Qu'est-ce que le refroidissement de la pièce des produits: comment fonctionne le refroidissement de la pièce


Par: Teo Spengler

Le refroidissement de la pièce est un moyen courant de refroidir les fruits et légumes après leur récolte. Comme son nom l'indique, l'idée est de refroidir les produits une fois qu'ils sont cueillis. Le refroidissement des produits aide à prévenir les dommages dus au ramollissement, au flétrissement, aux moisissures et aux bactéries.

Si vous n’êtes pas familier avec les fruits et légumes de refroidissement de pièce, vous pouvez avoir des questions telles que ce que le refroidissement de pièce ou comment le refroidissement de pièce fonctionne-t-il? Poursuivez votre lecture pour un aperçu du système de refroidissement de la pièce.

Qu'est-ce que le refroidissement de la pièce?

Il n’est pas facile de transporter des produits frais des champs chauds où ils poussent vers le marché tout en maintenant une qualité élevée et un taux de détérioration bas. Et ce n’est pas différent dans les grands jardins ou vergers.

Le refroidissement de la pièce est un système qui refroidit le produit après sa récolte pour s'assurer que la qualité est maintenue jusqu'à ce que le produit atteigne le consommateur. Cette qualité est tout aussi importante pour les cultivateurs amateurs.

Le refroidissement après récolte est une étape essentielle pour préserver la fraîcheur de nombreuses cultures périssables. Le refroidissement aide à empêcher les enzymes de dégrader le produit, ralentit le flétrissement et prévient les moisissures. Il réduit également les effets de l'éthylène, un gaz qui accélère la maturation.

Comment fonctionne le refroidissement des pièces?

Le refroidissement de la pièce est l'une des nombreuses méthodes utilisées par les cultivateurs pour aider à refroidir les grandes cultures. Le système de refroidissement de la pièce consiste à créer une pièce isolée avec des unités de réfrigération qui refroidissent l'espace. Les producteurs récoltent les produits puis les placent dans la chambre froide pour les garder au frais.

Le système de refroidissement de la pièce peut être utilisé pour stocker des produits qui étaient auparavant refroidis par une autre méthode de refroidissement plus rapide comme le refroidissement à air forcé, l'hydrocooling, le glaçage ou le refroidissement sous vide. Il peut également être utilisé comme méthode de refroidissement principale, ce qui nécessite une unité de réfrigération plus grande.

Avantages du refroidissement de la pièce

Un système de refroidissement des locaux fait partie des méthodes les plus utilisées pour refroidir les cultures. Ce n'est pas la méthode la plus rapide pour refroidir les produits et s'est avérée trop lente pour certaines cultures. Malgré ce fait, le refroidissement de la pièce fonctionne bien dans de nombreux cas. L'un des avantages est qu'il sert à la fois à faire baisser la température des produits et à les stocker en toute sécurité.

Les fruits et autres cultures qui refroidissent la pièce fonctionnent mieux pour les produits qui ont une durée de stockage relativement longue. Il est préférable pour les produits qui seront stockés dans la même pièce au fur et à mesure qu'ils sont refroidis.

Certains fruits qui se marient bien avec le refroidissement de la pièce sont les pommes, les poires et les agrumes. Le système de refroidissement de la pièce fonctionne également bien pour les pommes de terre et les patates douces.

Bien entendu, nous n’avons pas tous de grandes chambres frigorifiques spécialement conçues pour nos produits. Alors, comment les jardiniers amateurs peuvent-ils refroidir leurs fruits et légumes? La plupart d'entre nous ont la climatisation, ce qui peut aider. Nous avons également des réfrigérateurs, où la plupart de ces produits peuvent refroidir en toute sécurité. La référence suivante, Conserver les fruits et légumes frais peut également vous aider.

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Stockage au froid pour fruits et légumes

L'entreposage frigorifique des fruits et légumes est un sujet particulièrement délicat car de nombreux facteurs, tels que l'âge et l'origine, peuvent influer sur la manière dont les produits frais doivent être stockés. Ce guide explique pourquoi vous devriez utiliser la chambre froide pour stocker et distribuer vos produits frais et les facteurs les plus importants à prendre en compte lors de l'utilisation de la chambre froide pour les fruits et légumes.


À propos des hydrocoolers

Un hydrocooler produit de l'eau réfrigérée, puis met cette eau en contact avec le produit. Lorsque vous considérez un refroidisseur d'eau comme une méthode de refroidissement des produits, il est important de comprendre les méthodes de refroidissement par eau qui sont utilisées et de connaître les exigences d'emballage et d'empilage des produits.

Mise en garde. Tous les types de produits frais ne peuvent pas être refroidis avec succès. Certains sont sensibles au mouillage, ce qui favorise la croissance des organismes en décomposition. Pour une liste des produits qui peuvent être hydrocoolés, reportez-vous à la publication d'extension AG 414-1, Méthodes appropriées de refroidissement et de manutention après récolte. Bien entendu, quelle que soit la méthode de refroidissement utilisée, le produit ne doit jamais être réchauffé une fois qu'il a été refroidi.

Méthodes d'hydrocooling

Dans la plupart des hydrocoolers, une pompe met l'eau réfrigérée en contact avec des produits chauds. L'eau réchauffée est ensuite refroidie et recyclée. Pour refroidir l'eau, de nombreux hydrocoolers ont un système de réfrigération à compression de vapeur similaire à un climatiseur ou un réfrigérateur. Un système de réfrigération peut être considéré comme une pompe qui déplace la chaleur. La capacité d'un système de réfrigération à déplacer la chaleur est mesurée en tonnes. Une tonne de réfrigération équivaut à 12 000 Btu par heure.

