Контроль и измерение температуры*

М. Л. Вульф, Food Standards Agency, London

 Введение

Практика измерения и хранения записей температуры в пищевой промышленности не нова, и в определенных областях, таких как, например, консервирование, применяет­ся много лет. Тем не менее в охлаждении пищевых продуктов она широко применяет­ся сравнительно недавно, за исключением настройки аппаратуры измерения темпера­туры для холодильников. Основная причина внимания к контролю температуры — это возможность пищевого отравления и введение нового законодательства, касающегося контроля температуры охлажденных пищевых продуктов там, где отклонение темпера­туры и возможный рост патогенных микроорганизмов могут породить проблемы. Раз­витие Европейского сообщества привело к разработке и принятию согласованной ди­рективы по санитарии, которая охватывает изменения, сделанные в отдельных странах. В сочетании с директивами по санитарии производства продуктов животного проис­хождения это еще больше подчеркнуло важность управления рисками. Поэтому практическое использование контроля температуры за последние десять лет быстро развивалось, и такой контроль стал составляющей систем управления качеством и безопасностью.

 Изменения законодательства

В Великобритании Правила пищевой санитарии (поправка) (FoodHygiene (Amendment) Regulations) 1990 г. [1] и Акт по безопасности пищевых продуктов (Food Safety Act) 1990 г. [2] значительно изменили процесс охлаждения. Согласно [1] был внедрен кон­троль температуры для некоторых видов охлажденных продуктов, применяемый на всех этапах процесса охлаждения. Дополнительные небольшие изменения были сдела­ны в 1991 г. [3]. До настоящего времени очень немногие потребители холодильных установок использовали регулярный контроль (мониторинг) температуры, но когда они начали применять такой контроль, они осознали его достоинства и пользу для контроля качества.

Акт по безопасности пищевых продуктов 1990 г. дал правительству дополнитель­ные полномочия, позволяющие издавать законы по многим новым областям. Одно из значительных изменений Акта 1990 г. содержится в разделе 21. В нем описаны усло­вия, при которых возможна защита от обвинений, выдвинутых на основании Акта. Защита на основе гарантий по Акту 1984 г. была заменена защитой на основе «должной заботливости». Чтобы подтвердить «должную заботливость», компании должны про­демонстрировать, что они приняли все «разумные меры предосторожности» и «полно­стью проявили должную заботливость». Многие компании перешли на улучшенные системы контроля и проверки с учетом существующего параллельно в прецедентном праве закона о «должной заботливости».

Директива по санитарии (Hygiene Directive 93/43/EEC) [4] была введена в дей­ствие в Великобритании в 1995 г. (см. [5]), и в ней основной упор делался на анализ рисков по методу НАССР (указание 4 (3)), а не давались предписания или подробные указания по санитарно-гигиеническим требованиям и методам. Существует общее требование, что временные помещения и оборудование для транспорта должно быть в состоянии поддерживать пищевые продукты при соответствующих температурах, а при необходимости конструкция помещений и оборудования должна позволять контролировать эти температуры.

Требования Директивы, касающиеся контроля температуры, установлены в доку­менте от 1995 г. [6] Кроме того, для обеспечения безопасности пищевых продуктов и прогнозирования роста микроорганизмов при различных температурных условиях правительство смогло использовать математическую модель, разрабатывавшуюся в течение пяти лет (MAFFMicromodel). В результате ранее принятые указания по контро­лю температуры были упрощены.

Законодательство ЕС уже содержало требования по контролю в сфере пищевых продуктов животного происхождения, например, мяса, мясных продуктов, птицы и т. д. Для реализации концепции единого рынка после января 1993 г. было согласовано около десятка общих директив, касающихся гигиеничного производства продуктов животного происхождения — от свежего мяса до двустворчатых моллюсков. Некото­рые из этих директив были новыми, а остальные были заново согласованы на основе директив, действовавших в ЕС. Во всех этих директивах содержатся определенные требования по контролю температуры. Идет работа по объединению всех общих са­нитарных директив в одну упрощенную. Единственное обязательное требование по контролю и регистрации температуры основано на указании ЕС, требующем обеспе­чения холодильников и транспортных средств для хранения или транспортировки свежезамороженных пищевых продуктов контрольной аппаратурой [7]. Это требо­вание принято также в соглашении Европейской экономической комиссии ООН, которое упрощает транспортировку скоропортящихся пищевых продуктов между соседними странами [8] для согласования требований ЕС к транспортным средствам третьих стран.

