Chladenie potravín je kľúčový aspekt v potravinárskom priemysle, ktorý priamo ovplyvňuje ich bezpečnosť a trvanlivosť. Vzhľadom na rastúci dôraz na udržateľnosť a ekologické riešenia sa chladenie potravín odparovaním vody stáva čoraz relevantnejšou alternatívou k tradičným metódam. Tento článok sa zameriava na princípy, metódy, ekologické aspekty a budúcnosť chladenia potravín odparovaním vody, pričom zohľadňuje rôzne pohľady a prístupy na vytvorenie komplexného prehľadu tejto problematiky.
Úvod do problematiky
V poslednej dobe sa stále viac ľudí zaujíma o kvalitu potravín a pitnej vody, ale často zabúdajú na ďalší faktor ovplyvňujúci zdravie - na čistotu vzduchu. Klimatizácia je dnes neodmysliteľnou súčasťou mnohých domácností. Potreba ľudí ochladiť svoje domácnosti nie je témou len v súčasnosti, kedy sú letné horúčavy čoraz častejšie a trvajú dlhšie. Je stará niekoľko tisíc rokov. Základný princíp chladenia začali využívať 2 500 rokov pred naším letopočtom v Egypte.
Odparovanie vody je proces, ktorý sa prirodzene vyskytuje pri zahriatí vody na povrchu potravín. Tento proces má potenciál efektívne ochladiť potraviny, ale jeho využitie v praxi si vyžaduje dôkladné pochopenie.
Základné princípy odparovania
Odparovanie je fyzikálny proces, pri ktorom sa kvapalina mení na paru. Pri odparovaní vody z povrchu potravín sa odoberá teplo, čo vedie k ich ochladeniu. Tento proces je ovplyvnený rôznymi faktormi, ako sú:
- Teplota: Vyššie teploty urýchľujú odparovanie.
- Vlhkosť vzduchu: Nižšia vlhkosť podporuje rýchlejšie odparovanie.
- Povrchová plocha potravín: Väčšia plocha zvyšuje rýchlosť odparovania.
Efektívnosť metód chladenia odparovaním vody
Existuje niekoľko metód chladenia potravín odparovaním vody, z ktorých každá má svoje výhody a nevýhody. Niektoré z týchto metód sú:
Prečítajte si tiež: Montáž výstuže pre stropné chladenie
Prírodné chladenie
Prirodzené chladenie využíva vonkajšie faktory, ako sú prúdenie vzduchu a slnečné svetlo. Tieto metódy sú ekologické, ale menej kontrolovateľné. Na chladenie využívali starí Egypťania silu vetra a budovy ochladzovali pomocou rafinovanej architektúry. Neskôr prišli z dômyselným systémom otvorov aj pre nižšie budovy, ktoré využívali silu vetra v kombinácii s odparovaním vody z nádrží a bazénov. Po celom svete sa často využívali aj jamy a ľadové pivnice, najmä na chladenie potravín.
Mechanické chladenie
Tento prístup využíva zariadenia, ktoré vytvárajú umelé podmienky pre odparovanie. Tieto metódy sú efektívnejšie, ale vyžadujú energiu. Priekopníkom v mechanickom chladení bol Američan John Gorrie. V čase epidémie žltej zimnice na Floride chladil nemocnice pomocou ventilátorov, ktoré fúkali vzduch do miestnosti cez boxy s ľadom. Zásoby ľadu sa však veľmi rýchlo míňali. Gorrie sa teda snažil vymyslieť iné riešenie. Chladenie, ktoré spočívalo v rýchlej expanzii plynov. Inšpiráciou mu bol objav britského vedca Michaela Faradaya.
