DE3788653T2

DE3788653T2 - Hypobarische einlagerung von sauerstoffverbrauchendem pflanzlichen material ohne zusätzliche befeuchtung.

Info

Publication number: DE3788653T2
Application number: DE87905833T
Authority: DE
Inventors: Stanley R Burg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-08-10
Filing date: 1987-08-10
Publication date: 1994-04-28
Anticipated expiration: 2007-08-11
Also published as: EP0341241A1; EP0341241A4; WO1989001297A1; DE3788653D1; EP0341241B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die hypobarische Einlagerung von sauerstoffverbrauchendem pflanzlichen Material ohne zusätzliche Befeuchtung der Lageratmosphäre durch Kontaktieren derselben mit einem zusätzlichen Warmwasserkörper, die durch die Einlagerung unter kontrollierten und korrelierten Bedingungen hinsichtlich der Temperaturen, des Unterdrucks, der Geschwindigkeit des Luftaustrags, der Luftumwälzgeschwindigkeit und der Lufteinlaßgeschwindigkeit, sowie durch die Abhängigkeit jeder Menge korrelierter Beziehungen vom Gewicht, von der Atmungsgeschwindigkeit und von der Art des pflanzlichen Materials auszeichnet Patent Nr. Erteilungsdatum Erfinder Burg

WEITERE SCHRIFTEN ZUM STAND DER TECHNIK

USDA, "The commercial storage of fruits, vegetables and floritts and nursery stocks", Agr. Handbcok, Nr. 66, 1968, Burg, S.P. und R. Kosson; veröffentlicht in: "Post-Harvest Physiology and Crop Preservation", herausgegeben von M. Liberman, Plenum Press, London und New York, 1981, S. 408.
In meinem älteren US-Patent Nr. 3.333.967, heute neuerteilte US- PS 28.995, wird ein Verfahren zur Konservierung von reifen, jedoch noch nicht vollreifen Fruchten beschrieben, die zu ihrer Reifung Ethylen bilden, wobei in einem fließendem Strom befeuchteter und nahezu ganz mit Wasser gesättigter Luft unter hypobarischen Bedingungen bei rund 13,3 bis 53,3 kPa (100 bis 400 mm HgA) gearbeitet wird. Dieses Verfahren erbrachte bei der Erprobung im Labor und bei günstigen Bedingungen auch in etwas größerem Maßstab brauchbare Ergebnisse, allerdings nicht mehr, wenn der Umfang vergrößert und der Druck unter 13,3 kPa (100 mm HgA) abgesenkt wurde, um das Arbeitsergebnis bei der Einlagerung bestimmter reifer, jedoch noch nicht vollreifer Früchte zu verbessern und die Brauchbarkeit des Verfahrens auch auf andere Arten von stoffwechselaktivem Material, unter anderem auch tierischen Ursprungs, auszudehnen. Infolge der Verdunstungskühlwirkung bei Kontaktierung mit einem Wasserkörper, der im Verhältnis zum gesamten Lagerraum vergleichsweise kleiner war als der Wasserkörper im Verhältnis zur Größe eines üblichen Unterdruckgefäßes für den Laborbedarf, sinkt die Temperatur des zur Befeuchtung verwendeten Wassers. In meinen älteren US-PSen 3.810.508 und 3.913.661 zusammen mit W. Hentschel habe ich beschrieben, wie diese Kühlung eingesetzt und genutzt werden kann, um den Arbeitsaufwand zu verringern oder andere Arten der Kühlung der Kammer überflüssig zu machen, aber dennoch dabei durch Wasserverdunstung zu kühlen, läuft dem Ziel zuwider, eine hohe Luftfeuchtigkeit aufzubauen und aufrechtzuerhalten. Während sich das Wasser abkühlt, sinkt sein Dampfdruck und damit neigt es zur Abgabe von immer weniger Feuchtigkeit an die zuströmende Luft, so daß die relative Luftfeuchtigkeit in der Kammer absinkt und das Produkt vorzeitig austrocknet und verdirbt
In meinen älteren US-PSen Nr. 3.958.028 und 4.061.483 habe ich beschrieben, wie die Verdunstungskühlwirkung überwunden werden kann und wie man für eine gleichbleibend hohe relative Luftfeuchtigkeit im Lagerraum sorgen kann. Die einströmende expandierte Außenluft wird dabei auf die innerhalb der Unterdruckkammer herrschenden Druck- und Temperaturwerte präkonditioniert und anschließend mit einem erwärmten Wasserkörper kontaktiert, um die Atmosphäre in der Kammer zu sättigen. Ich habe dort auch beschrieben, daß ein relativ breitgefächertes Spektrum korrelierter Werte für den hypobarischen Druck und niedrige Temperaturen bei hoher relativer Luftfeuchtigkeit zur Konservierung Stoffwechselaktiven Materials in einem Druckbereich von 0,53 bis 13,3 kPa (4 bis 400 mm HgA) einsatzfähig ist
Durch den in den US-PSen Nr. 3.958.028 und 4.061.483 beschriebenen Befeuchtungsschritt wurde die Entwicklung von wirtschaftlich sinnvollen, kommerziellen hypobarischen Transportbehältern für den kombinierten Verkehr verhindert, bei denen die Vorrichtungen und Verfahren nach diesen älteren Patentschriften realiert werden. Es ist unpraktisch, wertvolle Fracht mit dem Gewicht und Volumen des Wassers zu befördern, das zur kontinuierlichen Sättigung der einströmenden trockenen expandierten Außenluft zu sättigen, die sich im Laufe einer längeren Seereise verändert, und so muß statt dessen eine kleinere Menge eingelagerten Wassers umgewälzt werden, indem die Feuchtigkeit wieder aufgefangen wird, die sich niederschlägt, wenn die gesättigte Kammeratmosphäre von einer Unterdruckpumpe abgesaugt und in dieser verdichtet wird. Auch wenn Unterdruckpumpen mit Öldichtung ansonsten der Vorzug zu geben ist, können sie für diesen Zweck nicht eingesetzt werden, da ihre Abluft mit Öl verunreinigt ist, wodurch die Wiedergewinnung von Wasser nicht undurchführbar wird.
Statt dessen werden heutige Prototypen hypobarischer Transportbehälter für den kombinierten Verkehr, die 7,6 · 1,5 · 1,5 Meter (40 · 8 · 8 Fuß) messen, mit einer Unterdruckpumpe mit Wasserdichtung ausgerüstet, in die ausreichend gekühltes Dichtungswasser eingespritzt wird, um eine Verdichtung bei nahezu gleichbleibender Temperatur zu unterstützen und aufrechtzuerhalten, wobei für diese Pumpe eine Pumpe mit Rootsgebläse zur Vorverdichtung vorgesehen ist, um die Leistungsfähigkeit bei niedrigem Einlaßdruck zu verbessern. Die zur Kühlung des Dichtungswassers benötigte Kühlanlage verbraucht nahezu 5 kW Strom, der Verbrauch einer Unterdruckanlage mit Vorverdichtung liegt um rund 3 kW höher als bei einer Unterdruckpumpe mit Öldichtung, die eine vergleichbare effektive Förderleistung erbringt, und die Heizung im Befeuchter verbraucht bis zu 2 kW geregelte Leistung mehr. Durch den Befeuchtungsvorgang wird nicht nur die Größe der erforderlichen Kühl- und Motorgeneratoranlagen mehr als verdoppelt wird, sondern es sind hierbei auch zusätzlich automatische Anlagen zum Füllen der Warmwasserkessel und für Spülzwecke, automatische Abläufe und Heizbänder nötig, um ein Einfrieren der Geräte während Betriebszelten und betriebslosen Zeiten bei Umgebungstemperaturen zu verhindern, die unter 0ºC liegen, während komplizierte Schutzvorkehrungen und Betätigungs- und Steuereinrichtungen zur Integrierung der Systeme erforderlich sind. Auf diese Weise erhöhen sich durch den Befeuchtungsvorgang die Geräte- und Betriebskosten, während die Betriebssicherheit und die Unterhaltbarkeit geringer werden und sich die Transportkosten pro Kilo stoffwechselaktiven Materials erhöhen.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe meiner Erfindung besteht darin, den Befeuchtungsvorgang gemäß den US-PSen 3.958.028 und 4.061.483 abzuschaffen, bei dem Außenluft auf für die Lagerung optimale Druck- und Temperaturwerte präkonditioniert und anschließend durch Kontaktierung mit einem erwärmten Wasserkörper gesättigt wird.
Nach meinem neuen Verfahren wird die bleibende relative Luftfeuchtigkeit in dem geschlossenen Lagerraum nahe der Sättigung durch verschiedene Einrichtungen gehalten, wobei statt des externen Wasserkörpers und der zusätzlichen Wärmequelle, die in den US-PSen Nr. 3.958.028 und 4.061.483 beschrieben werden, das im Produkt enthaltene Wasser und die Atmungsluft herangezogen werden. Ich sauge den Frachtraum mit einer Geschwindigkeit ab, die mit der Art, dem Gewicht und der Atmungsaktivität des darin gelagerten pflanzlichen Materials bei optimalen Druck- und Temperaturwerten korreliert, lasse gerade ausreichend expandierte, relativ trockene Außenluft eindringen, um den optimalen Druck aufrechtzuerhalten; vermische sofort jeden einströmenden Mengenanteil expandierter, relativ trockener Außenluft mit mindestens 25 Mengenanteilen umgewalzter verdünnter Kammerluft, die zuvor mit der aus dem eingelagerten pflanzlichen Material als Reaktion auf dessen Atemluftwärme verdunsteten Feuchtigkeit gesättigt wurde; und lassen anschließend dieses Gemisch über die pflanzliche Masse strömen. Auch wenn bei meiner neuen Erfindung die Atmosphäre in der Fracht mit Feuchtigkeit aus dem pflanzlichen Material gesättigt wird, während hierzu bei dem Verfahren gemäß den US-PSen Nr. 3.958.028 und 4.061.483 zusätzliches Wasser eingesetzt wird, führen dennoch infolge des einzigartigen Wärmeübertragungsvorgangs unter hypobarischen Bedingungen mein neues Verfahren und das alte Verfahren nach den US-PSen Nr. 3.958.028 und 4.061.483 während vergleichbarer Einlagerungszelten zu gleichem Trocknungsverhalten und Gewichtsverlust des Produkts.
Ich habe entdeckt, daß ein relativ breitgefächertes Spektrum korrelierte Werte für den hypobarischen Druck, niedrige Temperaturen, Absauggeschwindigkeit, Luftumwälzgeschwindigkeit und Lufteinlaßgeschwindigkeit, für die teilweise die Abhängigkeit jeder Menge korrelierter Bedingungen von Gewicht, Atmungsgeschwindigkeit und Art des pflanzlichen Materials typisch ist, bei der Konservierung atmungsaktiven pflanzlichen Materials funktionsfähig sind, ohne daß auf den Arbeitsschritt der Befeuchtung der einströmenden expandierten trockenen Außenluft durch Kontaktierung derselben mit einem zusätzlichen erwärmten Wasserkörper zurückgegriffen werden muß. Für jede Art von atmungsaktivem pflanzlichen Material liegt bei Einsatz des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß meiner neuen Erfindung der optimale Lagerdruck etwas höher als bei Einsatz des älteren Verfahrens und der älteren Vorrichtung gemäß den US-PSen 3.958.028 und 4.061.483; die optimale Temperatur ist dieselbe; die optimale Lufteinlaß- und -austragsgeschwindigkeit liegen bei der neuen Erfindung erheblich niedriger, und die erforderliche Luftumwälzgeschwindigkeit ist viel höher.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die Zeichnung ist zum Teil ein schematisiertes Ablaufdiagramm und zum anderen Teil eine Darstellung in Diagrammform eines Ausführungsbeispiels der Kammer und der Vorrichtung, mit der meine neue Erfindung realisierbar ist und/oder die zur Ausführung derselben geeignet sind.