Certains hydrocoolers n'utilisent pas de système de réfrigération. Au lieu de cela, de la glace pilée ou en morceaux est utilisée pour refroidir l'eau. En règle générale, de gros blocs de glace pesant jusqu'à 300 livres sont transportés par camion à partir d'une usine de glace, broyés et ajoutés au besoin à un réservoir d'eau attaché à l'hydrocooler. Le coût en capital d'un refroidisseur hydraulique de ce type est bien inférieur à celui d'un refroidisseur avec un système de réfrigération intégré et peut être préféré par les cultivateurs avec une quantité limitée de produits ou une courte saison de refroidissement. Cependant, pour faire une comparaison économique valable, le coût de la glace doit être pris en compte. Pour un hydrocooler de ce type, une source fiable de glace doit être disponible à un coût raisonnable.

Considérations relatives à l'emballage et à l'empilage des produits

La conception de l'emballage de produits et de l'agencement d'empilage est critique pour le processus de transfert de chaleur en hydrocooling. Une variété d'emballages de produits ont été utilisés avec succès dans l'hydrocooling. Ces emballages comprennent des caisses en bois reliées par fil de fer, des cartons en carton ciré, des sacs en maille en poly et des bacs en vrac. Les emballages palettisés peuvent être refroidis à l'eau s'ils sont soigneusement empilés pour permettre à l'eau de pénétrer dans les emballages. Si l'eau circule autour et non à travers les emballages, peu de refroidissement se produira. Les produits dans des cartons en carton ciré avec des dessus solides sont particulièrement difficiles à refroidir car le dessus ne permet pas à l'eau de pénétrer.

Les cartons et caisses grillagés avec un grand pourcentage d'espace ouvert sont plus adaptés à l'hydrocooling car ils permettent une entrée d'eau suffisante. Les produits dans des bacs en vrac de 20 boisseaux refroidissent particulièrement bien parce que l'eau fraîche peut facilement s'infiltrer à travers le produit.


Fiche d'information sur les technologies pour le développement horticole

Dans de nombreux pays en développement, le taux de perte post-récolte pour les fruits et légumes dépasse 50 pour cent. Le stockage au frais peut réduire considérablement ces pertes, augmentant ainsi les revenus des agriculteurs. Le stockage au frais est pratiquement inexistant en raison du coût élevé de l'équipement et du manque de connaissances sur les avantages du refroidissement des produits. Le contrôle de la température à lui seul peut prolonger la durée de conservation de plusieurs semaines, voire de plusieurs mois. Les agriculteurs qui peuvent stocker leurs produits plus longtemps peuvent profiter de meilleurs prix, car les prix du marché peuvent fluctuer considérablement au fil du temps.

Comment fonctionne le CoolBot

Le CoolBot a été développé par Store It Cold comme un moyen abordable pour les petits producteurs de refroidir les produits dans leurs fermes. Le Horticulture Innovation Lab a testé des chambres froides équipées du CoolBot sur trois continents. L'équipement:

  • Remplace la jauge de température d'un climatiseur, l'incitant à travailler plus fort tout en empêchant les composants de geler.
  • Convertit une pièce isolée et un climatiseur de fenêtre peu coûteux et facilement disponible en une pièce fraîche.
  • Réduit considérablement le coût d'un environnement de stockage frais pour les fruits, légumes, fleurs et autres produits.
  • Fait du stockage au frais une option viable pour les agriculteurs, les coopératives et les groupes de marché dans les pays en développement.

Avantages

  • Les agriculteurs peuvent stocker leurs produits pour les vendre hors saison lorsque les prix sont plus élevés.
  • L'amélioration des possibilités d'entreposage frigorifique stabilisera les prix des fruits et légumes, donnant aux consommateurs un accès à des produits frais nutritifs toute l'année.
  • Les agriculteurs sont mieux protégés des prix erratiques du marché.

Coûts de base

  • CoolBot (299 $)
  • Climatisation
  • Chambre isolée
  • Frais d'électricité mensuels

Ces coûts sont sujets à des variations locales. Identifier des options locales et efficaces pour les pièces isolées est l'un des objectifs d'un projet connexe de Horticulture Innovation Lab.

Et après? Augmenter

Éducation: Augmenter la formation post-récolte et la sensibilisation directe des agriculteurs.

Adoption: Travaillez avec l'industrie, les coopératives agricoles, les marchés locaux et régionaux et les acheteurs en gros pour adopter le CoolBot.

Investissement: Rechercher des options d'investissement innovantes pour les agriculteurs et les groupes. Identifiez les entrepreneurs désireux de promouvoir le CoolBot.


Ministère de l'agriculture, de l'alimentation et des affaires rurales


Agdex #: 736/20
Date de publication: Août 2014
Ordre#: 14-039
Dernière révision: Novembre 2018
Histoire: Remplace la fiche technique 98-031 du MAAARO
Écrit par: H. Fraser

Dans le cadre de la prestation d'un service à la clientèle accessible, veuillez envoyer un courriel au Centre de contact d'information agricole ([email protected]) si vous avez besoin de supports de communication ou d'autres formats de cette publication.

Table des matières

1. Introduction

Cette fiche technique décrit comment choisir, concevoir et gérer trois types de systèmes de refroidissement à air forcé (FAC) (Figure 1 et Tableau 1):

  • flux d'air horizontal tunnel
  • flux d'air vertical de colonne
  • flux d'air vertical / horizontal serpentin

2. Pourquoi refroidir le plus tôt possible après la récolte?

Les cultures horticoles sont des organismes vivants après la récolte et doivent rester vivantes et saines jusqu'à ce qu'elles soient transformées ou consommées (Kader, 2002). L'énergie nécessaire pour rester en vie provient des réserves alimentaires des produits grâce à un processus appelé respiration. L'énergie thermique est libérée pendant la respiration. Cependant, le taux de rejet dépend du type de produit, de la maturité, des blessures et de la température interne.