Začiatkom dvadsiateho storočia sa newyorské tlačiarne trápili s vysokými teplotami a najmä vlhkosťou vzduchu. Farby na tlačivách zle schli a papier sa krútil a nedržal tvar. Pred výzvu zmeniť túto situáciu sa postavil strojný inžinier Willis Carrier. Carrier svoj nápad postavil na princípe kompresora, ktorý privádzal teplý a vlhký vzduch k hadiciam s chladivom. Na nich sa vyzrážala vlhkosť a do miestnosti bol odvedený chladnejší i suchší vzduch. Po tom ako v roku 1931 vyvinuli syntetickú chladiacu látku freón, nahradil Carrier jedovatý amoniak - čpavok vo svojich klimatizáciách touto zložkou. Počas Druhej svetovej vojny využíval klimatizácie najmä vojenský priemysel a po vojne nastal jej obrovský rozmach aj v amerických domácnostiach. Od roku 1957 nahradil piestový kompresor rotačný a klimatizácie sa stali tichšie, ľahšie a kompaktnejšie. Masovému šíreniu už nemohlo nič zabrániť. V šesťdesiatych rokoch zažili klimatizácie v amerických domácnostiach obrovský boom. Vlastniť ju bolo určitým spoločenským statusom najmä na predmestiach veľkých miest. Dnes vlastní klímu v USA takmer 90 percent domácností. V osemdesiatych rokoch prišla spoločnosť Toshiba na trh s novým typom kompresora zvaným invertor. Nové milénium prinieslo so sebou zmenu chladiacich zmesí využívaných v klimatizáciách. Namiesto freónu, ktorý nepriaznivo vplýva na životné prostredie sa začalo využívať chladivo R32. Okrem zdokonaľovania smart funkcií sa v budúcnosti klimatizácií kladie dôraz na perfektnú čistotu vzduchu v interiéri. Výzvou je aj personalizované chladenie, ktoré každej osobe v miestnosti prinesie pocit tepelnej pohody. Klíma budúcnosti by mohla každej osobe v miestnosti navodiť ideálne teplotné podmienky, pretože by dokázala zohľadniť ich individuálne potreby. Konštruktéri uvažujú o princípe teplotných ostrovčekov, v ktorých by sa dané osoby pohybovali. Najväčšou výzvou je upraviť spotrebu klimatizačných zariadení. Používanie klimatizácií tvorí dvadsať percent spotreby elektriny na celom svete. Preto je veľmi dôležité, aby napriek nárastu používania klimatizácií v domácnostiach, boli tieto zariadenia energeticky efektívne a čo najmenej ohrozovali životné prostredie. Dnes je riešením napojenie klimatizácie na fotovoltické panely alebo zelená energia v domácnosti.
Kombinované metódy
Kombinácia prírodných a mechanických metód môže viesť k optimalizácii chladenia. Tieto systémy sú flexibilné a môžu byť prispôsobené rôznym podmienkam.
Ekologické aspekty chladenia odparovaním vody
Chladenie potravín odparovaním vody je považované za ekologickejšiu alternatívu k tradičným chladničkám, ktoré vyžadujú elektrickú energiu a emisie skleníkových plynov. Medzi ekologické prínosy patrí:
Prečítajte si tiež: O chladení, vysušovaní a filtrácii vzduchu
- Úspora energie: Odparovanie vody nevyžaduje elektrickú energiu, čím znižuje uhlíkovú stopu. Vieme, že na výrobu 250 kWh elektriny je potrebný 1 m3 vody a veľké množstvo fosílnych palív, zatiaľ čo odparenie 1 m3 vody poskytuje úžasných 695 kWh chladiaceho výkonu.
- Minimalizácia odpadu: Efektívne chladenie predlžuje trvanlivosť potravín, čím sa znižuje množstvo potravinového odpadu.
- Tento systém je úplne ekologický bez použitia akýchkoľvek plynov pre chladenie. Spotreba elektrickej energie je minimálna v porovnaní s tradičnými kompresorovými systémami.
Výzvy a obmedzenia
Aj keď má chladenie odparovaním vody množstvo výhod, existujú aj určité výzvy, ktoré je potrebné zvážiť:
- Kontrola teploty: Udržanie stabilnej teploty môže byť náročné, najmä v extrémnych podmienkach. Vysoké vonkajšie teploty spôsobujú, že kondenzačné jednotky strácajú účinnosť a spoľahlivosť.
- Hygiena: Je potrebné zabezpečiť, aby sa proces odparovania neovplyvnilo kontamináciou.
- Vlhkosť: Odparovacie chladiče znižujú teplotu, ktorú pociťujeme (citeľné teplo) a zvyšujú úroveň tepla, ktoré nepociťujeme (latentné teplo). Určité množstvo vzduchu 36°C a 30% RV (relatívnej vlhkosti) prúdi nízkou rýchlosťou cez panely s pridaním pitnej vody. Upravený filtrovaný vzduch má zníženú teplotu na 26°C a relatívna vlhkosť sa zvýšila na 70%.