 Системы управления рисками и качеством продукции

Когда компании стали исследовать и внедрять системы контроля (мониторинга) тем­пературы, вскоре стало ясно, что это позволяет компенсировать капитальные и трудо­затраты. Лучший контроль температуры способствует как повышению безопасности пищевых продуктов, так и улучшению их качества, и может дать экономические выго­ды за счет более эффективного использования энергии.

Изменения в законодательстве также потребовали внедрения соответствующих систем обеспечения безопасности пищевых продуктов. Все пищевые производства от­ветственны за определение критических моментов своих технологических процессов. В отдельных странах и в мировом сообществе принят метод НAССР {Hazard Analysis and Critical Control Points, анализ рисков по критическим контрольным точкам). При использовании этого метода определяются риски и контрольные точки технологичес­кого процесса для управления этими рисками. Здесь важно, что план НАССР опреде­ляется для конкретного продукта и технологического процесса, а также то, что он должен постоянно контролироваться. Реализовать НАССР помогает Директива по гигиене и санитарии, содержащая указания по конкретным направлениям (к 1990 г. было опубликовано шесть руководств) [9]. В зависимости от конкретного продукта и технологии контроль температуры может быть включен или не включен в план НАССР. Особого требования вести регистрацию проверок температуры нет, но эти записи мо­гут оказаться полезны, чтобы продемонстрировать, что требования законодательства выполняются. Важно, что контроль температуры связан с другими контрольными точ­ками и является частью общей системы НАССР.

Понятно, что НАССР редко реализуется изолированно — этот метод сочетается с системами контроля качества для обеспечения выпуска на технологическом оборудова­нии безопасных пищевых продуктов однородного качества. Существует много систем обеспечения качества, и наиболее широко используемые из них основаны или на ISO 9000 или на TQM (система общего управления качеством, Total Quality Management). Система ISO 9000 [10] содержит два основных стандарта (7509001 и 9002) и различные указания. Компании признаются соответствующими этим стандартам (путем аккре­дитации) после их внедрения. Система TQM в большей степени относится к культуре производства, мобилизуя всех сотрудников организации на достижение постоянства качества и удовлетворение потребителя, а также на постоянное совершенствование производства.

 Совершенствование технологии

Относительно дешевые средства микроэлектроники позволили производить относи­тельно небольшие устройства для хранения больших объемов информации. Эти уст­ройства в настоящее время широко применяют в сочетании с компьютеризированными системами управления. За последние несколько лет в компьютерной технологии и тех­нике связи сделан огромный шаг вперед. Спутниковые системы слежения могут отсле­живать положение транспортного средства и передавать на базу общую информацию о его холодильной установке и двигателе. Витрины также могут быть оснащены встроен­ными системами контроля температуры и влажности для обеспечения годности нерасфасованных продуктов в течение всего срока хранения. Таким образом, там, где изме­рение температуры является частью системы обеспечения безопасности и качества, новая технология помогает накопливать и обрабатывать данные.

 Важность контроля (мониторинга) температуры

Требования по контролю температуры в Англии и Уэльсе применяются к тем пищевым продуктам, в которых велика вероятность роста микроорганизмов или образования токсинов.

Такие продукты должны храниться при температуре 8 °С или ниже, однако это требование должно быть реализовано в сочетании с другими условиями, заданными в общих положениях по гигиене и санитарии [5].

Очевидно, что если можно исключить попадание патогенных микроорганизмов в пищевые продукты, то контроль температуры необходим только для продления срока годности при хранении продукта. Однако так бывает редко, и подход, принятый в сис­теме НАССР, заключается в определении температуры на каждой стадии обработки продукта, где имеются риски, и возможностей их контроля. Снижение температуры не уничтожает микроорганизмы, а замедляет их рост, в связи с чем хранение сырья, про­межуточных и готовых продуктов при низких температурах играет свою роль в обеспечении безопасности пищевых продуктов. Другие важные области — это соот­ветствующая подготовка операторов, предотвращение механического загрязнения, применение соответствующей арматуры и оборудования, правильные режимы очист­ки и мойки, а также борьба с вредителями.

Холодильное оборудование создается для работы в течение длительного времени без участия человека, однако влиять на регулирование температуры могут разные со­бытия и помимо поломок. Важно контролировать правильную периодичность циклов оттайки и загрузку продуктов в холодильники, что принципиально важно для их нор­мальной работы и движения в них воздуха. Мониторинг температуры воздуха спосо­бен показать, правильно ли работает и управляется холодильное оборудование, хотя при этом может оказаться труднее определить температуру продуктов. В некоторых случаях мониторинг температуры воздуха невозможен, и требуется определять темпе­ратуру продуктов или модели продукта.