De ces facteurs, la température de production a le plus d'influence sur la respiration. Un refroidissement rapide et uniforme immédiatement après la récolte pour éliminer la chaleur du champ aide à ralentir la respiration et à prolonger la durée de conservation. À titre indicatif, un délai d'une heure dans le refroidissement réduit la durée de conservation d'un produit d'un jour. Bien que ce ne soit pas vrai pour toutes les cultures, cela s'applique aux cultures très périssables par temps chaud. L'abaissement de la température réduit également le taux de production d'éthylène et la perte d'humidité, ainsi que la propagation des micro-organismes et la détérioration due aux blessures.

Tableau 1. Avantages / inconvénients des systèmes FAC

Avantages Désavantages
Systèmes à flux d'air horizontal pour tunnel Fonctionne avec la plupart des types de conteneurs s'il y a suffisamment d'évents latéraux De tous les systèmes FAC, nécessite la plus grande surface au sol par kg de produit refroidi
Aucune limite au nombre total de paires de bacs / palettes à fente latérale refroidis à la fois De tous les systèmes FAC, a le plus de sites où l'air de refroidissement peut court-circuiter
L'air de refroidissement ne parcourt que la largeur d'une palette (1 à 1,2 m ou 40 à 48 po) L'espace est nécessaire entre les palettes et les murs ou les tunnels adjacents
Systèmes de circulation d'air vertical à colonne Nécessite une surface au sol de milieu de gamme par kg de produit refroidi Tous les côtés de la palette non contre la paroi de refroidissement doivent être couverts pour empêcher l'air de court-circuiter
Convient aux petites exploitations avec une grande variété de produits à refroidir Convient uniquement aux contenants en plastique réutilisables à fente inférieure (RPC)
De tous les systèmes FAC, crée le moins de sites où l'air de refroidissement peut court-circuiter De tous les systèmes FAC, l'air de refroidissement est celui qui traverse le plus les produits - jusqu'à environ 2 m (6,5 pi) - refroidissement lent
Systèmes de flux d'air vertical / horizontal serpentin De tous les systèmes FAC, nécessite la plus petite surface au sol par kg de produit refroidi Les bacs doivent avoir des évents au sol, les évents latéraux doivent être bloqués
L'air de refroidissement circule uniquement à travers la profondeur du bac (0,4 à 0,6 m ou 15 à 24 po) Un peu d'air de refroidissement court-circuitera sur les bacs supérieurs
Idéal pour refroidir les produits en vrac avant l'emballage Les ouvertures des chariots élévateurs limitent le flux d'air et limitent la distance entre les bacs et le mur

Figure 1. L'air froid et réfrigéré (flèches bleues) est aspiré à travers les conteneurs par des ventilateurs de grande capacité dans un faux plenum mural dans une chambre froide. Ces ventilateurs créent un vide partiel et aspirent l'air à travers des ouvertures stratégiquement situées (ombrage vert) dans le plénum. Le produit se refroidit principalement par l'action convective de l'air froid à grande vitesse, lorsqu'il capte la chaleur du champ provenant des produits chauds (flèches violettes) lorsqu'il passe autour du produit. L'air réchauffé (flèches rouges) est ensuite renvoyé dans la chambre froide vers les serpentins de l'évaporateur du système de réfrigération pour être refroidi à nouveau.

Quel que soit le système, les ventilateurs aspirent l'air réfrigéré à travers les produits. Le contact convectif de l'air réfrigéré à grande vitesse avec des produits chauds crée un refroidissement rapide, uniforme et prévisible. Ceci est différent du refroidissement de la pièce où les produits placés dans une chambre froide se refroidissent lentement, de manière non uniforme et imprévisible, principalement par conduction. Le refroidissement par FAC nécessite généralement de 1 à 10 heures, tandis que le refroidissement de la pièce nécessite de 20 à 100 heures (Thompson, 2008). Cependant, selon le degré de périssabilité de la culture, les temps FAC peuvent varier de 0,75 à 6 heures dans la plupart des exploitations.

3. Systèmes de refroidissement à air pulsé

Il existe trois types de systèmes FAC utilisés dans l'industrie (Figure 1).

Le système de circulation d'air horizontal du tunnel (figure 2) est le système FAC le plus courant. L'air réfrigéré circule horizontalement à travers les conteneurs, donc alignez les ouvertures latérales, si possible. Les paniers de produits, tels que les fruits de verger, sont souvent emballés dans un conteneur d'expédition en carton ondulé, ce qui limite la circulation de l'air réfrigéré. Les récipients en plastique coniques ou les paniers de fruits sur des casiers ouverts peuvent entraîner le problème inverse, permettant à trop d'air réfrigéré de court-circuiter entre les récipients avec peu de refroidissement.

Les conteneurs idéaux s'empilent étroitement de tous les côtés et remplissent toute l'empreinte de la palette. Cela minimise les courts-circuits de l'air. Les conteneurs en carton ondulé avec des ouvertures d'aération qui s'alignent ou les conteneurs en plastique réutilisables (RPC) sur les palettes fonctionnent bien. De nombreux producteurs utilisent des bacs en plastique pour manipuler les produits en vrac. Les bacs d'entrée de chariot élévateur à sens unique sont les meilleurs, car les bacs d'entrée de chariot élévateur à deux voies permettent à l'air réfrigéré de court-circuiter.

le colonne le système de circulation d'air vertical (figure 3) est le système FAC le moins courant. Il nécessite des conteneurs d'expédition avec des emplacements inférieurs tels que des RPC. Il convient aux petits produits en vrac comme les raisins de table, les champignons, les cerises douces ou les prunes. L'air froid peut être tiré verticalement vers le haut ou vers le bas à travers les conteneurs. Ce système fonctionne également à d'autres fins, telles que le refroidissement lent / le durcissement des raisins pour le vin traité à l'aide d'un appassimento méthode, qui sèche et concentre les sucres et les saveurs.

Serpentin Les systèmes de circulation d'air horizontal / vertical (Figure 4) ne fonctionnent que pour les bacs avec des fentes au sol. La figure 4 montre une partie d'un système pour six colonnes de six bacs de hauteur, étroitement placées les unes contre les autres. Deux colonnes de bacs sont montrées en cours de refroidissement. Chaque colonne a un ventilateur centrifuge indépendant tirant l'air réfrigéré à travers cette colonne.

