INFORME SOBRE FUNCIONAMIENTO DE CAMARAS DE

INFORME SOBRE FUNCIONAMIENTO
DE CAMARAS DE GASIFICACIÓN CON
ANHIDRIDO SULFUROSO DE
VERFRUT S.A.
Realizado por OSKU S.A.
Santiago, Mayo 2009
1. INTRODUCCIÓN Y TRABAJO REALIZADO.
Entre los meses de Febrero y Abril de 2009, se realizó un
trabajo de diagnóstico de las cámaras de gasificación con SO2
con que la empresa cuenta en sus distintos packings en Rapel.
En total se visitaron seis instalaciones de gasificación :
- El Durazno.
- Molina.
- El Porvenir (central).
- Quilamuta.
- Loncha.
- La Cabaña.
Las visitas fueron realizadas durante la operación de las
cámaras, por lo cual el diagnóstico incluyó los siguientes
puntos.
a) Documentación de las condiciones de operación, en cuanto
a : cantidad de SO2 agregado, cajas de fruta por carga,
carga de fruta y tiempos de proceso (adición de SO2,
mantención y descarga).
b) Medición de las dimensiones físicas ( en cuatro de las seis
localidades) y determinación del volumen total de cada
cámara.
c) En cuatro de los packings, medición de la velocidad del aire
de los ventiladores de recirculación. Los ventiladores medidos
son representativos de la totalidad de las cámaras.
d) Mediante tubos dosimétricos de SO2 (Gastec Nº 5DH),
colocados en diferentes puntos de cada cámara medida,
determinación del tratamiento global (ppm x hora) que
recibió la fruta. El objetivo de este test, es el de determinar
que se cumple con tratamiento de SO2 mínimo
recomendado, y que el tratamiento es uniforme en toda la
carga de fruta.
2. ANTECEDENTES TEÓRICOS Y PRÁCTICOS DEL TRATAMIENTO
DE LA UVA CON SO2 EN CÁMARAS DE GASIFICACIÓN.
2.1
Objetivo del tratamiento.
El objetivo del tratamiento de la uva con SO2 es producir
una desinfección superficial de la baya y escobajo, lo cual
significa la destrucción de las esporas de hongos patógenos
(principalmente Botrytis cinerea, pero también otros hongos
que colonizan la uva), que se encuentran sobre la fruta.
Esto se realiza a través de un tratamiento de alta
concentración de SO2 ( entre 2 000 y 10 000 ppm) y por
corto tiempo (fracciones de hora).
A la vez, el SO2 produce una cicatrización de heridas en la
superficie de la baya, disminuyendo los posibles puntos de
entrada para futuras infecciones por hongos.
La pregunta de cuánto es el tratamiento mínimo que
produzca el efecto deseado sobre los hongos sin producir
blanqueo químico en la fruta, ha sido resuelta por
investigadores de la Universidad de California (Joseph
Smilanick y colaboradores) a principios de los años 90. Se
demostró que el parámetro importante para la desinfección
de uva con SO2, basado en Botrytis, el hongo patógeno más
importante de la uva, es el producto de la concentración de
gas y el tiempo de contacto, y que un valor mínimo para
producir una destrucción adecuada de esporas de Botrytis,
es 100 ppm x hr. Esto significa por ejemplo, un proceso de
contacto de la fruta con 100 ppm de SO2 por espacio de una
hora, o de 200 ppm por media hora o de 50 ppm por dos
horas,….etc. Todos son procesos equivalentes, desde el
punto de vista de la destrucción de esporas. Sin embargo,
desde el punto de vista de blanqueo químico, no son
equivalentes ya que se ha demostrado que concentraciones
muy altas de SO2 ( ejemplo 10 000 ppm), producen
blanqueamiento siempre, aunque el tiempo de contacto con
la fruta cumpla con el criterio de destrucción de esporas
antes mencionado. Por esta razón la industria de
conservación de uva en fresco ( tanto en California como en
Chile u otros países productores de uva) se ha movido hacia
los tratamientos de gasificación con una concentración más
baja de gas, en el entorno de 2000 a 5000 ppm de gas
SO2).
Los resultados referentes al mínimo valor del proceso de
gasificación se muestran en la figura siguiente en donde se
determinó el % de germinación de esporas del hongo
Botrytis en función del producto concentración por tiempo
del tratamiento con SO2.