GÜNSTIGSTE MÖGLICHKEITEN ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Die Wärmeübertragung durch Konvektion ist in einem Tellvakuum so einschränkt, und die Wärmeübertragung durch Abstrahlung aus dicht übereinandergepackten Frachtladungen ist so ineffektiv, daß die Verdunstungskühlung unter Einsatz von Produktwasser als Feuchtigkeitsquelle die einzige Möglichkeit der Wärmeübertragung ist, die sich dazu eignet, aus pflanzlichem Material, das unter hypobarischem Druck eingelagert ist, die Atemluftwärme auszutragen. Deshalb liegt ungeachtet der relativen Luftfeuchtigkeit in einem geschlossenen hypobarischen Lagerraum bzw. einer Kammer die Geschwindigkeit der Verdunstungskühlung (verdunstetes Wasser in Kilogramm · Verdunstungswärme = Verdunstungskühlung) niemals unter der Geschwindigkeit der Wärmeentwicklung durch Atmungsaktivität, während aus dem eingelagerten pflanzlichen Material immer pro Tag mindestens dieses Gewicht an Wasser verdunstet. Die Faktoren und Bedingungen, die die Atmungsgeschwindigkeit und die Wärmeentwicklung und damit den täglichen Mindestgewichtsverlust bestimmen sind (a) Art und Menge des eingelagerten pflanzlichen Materials, und (b) der Kammerdruck und die Kammertemperatur. Wenn die Temperatur oder der Sauerstoffpartialdruck absinken nimmt die Atmungsaktivität immer mehr ab, und da der Sauerstoffpartialdruck zum Teil vom Kammerdruck abhängig ist, sinkt die Atmungsaktivität auch bei niedrigerem Kammerdruck ab. Unter der Annahme, daß die Atemluftwärmefracht bei optimaler Temperatur und bei optimalem Druck (vgl. Tabelle 1) die einzige Energiequelle darstellt, die zur Verdunstung des Wassers zur Verfügung steht, schwankt der Gewichtsverlust der Ware zwischen 0,12% und 0,132% täglich, je nach Art des pflanzlichen Materials. Dieser Trocknungsbetrag führt auch während einer mehrmonatigen Einlagerung nicht zu nachteiligen Auswirkungen. Wenn dagegen das pflanzliche Material aus der Umgebung Wärme aufnimmt, verursacht diese Energie die Verdunstung von weiterem Wasser, und ist die aufgenommene Menge Umgebungswärme groß genug, so trocknet das pflanzliche Material vorzeitig aus und verdirbt. Um die Umgebungswärme durch Konvektion und/ oder Abstrahlung aufzunehmen, muß das eingelagerte pflanzliche Material eine stabile Temperatur haben, die niedriger ist als die Trockenkugeltemperatur der Luft der Fracht und/oder niedriger als die Temperatur der Kammerwandungen. Die bleibende Temperatur des eingelagerten pflanzlichen Materials neigt dazu, der Feuchtkugeltemperatur bei subatmosphärischem Druck zu folgen, da die Geschwindigkeit der Verdunstungskühlung vom Dampfdruckgradienten zwischen dem Wasser im Produkt und der Feuchtigkeit in der dieses umgebenden Frachtraumluft ist. Wenn nun die relative Luftfeuchtigkeit der einströmenden expandierten trockenen Luft nicht durch Befeuchtung erhöht wird, so beginnt infolgedessen die Temperatur des eingelagerten Materials abzusinken. Während dies geschieht, verlangsamt sich die Verdunstungskühlung, da (a) der Wasserdampfdruck in dem pflanzlichen Material bei niedrigerer Temperatur geringer ist, und (b) die Wärmeaufnahme durch Konvektion und Abstrahlung dadurch gefördert wird, daß die Temperaturdifferenz zwischen dem pflanzlichen Material und der Luft und den Wandungen des Frachtraums steigt. Die Temperatur des pflanzlichen Materials regelt sich stabil auf einen Wert ein, bei dem eine Wärmeaufnahme durch Atmungsaktivität, Konvektion und Abstrahlung durch Verdunstungskühlung ausgeglichen wird.
Bei dem Verfahren gemäß den US-PSen 3.958.028 und 4.061.481 wird verhindert, daß die Temperatur des eingelagerten stoffwechselaktiven Materials unter den Wert der Frachtraumluft bzw. -wandung absinkt, indem die einströmende expandierte trockene Außenluft auf die für die Einlagerung optimalen Druck- und Temperaturwerte präkonditioniert und anschließend diese präkonditionierte Luft im Ansprechen auf den Kontakt mit einem erwärmten Wasserkörper gesättigt wird. Ich habe nun entdeckt, daß das Leistungsvermögen der hypobarischen Verfahren keine Einbuße erleidet und deren wirtschaftlicher Nutzen ganz erheblich verbessert wird, wenn die verdünnte Kammerluft mit der Mindestmenge Produktwasser befeuchtet wird, das als Reaktion auf die Atemluftwärme unweigerlich verdunstet. Ich habe unter Heranziehung der Gleichungen 1 und 2 die kritische Austragsgeschwindigkeit (Seff/M) und den kritischen Zustrom expandierter Außenluft (Ci/M) pro Kilogramm (lbs) pflanzlichen Materials berechnet, die erforderlich sind, um die Kammeratmosphäre mit Produktwasser so zu sättigen, daß die gesamte Atemluftwärme des pflanzlichen Materials und keine Umgebungswärme in dem gesättigten Luftstromgemisch abgeführt wird, das durch die Unterdruckpumpe ausgetragen wird.
Seff/M = Hr&sub1;/ Hv&sub1;d&sub1;) Gleichung 1
Ci/M = Seff(P&sub1;-vP&sub1;)Ta/MT&sub1; Gleichung 2
wobei Seff die effektive Austragsgeschwindigkeit [m³/S (cfm)], M das Gewicht des pflanzlichen Materials [kg (lbs.)], Hr1 die Wärmeerzeugung durch Atmung [kJ·kg&supmin;¹·S&supmin;¹ (BTU·min&supmin;¹·lbs&supmin;¹)] des pflanzlichen Materials bei optimalem Druck (P&sub1;, atm) und optimaler Temperatur [T&sub1;, ºK(R)], und Hv1 die Verdunstungswärme von Wasser bei T&sub1;, vP&sub1; der Dampfdruck von Wasser (atm) bei T&sub1;, d&sub1; die Dichte des gesättigten Dampfes [kg/m³(lbs/ft³)] bei T&sub1;, Ci die Geschwindigkeit (m³/S (cfm)] ist, bei welcher die trockene Außenluft in den Unterdruckbehälter bei atmosphärischem Druck und Außentemperatur einfließt, sowie Ta die Umgebungstemperatur [ºK] ist. Für verschiedene Arten pflanzlichen Materials schwankt die kritische Austragsgeschwindigkeit (Tabelle 2) zwischen 0,22 und 2,98 · 10&supmin;&sup6; m³kg&supmin;¹S&supmin;¹ (0,27 bis 2,54 · 10&supmin;³ cfm/lbs) pflanzlichen Materials. In dem Ausmaß, in dem Feuchtigkeit aus der Umgebungsluft Wasser an die einströmende Austauschluft abgibt bzw. wenn die Austragsgeschwindigkeit auf einen niedrigeren Wert als in Tabelle 2 eingestellt wird, schlägt sich das Wasser ohne schädliche Folgen in dem geschlossenen Lagerraum nieder, während sich die Temperatur der pflanzlichen Substanz etwas erhöht. Eine übermäßige Bildung dieses "übersättigten" Zustands wird immer dann hervorgerufen, wenn zur Konservierung stoffwechselaktiven Materials das Verfahren nach der US-PS 3.958.029 und die Vorrichtung gemäß der US- PS 4.061.483 eingesetzt werden, da in diesem Fall die gesamte Feuchtigkeit, die die Ware verliert, wie auch jegliche Feuchtigkeit, die aus der Umgebung eingebracht wird, sich auf den Wandungen niederschlägt und sich am Boden des geschlossenen Lagerraums sammelt