Chaque colonne de bac de la figure 4 a trois ouvertures de fente sur une paroi de refroidissement. Celles-ci s'alignent parfaitement avec les ouvertures de chariot élévateur des bacs 2, 4 et 6. Les ouvertures de chariot élévateur de ces bacs sont recouvertes de bâches, qui «aspirent» étroitement contre les bacs. En conséquence, l'air réfrigéré ne peut pénétrer que dans les ouvertures du chariot élévateur des bacs 1, 3, 5 et du haut du bac 6.

L'air froid se déplace alors verticalement «vers le haut» à travers les fentes dans le fond des bacs 1, 3 et 5 et à travers leurs produits, ou verticalement «vers le bas» à travers les produits dans les bacs 2, 4 et 6 et à travers les fentes dans le fond de ces bacs. Enfin, l'air se déplace horizontalement le long des ouvertures du chariot élévateur à travers les fentes sur la paroi de refroidissement entre les bacs 1 et 2, 3 et 4, et 5 et 6. Le nom «serpentine» vient de l'air froid serpentant dans de nombreuses directions. Les ouvertures des chariots élévateurs ne sont pas grandes, ce qui peut restreindre les flux d'air, de sorte que ces systèmes sont généralement limités à seulement une à trois colonnes de bacs empilés à partir de la paroi de refroidissement, en fonction des flux d'air souhaités.

Figure 2. Cette tunnel Le système de circulation d'air horizontal a des ventilateurs de grande capacité à l'intérieur d'un plénum (situé derrière les palettes) qui tirent l'air réfrigéré (flèches bleues) de la pièce horizontalement à travers les boîtes de produits. L'air réchauffé (flèches violettes puis rouges) traverse alors un "tunnel" créé entre les palettes et dans le plénum, ​​où il est redirigé vers le local de stockage (flèches rouges) vers les serpentins de l'évaporateur à refroidir. Les palettes sont refroidies par paires. La feuille de plastique aspire fermement contre les boîtes et le tunnel. Le revêtement est mis en place avec des cordons fixés au plafond.

Figure 3. Cette colonne Le système de circulation d'air vertical utilise des RPC avec des évents inférieurs. L'air froid (flèches bleues) est tiré verticalement du haut de la pile (flèches violettes puis rouges) à travers une palette spécialement conçue à l'aide d'un ventilateur de grande capacité situé à la base (non représenté). Les RPC fonctionnent bien car ils ont des fonds entièrement ventilés, se superposent sur des couches alternées, s'adaptent parfaitement sur une palette standard et s'emboîtent si étroitement les uns contre les autres qu'il n'y a aucun endroit où l'air froid peut court-circuiter. Les quatre côtés verticaux de la pile doivent être recouverts de bâches (non illustrées) pour obliger l'air froid à se déplacer verticalement. (Photo gracieuseté du Dr Bernard Goyette, Centre de recherche et d'innovation Vineland, Vineland)

Figure 4. Cette serpentin Le système de circulation d'air horizontal / vertical a des ventilateurs centrifuges à l'intérieur de boîtiers métalliques au-dessus d'un plénum en contreplaqué. Ces ventilateurs aspirent l'air réfrigéré à travers les fruits d'arbres «chauds» dans des bacs en plastique. Chaque pile de six bacs est indépendante. Trois ouvertures de chariot élévateur en face des fentes murales sont fermées par des couvercles. Cela oblige l'air froid à entrer par les trois autres ouvertures ouvertes du chariot élévateur et à monter ou descendre à travers les fruits via des fentes dans le fond du bac. Au fur et à mesure que l'air se réchauffe (flèches violettes), il est renvoyé dans le local de stockage (flèches rouges) vers les serpentins de l'évaporateur à refroidir. Les bacs sont étroitement empilés afin qu'aucun air ne puisse court-circuiter à travers les évents latéraux des bacs. S'il manque des piles, une bâche est installée pour éviter les courts-circuits. Cette bâche peut être vue couvrant les côtés de la colonne droite de bacs. Le système illustré ici est en cours de construction, car un rembourrage en mousse autour des fentes doit être installé. (Photo de Hugh Fraser, MAAARO)

4. 7/8 temps de refroidissement

Le temps de refroidissement 7/8 fait référence au temps nécessaire pour éliminer les sept huitièmes (87,5%) de la différence de température entre la température initiale du produit et la température du fluide de refroidissement (pour les systèmes FAC, le fluide de refroidissement est de l'air réfrigéré). Il est mesuré à partir du moment où le produit est placé pour la première fois sur le refroidisseur à air pulsé. Le fait d'atteindre un temps de refroidissement de 7/8 garantit que la majeure partie de la chaleur du champ a été éliminée, le taux de respiration du produit a été abaissé et le produit est très proche de sa température de maintien optimale. En théorie, les produits n'atteignent jamais la température du fluide de refroidissement. Cependant, le temps de refroidissement de 7/8 est destiné à amener les produits aussi près que possible de la température du fluide de refroidissement.

Figure 5. Relation temps-température pour le refroidissement des produits.

La figure 5 montre un produit avec une température interne initiale de 32 ° C (89,6 ° F) refroidi avec de l'air réfrigéré à 0 ° C (32 ° F). Il faut 9 heures pour que les produits atteignent 4 ° C (39,2 ° F), ce qui représente une baisse de 87,5%. Par conséquent, le temps de refroidissement 7/8 est de 9 heures.

En théorie, 7/8 temps de refroidissement est trois fois le ½ temps de refroidissement. Par conséquent, un produit prenant 9 heures pour refroidir à 4 ° C (39,2 ° F) devrait prendre 3 heures pour atteindre 16 ° C (60,8 ° F). Cela est rarement vrai, car les conditions de refroidissement et les températures dans une chambre froide restent rarement constantes. Cependant, cette relation de courbe de refroidissement permet de prédire quand les produits atteindront une certaine température. Le tableau 2 répertorie d'autres relations utiles.