PORCENTAJE DE GERMINACIÓN DE ESPORAS DE BOTRYTIS
VERSUS PRODUCTO CONCENTRACIÓN DE SO2 X TIEMPO DE
CONTACTO. (J. Smilanick, U. de California, 1992).
Puede observarse que este experimento fue hecho a 0ºC y a
20 ºC, y que el valor de 100 ppm x hr es válido para una
gasificación a cero grados Celsius. Esto se explica porque en
California, las gasificaciones y re-gasificaciones de la uva se
hacen a temperatura baja. No así en Chile, en donde la uva
se gasifica recién cosechada, a temperatura de campo.
A temperatura más alta (20ºC), el efecto letal del SO2 sobre
el hongo es mayor y por lo tanto se requiere sólo de 20 ppm
x hr para lograr una condición de cero germinación de
esporas. Sin embargo, se adopta para las gasificaciones
hechas a temperatura de campo, el valor de 100 ppm x hr
por seguridad, ya que la temperatura del proceso es además
esencialmente variable, pudiendo oscilar entre menos de 10
y más de 30 ºC, dependiendo de las condiciones ambientales
en los distintos lugares en donde se gasifica la uva.
Cuando el proceso no tiene una concentración constante de
gas, hay que dividir el periodo total de tratamiento en
intervalos de concentración de SO2 aproximadamente
constante, y hacer una totalización de los efectos de cada
intervalo. Esto es importante ya que como se verá, un
proceso comercial de gasificación en cámara es siempre un
tratamiento de concentración de SO2 variable, por el efecto
de absorción de gas en la fruta.
.2
Dinámica del proceso de gasificación con SO2 en
cámaras.
El SO2 , que se almacena en forma líquida en bombonas o
estanques a presión, sufre una descompresión y
vaporización instantánea al ser inyectado a la cámara
(temperatura de ebullición -10ºC), y debe ser
homogenizado en todo el volumen de ésta, por medio de
circulación forzada (ventiladores).
El gas llena el volumen libre de la cámara ( que es igual
al volumen total menos el espacio ocupado por la fruta,
cajas y pallets). Por esta razón, la concentración
volumétrica inicial de SO2, depende del porcentaje de
carga de la cámara. Habitualmente el % del espacio
ocupado por fruta y envases está entre 5 y 9 % del
volumen total de la cámara (valores medidos en las
cámaras de VERFRUT).
La concentración volumétrica inicial de SO2 en la cámara
dependerá entonces de la cantidad de SO2 inyectado y
del % de llenado de la cámara. Por esta razón es habitual
tener una tabla de la cantidad de SO2 a inyectar en
función del número de cajas dentro de la cámara. De esta
manera, lo que se quiere lograr es una concentración de
SO2 más o menos constante en la cámara para distintos
grados de llenado con fruta.
Por otra parte, la uva especialmente el escobajo, pero
también las bayas, absorben SO2 en forma importante.
Por esta razón, inmediatamente el gas se coloca en
contacto con la fruta, comienza a absorberse y por lo
tanto, la concentración en la fase gas va decreciendo.
Cuánto decrece la concentración del gas, depende de la
cantidad de fruta relativa al volumen libre de la cámara y
del cultivar. Este decremento de la concentración de gas
SO2 en la atmósfera de la cámara, significa un menor
efecto letal sobre las esporas de la superficie de la uva.
Varias investigaciones realizadas principalmente en USA
han demostrado que la curva de decaimiento de anhídrido
sulfuroso en una cámara de gasificación (por absorción en
la fruta), disminuye en forma exponencial con el tiempo,
esto es cayendo fuertemente en un principio y más
lentamente a medida que transcurre el tiempo. En las
figuras que siguen se muestran curvas típicas de
decaimiento en una cámara tipo similar a las de VERFRUT,
con un volumen total de 64 m3, para dos distintas
cantidades de cajas de uva en el interior, y para los
cultivares Thompson seedless y Red globe.
En las figuras anteriores puede observarse que los dos
cultivares presentan coeficientes de absorción de gas muy
diferentes, siendo el coeficiente del cv. Thompson
aproximadamente el doble del del cv. Red Globe. Estos
valores fueron obtenidos en forma experimental a partir
de los resultados de las gasificaciones medidas en terreno
durante el trabajo de diagnóstico.