Die Austragsgeschwindigkeit und die Menge der einströmenden Außenluft können nicht willkürlich ohne Berücksichtigung anderer Aufgaben verringert werden, die die einströmende Luft erfüllt Austauschluft wird für die Zuführung von Atemsauerstoff und zum Ausspülen der Stoffwechselprodukte Ethylen, Kohlondioxid und anderer flüchtiger Nebenprodukte benötigt. Das Verfahren nach den US-PSen 3.958.028 und 4.061.483 hängt von einer übermäßig hohen Geschwindigkeit der Luftaufnahme ab, die nötig ist, um ein deutliches Absinken des Sauerstoffpartialdrucks im Frachtraum infolge einer Sauerstoffabnahme für die Atmung zu verhindern. Wird eine zu geringe Sauerstoffmenge mit der Außenluft zugeführt, senkt der Sauerstoffverbrauch durch die Atmung den bleibenden Sauerstoffpartialdruck weit genug ab, um eine Schädigung des pflanzlichen Materials infolge von Sauerstoffmangel und des fermentativen Stoffwechsels herbeizuführen. Die Geschwindigkeit, mit der Sauerstoff in die Unterdruckkammer eingeleitet wird (O&sub2;), beträgt:
(O&sub2;)in = a Seff(P&sub1;-vP&sub1;)/RT&sub1;M Gleichung 3
wobei R die Gaskonstante ist [82,05 · 10&supmin;&sup6;m³ atm/g·mol·k (82,06 atm cm³/Mol·ºC)] und a = 0,209 wenn (O&sub2;) in kg·Mol·kg&supmin;¹S&supmin;¹ und a = 0,88 wenn /O&sub2;) in lb·Mol·lb&supmin;¹min&supmin;¹ ausgedrückt wird. Die Geschwindigkeit, mit der Sauerstoff im Unterdruckbehälter verbraucht wird [(O&sub2;)cons], beträgt:
(O&sub2;)cons = bHr&sub1; Gleichung 4
wobei b = 0,016 Mol/KJ (2,25 · 10&supmin;³ Mol/BTU).
Die Geschwindigkeit, mit der Luft aus dem Frachtbereich ausgetragen wird, beträgt in (O&sub2;)out [g·Mol·kg&supmin;¹S&supmin;¹ (lb·Mol·lb&supmin;¹)]:
(O&sub2;)out = SeffpO&sub2;/MRT&sub1; Gleichung 5
wobei pO&sub2; den bleibenden Sauerstoffpartialdruck (atm) im Unterdruckbehälter angibt. Im bleibenden Zustand beträgt:
(O&sub2;)in = (O&sub2;)cons + (O&sub2;)out Gleichung 6.
Setzt man die Werte aus den Gleichungen 3 bis 5 für (O&sub2;)in, (O&sub2;)cons und (O&sub2;)out in Gleichung 6 ein, so ergibt sich:
pO&sub2; = 0,209 (P&sub1; - vp&sub1;) - brT&sub1;Hv d&sub1; Gleichung 7.
Bei optimalen Werten für den Lagerdruck und die Temperatur gemäß Tabelle 1 wird je nach Art des pflanzlichen Materials der Wert von pO&sub2; auf 3 bis 39% verringert, wenn die kritische Austragsgeschwindigkeit dem in Tabelle 2 angegebenen Wert entspricht. Bei einer 39%igen Verringerung des Sauerstoffpartialdrucks, der für die meisten Arten pflanzlicher Substanzen, die bei optimalen Temperatur- und Druckwerten eingelagert sind, typisch ist, würde dies zu schwerwiegenden nachteiligen Auswirkungen führen. Deshalb muß der Lagerdruck erhöht werden, um die hochgerechnete Sauerstoffverringerung auszugleichen, und auch aus anderen Gründen, die nachstehend noch erläutert werden.
Die in Tabelle 1 ausgewiesenen Werte für die Atemluftwärmebelastung entsprechen den von der USDA zusammengestellten Durchschnittswerten bei atmosphärischem Druck, berichtigt nach einem Nomogramm (nach Burg und Kosson, 1983), in dem die Unterbindung der Atmung berücksichtigt wird, die durch verschiedene hypobarische Druckwerte hervorgerufen wird. Gemäß den Daten der USDA (USDA 1968) sind die durchschnittlichen Atmungswerte gemäß Tabelle 1 nicht für alle Proben jeden pflanzlichen Materials jeglicher Art repräsentativ, da verschiedene Sorten jeder Pflanzenart und sogar dieselbe Sorte in unterschiedlichen Jahreszeiten, die an unterschiedlichen Standorten aufwuchs, bei unterschiedlicher Ernährungslage und bei verschiedenen Niederschlagsmengen, oder die in unterschiedlichen Phasen der Entwicklung, Reifung, des Reifegrads oder der Alterung gelagert wurden, bis zum 1,5-fachen den Durchschnittswert überschreiten oder nur halb so schnell den Sauerstoff veratmen können, wie sich diesem Wert entnehmen ließe. Eine Möglichkeit, diese Schwankungsmöglichkeiten zu berücksichtigen, besteht darin, die Abgabe der Atemluftwärme aus jeder eingelagerten Partie pflanzlichen Materials unter hypobarischen Bedingungen zu messen, ehe die kritische Austragsgeschwindigkeit berechnet und eingestellt wird. Diese Messung wird günstigerweise dadurch vorgenommen, daß die Kohlendioxidkonzentration in der Abluft der Unterdruckpumpe bestimmt wird, nachdem mindestens zehn mal ein Austausch mit verdünnter Luft durch den geschlossenen Lagerraum vorgenommen wurde.
Hr&sub1; = p&sub1;SeffpCO&sub2;/(100b·RT&sub1;M) Gleichung 8
wobei (CO&sub2;) den prozentualen Kohlendioxidanteil in der Abluft der Unterdruckpumpe darstellt. Aus den Daten gemäß Tabelle 2 ergibt sich, daß der Kohlendioxidgehalt in der Pumpenabluft im typischen Fell hoch genug ist - er liegt für verschiedene Arten pflanzlicher Substanz zwischen 0,59 und 4,56 atm - um rasch und einfach mit Hilfe eines kostengünstigen, tragbaren und relativ unempfindlichen Geräts, beispielsweise eines Kitagawa-Gasanalysegeräts, gemessen zu werden. Gelegentlich ist es unpraktisch oder ungünstig, den CO&sub2;-Gehalt in der Abluft zu messen; in diesen Fallen wird geschickterweise eine Schwankung von bis zu ± 50% im durchschnittlichen Verlauf der Atemluftwärme (Tabelle 1) hochzurechnen und auszugleichen, indem der Kammerdruck über den in optimalen Wert gemäß Tabelle 1 hinaus erhöht wird und die Austragsgeschwindigkeit unter den "durchschnittlichen" Wert gemäß Tabelle 2 abzusenken. Der "sichere" Wert für den Lagerdruck (P&sub2;, atm) und die korrelierte Austragsgeschwindigkeit (Seff/M)*, die erforderlich sind, um unterschiedliche Grade der Veränderlichkeit im Verlauf der Atemluftwärme auszugleichen und dabei immer noch den für den optimalen Lagerdruck (P&sub1;, atm) gemäß Tabelle 1 typischen bleibenden Sauerstoffpartialdruck aufrechtzuerhalten, beträgt:
P&sub2; = P&sub1; + (bT&sub1;Hr&sub1;d&sub1;R/0,209[1+10&supmin;²a)/(1-10&supmin;²a)] Gleichung 9
(Seff/M)* = (Seff/M)(1-10&supmin;²a) Gleichung 10.
Da Hv, d und T in Gleichung 9 temperaturabhängige Konstante sind, hängt der Betrag, um den der Lagerdruck zum Ausgleich von Schwankungen in der Atmungsgeschwindigkeit erhöht werden muß, nur von der Lagertemperatur und vom Wert von a ab, wobei a die prozentuale Veränderlichkeit der Daten angibt, die in Tabelle 1 für die durchschnittliche Atmungsgeschwindigkeit angegeben sind. Für jede Art pflanzlichen Materials entspricht der sichere Druck dem Wert, der für a = 0 (Tabelle 3) ausgewiesen ist, wenn die kritische Austragsgeschwindigkeit (Seff/M) auf einen Wert proportional zu einem tatsächlich gemessenen Wert für den Verlauf der Atemluftwärme eingestellt wird. Zum Ausgleich einer Schwankung in der durchschnittlichen Atemluftwärmefracht (Tabelle 1) um ± 50%, muß die kritische Strömung (Seff/M)* auf die Hälfte des in Tabelle 2 ausgewiesenen Werts eingestellt werden, während der Druck auf den für a = 50 (Tabelle 3) eingestellten Wert gesetzt werden muß. Unabhängig davon, ob die kritische Strömung proportional zur tatsächlichen Atmungsgeschwindigkeit oder "sicher" auf die Hälfte dieses Werts eingestellt