Quel que soit le fluide de refroidissement (air ou eau) ou la méthode (air forcé, refroidissement de la pièce, hydrocooling, etc.), le produit se refroidit rapidement au début, puis lentement au fil du temps (Figure 5). Plusieurs facteurs affectent la vitesse de refroidissement dans un système FAC:

  • la densité apparente du produit dans un conteneur (le produit refroidit plus rapidement s'il est emballé moins densément)
  • le récipient, l'orientation et la ventilation (le produit se refroidit plus rapidement si l'air passe uniformément par lui)
  • le rapport volume / surface (les produits avec de petits rapports refroidissent plus vite par exemple, les cerises refroidissent plus vite que les melons)
  • la distance parcourue par l'air de refroidissement à travers les produits (les produits se refroidissent plus rapidement si la distance est plus courte)
  • débit d'air par poids (L / s / kg ou CFM / lb) (le produit se refroidit plus rapidement avec des débits d'air plus élevés si la réfrigération est adéquate)

Tableau 2. Des relations pour estimer 7/8 temps frais. Par exemple, si le temps de refroidissement 3/8 est de 2 heures, le temps de refroidissement 7/8 est d'environ 2 x 4,5 = 9 heures

5. Le refroidissement à air forcé doit-il se faire dans une pièce séparée?

Il est préférable de refroidir les produits dans une salle FAC dédiée avant de les déplacer pour les emballer et / ou les stocker à plus long terme. Sinon, la température de l'air ambiant augmentera probablement après l'ajout de chaque lot frais de produits chauds, en particulier avec les systèmes de réfrigération sous-dimensionnés. En conséquence, les produits froids déjà présents dans la pièce pourraient transpirer et augmenter légèrement la température. Cependant, une salle FAC séparée n'est pas toujours abordable. Un compromis est de créer une zone FAC qui a beaucoup plus de réfrigération. Cela aide à réduire les fluctuations de température.

6. Quels produits peuvent être refroidis par air forcé?

La plupart des produits peuvent être refroidis par air forcé. Cependant, certains produits devraient avoir des temps de refroidissement 7/8 plus courts (voir le tableau 3).

Cultures à très haute périssabilité

Ces cultures ont des taux de respiration très élevés et / ou se fanent très rapidement aux températures de récolte, elles ont donc besoin de 7/8 temps de refroidissement courts. Selon la culture, ils sont souvent refroidis à l'eau, glacés ou sous vide. Cependant, toutes ces cultures peuvent être refroidies à l'air forcé avec succès, à condition que cela soit fait rapidement avec des débits d'air élevés et de l'air ayant une humidité relative élevée. Des débits d'air très élevés d'au moins 2 à 6 L / s / kg (2 à 6 CFM / lb) de produits doivent être utilisés, dans le but d'atteindre 7/8 temps de refroidissement de 0,75 à 1,5 heure. Surveillez les signes de flétrissement. Si l'humidité relative de l'air de refroidissement est supérieure à 80% et que la période de refroidissement est brève, la perte d'humidité est négligeable (Thompson, 2008).

Cultures à forte périssabilité

Ces cultures ont des taux de respiration élevés, perdent de l'humidité aux températures de récolte et devraient être rapidement refroidies dès que possible après la récolte. Les débits d'air doivent être d'au moins 1,25 à 4 L / s / kg (1,25 à 4 CFM / lb) de produit et 7/8 temps de refroidissement de 1 à 2,5 heures. Les haricots mange-tout ne doivent être refroidis qu'à 4 ° C-7 ° C (39,2 ° F-44,6 ° F), selon le cultivar. Sinon, ils peuvent subir des blessures terrifiantes.

Cultures à périssabilité modérée

Bien que ces cultures soient moins périssables que celles déjà énumérées, il est toujours recommandé de les refroidir rapidement dès que possible après la récolte. Les débits d'air doivent être d'au moins 0,5-1,5 L / s / kg (0,5-1,5 CFM / lb) de produit avec 7/8 temps de refroidissement de 2 à 6 heures.

Les cantaloups et les courges d'été sont sensibles aux blessures causées par le froid, évitez donc d'utiliser de l'air réfrigéré très froid. Les cantaloups doivent être refroidis à 2 ° C-5 ° C (34 ° F-41 ° F) et les courges d'été à 7 ° C-10 ° C (45 ° F-50 ° F).

Tableau 3. Périssabilité relative des fruits et légumes frais en raison des taux de respiration élevés et / ou de la rapidité au flétrissement recommandé 7/8 temps de refroidissement et flux d'air FAC

1 Les cultures flétrissent rapidement, 7/8 temps de refroidissement sont recommandés
2 Des débits d'air plus élevés correspondent à des temps de refroidissement 7/8 plus courts.
Tableau adapté de Thompson, 2008.

7. Quels sont les composants d'un refroidisseur à air pulsé?

Un refroidisseur à air pulsé réussi comprend six composants: un ventilateur, des conduits, des conteneurs, une méthode de prévention des courts-circuits, un système de réfrigération et un équipement de surveillance.

1. Ventilateur

Le ventilateur alimente le système FAC (Figure 6), avec un débit d'air mesuré en litres par seconde (L / s) ou en pieds cubes par minute (CFM). Ils peuvent être centrifuges (cage d'écureuil) ou à écoulement axial. De nombreux cultivateurs optent pour des ventilateurs centrifuges, car ceux-ci sont souvent plus efficaces et plus silencieux. Tirer de l'air à travers des conteneurs de produits alourdit le ventilateur, ce qui réduit son flux d'air. Pour cette raison, sélectionnez les ventilateurs en fonction du débit d'air à une pression statique de fonctionnement.