 Принципы мониторинга температуры

Выбор системы

В настоящее время многие различные системы мониторинга температуры выпускают­ся серийно — от простого термометра до полностью компьютеризованной системы, соединенной с локальной системой охлаждения или даже с центральной системой уп­равления. Выбор системы зависит от объема информации, которая необходима оператору, и стоимости получения этой информации. Если система мониторинга должна обеспечить подробную информацию о работе системы, соединенной с другими систе­мами регулирования, то очевидно, что требуется более совершенная и сложная систе­ма. Для получения полной картины распределения температуры в системе охлаждения она может содержать много датчиков. Система может содержать также датчики для получения другой информации — например, о циклах размораживания, давлениях компрессора и регулирующих вентилей, об открытии дверей и о потреблении энергии. Система может быть связана с системой аварийной сигнализации (и даже телефо­ном), содержать информацию о запасах и кодах партий продукта. С другой стороны, если нужно только проверять, находится ли температура хранения продукта в опреде­ленном диапазоне (критическая контрольная точка), то количество собираемой ин­формации можно уменьшить.

В опубликованной литературе по мониторингу температуры [11, 12,13,14] содер­жится очень мало конкретных рекомендаций. Руководства, опубликованные IFSТ [ 15], дают информацию о мониторинге температуры воздуха и дополнены в руководствах Министерства здравоохранения [16]. Эти Руководства были позднее заменены Про­мышленными нормами и правилами [9]. Практические рекомендации по мониторингу температуры имеются в приложениях к некоторым из них (например, к нормам и пра­вилам розничной торговли и общественного питания), но они не являются их частью.

 Какую температуру контролировать?

При конструировании системы контроля (мониторинга) и при выборе температуры, измеряемой в системе охлаждения, следует учитывать следующее:

  •  выбор контролируемых температур (воздуха, продуктов или их моделей) зави­сит от конкретной системы и того, как она работает;
  •  желательно помещать датчики в такие места, где они не будут повреждены при работе; если показания считывает оператор, датчики должны быть доступны;
  •  выбранные температуры должны полно характеризовать и отражать работу систе­мы, и, следовательно, должны быть косвенно связаны с температурой продукта.

 Контроль (мониторинг) температуры воздуха

Для соответствующего регулирования и как часть НАССР следует контролировать тем­пературу пищевых продуктов, однако время хранения охлажденных продуктов от­носительно мало, что осложняет мониторинг их температуры без нарушения нормаль­ной коммерческой деятельности и необходимости вмешательства в работу системы опытных операторов. Проще установить датчики вне загружаемых продуктов и соеди­нить их с системами считывания, позволяющими записывать температуры автомати­чески или вручную.

Системы охлаждения преимущественно работают путем прохождения холодного воздуха через испаритель системы, а затем над загруженными пищевыми продуктами для отвода от них тепла. Движение воздуха осуществляется с помощью вентиляторов или в некоторых случаях под действием конвекции, то есть за счет большей плотности холодного воздуха по сравнению с теплым. В случае механической циркуляции воздух возвращается в испаритель после прохождения над продуктами, причем температура возвратного воздуха равна температуре охлаждаемых продуктов или выше ее. Мест­ные тепловые эффекты, например, от освещения могут привести к появлению горячих точек или неравномерному распределению температуры и сделать небольшую часть загруженного продукта теплее, чем возвратный воздух. В целом, связь между темпе­ратурами воздуха и продукта лучше всего устанавливается путем определения раз­ности температур холодного воздуха, выходящего из испарителя, и более теплого воздуха, возвращающегося в испаритель. Эта разность служит критерием оценки работы холодильной системы и ее эффективности для сохранения продуктов холод­ными [13], а также основой мониторинга (контроля) температуры воздуха. Вместе с тем для определения соотношения температуры воздуха и температуры продукта не­обходимо выполнить испытание под нагрузкой. Испытание под нагрузкой включает определение разности температур воздуха и сравнение их с температурой продукта в течение достаточного периода времени, чтобы убедиться в том, что система работает в нормальном режиме.

В закрытых системах, таких как холодильники и транспортные средства, где един­ственными причинами изменения режима являются циклы размораживания, откры­тие дверей и смена партий товаров, определение связи между температурами воздуха и продукта проще. Необходимо определить самые теплые места в системе и отслежи­вать температуры продуктов в течение некоторого времени, чтобы установить их связь с температурами воздуха.