3. RESULTADOS DE LAS GASIFICACIONES CON SO2 EN CAMARAS
DE VERFRUT.
3.1
Concentración inicial de SO2.
Los resultados de las concentraciones iniciales se
muestran en la tabla siguiente.
PARAMETROS GEOMETRICOS Y DE CARGA DE FRUTA Y SO2 DE
LAS CAMARAS DE GASIFICACION VERFRUT.
PACKING
Vol. total
(m3)
Vol. libre
(m3)
69.3
65,3
432
3672
650
3700
2. La Cabaña
64
60.6
360
3060
600
3690
3. El Durazno
-
-
450
3825
669
-
4. Porvenir
64.6
59.9
480
4320
500
3114
5. Molina
64.1
61.7
252
2142
500
3021
6. Quilamuta
63.8
61.1
288
2448
400
2442
1. Loncha
Cajas
procesadas
Kg. uva
en camara
SO2
(gr)
Concentr.
(ppm)
En la primera columna se muestra el volumen total de la
cámara, medido con las respectivas dimensiones en
terreno. La segunda columna muestra el volumen de
espacio libre de la cámara, restados volumen ocupado por
la fruta y envases, correspondiendo los kg de fryuta
indicados en la cuarta columna. La quinta y sexta
columna indican respectivamente los gr de SO2
inyectados y la concentración del gas que se produce.
Puede observarse la diversidad de concentraciones
iniciales que se producen, en circunstancias que se
debiera usar una única concentración inicial, por ejemplo
3000 ppm. La diferencia entre el valor máximo y mínimo
de las concentraciones es de un 50 %.
3.2
Resultados del tratamiento de la fruta con SO2.
Se reportan en este punto los resultados de las
gasificaciones a través del producto de la concentración
por tiempo. La medición fue hecha mediante tubos
dosimétricos GASTEC. En cada gasificación se colocaron
tubos en diferentes posiciones de la cámara, sobre y en el
interior de los racimos de uva, de tal forma de determinar
en la forma más precisa posible la uniformidad del
tratamiento. Los resultados se muestran en el cuadro
siguiente.
RESULTADOS DEL TRATAMIENTO DE GASIFICACIÓN EN CAMARAS VERFRUT.
PACKING
Carga
SO2(gr)
Carga
fruta(kg)
C x t (ppmxhr)
Valores individ.
1. Loncha
650
3672
2. La Cabaña
600
3. El Durazno
180/200
Cxt
(ppmxhr)
Promedio
190
Cxt
(ppmxhr)
Desv std.
14.1
3060
350/350/360
353
5.8
669
3825
200/200/200/200
200
0
4. Porvenir
500
4320
250/250/250/250
250
0
5. Molina
500
2142
400/400/370/370/350
376
19.7
6. Quilamuta
400
2448
260/260/280
267
11.5
Se observa en primer lugar que en todos los casos el
promedio del tratamiento (ppmxhr) está sobre 200. El
valor de 200 ppmxhr se considera como referencia, con
un márgen de seguridad alto (100%) considerando que
el valor mínimo a cumplir, de acuerdo a lo indicado en el
párrafo anterior, es de 100 ppmxhr.
La dispersión del tratamiento en distintos puntos de la
cámara es muy baja en todos los casos, por lo que se
considera que la homogenización del aire es suficiente.
Si se grafica el tratamiento de la fruta (ppmxhr) versus la
carga específica de SO2 ( gr SO2/Ton fruta), se observa
que salvo un punto, los valores se alinean en una curva,
lo cual indica una tendencia. Por otra parte, salvo el
punto indicado, todos los valores están sobre 200
ppmxhr.
Como se indicó antes, la dispersión en los valores del
tratamiento (ppm x hr) entre packings, es alta, con el
valor más alto (que corresponde a La Cabaña) en un
75% mayor al valor recomendado de 200 ppm x hr.
3.3
Mediciones de velocidades y flujo de aire en las
cámaras.
Los sistemas de movimiento de aire (recirculación) en
las cámaras de gasificación de VERFRUT, son de dos tipos.
a) Mediante ventiladores axiales (tipo hélice) colocados
cerca del techo de la cámara. Se usan dos ventiladores
iguales simétricamente colocados con respecto al eje
central de la cámara.