Moderné technológie a riešenia
PreCooll od Oxycom
V horúcich podmienkach má väčšina chladiacich systémov nedostatočný chladiaci výkon. Dochádza k energetickým stratám a účinné chladenie nie je možné. Patentované panely PreCooll Oxyvap® vytvárajú okolo vášho chladiaceho systému chladnú mikroklímu. Chladenie odparovaním znižuje teplotu vstupujúceho vzduchu až o 25 °C. Inteligentná čerpacia stanica AquaMizer pre PreCooll je rozhodujúca pre vynikajúci výkon. Najmodernejšie senzory a riadiace algoritmy pozorne monitorujú podmienky prostredia. Plne automatizovaný systém vodohospodárstva neustále monitoruje kvalitu vody. Predbežne sme vypočítali, že investíciu získame späť do 5 rokov, ale myslím si, že to dosiahneme do 3 rokov. PreCooll efektívne aktualizuje váš tradičný chladiaci systém, poskytuje dlhšiu životnosť a nižšie náklady na údržbu. Vysoké vonkajšie teploty spôsobujú, že kondenzačné jednotky strácajú účinnosť a spoľahlivosť. Predchladenie adiabatickým chladením je úľavou pre váš chladič. Výrazne zlepší jeho účinnosť aj v extrémnych horúčavách. Princíp fungovania Oxycom PreCooll je založený na technike prirodzeného chladenia, ktorá realizuje predchladenie vzduchu odparovaním prostredníctvom odparovania vody. Základom inovatívneho systému PreCooll je technológia rebier HydroChill, odparovacie médium, ktoré je zabudované do Oxyvap®. Je známy svojou extrémne vysokou účinnosťou a nízkym poklesom tlaku. PreCooll vytvára chladnú mikroklímu okolo vašej kondenzačnej jednotky. Adiabatické chladenie okolitého vzduchu pred jeho vstupom do systému je najrýchlejší spôsob, ako znížiť spotrebu energie. Zabezpečenie stáleho prívodu studeného vzduchu do špirály kondenzátora nielen zvyšuje účinnosť, ale znižuje špičkový výkon a odbremeňuje preťažené elektrické siete. Pre dosiahnutie maximálnej účinnosti a minimálnej spotreby vody môže byť PreCooll vybavený čerpacou stanicou, ktorá obsahuje obehové čerpadlo, modul na úpravu vody a riadiaci systém so sofistikovanými algoritmami, ktoré monitorujú okolité podmienky a určujú optimálne prevádzkové režimy. To zaisťuje, že systém PreCooll je aktívny iba v prípade potreby. Systém PreCooll spoločnosti Oxycom možno použiť na dodatočný retrofit kondenzátorov. Oxyvap®je známy svojou extrémne nízkou tlakovou stratou; preto neovplyvňuje prúdenie vzduchu cez cievky kondenzátora. Plynové chladiče využívajúce ako chladivo CO2 ťažia z tohto princípu obzvlášť dobre. Použitím jednotky PreCooll sa nielen výrazne zníži spotreba energie, ale aj transkritické chladiace procesy sa zmenia na podkritické. Instalácia systému PreCooll znižuje spotrebu energie chladiaceho systému. Systém PreCooll spoločnosti Oxycom je jednoduchý a efektívny. Znížením teploty vstupného vzduchu až o 25 °C (45 °F) v teplom podnebí systém PreCooll výrazne zníži prevádzkové náklady bez ohľadu na typ chladiva. Naše mediá Oxyvap®sú samočistiace a sú vyrobené z anorganických materiálov s najnižším možným odporom vzduchu, čo zaručuje bezpečnú prevádzku a maximálnu úsporu na mnoho rokov. Majú hygienický certifikát VDI 6022. Preto systém PreCooll zaisťuje optimálnu hygienu v budovách a okolo nich. Udržateľné chladiace systémy sú pre svet nevyhnutné, aby uspokojil požiadavky rastúcej populácie a zároveň riešil klimatické zmeny. PreCooll od Oxycom predstavuje výhodnú investíciu v tom zmysle, že pomáha ušetriť až tretinu prevádzkových nákladov na chladenie s relatívne malou investíciou.