Работа открытых систем, таких как прилавки-витрины, больше зависит от условий окружающей среды и расположения. Изменения температуры и влажности помеще­ния, нарушения воздушной завесы сквозняками или движением покупателей может изменить распределение температур. В этих условиях испытание под нагрузкой может оказаться сложнее.

Изготовители прилавков-витрин выполняют испытания под нагрузкой для про­верки эффективности своих изделий (BS ЕN441-5:1996 [17]), используя заданную нагрузку в виде стандартизованных блоков геля (тилозы) (BS EN441-4: 1995 [18] в регулируемой температуре окружающей среды при постоянном потоке воздуха вдоль передней поверхности прилавка-витрины. Будет ли испытание под нагрузкой, выполненное изготовителем, отличаться от испытания под нагрузкой на месте экс­плуатации, зависит от того, насколько условия и нагрузка соответствуют реальным условиям работы прилавка-витрины. Влияние расположения и окружающей среды (сквозняки, освещение) должны проверяться с использованием различных пищевых продуктов.

Альтернативы мониторингу температуры воздуха

Существуют ситуации, в которых мониторинг температуры воздуха неприемлем или требует модификации. В закрытых прилавках-витринах (например, использующих холодильное хранение с конвективным охлаждением) после открывания дверей для восстановления температуры воздуха требуется значительное время [19]. Поэтому пе­риодическое считывание температуры воздуха имело бы мало смысла и не было бы связано с температурами хранящихся продуктов. В таком случае было бы лучше конт­ролировать пробу продукта или ее модель (эквивалент). Тепловой поток пробы делает ее менее чувствительной к быстрым изменениям температуры воздуха. Можно также подобрать модель пищевого продукта (имитатор), обладающую сходным коэффици­ентом теплопередачи или сходной температуропроводностью с контролируемым пи­щевым продуктом [20]. Использование такого мониторинга было важно, например, там, где охлаждение происходит за счет теплопроводности, как в случае охлаждающе­го стола, используемого при раздаче в общественном питании, или там, где скорость воздушных потоков мала (прилавки с подачей самотеком).

Даже там, где система принудительно охлаждается воздухом, но изменения темпе­ратуры воздуха высоки — например, в небольших автомобилях для доставки и холо­дильниках витрин (прилавков), результаты контроля температуры воздуха интер­претировать сложно. Увеличивая время отклика или «демпфируя» датчик или измерительную систему, можно отслеживать направление изменения температуры воздуха, устраняя кратковременные изменения. «Демпфирование» может быть дос­тигнуто путем увеличения теплового потока через датчик или с помощью электроники за счет изменения электронной схемы считывания.

Реализация мониторинга (контроля) температуры

Холодильное хранение Малые холодильные камеры

Малые холодильные камеры состоят из изолированной камеры, в зависимости от раз­меров охлаждаемой одним или несколькими охлаждающими вентиляторами. Распо­ложение охлаждающих устройств в камере бывает разным, но обычно их располагают у потолка (рис. 5.1). Циркуляция воздуха должна быть такой, чтобы обеспечить соот­ветствующее распределение холода в камере и исключить любые горячие точки или возникновение воздушных слоев. Почти всегда восстановление температуры после открывания дверей или размораживания (оттаивания) происходит быстро, что делает температуру воздуха наиболее удобным контролируемым параметром. Сохранение холодного воздуха может быть дополнительно улучшено путем использования у двери кулисы из пластмассовых полос или воздушной завесы, сводящей к минимуму доступ теплого воздуха при открывании дверей.

Количество датчиков, используемых для контроля температуры воздуха в холодиль­ной камере, зависит от ее размера и количества охлаждающих установок. В табл. 5.1 указано минимальное количество датчиков в зависимости от объема камеры, причем при объеме камеры менее 500 м3 можно использовать для контроля температуры воз­духа один датчик. Его располагают так, что он контролирует самую высокую температуруЦиркуляция воздуха в холодильной камере

Рис. 5.1. Циркуляция воздуха в холодильной камере

Таблица 5.1. Kоличество датчиков, рекомендуемое для холодильной камеры

Объем камеры, м3, более

Кол-во

датчиков

500 2
5 000 3
20 000 4
50 000 5
85 000 6

воздуха и, следовательно, самые теплые продукты в камере. Расположение в камере самого теплого места зави­сит от ее конструкции, особенно от местоположения холо­дильной установки.

