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 температуру
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.
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 помещения
Рис. 5.3. Шкафы-холодильники: а) холодильник с принудительной циркуляцией воздуха; б) холодильник с холодильным агрегатом; в) холодильник с охлаждаемыми плитами
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. Существует
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 длительные
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.
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.
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.
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.