wird, ist der Gewichtsverlust der gleiche, doch wenn die kritische Strömung auf die Hälfte des Werte eingestellt wird, steigt die bleibende Temperatur des pflanzlichen Materials etwas an, während die Hälfte der Feuchtigkeit, die als Reaktion auf die Atemluftwärme verdunstet wird, sich ohne Schäden innerhalb des geschlossenen Lagerraums niederschlägt und von der kritischen Strömung nicht mit abgeführt wird. Sollte statt dessen die kritische Strömung auf einen zu hohen Wert eingestellt sein, könnte dies schwerwiegende nachteilige Folgen haben, da nun die bleibende Temperatur des pflanzlichen Materials geringer ist als die Temperatur der Kammerluft und des pflanzlichen Materials. Der steigende Gewichtsverlust, der durch diese Bedingung herbeigeführt wird, ist proportional zu dem Ausmaß, in dem die kritische Strömung zu hoch eingestellt wurde. Außerdem hängt die kritische Strömung auch von der Masse des pflanzlichen Materials ab, das eingelagert wurde, so daß bei jeder Entnahme eines Teils der eingelagerten Pflanzensubstanz die Austragsgeschwindigkeit proportional zum entnommenen Gewicht verringert werden sollte.
(a) Das Verfahren nach den US-PSen 3.333.967 und 4.061.483 bzw. (b) mein neues Verfahren, das unter optimalen Druckbedingungen und bei optimaler Austragsgeschwindigkeit bei a = 0 oder (c) bei a = 50 praktisch eingesetzt wird, bieten bei der Konservierung von pflanzlichem Material die gleichen Vorteile. Der zu erwartende Gewichtsverlust ist in den Fällen (a), (b) und (c) gleich hoch, während die zunehmende Erhöhung des Lagerdrucks bei a im Bereich zwischen 0 und 50 so klein ist (Tabelle 3), daß sogar unter sorgfältig kontrollierten Versuchsbedingungen im Labor diese Druckänderung keine merkliche zeitliche Verkürzung in der Lagerbeständigkeit hervorruft, wenn (c) in Vergleich zu (a) und (b) gesetzt wird.
Gemäß der Zeichnung wird atmungsaktives pflanzliches Material 15 in einem isolierten Unterdruckbehälter 16 konserviert und durch eine Kühlanlage, die hier zeichnerisch durch die Kühlleitungen 17 dargestellt ist, die auch die Versteifungsringe als Bauelemente des Unterdruckbehälters 16 bilden können, auf einer kontrollierten niedrigen Temperatur gehalten. Die Regelventile sind so angeordnet, daß die Gesamtanlage den Unterdruckbehälter so rasch wie möglich abpumpt und anschließend den Druck und die Austragsgeschwindigkeit für die jeweilige Art des pflanzlichen Materials auf optimale Werte einstellt. Anfänglich sind die Behälterabschlußventile 1 und 3 geschlossen, ist das Ablaßventil 5 geschlossen, ist das Umleitventil 2 geöffnet, und ist die Unterdruckpumpe 11 eingeschaltet. Eine Absenkung des Drucks in der Nebenleitung 19 wird zur Seite 23 der Membran des normalerweise geöffneten Regelventils 7 übertragen. Die gegenüberliegende Seite 24 derselben Membran wird über die Leitung 20 und die Zuführdüsen 14 des pneumatischen Venturi-Lufttrichters 13 zur Atmosphäre entlüftet Infolge des Druckunterschieds zwischen den Seiten 23 und 24 schließt sich das Regelventil 7. Der Unterdruck in der Nebenleitung 19 dient als Referenzdruck auf der Seite 25 der Membran des normalerweise geschlossenen Regelventils 6, sowie zur Unterdruckversorgung für das Regelventil 9 für den absoluten Druck, das als Referenzdruck ein abgedichtetes absolutes Vakuum enthält. Der Regler 9 wird von Hand so eingestellt, daß auf der Seite 26 der Membran des normalerweise geschlossenen Regelventils 6 ein vorgewählter absoluter Referenzdruck aufrechterhalten wird, indem die Seite 26 abgepumpt und eine geregelte Menge Außenluft eingeleitet wird, die über die Leitung 27 vom Luftfilter 8 angesaugt wird. Als Reaktion auf die Differenz zwischen dem absoluten Referenzdruck 26 und dem Druck auf der Seite 25 öffnet sich der normalerweise geschlossene Regler 6, wenn der Druck in der Leitung auf den voreingestellten optimalen Lagerwert abgesenkt wird. Der Regler 6 hält den optimalen Lagerdruck in der Leitung 19 dadurch aufrecht, daß kontinuierlich die entsprechende Menge gefilterter Außenluft eingelassen wird. Der Druck in der Nebenleitung 19 wird mit Hilfe des Meßgeräts 10 zur Messung des absoluten Vakuums gemessen, wenn das Dreiwege-Wahlventil 12 so gestellt wird, daß das Vakuummeßgerät 10 mit der Nebenleitung 19 verbunden wird. Die Austragsgeschwindigkeit wird dadurch eingestellt, daß die Unterdruckpumpe 11 mittels des Drosselventils 4 immer stärker gedrosselt wird, bis der Druck am Einlaß in die Unterdruckpumpe, der durch Schalten des Dreiwege-Wahlventils 12 zur Verbindung des Meßgeräts 10 mit der Leitung 21 gemessen wird, sich im richtigen Verhältnis zum Druck in der Nebenleitung 19 entsprechend der folgenden Beziehung befindet:
Seff = SP&sub2;/P&sub1; Gleichung 11
wobei S die volumetrische Kapazität der Unterdruckpumpe 11 ist, P&sub1; den optimalen Druck angibt, der in der Nebenleitung 19 aufgebaut und eingeregelt wird, und P&sub2; den Druck am Einlaß in die Unterdruckpumpe 11 darstellt. Nachdem die Ventile in dieser Weise eingestellt wurden, wird der Unterdruckbehälter 16 dadurch abgepumpt, daß die Behälterabschlußventile 1 und 3 geöffnet und das Umleitventil 2 geschlossen wird, wodurch der Unterdruckbehälter 16 als Ersatz für die Nebenleitung 19 in der Strömungsanlage eingeschaltet wird. Während des Abpumpens des Behälters bleibt das normalerweise geöffnete Hochleistungsregelventil 7 offen, da die Seite 24 seiner Membran über die Leitung 20 und die Zuführdüsenöffnungen 14 des pneumatischen Venturi-Lufttrichters bzw. Luftungsgeräts 13 mit dem Innenraum des Unterdruckbehälters 16 und von dort über die Leitung 28 mit der gegenüberliegenden Seite 23 der Membran des Regelventils 7 verbunden ist. Nun tritt parallel zum Einlaß der Unterdruckpumpe 11 eine Stromung durch das Regelventil 7 und das Drosselventil 4 auf. Der Einsatz der vollen Leistung der Unterdruckpumpe 11 während des Abpumpens ist dadurch gewährleistet, daß das Regelventil 7 so eingestellt wurde, daß es bei atmosphärischem Druck eine volumenmäßige Durchflußkapazität aufweist, die größer ist als die volumetrische Verdrängung der Unterdruckpumpe 11. Bei Abschluß des Abpumpvorgangs öffnet sich das normalerweise geschlossene Regelventil 6, wodurch die Versorgungsleitung und die Düsen 14 des pneumatischen Venturi-Lufttrichters 13 kontinuierlich mit Druck beaufschlägt werden. Dieser Druck wird über die Leitung 20 zur Seite 24 der Membran des normalerweise geöffneten Regelventils 7 übertragen. Der Differentildruck über die Membran des Regelventils 7, der sich entsprechend der Druckseite 24 aufbaut, schließt das Regelventil 7 und drosselt damit die Unterdruckpumpe 11 auf die durch das Drosselventil 4 eingestellte Paralleldurchflußkapazität. Die über die Zuführdüsen 14 in das Lüftungsgerät 13 mit pneumatischer Venturiöffnung eintretende Druckluft erzeugt eine Strömung von mindestens 25 Volumenanteilen verdünnter Kammerluft aus der Leitung 18 pro Volumenantell expandierter Zuführluft, die das Luftungsgerät 13 verbraucht, vorausgesetzt, daß die statische Druckhöhe am Lüftungsgerät 13 durch entsprechende Dimensionierung der Leitung 18 und Anhebung des belüfteten Bodens 22 klein gehalten wird. Die aus dem Lufttrichter 13 abgegebene Luft überstreicht das Produkt 15 über die gesamte Länge des geschlossenen Lagerraums und wird zur Leitung 18 sowohl über das eingelagerte pflanzliche Material 15 als auch unter dem belüfteten Boden 22 zurückgeführt. Nun ist der Unterdruckbehälter 16 zum Einbringen oder zur Entnahme von Frachtgut bereit, wobei die Unterdruckpumpe 11 abgeschaltet und das Ablaßventil 5 geöffnet werden, um den Unterdruckbehälter 16 wieder mit Außenluft unter Druck zu setzen, die durch den Durchtritt durch das Luftfilter 8 präkonditioniert wurde.