На рис. 5.2 представлена температура воздуха в течение 24 ч работы большой холодильной камеры. График позво­ляет сравнить изменения температуры при наиболее актив­ных перемещениях охлажденных продуктов днем, вечером и утром, в период менее активной загрузки.

В этом случае различия между показаниями настенных датчиков и температурой возвратного воздуха очень малы и могут зависеть от расположения датчиков в камере. Для холодильных камер объемом менее 500 м3 можно использовать один датчик, помещен­ный на пути возвратного воздуха холодильной установки. В замкнутой системе (та­кой, как камера с надлежащим распределением воздуха), температурные показания для возвратного воздуха приблизительно равны средней температуре загруженного продукта. Если хорошего распределения воздуха нет, может оказаться предпочтитель­ным поместить один датчик в точку с наиболее высокой температурой воздуха. Эта точка может находиться в следующих местах:

  •  на максимальной высоте загруженных продуктов, в максимальном удалении от холодильной установки;
  •  на высоте примерно две трети высоты камеры, вдали от двери и прямого движе­ния воздуха от холодильной установки;
  •  на высоте два метра от пола, непосредственно напротив холодильной установки.Запись контроля температуры воздуха большой холодильной камеры (40 ООО м3)

Рис. 5.2. Запись контроля температуры воздуха большой холодильной камеры (40 ООО м3)

Если охлаждающее устройство размещено над дверью, разрежение, создаваемое вентилятором, может увеличить количество всасываемого в камеру воздуха при от­крывании дверей. Поэтому контроль температуры возвратного воздуха (исходящей вентиляционной струи) в этом случае зачастую неприемлем. Для больших камер (хра­нилищ) для определения температур в разных частях камеры могут использоваться разные датчики. Кроме того, размещение дополнительных датчиков на выходе воздуха и воздухозаборниках одной или нескольких холодильных установок дает дополни­тельную информацию о работе холодильной системы.

Шкафы-холодильники

Шкафы-холодильники — это автономные установки небольшого размера с одной или двумя дверями. Эти шкафы могут охлаждаться холодным воздухом с помощью венти­ляторов или за счет естественной циркуляции от встроенного воздухоохладителя или охлаждаемой плиты (рис. 5.3, а, б и в). Как отмечалось выше, контроль температуры воздуха для холодильных систем этого типа не столь пригоден, как для малых холо­дильных камер.

Холодильные шкафы с вентиляторами относительно быстро восстанавливают тем­пературу после открывания дверей, но частое открывание дверей особенно в периоды активного использования делают сложной интерпретацию любых показаний темпера­туры. Контроль (мониторинг) температуры воздуха может быть более осмысленным, если используется демпфированный датчик с интервалом около 15 мин, расположен­ный на пути возвратного воздуха (рис. 5.3, а). Демпфировать датчик можно с помо­щью металлической или пластмассовой оболочки, а также помещая датчик в воду, масло или глицерин. На рис. 5.4 показан эффект демпфирования датчика путем помещенияШкафы-холодильники: а) холодильник с принудительной циркуляцией воздуха; б) холодильник с холодильным агрегатом; в) холодильник с охлаждаемыми плитами

Рис. 5.3. Шкафы-холодильники: а) холодильник с принудительной циркуляцией воздуха; б) холодильник с холодильным агрегатом; в) холодильник с охлаждаемыми плитамиЭффект демпфирования датчика температуры воздуха

Рис. 5.4. Эффект демпфирования датчика температуры воздуха

его в центр пластмассовой ванночки, при этом показания сравниваются с темпе­ратурой воздуха после открывания дверей.

Поскольку шкафы-холодильники, охлаждаемые с помощью охлаждаемых плит (па­нелей) или холодильного агрегата, имеют слабую циркуляцию воздуха и длительные периоды восстановления после открывания дверей, более правильно контролировать и температуру, используя температуру продуктов или, что еще лучше, температуру модельных продуктов.

Поскольку пищевые продукты микробиологически нестабильны, контроль темпе­ратуры продуктов требует использования различных продуктов каждый день и может вести к потерям. Постоянная установка датчика требует наличия стабильной модели пищевого продукта. При выборе модели продукта важно, чтобы он вел себя подобно контролируемому продукту и был устойчив к различным условиям работы. Рекомен­дуется определить коэффициент теплопроводности конкретной упаковки или порции продукта и подобрать модель с соответствующими характеристиками, или подобрать модель, соответствующую продукту по коэффициенту температуропроводности [20]. В литературе имеются значения коэффициентов теплопроводности для различных продуктов и размеров упаковок, а также коэффициенты температуропроводности ряда пластмассовых материалов [20]. Чтобы убедиться в том, что датчик, помещенный в модель, функционирует нормально и дает правильные показания, а также в том, что модель ведет себя нормально, необходимо проводить регулярные проверки системы с моделью пищевого продукта.

