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嘉禾云仓温度控制策略可在冷藏仓库中更智能

来源:自动化 时间:2023/3/10

温度通常被认为是确定食品质量和安全性的最重要因素。该定义意味着许多其他过程参数或存储条件或多或少会在不同的工业环境中对食品产生影响,但是温度是主要的物理值,因为其影响始终是巨大的。

因此,我们永远不会说“适当的温度控制,温度控制以及再次的温度控制”是每个食品加工者,商店经营者或零售商成功的主要简单收据。因此,用于冷藏食品的冷藏,储藏,配送,零售和家庭处理的温控冷供应链对于保证易腐商品的安全性,质量,卫生性和延长货架期至关重要。

减少整个冷链(尤其是在冷藏期间)的能源消耗至关重要,因为全球约40%的食品产量需要制冷,而全世界17%的电力消耗则用于制冷和空调。适当的温度控制是在冷库领域实现经济使用能源的关键因素。

从产品安全和质量的角度来看,“黄金法则”是必须保持储存温度尽可能恒定。在这种情况下,在专门的文献中公开了许多产品特定数据,这些数据用于保存在众所周知的恒定储存温度下的不同冷藏和冷冻商品的实际存储寿命。但是,“黄金规则”和节能策略可能经常与安全和质量相关的要求相抵触。例如,所谓的“被动式”热能存储(TES)涉及人为的温度波动,以便在可获得过多和廉价能量时在冷藏产品中积聚冷气,并在高峰负荷时释放积聚的能量。能源需求更高。这种方法非常直观,并且在实际实践中已被证明多年。因此,避免了需要额外投资来构建真正的“主动式”TES系统。

信息技术和自动化领域的最新成就使实现用于智能能源使用的复杂温度控制策略成为可能。本文着眼于一个相对简单的策略,即“夜风”,该策略以欧盟项目“通过冷藏库中的负荷转移通过储能实现风能发电的风能发电的网格体系结构”(夜风)的名称为基础,并在该项目中得到了发展7。“夜风”策略结合了使用“被动”TES原理的优势以及在满足本地,区域或整个欧洲范围7-1的冷库电力需求时使用可再生风能的方式。欧洲以外的国家也已经采用了类似的策略2,4,6。

“夜风”概念

分布式可再生能源(如风能和太阳能)具有巨大的能源供应潜力和减少碳排放的潜力,但由于其间断性贡献,迄今为止难以整合。随着能源供应和需求的不匹配,随着已安装风力涡轮机生产能力的提高,将风力发电纳入全国和跨国能源供应系统变得更加复杂。风能是在随机时间产生的,而能源使用模式则在白天和办公时间内显示出明显的需求高峰,而在夜间则消耗低。冷藏仓库是恒定的耗电量(白天和黑夜),那里的电能由冷藏站转换为存储在冷藏或冷冻产品中的人工冷量。

通过产生比需要的更多的冷量来存储能量(从而将产品冷藏到规定的温度以下),而关闭制冷设备时会释放虚拟能量,该能量与冷库平均需求和零需求之间的差相匹配(并使食物回热到建议的存储温度)。例如,如果整个欧盟的冷冻产品的存储温度只允许变化1°C,那么所有冷藏仓库都可以充当电网上的巨型电池,它们可以存储欧盟风能发电量的两倍,年估计为范德斯路易7。尽管通过化石燃料发电来平衡风力发电效率低下,但是通过冷藏仓库负荷管理进行这种平衡是可持续的(环境友好且具有成本效益的)替代方案,从而降低了冷链运营商的运行成本7-14。

经受温度波动

应特别注意受“夜风”技术影响的冷藏食品质量。为此,已经研究了经受温度波动(冻融循环)的选定冷冻食品的质量属性。

已经对10种不同类型,形状和大小相同的食物样品进行了平行测试,这些食物在恒定温度和可变温度范围9-14下保存了八个月。样品包括:肉(培根),鱼(烟熏鲭鱼片),面包店(水果派),水果(草莓),蔬菜(西红柿,瓜和辣椒),土豆(变白/半烤炸薯条)和冰淇淋。包裹在塑料袋和盒子中,在–19°С的恒定空气温度和–16/–18°С到–26/–28的可变温度(昼夜循环)下抽真空并冷冻°С。

经过三天以及两个,四个,六个和八个月的冷冻保存,样品已在空气中融化,直到产品中心的温度达到20-22°С。因此,定期评估了许多质量属性-纹理(通过渗透测量),颜色(通过Gardner方法)和滴落损失。还进行了感官评估(借助品味小组)以评估产品的外观,颜色,风味和稠度。获得的数据已以表格,图表和预测方程9-14的形式进行了总结。

这项研究表明,受储存温度波动影响的冷冻产品的质量通常是可以接受的,但是,正如预期的那样,与保持恒定温度的食物相比(符合既定的食物冷藏标准和良好做法),其质量较差。但是,对于许多产品而言,这种质量下降几乎可以忽略不计,并且可以被新兴的“夜风”技术9-14明显的经济和可持续性优势所抵消。在这种情况下,土豆(炸薯条)似乎是9-14上最坚固的“夜风友好型”产品。

决策支持和自动化控制

上述“夜风”概念需要基于经济标准(例如,瞬时风能生产与实际电力需求之间的平衡,股票市场上电价的预期动态/随机变化,等),以及工程和食品质量要求。为此,已经创建了一个控制系统(图4)来实时管理风电集成,具体取决于商店的制冷需求,间歇性的风能可用性,股票市场上电价的逐步或随机变化(表2和图5),以及其他因素7、9-14。

控制系统可以用作:(i)作为决策支持信息系统,以协助冷链运营商就最有利可图的能源使用方式做出决策,或者(ii)作为嵌入硬件和软件中的专家系统,以完全自动控制商店。

经济效益和预防措施

“夜风”温度控制策略已在PartnerLogisticsBV商店(位于荷兰BergenopZoom的商店)中进行了演示,该商店是欧洲最大的冷冻食品商店之一(可容纳,个托盘)。这个冷藏仓库基本上存储炸薯条,经过每天的温度波动和冻融循环后,其质量几乎保持不变。VanderSluis7报告说,在PartnerLogistics实施了“NightWind”技术后,他们获得了可观的实质利润。

让我们提醒读者,转移负载的TES策略不会整体上节省能源,而是会大大降低峰值能源负荷,节省资金并平衡电网,从而为与能源相关的总体经济可持续性做出贡献。

如果您想在自己的冷藏库中尝试“夜风”技术,则应在高度

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