La pression statique est la différence entre la pression du flux d'air dans le plénum FAC et la pression du flux d'air juste avant son entrée dans le FAC (c'est-à-dire la différence de pression de l'air en aval par rapport à l'amont du produit). C'est une mesure de la charge contre laquelle le ventilateur FAC doit travailler. La prédiction de la pression statique est difficile car elle est affectée par de nombreux facteurs:

  • zones d'entrée d'air sur les conteneurs
  • alignement de l'évent
  • la distance que l'air doit parcourir à travers les produits
  • la densité du produit dans les conteneurs
  • restrictions de conduits

Pour la plupart des systèmes FAC, les pressions statiques vont de 10 à 25 mm (0,4 à 1,0 po) de jauge d'eau. Par exemple, chacun des ventilateurs centrifuges de 1,1 kW (1,5 hp) de la figure 4 délivre 2 313 L / s (4 900 CFM) à une jauge d'eau à pression statique de 10 mm (3/8 po). Ainsi, pour six bacs de 225 kg (500 lb) de produits chacun, le débit d'air est de 1,7 L / s / kg (1,6 CFM / lb) de produit, ce qui est un débit d'air approprié pour les cultures modérées à hautement périssables (dans ce cas, pêches).

Le fait de doubler les débits d'air par kilogramme de produit accélère le taux de refroidissement mais ne réduit pas le temps de refroidissement de moitié. Il est généralement plus important d'augmenter la réfrigération de la salle de stockage et de mieux prévenir les courts-circuits de l'air que d'augmenter simplement les débits d'air. Pour les systèmes à flux d'air horizontal de tunnel (figure 2), des raidisseurs sur les bâches qui s'étendent à travers de larges tunnels peuvent être nécessaires pour empêcher la bâche d'être aspirée dans le tunnel si les pressions statiques sont très élevées.

2. Conduit

Pour réduire les charges inutiles sur le ventilateur, concevez les espaces d'alimentation en air froid et de retour d'air chaud (Figure 1) pour maintenir les vitesses anémométriques inférieures à 5 m / s (1000 pieds / min). Assurez-vous que l'air ne soit restreint nulle part le long de son trajet, sauf pendant le voyage à travers les produits. La relation est:

Q = A x V ou A = Q ÷ V, où:

  • Q est le débit d'air, mesuré en L / s (CFM)
  • A est la section transversale perpendiculaire au flux d'air, mesurée en m 2 (pi 2)
  • V est la vitesse de l'air, mesurée en m / s (ft / min)

Par exemple, pour déterminer la section transversale nécessaire si le débit d'air est de 5000 L / s (5 m 3 / s) et la vitesse est de 5 m / s:

Par conséquent, prévoyez au moins 1 m 2 de section transversale pour chaque 5 000 L / s (ou 5 m 3 / s) de débit d'air (1 pi 2/1 000 CFM) dans tous les espaces d'alimentation en air froid et les espaces de retour d'air chaud. Ces espaces diffèrent selon le système FAC et les flux d'air.

3. Conteneurs

La conception du conteneur et le système de ventilation peuvent faire ou défaire un système FAC. Les conteneurs idéaux ont des parois droites (pas de cône) afin que les conteneurs s'emboîtent étroitement. Ils ont également des évents qui:

  • occupent 25% de la surface perpendiculaire à la direction du flux d'air (Vigneault & Goyette, 2002)
  • sont uniformément répartis sur le chemin du flux d'air
  • s'aligner le long du chemin de refroidissement
  • sont conçus comme de longues fentes plutôt que comme des trous ronds afin que les produits ne les bouchent pas
  • ne sont pas limités par les doublures, les plateaux ou les matériaux d'emballage

4. Méthode de prévention des courts-circuits

La prévention des courts-circuits de l'air de refroidissement est une caractéristique essentielle mais souvent négligée d'un bon système FAC. L'air emprunte le chemin de moindre résistance, de sorte que même les petites fissures doivent être bouchées. Dix pour cent de l'air dans un système bien conçu et bien exploité peut court-circuiter, tandis que plus de 30% de l'air peut court-circuiter dans des systèmes mal conçus et mal exploités (Thompson, 2008).

Tirer de l'air avec un ventilateur est plus efficace que le souffler. L'air de traction aspire les feuilles ou les bâches contre les conteneurs, empêchant l'air froid de s'échapper et de court-circuiter vers le ventilateur.

Il existe de nombreux emplacements de court-circuit d'air, notamment:

  • ouvertures de chariot élévateur
  • conteneurs d'expédition qui ne s'ajustent pas bien sur les côtés ou sur le dessus ou qui ne correspondent pas aux dimensions de la palette
  • zones où les palettes / bacs s'adaptent à la paroi de refroidissement dans les systèmes FAC tunnel ou serpentine
  • zones entre les conteneurs sur le dessus des palettes et les bâches amovibles dans les systèmes FAC de tunnel

Un manomètre statique de 50 $ des fournisseurs de ventilation agricole mesure la charge de pression statique contre laquelle un ventilateur doit travailler entre les espaces d'alimentation en air froid et les espaces de retour d'air chaud. Lorsque les trous de court-circuit sont bouchés, les pressions statiques augmentent, ce qui indique que les ventilateurs travaillent plus fort car plus d'air est aspiré à travers le produit, ce qui offre plus de résistance. Utilisez de la cellophane ou des rubans légers pour vérifier la présence de trous ou de trous, car ils seront aspirés même dans les plus petits.

