация углекислого газа, причем, как было указано выше, последняя не может быть установлена независимо от концентрации кислорода для данной мембраны с заданными свойствами. Вследствие этого приходится ограничиваться таким режимом хранения, который по своим параметрам лишь приближается к оптимальному, и, кроме того, может возникнуть дополнительная погрешность из-за неровности мембран.

Практика хранения цветочной продукции в полимерных упаковках с газоселективными мембранами показывает, что создаваемый режим по газовым компонентам нередко отличается от расчетного, что обусловливает необходимость определенной корректировки. Если для регулирования газовых компонентов использовать по крайней мере две разнотипные мембраны, то возможности корректировки режима МГС существенно расширятся.

При обозначении площадей мембран S₁ и S₂, значений их селективности ϭ₁ и ϭ₂ и проницаемости по кислороду Р₁ и Р₂ уравнения баланса по кислороду и углекислому газу, аналогичные (5) и (8), можно записать в виде

     dV₁ = – K(V₁/V)mdt + pP₁S₁[1-(V₁/V)]dt + pP₂S₂[1 – (V₁/V)]dt;       (12)

     dV₂ = δ(V₁/V)mKdt – рPϭ₁S₁(V₂/V)dt – рР₂ϭ₂S₂(V₂/V)dt.                (13)

Решения этих уравнений в обозначениях концентрации будут иметь вид

ξ₁ = ξ₀/[1 + 1/(μ₀₁/μ₁ + μ₁ + μ₀₂/μ₂)];             (14)

ξ₂ = δξ₁/[ϭ₁ – (μ₀₁/μ₁) + ϭ₂(μ₀₂/μ₂)]                (15)

Здесь приняты следующие обозначения:

    μ_oi = pP_i/К; μ_i = m/S_i      (16)

С помощью соотношений (14-16) можно рассчитать площади мембран S₁ и S₂ для любого значения режима, задаваемого концентрациями ξ₁ и ξ₂. Получающиеся площади будут иметь неотрицательные значения для любой точки (ξ₁; ξ₂), лежащей внутри сектора, ограниченного прямыми ϭ₁ = соnst и ϭ₂ = const. На рисунке 13 видно, что практически вся область хранения как срезки, так и вегетативных органов и семян цветочно-декоративных культур лежит ниже линии ϭ = 1, поэтому материал с такой селективностью целесообразно использовать в качестве одной из мембран. Селективность, равную единице, то есть проницаемость, одинаковую как по кислороду, так и по углекислому газу, имеют любые пористые вещества, например бумага, ткани, нетканевые материалы.

В качестве другой мембраны, с бо́льшим значением селективности, целесообразно использовать мембрану, например, типа МДО = АС (ϭ = 4,5). В этом случае диапазон режимов будет достаточно широк, его границы находятся между прямыми ϭ = 4,5 и ϭ = 1 (см. рис.13).

Таким образом, применение двух разнотипных мембран лучше обеспечивает заданный режим хранения и, следовательно, более высокое качество цветочной продукции в конце периода хранения.

В практике применения контейнеров и упаковок с ГСЭМТ рекомендуется для предохранения газоселективной мембраны от механических повреждений использовать ограждающую прокладку с перфорацией, фиксируемую по периметру мембраны. В результате этого рабочая площадь мембраны уменьшается на величину коэффициента перфорации ограждающей прокладки. Коэффициент перфорации учитывает частичное перекрытие рабочей площади мембраны материалом прокладки. Это обстоятельство необходимо иметь в виду при практических расчетах контейнеров и упаковок.

Пусть радиус отверстий перфорации будет R, расстояние между центрами отверстий Н, тогда коэффициент перфорации определится соотношением

φ = πR²/Н² = π(R/Н)².

Очевидно, что полезная площадь мембраны S_м уменьшится пропорционально коэффициенту перфорации:

S_м = Sφ.

Максимально возможное значение коэффициента перфорации при H=R будет π/4 ≈ 0,785.

 

Часть     1     2  

 

хранение цветов

назад

вперёд