Adiabatické chladenie Oxycom IntrCooll Plus
Adiabatické chladenie Oxycom IntrCooll Plus patrí medzi špičku v oblasti chladenia. Táto technológia využíva princíp, kde sa chladiaci účinok dosahuje prostredníctvom odparovania vody do prúdiaceho vzduchu. Prináša revolučné riešenia pre kondenzačné jednotky a umožňuje efektívne chladenie vzduchu okolo nich. Týmto spôsobom je možné dosiahnuť nižšie teploty a zvýšiť výkon chladiaceho systému, zároveň minimalizovať spotrebu energie. Inovatívne vlastnosti adiabatického chladenia Oxycom IntrCooll Plus zahŕňajú nielen efektívne chladenie, ale aj optimalizujú spotrebu vody. Systém je navrhnutý tak, aby minimalizoval spotrebu vody a pritom zabezpečil maximálny chladiaci výkon.
Odparovacie chladenie
Odparovacie chladenie, tiež známe ako adiabatické chladenie, je prirodzený proces ochladzovania vzduchu, ktorý je najčastejšie viditeľný pri tvorbe oblakov. Odparovacie chladiace systémy na vytvorenie pohodlného vnútorného prostredia sa používajú už viac ako 4500 rokov. Najstaršie nájdené odparovacie chladiace systémy pozostávali z mokrých handier alebo poréznych hlinených nádob naplnených vodou umiestnenou pred alebo pod prívodom vzduchu, čím sa dosiahol chladiaci účinok. Staroveké nástenné maľby z obdobia okolo roku 2500 pred naším letopočtom zobrazujú ešte primitívnejší odparovací chladiaci systém, v ktorom otroci rozdúchavajú poháre s vodou, aby ochladili miestnosti kráľovskej rodiny. V pokročilých dvoj-stupňových odparovacích chladiacich systémoch prechádza horúci vonkajší vzduch cez výmenník tepla vzduch - voda, čo je proces, ktorý do vzduchu neprivádza žiadna vlhkosť. Po druhé, vzduch prechádza mokrými chladiacimi doštičkami, ktoré ho ochladzujú ešte viac. Pretože odparovacie chladenie potrebuje len trochu vody a ešte menej elektriny, jedná sa o vysoko udržateľnú a energeticky efektívnu metódu chladenia pre vytvorenie pohodlnej a zdravej vnútornej klímy vo výrobných priestoroch. V porovnaní s tradičnou kompresorovou klimatizáciou je možné pomocou odparovacieho chladenia dosiahnuť rozsiahle úspory energie. Ďalej, na rozdiel od mechanického chladenia, odparovacie chladenie nerecirkuluje teplý, znečistený vnútorný vzduch, ale privádza do budovy vždy čerstvý a filtrovaný vzduch.
Chladenie odparovaním s využitím pórovitých panelov
Chladenie odparovaním využíva s úspechom prirodzený jav chladenia pri odparovaní vody. Chladiace zariadenie nasáva vonkajší vzduch ventilátorom cez panely, ktoré sú z pórovitého materiálu (tvrdená celulóza). Tento pórovitý materiál je vlhčený pitnou vodou, ktorá je privádzaná do jednotky potrubným rozvodom. Potrebné množstvo vody je regulované plavákom v zbernej vaničke. Voda je rovnomerne rozvádzaná na pórovité panely čerpadlom, ktoré je súčasťou chladiaceho zariadenia. Prúdením vzduchu dochádza k odparovaniu vody, čo má za následok znižovanie teploty nasávaného vzduchu, ako aj zvýšenie jeho vlkosti. Takto upravený vzduch je privádzaný ventilátorom cez vzduchotechnické potrubie a výfukový difúzor, alebo výustky do priestoru, ktorý chceme chladiť. Chladiace zariadenia sa vyrábajú aj ako prenosné zariadenia, ktoré sa potom umiestňujú priamo podľa potreby do priestoru, kde je požiadavka na chladenie. Chladenie odparovaním je žiadané a oceňované v priemysle, v poľnohospodárstve pri chovateľstve a pestovateľstve a v ostatných odvetviach, kde je požiadavka aj na určitý stupeň vlhkosti.
Prečítajte si tiež: Komplexný prehľad klimatizácií Hisense
Čističky vzduchu s vodnými filtrami
Čističe s vodnými filtrami zachytávajú nečistoty do nádržky s vodou, ktorá zároveň slúži k zvlhčeniu vzduchu odparovaním z hladiny. Protiprašná účinnosť týchto prístrojov je relatívne nízka, dosahuje päťdesiat až sedemdesiat percent.
Budúcnosť chladenia potravín
Vzhľadom na rastúcu potrebu ekologických a udržateľných metód chladenia potravín sa očakáva, že chladenie odparovaním vody bude zohrávať dôležitú úlohu v potravinárskom priemysle. Výskum a inovácie v tejto oblasti sú nevyhnutné na prekonanie existujúcich obmedzení a optimalizáciu procesov.