Andere Möglichkeiten zur Umwälzung verdünnter Kammerluft, beispielsweise ein Gebläse mit Motorantrieb oder ein Roots-Unterdruckgebläse, können anstelle eines pneumatisch betriebenen Venturi- Lüftungsgeräts 13 eingesetzt werden, allerdings jeweils mit erheblichen Nachteilen. Wenn die gebläsegekühlten Elektromotoren nicht ummantelt sind und mit einer zusätzlichem Kühlströmung gekühlt werden, überhitzen sie sich leicht im Vakuum, da eine Konvektionskühlung durch Zwangsluftführung bei Druckwerten unter dem atmosphärischen Druck ineffektiv ist Alternativ kann der Motor auch hydraulisch betrieben werden, oder es kann auch außerhalb des Unterdruckbehälters ein Elektromotor angebracht und für den Antrieb eines im Inneren vorgesehenen Gebläses mittels einer mechanischen Unterdruckdurchführung oder eines Roots-Unterdruckgebläses eingesetzt werden, das über entsprechende außenliegende Leitungen Luft aus dem Unterdruckbehälter abzieht und diesem wieder zuführt Elektromotoren und Roots-Unterdruckpumpen bringen den zusätzlichen Nachteil mit sich, daß sie kontinuierlich eine erhebliche Wärmemenge in den Unterdruckbehälter eintragen und damit die Temperatur der umgewälzten verdünnten Luft mit niedriger Wärmeleitung erheblich ansteigen lassen.
Bei dem Luftverteilungssystem, wie es derzeit bei Prototypen von hypobarischen Transportbehältern eingesetzt wird, bei denen das Verfahren und die Vorrichtung nach den US-PSen 3.958.028 und 4.061.483 realisiert werden, wird expandierte, befeuchtete Außenluft am einen Ende bzw. an der einen Seite des Unterdruckbehälters eingeleitet und am anderen ende bzw. auf der anderen Seite abgezogen. Um ein progressives Absinken des Sauerstoffpartialdrucks infolge der Verringerung des Sauerstoffgehalte für die Atmung zu verhindern, ist eine Umwälzung nicht erforderlich, daß eine übermäßig starke Aufnahme von Außenluft eine sehr starke Sauerstoffanreicherung bewirkt Die Befeuchtungsanlage sättigt die einströmende verdünnte Luft vor deren Eintritt an einem Ende bzw. auf einer Seite der Frachtkammer, und somit kann die relative Luftfeuchtigkeit nicht infolge der Verdunstung von Produktwasser bei Durchleitung der verdünnten Luft durch die Fracht im geschlossenen Raum nicht erhöht werden. Verwendete man dieses Luftverteilungssystem zur Durchführung meiner neuen Erfindung, so sänke der Sauerstoffpartialdruck ab, während die Feuchtigkeit anstiege, wenn der relativ kleinere Strom trockener, nicht befeuchteter, einströmender Außenluft durch die Fracht geführt wird. Das an dem Ende bzw. auf der Seite, wo die trockene Luft eintritt, eingelagerte pflanzliche Material verlöre eine zu große Menge an Wasser, während auf das am anderen Ende bzw. auf der anderen Seite eingelagerte pflanzliche Material ein zu geringer Sauerstoffpartialdruck einwirkte.
Ehe einströmende trockene expandierte Außenluft in den Frachtraum eingelassen und mit dem dort eingelagerten pflanzlichen Material in Kontakt gebracht wird, wird jeder einströmende Volumenantell mit mindestens rund 25 Volumenanteilen verdünnter Frachtraumluft vermischt, die zuvor mit der Produktfeuchtigkeit gesättigt wurde, die als Reaktion auf die Atemluftwärme verdunstet ist. Zu bestimmten Zeiten kann die einströmende Außenluft um ganze 40ºC wärmer als die Frachtraumluft und die Kammerwandungen sein, doch kann nach Vermischung mit Kammerluft im Verhältnis 25 : 1 die Auslaßtemperatur nur höchstens 1,6ºC wärmer als die Kammerwandungen sein. Da verdünnte Luft eine sehr niedrige Wärmekapazität aufweist, kühlt sich das Auslaßgemisch leicht auf die Temperatur der Wandungen ab, ehe es mit dem pflanzlichen Material in Berührung kommt. War die einströmende Außenluft völlig trocken, so hätte das aus dem Lufttrichter abgegebene Gemisch eine relative Luftfeuchtigkeit von 96% bei der Temperatur im Frachtraum, doch da die Außenluft immer eine gewisse Luftfeuchtigkeit besitzt, ist das aus dem Lufttrichter abgegebene Gemisch im allgemeinen gesättigt oder übersättigt. Der Dampfdruck des Wassers in dem atmungsaktiven pflanzlichen Material beträgt nur rund 98% des Dampfdrucks von reinem Wasser bei derselben Temperatur, und zwar wegen der gelösten Feststoffe und des niedrigeren Turgordrucks in geerntetem pflanzlichen Material. Deshalb muß die aus dem Venturi- Lüftungsgerät austretende Luft eine relative Luftfeuchtigkeit von nur etwa 98& bei Produkttemperatur aufweisen, damit gewährleistet ist, daß die Austrocknung des Produkts nicht den theoretischen unteren Grenzwert überschreitet, der durch das Erfordernis gesetzt ist, Atemluftwärme durch Verdunstungskühlung unter hypobaren Bedingungen zu vertreiben. Das pneumatisch betriebene Lüftungsgerät muß so bemessen sein, daß es bei Druckbeaufschlagung seiner Strahldüsen auf 1 Atmosphäre Außenluft in einer Menge verbraucht, die nur etwas größer ist als die Menge, die beim höchsten optimalen Druck und kritischer Strömung bei jeder Art pflanzlichen Materials eingetragen wird. Das Verhältnis der induzierten Luftströmung zur zugeführten Luftströmung beträgt bei gut konzipiertem Venturi-Lufttrichter mit pneumatischem Antrieb im typischen Fall rund 25 : 1.
Die Austragsgeschwindigkeit muß immer niedrig genug eingestellt werden, damit die Bedingung erfüllt ist, daß die Geschwindigkeit, mit der Feuchtigkeit aus der Kammer abgezogen ist, geringer ist als die Geschwindigkeit, mit der sie als Reaktion auf die Atemluftwärme von dem pflanzlichen Material verdunstet wird, daß sie aber innerhalb der von dieser Einschränkung gesetzten Grenzen liegen muß, und daß die Austragsgeschwindigkeit immer so hoch wie möglich eingestellt werden sollte, um eine maximale realisierbare Belüftungsgeschwindigkeit sicherzustellen, damit Kohlendioxid, Ethylen und andere flüchtige Stoffwechselnebenprodukte ausgespült werden und außerdem die größtmögliche Menge an einströmendem Sauerstoff zu erzielen.