Холодильный транспорт

Загрузка охлажденных продуктов выполняется в различные транспортные средства — от больших 40-футовых (12 м) автомобилей большой грузоподъемности с автоном­ными холодильными агрегатами, до автомобилей малой грузоподъемности, в которых температура предварительно охлажденных продуктов поддерживается только за счет изотермических контейнеров. Так как конструкция большинства холодильных уста­новок рассчитана на поддержание температуры, а не на охлаждение груза, необходимо предварительное его охлаждение до соответствующей температуры.

Транспорт с регулируемой температурой

Автономная холодильная установка, обычно получающая энергию от дизеля (часто с дополнительным электродвигателем), обеспечивает в холодильной камере циркуля­цию холодного воздуха от испарителя, находящегося в передней части автомобиля. Зачастую в автопарках, занятых перевозкой различных грузов, используют транспорт с подвижными перегородками, что делает возможной одновременную перевозку за­мороженных и охлажденных продуктов при различной температуре. Каждый отсек (камера) при этом оснащен собственным испарителем, который может регулировать температуру независимо.

Холодный воздух распределяется в разных транспортных средствах различными способами, но в большинстве случаев холодный воздух выходит сверху воздухоохла­дителя рядом с крышей и возвращается через основание в переднюю часть автомобиля в заборник возвратного воздуха (рис. 5.5). Правильная загрузка и расположение в ав­томобиле частей груза на соответствующем расстоянии принципиально важно для обеспечения правильного распределения холодного воздуха в камере. Если нужные расстояния отсутствуют, циркуляция может быть затруднена, и могут возникнуть го­рячие точки. Максимальная длина и ширина транспортных средств задается правила­ми, и поэтому свободное пространство для груза в изотермической камере создает дополнительные ограничения для достижения правильной загрузки. СуществуетКонтроль температуры воздуха в транспорте с регулируемой температурой

Рис. 5.5. Контроль температуры воздуха в транспорте с регулируемой температурой

транспорт, охлаждаемый непосредственным испарением жидкого азота из резервуара на транспортном средстве. Преимущество таких транспортных средств в том, что они работают значительно тише, чем транспорт с механическим охлаждением, а регули­рование температуры в них может быть лучше. Однако при транспортировке необхо­дима соответствующая подача жидкого азота, что может ограничить дальность и коли­чество остановок такого транспорта.

Из-за необходимости считывания показаний температуры и использования на ав­торефрижераторах в течение многих лет одноканальных самописцев датчик помещали так, чтобы измерять температуру возвратного воздуха. Этот возвратный воздух харак­теризует среднюю температуру груза при условии хорошего доступа воздуха ко всем его частям. Малый круг обращения воздуха может привести к более низким темпера­турам возвратного воздуха.

Длинные рефрижераторы (особенно без распределения холодного воздуха по воз­духоводам у потолка камеры) рекомендуется оборудовать вторым датчиком, располо­женным ближе к задней части машины (см. рис. 5.5). Добавления второго датчика недостаточно, чтобы дать полную и точную картину распределения температуры в ка­мере, но измеряя температуру выходящего из испарителя холодного воздуха с помо­щью этого датчика, можно получить более полную картину циркуляции холодного воздуха в камере. Второй датчик служит для контроля работы измерительной систе­мы и затрудняет фальсификацию. С помощью этого датчика можно убедиться, что испаритель и вентилятор функционируют нормально, а холодный воздух достигает задней части рефрижератора. Этот датчик дает базовую температуру для измерения температуры возвратного воздуха и упрощает фиксацию моментов отключения ох­лаждающей установки или добавления недостаточно охлажденного груза. Кроме того, с помощью этого датчика легче предотвратить замораживание части груза. Сравнение разности температур заднего датчика и датчика возвратного воздуха с нормальной разностью может также выявить плохое воздухораспределение в камере.

Частота записи для электронных устройств зависит от длительности рейса. Мак­симальный рекомендуемый интервал для рейсов длительностью до 8 ч составляет 15 мин. Для более длительных рейсов могут использоваться более длительные интер­валы. Может потребоваться и другая информация, например, о циклах оттайки, от­крывании дверей и данные о грузе. Важно, чтобы водитель знал о возникновении лю­бых проблем, связанных с температурой груза. Температурные показания часто видны водителю в зеркале заднего вида, и в некоторых случаях показание присутствует в виде зеркального изображения. Очевидно, что внимание водителя должно быть пол­ностью направлено на дорогу, и лучше, чтобы была установлена специальная система сигнализации, предупреждающая водителя о различных нарушениях.