Les méthodes courantes de prévention des courts-circuits sont:

  • installation de mousse ou de joints de porte entre les palettes / bacs et les parois de refroidissement
  • s'assurer que les conteneurs d'expédition remplissent complètement les palettes afin qu'il n'y ait aucun espace entre les palettes
  • s'assurer que les bâches s'adaptent parfaitement aux bacs ou aux conteneurs
  • installer des butoirs de sol rembourrés contre lesquels les palettes s'appuient pour éviter les courts-circuits à travers les ouvertures des chariots élévateurs

5. Système de réfrigération

Vous ne pouvez jamais avoir trop de réfrigération dans une chambre froide. Comme le produit commence immédiatement à refroidir une fois que le FAC commence, la pente initiale de la courbe de refroidissement de la figure 5 est très raide. La quantité de réfrigération nécessaire au début du refroidissement peut être très importante. La formule de réfrigération requise en kJ / h (Btu / h) est:

kJ / h (Btu / hr) = 2,08 x (A-B) x C x D ÷ E, où:

  • 2,08 = Logarithme naturel de 1/8
  • A = Température du produit, mesurée en ° C (° F)
  • B = Température du fluide de refroidissement (air), mesurée en ° C (° F)
  • C = Poids du produit refroidi, mesuré en kg (lbs)
  • D = Chaleur spécifique du produit: 3,77 kJ / kg / ° C (0,9 Btu / lb / ° F)
  • E = 7/8 temps de refroidissement, mesuré en h

Adapté de la formule de vitesse de refroidissement momentanée (Thompson, 2008).

L'opération représentée sur la figure 4 a un système de flux d'air horizontal / vertical en serpentin avec 36 bacs. Chaque bac peut contenir 225 kg (500 lb) de pêches, il y a donc un total de 225 kg x 36 = 8 100 kg (18 000 lb) lorsque le système est complètement chargé. Quelle est la capacité de refroidissement nécessaire pour refroidir les pêches de 28 ° C (82 ° F) à 3,5 ° C (38 ° F) en 3,5 heures, en utilisant de l'air de refroidissement à 0 ° C (32 ° F)?

Cela représente un temps de refroidissement 7/8 de 3,5 heures.

Le pire des cas est si les six colonnes de bacs sont déplacées en même temps dans la glacière, contenant des produits à 28 ° C. D'après la formule ci-dessus, la réfrigération momentanée au début du refroidissement dans ce pire des cas serait:

2,08 x (28 ° C - 0 ° C) x 8100 kg x 3,77 kJ / kg / ° C ÷ 3,5 heures

= 598.136 kJ / h, soit 141,1 kJ / s, soit 141,1 kW de réfrigération

(2,08 x (82 ° F - 32 ° F) x 18000 lb x 0,9 Btu / lb / ° F ÷ 3,5 h = 481371 Btu / h de réfrigération)

En utilisant un terme de l'industrie du système impérial, une tonne de réfrigération équivaut à 3,5 kW (12 000 Btu / h). Par conséquent, 141,1 kW ÷ 3,5 kW / tonne équivaut à environ 40 tonnes de réfrigération. Il est peu probable, et même indésirable, de charger tout le FAC avec des produits chauds en même temps, de sorte que l'installation d'une telle réfrigération serait inutile et coûteuse. Si ce système était chargé uniformément au fil du temps, il y aurait des fruits partiellement refroidis et d'autres fruits presque complètement refroidis, de sorte que seulement 50% de la réfrigération serait réellement nécessaire. Cependant, un chargement uniforme est difficile à obtenir et des goulots d'étranglement se produisent dans le monde réel. À la place, à titre indicatif, concevez l'installation pour 2/3 du taux de réfrigération momentané au début du refroidissement:

141,5 kW x 2/3 = 94 kW, soit environ 27 tonnes de réfrigération

(481371 Btu / h x 2/3 = 320.247 Btu / h, soit environ 27 tonnes de réfrigération)

À ce niveau de réfrigération moindre, la température de l'air de la pièce peut augmenter légèrement lorsque de nouveaux produits commencent à refroidir, mais elle se rétablira progressivement. Bien sûr, il ne s'agit que de la quantité de réfrigération en plus de la quantité requise pour traiter la chaleur provenant d'ailleurs dans la zone de stockage, comme à travers les murs, le plafond et l'ouverture et la fermeture des portes, etc.

Do not install ducts to take warmed air from the FAC fan directly to the refrigeration system's evaporator coils or to take cold air from the evaporator coils directly to produce being cooled. In most cases, evaporator coils and fans were not designed for this direct connection. Warmed air should be directed to within 3-5 m (10-16 ft) of evaporator coils. Cold air from the evaporator coils should also be directed at least 3-5 m (10-16 ft) away from the FAC unit. Since evaporator coils must cool air below the desired room air temperature, air directly off the coils might cause cold injury to produce. The storage refrigeration system should be designed to provide a high relative humidity (at least 80%, and preferably over 90%) to help prevent wilting produce during FAC.

6. Monitoring equipment

Proper monitoring is critical to the success of a FAC system. It is important to know the following:

  • the temperatures of the incoming cold air and outgoing warm air in the FAC system
  • the relative humidity in the storage
  • the elapsed time produce has been on the FAC system
  • the static pressure fans must work against during FAC

Periodically record internal temperatures of several pieces of produce, especially if you have little experience with FAC systems. This becomes less necessary with experience. Check temperatures by probing the produce centre with good measuring equipment that give an instantaneous digital readout. Make sure you discard any produce you have probed! "Hot" produce temperatures in the field may not be the same as surrounding air temperatures in the field. Likewise, "cold" produce temperatures in cold storage may not be the same as surrounding air temperatures in cold storage. Large produce like cantaloupe takes longer to warm up or cool down than small produce like plums.

Figure 6. Sensors monitor "warm" air temperatures (°F) exiting the column of bins in the serpentine horizontal/vertical airflow system in Figure 4. At the time of this picture, cold air entering Forced Air Fan #4 was 35.6°F (2°C) and the internal temperatures of three individual, equally sized pears being monitored were 59°F (15°C), 67°F (19°C) and 68°F (20°C) along the cooling path, averaging 64.4°F (18°C). Fruit started at about 71.6°F (22°C), so the temperature at Fan #4 (51.2°F 10.7°C) is about halfway between the cold air entering at 35.6°F (2°C) and the average internal temperature of cooling fruit at 64.4°F (18°C). With experience, one can make good predictions about internal fruit temperatures at any time within the bins. (Photo by Hugh W. Fraser, OMAFRA )

It is time-consuming to monitor produce temperature but easy to monitor temperatures of cold air entering and warm air exiting the FAC system (Figure 6). Warm air will be about mid-way between the temperature of cooling air entering the FAC system and current produce temperature. Produce that is closest to the incoming cold air cools more quickly than produce downstream, because the air warms as it passes over the produce. Over time, however, downstream produce will gradually catch up and there will be little difference in temperature throughout the stack, especially with high airflow rates. Decisions can be made about when to remove produce from the FAC to prevent running equipment longer than needed, save on electricity, prevent needless adding of heat from motors into the cold storage and prevent the produce from drying out.