BEISPIEL

Frisch geerntete persische Zitronellen (Sorte Tahiti) wurden auf 10ºC gekühlt, gewogen und anschließend wurden Probemengen zu je 4,5 kg (10 lbs.) bei 10ºC in einem konventionellen Lagerkühlraum mit Zwangsbelüftung oder in einem Unterdruckbehälter für Laborzwecke mit einem Fassungsvermögen von 17 Liter (4,5 Gallonen) bei 20,7 kPa (155 mm HgA) eingelagert. Der einfließende Außenluftstrom wurde mit einem nadelventilgeregelten Meßrad gemessen und an der Austrittsseite eines Innengebläses eingeleitet, das mit ausreichender Drehzahl umlief, um mehr als 25 Kammervolumenantelle verdünnter Luft pro Volumenanteil einströmender expandierter Außenluft zu bewegen. Das Gebläse wurde mit mechanischer Vakuumdurchleitung und externem Elektromotor betrieben. Der Verlauf der Atemluftwärme bei 20,7 kPa (155 mm HgA), 10ºC, wurde mit 1,76 · 10&supmin;&sup5; kJ kg&supmin;¹S&supmin;¹ (1311 BTU/ton/Tag) bestimmt, und zwar aufgrund der Analysewerte für den Kohlendioxidgehalt in der Abluft der Unterdruckpumpe, die im Verläufe einer Einlägerzeit von 21 Tagen bestimmt wurden. Diese Wärmeerzeugungsrate liegt um rund 50% höher als der Durchschnittswert gemäß Tabelle 1, und damit beträgt a = ± 50% (Tabelle 3). Um diese Wärmemenge durch Verdunstungskühlung zu vertreiben, müssen in 3 Wochen 1,3% des anfänglichen Frischgewichts der Zitronellen verdunsten. Die Austragsgeschwindigkeit, die zum Absaugen von genau dieser Feuchtigkeitsmenge in Form von gesättigtem Dampf erforderlich ist, beträgt bei 10º! 215 cm³/Min. Bei dem hier beschriebenen Beispiel wurde die Austragsgeschwindigkeit auf 61 cm³/Min eingestellt, und damit schlug sich während der 3 Wochen in dem geschlossenen Lagerraum eine erhebliche Wassermenge nieder. Die Zitronellen blieben grün und frisch und verloren im Verlauf der 21-tägigen hypobaren Einlagerung nur 1,4% ihres anfänglichen Frischgewichts. Nach anschließender Verbringung in einen konventionellen zwangsbelüfteten Kühlraum begannen sie sich in 8 bis 10 weiteren Tagen gelb zu färben, während die ursprünglich in einem konventionellen zwangsbelüfteten Kühlraum eingelagerten grünen Zitronellen in den 21 Tagen ihrer Einlagerung dort 6,7% ihres Frischgewichts verloren und sich innerhalb der ersten 10 bis 12 Tage gelbzufärben begannen. Dieses Beispiel zeigt, daß bei Einlagerung von Zitronellen ohne zusätzliche Befeuchtung unter optimalen Bedingungen hinsichtlich Temperatur, hypobarischem Druck und Luftumwälzung bei einer Austragsgeschwindigkeit, die 28% derjenigen beträgt, die zum Abziehen der gesamten Atemluftwärme in Form von gesättigtem Dampf erforderlich ist, die Früchte die vorher berechnete Gewichtsmenge, bezogen auf ihre Atmungsaktivität, verlieren und genauso gut konserviert werden wie bei Einlagerung mit zusätzlicher Befeuchtung nach dem Verfahren gemäß den US-PSen 3.958.028 und 4.061.483. TABELLE 1 Atemluftwärme, Gewichtsverlust und Hemmung der Atmungsaktivität bei optimalem Lagerdruck und optimaler Lagertemperatur (bei Anwendung des Verfahrens nach Us-PS 3.958.028 und 4.061.483) Art des pflanzlichen Materials Temperatur Druck Hemmung der Atmungsakt. (%) wegen nied. pO&sub2; Atemluftwärme Gew.verlust Äpfel Spargel Avocados Bananen Nelken (Blüten) Chrysanthemen (Blüten) Mais Gurken Kopfsalat Zitronellen Mango Melonen (Honigmelonen) Pilze Papayas Paprikaschoten Ananas Rosen (Blüten) Erdbeeren TABELLE 2 Gewichtsverlust, CO&sub2; in der Abluft und Absenkung des pO&sub2;-Werts in der Kammer bei der kritischen Austragsgeschwindigkeit nach Art des pflanzl. Materials Art des pflanzlichen Materials Austragsgeschw. % pO&sub2; Absenkung auf jeweils pO&sub2; in der Abluft Äpfel Spargel Avocados Bananen Nelken (Blüten) Chrysanthemen (Blüten) Mais Gurken Kopfsalat Zitronellen Mango Melonen (Honigmelonen) Pilze Papayas Paprikaschoten Ananas Rosen (Blüten) Erdbeeren
Alle in dieser Tabelle ausgewiesenen berechneten Werte basieren auf dem optimalen Druck, der optimalen Temperatur und den Durchschnittswerten für die Atemluftwärmefracht gemäß Tabelle 1. TABELLE 3 Anstieg des Lagerdrucks, der zum Ausgleich des Sauerstoffverbrauchs erforderlich ist, und Veränderlichkeit in der Entwicklung der Atemluftwärme FN Art des pflanzlichen Materials "sicherer" Druck Veränderlichkeit Äpfel Spargel Avocados Bananen Nelken (Blüten) Chrysanthemen (Blüten) Mais Gurken Kopfsalat Zitronellen Mango Melonen (Honigmelonen) Pilze Papayas Paprikaschoten Ananas Rosen (Blüten) Erdbeeren
FN wenn a = % Veränderlichkeit (±). Die Austragsgeschwindigkeit bei a = 50 entspricht der Hälfte des Werts für den Fall a = 0.