На рис. 5.6, а, иллюстрирующем мониторинг температуры в автомобиле, обору­дованном двумя датчиками, виден эффект открывания дверей. Рис 5.6, б показывает, как осторожно следует интерпретировать записи температуры воздуха. Система рабо­тает нормально до загрузки камеры. С этого момента датчик возвратного воздуха дает приемлемые показания, но несколько более длительные циклы. При этом датчик в задней части камеры индуцирует подъем температуры, который указывает на то, что груз ограничивает движение потока холодного воздуха. Это вызывает движение хо­лодного воздуха от испарителя по малому кругу и, следовательно, более длительныеМониторинг температуры в автомобиле: а) запись нормальной

Рис. 5.6. Мониторинг температуры в автомобиле: а) запись нормальной

температуры воздуха; б) запись температуры воздуха в плохо загруженном рефрижераторе с охлажденным пищевым продуктом (публикуется с разрешения Cold Chain Instruments)

циклы включения термореле. Сразу после перестановки груза водителем для возоб­новления потока воздуха в заднюю часть камеры температура падает. Это проблема не была бы очевидна при наличии только датчика в потоке возвратного воздуха.

Мониторинг в автомобилях с подвижными перегородками требует больше датчи­ков, чтобы обеспечить запись температуры в каждом отсеке. Этого можно добиться несколькими способами. Самый простой — это контролировать приток воздуха каж­дой холодильной установки. Другой вариант — это крепление большего количества датчиков на крыше камеры, чтобы сделать возможным контроль температур в отсе­ках, независимо от положения перегородки, дополнительно к измерению температу­ры возвратного воздуха. Другим решением является использование небольших ре­гистраторов температуры, положение которых можно менять с учетом расположения перегородок.

В рефрижераторах, охлаждаемых жидким азотом, датчики должны быть установ­лены так, чтобы определять любые градиенты температуры, возникающие в камере. Принудительная циркуляция воздуха должна исключать градиенты. Если вентилято­ры не используются, датчики должны размещаться над грузом и под ним.

Небольшие средства доставки

Многие небольшие автомобили, перевозящие охлажденные пищевые продукты, обо­рудованы холодильными установками, работающими от двигателя автомобиля или трансмиссии. Это значит, что охлаждение невозможно, когда автомобиль не движет­ся. Достижения холодильной техники сделали возможным переоборудование авто­мобилей объемом менее 3 м3 эффективными холодильными установками, работаю­щими от аккумулятора автомобиля.

Качество регулирования температуры зависит от количества и продолжительно­сти открываний дверей при подготовке и доставке заказов. Типичная система достав­ки в центре города может вести к тому, что двери открыты 40% рабочего времени, что может сделать регулирование температуры очень сложным, а также сделать неприем­лемым использование контроля температуры воздуха. Укрепление над дверью кулисы из пластмассовых полосок может помочь уменьшить поступление внутрь теплого воз­духа при открытых дверях. Тем не менее информация может быть получена, если дат­чики температуры воздуха демпфированы путем подвешивания их в бутылочках с жидкостью типа масла или глицерина. Большой разброс в записях температуры при этом устраняется, и отслеживается направление изменения общей температуры в ка­мере. Пример использования этого способа контроля показан на рис. 5.7.

В автомобилях с эвтектическими аккумуляционными плитами (типа «зеротор») или боксами с термоизоляцией для перевозки продуктов обычно для контроля темпе­ратуры в рейсе используют модель пищевого продукта или реальный продукт. Разме­щение датчика при этом должно как можно лучше отражать состояние груза. Значения температуры может считывать человек, но можно также подключить датчики к само­писцу или регистрирующей системе.Запись температуры воздуха в небольшом автомобиле для доставки продуктов

Рис. 5.7. Запись температуры воздуха в небольшом автомобиле для доставки продуктов

 Прилавки-витрины

Охлажденные продукты в основном выкладывают в открытых витринах. В некоторых случаях используют закрытые прилавки-витрины; с точки зрения мониторинга их можно рассматривать как шкафы для холодильного хранения (см. выше раздел «Шка­фы-холодильники»). Открытые витрины можно разделить на две основные группы — многоэтажные открытые витрины (типа «multi-deck») и витрины для самообслужи­вания.