Molina, La Cabaña y Quilamuta tienen este tipo de
ventiladores.
b) Mediante un ventilador centrífugo que succiona y
descarga aire a través de dos rendijas (92 x 15 cm)
situadas en el fondo de la cámara al centro de la misma.
La rendija de succión está colocada cerca del piso y la de
descarga del aire a una altura aproximada de 1.5 m.
sobre el nivel del piso.
c) Un sistema un poco especial es el de las cámaras de
Loncha, en donde el aire descarga a través de 32 rendijas
de ancho pequeño ( 50 x 2 cm), distribuidas
uniformemente en la pared del fondo de la cámara. La
succión es a través de un ducto circular en el techo de la
cámara.
Se midió la velocidad del aire en los tres tipos de sistema
de impulsión, en los packings de La Cabaña, El Porvenir,
Molina y Loncha. Los resultados de las mediciones son
expresados como flujo de aire y tiempo de retención del
aire en la cámara.
CAUDALES DE AIRE Y TIEMPO DE RETENCION.
PACKING
Tipo de
ventilador
Superf.
descarga
(m2)
0.234
Caudal de
aire
(m3/seg)
1.87
Volumen
libre
(m3)
61.7
Tiempo
Retencion
(seg)
33
Molina
Axial
Porvenir
Centrífugo
0.138
1.29
59.9
46.4
La Cabaña
Axial
0.234
1.05
60.6
57.7
Loncha
Centrífugo
0.320
2.56
65.3
25.5
En el cuadro anterior, la superficie de descarga se refiere
a la superficie total de rendijas por donde descarga el aire
a la cámara, o bien la superficie activa del ventilador en
el caso de equipos axiales.
El tiempo de retención es el tiempo promedio durante el
cual el aire se mantiene en la cámara en cada ciclo de
recirculación. Se obtiene dividiendo el volumen libre de la
cámara, por el caudal.
En general estos resultados indican que la circulación de
aire en las cámaras es buena, lo cual propende a la
uniformidad del tratamiento con SO2 en fruta colocada en
cualquier punto de la cámara. Esto fue corroborado
además con los resultados de los tubos dosimétricos , en
donde se aprecia que la dispersión de los valores ppm x
hr del tratamiento es baja.
Los resultados de tiempo de retención indican por
ejemplo, que durante un período de adición de SO2 de 1
minuto a la cámara ( el más corto, correspondiente a uva
blanca), el aire da entre 1 y 2.4 vueltas a la cámara,
dependiendo de la localidad ( la cámara más rápida es la
de Loncha y la más lenta la de la Cabaña).
4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.
4.1
Estandarización de tratamientos con SO2.
Este es el aspecto más importante en el cual debe
trabajar la empresa para temporadas futuras. Si bien en
todos los packings se cumple con el tratamiento mínimo
de SO2 de 200 (ppmxhr), la dispersión es alta y en
algunos lugares la fruta se está sometiendo a un
tratamiento 75 % mayor al mínimo recomendado. Esto
puede ser causal de blanqueamiento químico leve en las
variedades de color (Red Globe, Flame y Crimson
seedless, de ellas Flame se reconoce como la más
sensible al SO2).
Reconociendo que es imposible tratar la misma cantidad
de fruta en todos los lotes de tratamiento, se recomienda
recalcular las cantidades de SO2 de acuerdo a la carga,
mantener un listado de dosificación de SO2 e instruir a
los operadores sobre este tema.
Los listados actuales adolecen de fallas, ya que no
consideran la absorción de SO2 por la fruta, ni las
diferencias entre cultivares.
4.2
La dispersión de los tratamientos dentro de cada cámara
testeada es bastante baja, lo cual indica que el caudal de
aire es el adecuado en todas las cámaras en donde este
parámetro fue medido.
4.3
Los sistemas de adición de SO2 a las cámaras tambien
son
adecuados, asi como los protocolos de tiempo de adición
y
de evacuación.
4.4
Se recomienda mejorar el sistema de sellos de las
puertas
ya que en algunas cámaras se detectan fugas
importantes.
Santiago, Mayo 2009.
Departamento Técnico, OSKU S.A.