8. Cost-benefit considerations

Removing field heat rapidly and uniformly after harvest is critical for many crops to help maintain shelf life - but at what cost? Every situation is different, but as an example, suppose the system described in the "Refrigeration" section was analyzed with these assumptions:

  1. A grower already needs more refrigeration because his/her produce is not cooling rapidly enough. No extra cold storage building is necessary.
  2. A serpentine horizontal/vertical airflow system is added to the existing cold storage at $150,000 fixed cost that includes:
    • 27 tons of additional refrigeration
    • a custom-made strong plywood plenum with bumper padding around the FAC slot openings
    • high-capacity forced-air cooling fans
    • associated wiring, sensors, timers and controls
  3. 36 bins (8,100 kg) of peaches are cooled per batch, with 2.5 batches, on average, every day, over an 8-week (56-day) season. FAC is used 50 of 56 days. Therefore, 8,100 kg/batch x 2.5 batch/day x 50 days ? 1,000,000 kg
  4. Extra annual operating costs for hydro, maintenance, insurance, etc. over previous expenses = $5,000/year
  5. Fixed cost of $150,000 FAC system amortized over 15 years, at 5.5%, recognizing that the system could last 25-30 years = $15,000/year
    • Total annual costs: $15,000 + $5,000 = $20,000
    • Total cost/kg/year over the 15-year life of the FAC system = $20,000/1,000,000 kg = .02/kg/year (0.9¢/lb/year)

There are at least three ways to look at the question of whether the benefits of forced-air cooling will offset costs:

  1. Will improved quality lead to increased demand for your produce and a higher selling price? A 3-L basket of peaches weighs 2 kg, so you'd have to receive at least 5¢ more per basket of fruit to pay for the FAC (2.5¢/kg x 2 kg/basket). If this was the case, your produce would need to be distinguishable from your competitors' produce. Increased demand for your produce can also lead to less produce being simply left in the field because of a lack of market.
  2. If you don't use a FAC system, will the resulting poor quality lead to decreased demand for your produce and ultimately fewer sales? Consumers continue to demand high-quality produce, and if they cannot find that quality from you, they'll go elsewhere. The quality bar continues to rise, and ways to maintain that quality can quickly become the new norm.
  3. How does your current quality stack up against your competition, both inside and outside Ontario? If the market demands produce with a shelf life of X days, does your produce measure up? The average wholesale price for Ontario peaches from 2008-2012 was $1.35/kg. So, if you stored produce for X days in your cold storage, you'd need at least 1.85% less spoilage to pay for FAC (2.5¢/kg ÷ $1.35/kg x 100%). That is one out of every 54 peaches. If a 3-L basket holds 12 peaches, this is about one peach out of every four baskets. If you, or your buyers, currently discard this much produce because of poor shelf life, FAC may be part of the solution.

9. Conclusions

Cold storage removes heat from produce through a combination of conduction and convection. Conduction is the transfer of heat between objects in physical contact with each other, while convection is the transfer of heat between an object and a fluid such as cold air. Convection is more efficient and quicker. However, convection cannot occur in a cold storage unless we "force" cold air to move around the produce. Forced-air cooling is the most flexible and efficient method for removing field heat quickly, but it can only be accomplished by careful design and operation.

Les références

Kader, A.A. 2002. Postharvest Technology of Horticultural Crops, Publication 3311, Third Edition, University of California, 4:39-42.

Thompson, J.F., F.G. Mitchell, T.R. Rumsey, R.F. Kasmire, C.H. Crisosto. 2008. Commercial Cooling of Fruits, Vegetables and Flowers, Publication 21567, Revised Edition, University of California, 1:2-3, 2:14, 5:33, 7:38.

Vigneault, C., B. Goyette. 2002. Design of plastic container openings to optimize forced-air precooling of fruits and vegetables. Applied Engineering in Agriculture, 18(1):73-6.


Abstrait

Arrière-plan

Precooling is a critical step in the postharvest cold chain. Studies of the precooling of fruit and vegetables are based on the strong interactions between modelling, engineering, physiology and commercial outcomes. In recent years, new progress in precooling has been achieved. These achievements include different cooling strategies, research into precooling mechanisms, and numerical simulations. This review aims to provide the most recent information about precooling and promote its application in the fruit and vegetable industry.

Scope and approach

Different precooling strategies are evaluated with respect to the cooling rate, cooling uniformity, and multiscale simulation. An overview of mathematical modeling approaches used to quantitatively describe precooling processes for computer-aided designs is provided. The effect of precooling on fruit quality at the physiological and molecular levels is outlined.

Key findings and conclusions

Numerical simulations have become widely used to improve the precooling performance. Cooling homogeneity, in particular, has attracted increasing attention in recent studies because of the substantial effects of cooling homogeneity on the precooling efficiency and produce quality. The spatial scale of numerical simulations of the precooling process has started to become more precise and specific. Recent numerical simulations have focused on the bin and package scale. Models of transport processes at multiple spatial scales are investigated using multiscale modeling. Moreover, the effect of precooling on produce quality has recently received increasing attention. In addition, the investigation of the effect of precooling on fruit at the metabolomic and genomic levels has become an emerging trend and has provided deeper insights into the molecular mechanisms underlying the effect of precooling treatments on fruit.

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