Многоэтажные витрины

Вентилятор втягивает воздух от передней решетки витрины и, проходя через испари­тель, охлаждается. Для охлаждения продуктов холодный воздух выходит в задней части полок и из верхней решетки для образования воздушной завесы перед полками (рис. 5.8, а). В конструировании витрин сделан ряд усовершенствований, среди кото­рых — снижение теплопритока от внутреннего освещения и стабилизация воздушной завесы за счет улучшенной конструкции или добавления второй завесы. Простота кон­троля температуры в многоэтажных витринах определяется их конструкцией и рабо­той. В принципе, показателем эффективности витрины служит разность температур воздуха, возвращающегося с полок, и воздуха, поступающего на полки. Размещение датчиков или считывание температуры производится вверху решетки воздушной за­весы (выход воздуха) и нижней решетки возвратного воздуха (возвратный воздух) (рис. 5.8, а).

Если типичную картину изменений температуры можно связать с температурой продукта на полках, то мониторинг (контроль) температуры воздуха можно использо­вать в повседневной работе. Если на изменение температуры воздуха влияют и другие факторы (например, избыточное поглощение инфракрасного излучения) или устано­вить связь между температурами воздуха и продукта невозможно, может оказаться необходимым измерять температуру продукта или его модели.

На рис. 5.9 показаны два варианта изменений температуры воздуха. На рис. 5.9, а видны регулярные циклические изменения температуры воздуха, а на рис. 5.9, б тем­пература значительно более стабильна (за исключением времени цикла оттаивания). В обоих случаях определение связи между диапазоном изменений температуры воз­духа и самыми высокими температурами продукта делает возможным эффективный мониторинг температуры воздуха.

 Витрины для самообслуживания

В этой группе много различных витрин для выкладки мяса, рыбы, деликатесов, конди­терских изделий, пирожных, сыров и готовых к употреблению продуктов. Во многих случаях продукт охлаждается холодным воздухом от холодильной установки, но иног­да, особенно в общественном питании, пищевой продукт охлаждается за счет контакта с охлаждающей плитой (холодным столом), отсеком или дробленым льдом. Влияние инфракрасного излучения от освещения или солнечного света может быть более выра­женным в случае витрин самообслуживания и существенно влиять на температуру пищевых продуктов.Мониторинг температуры воздуха в витринах для розничной продажи: а) многоэтажная витрина; б) витрина для раздачи

Рис. 5.8. Мониторинг температуры воздуха в витринах для розничной продажи: а) многоэтажная витрина; б) витрина для раздачи

На рис. 5.8, б показана типичная витрина самообслуживания для розничной прода­жи деликатесных продуктов с подачей холодного воздуха вентилятором. Воздух из зад­ней решетки подается к продукту и возвращается через переднюю решетку. В случае витрин с подачей самотеком, где воздух поступает в заднюю решетку и выходит у нижней полки, решетка для возвратного воздуха отсутствует. Скорости воздуха в вит­ринах самообслуживания малы для уменьшения обезвоживания продуктов в витрине; это еще более затрудняет измерение температуры воздуха. Положение датчиков или места измерения вручную температуры воздуха также показаны на рис. 5.8, б. Для ве­дения повседневных измерений температуры воздуха необходимо, чтобы между тем­пературами продукта и воздуха была установлена связь.Записи мониторинга температуры для двух различных витрин (публикуется с разрешения Бристольского университета)

Рис. 5.9. Записи мониторинга температуры для двух различных витрин (публикуется с разрешения Бристольского университета)

Во многих случаях проще контролировать температуру витрины по температуре продуктов или их моделей. Температура в передней части витрины обычно характери­зует самые теплые места и, следовательно, самые теплые продукты в витрине. Монито­ринг температуры воздуха не годится для витрин, охлаждаемых за счет теплопровод­ности (в отсеках или при охлаждении дробленым льдом). В этом случае следует вести прямые измерения температуры продуктов, для которых, как и для всех измерений подобного рода, необходимо использовать чистый хорошо дезинфицированный зонд.

Владимир Заниздра

Основатель сайта Baker-Group.net. Более 25-ти лет опыта в кондитерском производстве. Более 20-ти лет опыта управления. Опыт в организации и проектирования производства с нуля. Сайт: baker-group.net/contacts.html Эл. почта Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Оставить комментарий

Календарь

« Декабрь 2016 »
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
      1 2 3 4
5 6 7 8 9 10 11
12 13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 23 24 25
26 27 28 29 30 31  

Рекомендуемые материалы