Alternatívne metódy čistenia vzduchu
Napriek tomu, že kvalita ovzdušia sa v posledných rokoch značne zlepšila, netýka sa to vzduchu v uzavretých priestoroch. Naopak. Mnohí šetria teplom a vetranie obmedzujú na minimum. V interiéroch sa tak viac hromadia škodlivé látky, ktoré sa uvoľňujú napríklad zo syntetických materiálov či pracích a čistiacich prostriedkov. Ide predovšetkým o baktérie, plesne, zvyšky roztočov, peľ, prach… Znečistený vzduch je príčinou podráždených očí, krku, nosu… Jeho dlhodobejšie účinky môžu byť príčinou astmy, hypersenzitivity, alergií, ale i chrípky či dokonca srdečných chorôb. Našťastie dnes trh ponúka prístroje, ktoré môžu výrazne zvýšiť kvalitu vzduchu. Hlavnou úlohou čističiek je s čo najvyššou účinnosťou zbaviť vzduch väčšiny škodlivín v pevnom i kvapalnom skupenstve. Vyššiu účinnosť majú čističky s absorpčným princípom čistenia vzduchu. Sú založené na využití filtra so živočíšnym uhlím, často v spojení s filtrom na čisteniu peľu a prachu. Protiprašná účinnosť týchto čističov presahuje deväťdesiat percent. Ďalšia skupina čističiek vzduchu pracuje na fotokatalytickom princípe. Nečistoty sa chemicky rozkladajú na bezpečné častice ako je voda, oxid uhličitý a zároveň dochádza k ich okysleniu na povrchu katalyzátora pod vplyvom ultrafialového žiarenia. Tento princíp efektívne ničí toxíny, vírusy i baktérie. Ďalšia skupina prístrojov využíva sterilizačné vlastnosti ozónu. Čistička vytvára ozón, ktorý sterilizuje vzduch od vírusov a baktérií a odstraňuje pachy a dym. Súčasťou týchto čističov je ionizátor - prístroj, urýchľujúci zhlukovanie a sedimentácia prašných častíc z ovzduší. Veľmi účinné sú čističky, v ktorých je filter nahradený elektrostatickou kazetou, z ktorej sa zachytené škodliviny jednoducho vypláchnu vodou. Protiprašná účinnosť týchto čističiek sa blíži k sto percentám. Pri kúpe čističky by ste mali sledovať deklarovanú protiprašnú účinnosť prístroja, tá by mala dosahovať aspoň osemdesiat percent. Ďalším dôležitým ukazovateľom je vzduchový výkon čističky, ktorý by mal byť aspoň jeden a pol krát vyšší než objem vzduchu v miestnosti.
Chladiaci reťazec
Chladiaci reťazec je nevyhnutný na zaistenie bezpečnosti, organoleptickej kvality, nutričného obsahu a trhovej hodnoty rýchlo sa kaziacich potravín od zberu až po spotrebiteľa ale aj na chladenie rôznych technológií a budov. Odhaduje sa, že 15 % spotrebovanej elektriny na celom svete sa používa na chladenie. Napriek týmto značným prevádzkovým nákladom existuje podozrenie, že niektoré chladiace systémy strácajú každý rok až 20 % svojej náplne, čo má za následok zvýšenú spotrebu energie, emisie a servisné náklady. Na minimalizáciu používania chladív poškodzujúcich ozónovú vrstvu sú potrebné nové a alternatívne chladiace zariadenia a technológie s chladivami šetrnými k životnému prostrediu.
Záver
Chladenie potravín odparovaním vody predstavuje efektívny a ekologický prístup, ktorý si zaslúži pozornosť. Skombinovaním rôznych metód, ako sú prírodné, mechanické a kombinované prístupy, a zohľadnením ekologických aspektov môžeme dosiahnuť udržateľnejšie riešenia v potravinárskom priemysle. Moderné technológie ako PreCooll od Oxycom a adiabatické chladenie IntrCooll Plus prinášajú inovatívne riešenia pre efektívne a ekologické chladenie. Je dôležité pokračovať vo výskume a vývoji v tejto oblasti, aby sme prekonali existujúce obmedzenia a optimalizovali procesy pre budúcnosť.
tags: #chladenie #potravin #odparovanim #vody