Gewerbliche Anwendbarkeit

Das erfindungsgemäße Verfahren und die hierzu vorgesehen Vorrichtung können in Anhängern und Triebwagen für den Inlandstransport, in Transportbehältern für den kombinierten Verkehr, in Haushaltskühlschränken, und in feststehenden Räumen zur Erleichterung des Einzelhandels, zur Sammellägerung von frischem pflanzlichen Material im Vorgriff auf Zeiten hoher Nachfrage, und zur Einlagerung von pflanzlichem Material zur Verwendung bzw. für den Verbrauch in Zeiten saisonbedingten schwachen Angebots realisiert werden.

Claims

1. Verfahren zum Konservieren atmungsaktiven pflanzlichen Materials, weiches folgende Schritte aufweist:

Einbringen des Materials in eine Unterdruckkammer mit Wandungen, welche einen Lagerraum um schließen, wodurch das pflanzliche Material atmet und dabei Atmungsprodukte erzeugt, unter anderem Feuchtigkeit, die zur Entwicklung einer im wesentlichen gesättigten Umgebungsluft bei einem Druck unter dem atmosphärischen Druck in dem Lagerraum beiträgt,

Regeln der Temperatur in der Kammer in der Weise, daß das Material eine Temperatur zwischen -1ºC und +16ºC aufweist,

gleichzeitiger Austrag aus der Kammer mit geregelter Geschwindigkeit, um den Druck innerhalb des Lagerraums auf einen Wert unterhalb des atmosphärischen Drucks einzuregeln und um einen Teil der Luft und der Atmungsprodukte, darunter der Feuchtigkeit, aus dem Lagerraum auszutragen,

gleichzeitiges Umwälzen der Luft und der Atmungsprodukte zwischen dem Lagerraum und einer Luftmischeinrichtung innerhalb der Unterdruckkammer mit geregelter Geschwindigkeit,

gleichzeitiges zusätzliches Zuführen expandierter Außenluft zu der Luftmischeinrichtung mit geregelter Lufteintragsgeschwindigkeit zur Vermischung der expandierten atmosphärischen Luft mit der Umwälzluft und den umgewalzten Atmungsprodukten mit geregelten Mischungsbedingungen zur Bildung eines dabei erzielten Gemisches,

gleichzeitige Abgabe des erzielten Gemisches aus der Luftmischeinrichtung in den Lagerraum mit geregelter Menge und Geschwindigkeit zum Einregeln des Drucks in der Unterdruckkammer auf einen Druckwert zwischen 0,7 und 53,3 kPa (5 und 400 mm HgA),

gleichzeitiges Zirkulieren des erzielten Gemisches innerhalb des Lagerraums mit geregelter Umwälzgeschwindigkeit, und

Korrelieren der geregelten Temperatur mit dem geregelten Druck, der geregelten Austragsgeschwindigkeit und der geregelten Umwälzgeschwindigkeit in Abhängigkeit von Gewicht, Atmungsaktivität und Art des pflanzlichen Materials in der Unterdruckkammer zur Konservierung des pflanzlichen Materials über einen längeren Zeitraum.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem jeder Volumenanteil der expandierten einströmenden Luft mit mindestens 25 Volumenanteilen der umgewälzten Kammerluft und der Atmungsprodukte vermischt wird, weiche zuvor mit der Feuchtigkeit aus dem Produkt nahezu gesättigt wurden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem durch die geregelte Austragsgeschwindigkeit nahezu gesättigter Dampf aus der Unterdruckkammer weniger rasch abgezogen wird, als die Feuchtigkeit aus dem pflanzlichen Material als Reaktion auf den Verlauf der Geschwindigkeit der Atemluftwärme des Materials bei geregelter Temperatur und geregeltem Druck verdunstet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der geregelte Druck etwas über dem optimalen Lagerdruck bei übermäßig hoher Lufteintragsgeschwindigkeit liegt, um die Absenkung des Sauerstoffsgehalts für Atmungszwecke auszugleichen und einen optimalen bleibenden Sauerstoffpartialdruck zu erzielen, wenn das atmungsaktive pflanzliche Material bei viel geringerer Lufteintragsgeschwindigkeit konserviert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die geregelte Umwälzgeschwindigkeit ausreicht, um eine gleichmäßige Luftfeuchtigkeit und einen gleichmäßigen Sauerstoffpartialdruck überall in der Kammer aufrechtzuerhalten.

6. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die korrelierten Bedingungen so gehalten sind, daß ein Absinken der Temperatur eines Teils des eingelagerten pflanzlichen Materials auf einen Wert unterhalb der Temperatur der Kammerluft und der Kammerwandungen infolge einer Verdunstungskühlung verhindert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem außerdem die einströmende Außenluft über Zuführdüsen eines pneumatisch betriebenen Venturi-Luftungsgeräts der Kammer zugeführt wird, um die Umwälzung und Umverteilung der verdünnten Luft in der Kammer herbeizuführen und automatisch die verdünnte, nahezu gesättigte Kammerluft in entsprechender Menge mit der einströmenden expandierten Außenluft zu vermischen, ehe die einströmende expandierte Außenluft mit dem pflanzlichen Material in Berührung kommt

8. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem außerdem der Kohlendioxidgehalt bzw. die Sauerstoffkonzentration in dem ausgetragenen Material gemessen wird, um die Geschwindigkeit zu berechnen, mit welcher in dem pflanzlichen Material Sauerstoff verbraucht wird und sich Wärme entwickelt, so daß die Austragsgeschwindigkeit präzise so eingestellt werden kann, daß nahezu gesättigter Dampf aus der Kammer weniger rasch ausgetragen wird als die Feuchtigkeit aus dem pflanzlichen Material als Reaktion auf die Atemluftwärme desselben verdunstet

9. Verfahren nach Anspruch 1, bei weichem des weiteren jeweils die Austragsgeschwindigkeit verringert und der Lagerdruck um Werte erhöht werden, die ausreichen, um eine Schwankung von bis zu ± 50% in den veröffentlichen Werten für die durchschnittliche Entwicklung von Atemluftwärme für jede Art atmungsaktiven pflanzlichen Materials auszugleichen, um so Schäden an dem pflanzlichen Material infolge von Sauerstoffmangel und/oder übermäßig hohem Wasserverlust zu verhindern.

10. Lagervorrichtung zum Konservieren frischen atmungsaktiven pflanzlichen Materials, welche folgendes aufweist:

eine Unterdruckkammer, die mit einem Lagerraum zur Aufnahme des Materials zu Konservierungszwecken ausgelegt und angeordnet ist,

eine Einrichtung, welche die Temperatur der Kammer zwischen -1ºC und +16ºC hält,

eine Einrichtung zum Auspumpen der Kammer,

eine Luftmischeinrichtung innerhalb der Kammer,

eine Einrichtung, die mit der Luftmischeinrichtung in Verbindung steht, um der Luftmischeinrichtung zusätzlich expandierte Außenluft zuzuführen,

eine Einrichtung innerhalb der Kammer zum Umwälzen von Luft und Atmungsprodukten, unter anderem Feuchtigkeit aus dem innerhalb des Lagerraums eingelagerten atmungsaktiven pflanzlichen Material und aus der Luftmischeinrichtung zum Vermischen der umgewälzten Luft und der Atmungsprodukte mit der expandierten Außenluft zur Bildung eines dabei erzielten Gemisches und zur Abgabe des erzielten Gemisches in den Lagerraum, und

eine Druckregeleinrichtung, die zum Zusammenwirken mit der Unterdruckkammer in der Weise aufgebaut und angeordnet ist, daß der Druck in der Unterdruckkammer auf einen Wert zwischen 0,7 und 53,3 kPa (5 bis 400 mm HgA) eingeregelt wird.

11. Lagervorrichtung nach Anspruch 10, bei welcher die Einrichtung zum Vermischen der einströmenden Außenluft mit der umgewälzten feuchten verdünnten Kammerluft und die Einrichtung zur gleichmäßigen Verteilung des Gemisches überall in der Kammer ein pneumatisch betriebenes Venturi-Lüftungsgerät mit Zuführdüsen und Antrieb durch die zusätzliche Außenluft bei deren Eintritt über die Zuführdüsen des Lüftungsgeräts in die Kammer ist.

12. Lagervorrichtung nach Anspruch 10, bei welcher die Einrichtung, die die Temperatur der Kammer zwischen -1 und + 16ºC hält, eine Kühleinrichtung aufweist, die zum Wärmeaustausch mit den die Kammer umschließenden Wandungen ausgelegt und angeordnet ist.

13. Lagervorrichtung nach Anspruch 10, bei welcher die Mischeinrichtung so ausgelegt und angeordnet ist, daß mindestens 25 Volumenanteile zuvor gesättigter verdünnter Kammeratmosphäre mit jeweils einem Volumenantell zusätzlicher expandierter Außenluft kombiniert werden.

14. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem das eingelagerte pflanzliche Material Früchte, Pflanzenmaterial, Pilzprodukte und Schnittpflanzen wie Spargel, Nelkenblüten, Chrysanthemenblüten, Kopfsalat, Pilze, Rosenblüten und Erdbeeren umfaßt, und bei welchem außerdem die Temperatur zwischen 0 und 2,2ºC, der Druck zwischen 1,6 und 2,5 kPa (12 und 19 mm HgA), die Austragsgeschwindigkeit zwischen 0,26 und 2,6 · 10&supmin;&sup6; m³kg&supmin;¹S&supmin;¹ (0,25 bis 2,5 · 10&supmin;³ cfm/lb) und die Lufteintragsgeschwindigkeit zwischen 0,26 und 2,6 · 10&supmin;&sup8; m³kg&supmin;¹S&supmin;¹ (0,25 und 2,5 · 10&supmin;&sup5; scfm/lb) gehalten werden.

15. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das eingelagerte pflanzliche Material Früchte und pflanzenmaterial wie Äpfel und Mais umfaßt, und bei welchem die Temperatur bei 0ºC, der Druck zwischen 6,9 und 7,2 kPa (52 bis 54 mm HgA), die Austragsgeschwindigkeit zwischen 0,14 und 3,0 · 10&supmin;&sup6; m³kg&supmin;¹S&supmin;¹ (0,13 bis 2,87 · 10&supmin;³ cfm/)b) und die Lufteintragsgeschwindigkeit zwischen 0,08 und 1,9 · 10&supmin;³ m³kg&supmin;¹S&supmin;¹ (0,08 und 1,8 · 10&supmin;&sup4; scfm/lb) gehalten werden.

16. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das eingelagerte pflanzliche Material Früchte wie Melonen, Papayas, Ananas und Avocados umfaßt, und bei welchem die Temperatur auf einem Wert zwischen 10 und 13,8ºC, der Druck zwischen 3,2 und 3,7 kPa (24 bis 28 mm HgA), die Austragsgeschwindigkeit zwischen 0,1 und 1,62 · 10&supmin;&sup6; m³kg&supmin;¹ S&supmin;¹ (0,1 bis 4,1 · 10&supmin;³ cfm/lb) und die Lufteintragsgeschwindigkeit zwischen 0,2 und 4,1 · 10&supmin;&sup8; m³kg&supmin;¹S&supmin;¹ (0,2 und 3,9 · 10&supmin;&sup5; scfm/lb) gehalten werden.

17. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das eingelagerte pflanzliche Material Früchte und Pflanzenmaterial wie Gurken, Mangos, Paprikaschoten und Bananen umfaßt, und bei welchem die Temperatur auf einem Wert zwischen 10 und 13,8ºC und der Druck zwischen 5,9 und 12 kPa (44 bis 90 mm HgA) gehalten werden, die Austragsgeschwindigkeit auf einen Wert zwischen 0,4 und 1 · 10&supmin;&sup6; m³kg&supmin;¹S&supmin;¹ (0,35 bis 1 · 10&supmin;³ cfm/lb) eingeregelt wird, und die Lufteintragsgeschwindigkeit auf einem Wert zwischen 0,3 und 1,1 · 10&supmin;&sup7; m³kg&supmin;¹S&supmin;¹ standardisiert (0,3 und 1,1 · 10&supmin;&sup4; scfm/lb) gehalten werden.

18. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das eingelagerte pflanzliche Material Früchte wie Zitronellen umfaßt, und bei welchem die Temperatur bei 10ºC und der Druck auf einem Wert zwischen 20,5 und 21,1 kPa (154 bis 158 mm HgA) gehalten werden, die Austragsgeschwindigkeit zwischen 0,2 und 0,5 · 10&supmin;&sup6; m³kg&supmin;¹S&supmin;¹ (0,2 bis 0,5 · 10&supmin;³ cfm/lb) beträgt, und die Lufteintragsgeschwindigkeit einen Wert zwischen 3,8 und 9,8 · 10&supmin;&sup8; m³kg&supmin;¹S&supmin;¹ standardisiert (3,7 und 9,4 · 10&supmin;&sup5; scfm/lb) aufweist

19. Verfahren nach Anspruch 12, welches unter anderem in der Weise ausgeführt wird, daß die der Unterdruckkammer zugeführte Luft trockene Luft ist

20. Verfahren nach Anspruch 1, welches den weiteren Schritt umfaßt, daß die Austragsgeschwindigkeit auf einen solchen Wert eingeregelt wird, daß die Feuchtigkeit aus der Kammer mit einer Geschwindigkeit ausgetragen wird, die kleiner ist als die Geschwindigkeit, mit welcher die Atmungsluftwärme des pflanzlichen Materials die Feuchtigkeit bei der geregelten Temperatur verdunstet, die andererseits aber so hoch wie möglich liegt, um Stoffwechselnebenprodukte innerhalb der Grenzen der geringeren Geschwindigkeit auszuspülen.