Студено съхранение на мляко

За да е годно за пиене и преработка, млякото трябва да се съхранява на студено от момента на издояването до мига на отварянето в дома на потребителя. Това означава хладилни резервоари на всеки етап – във фермата, в цистерната, в преработвателната фирма, в мандрата, в доставния камион, в склада, в магазина. Соларните панели и технологията на интернета на нещата обещават да направят студеното съхранение лесно навсякъде.

Текст: списание АгроБио Техника

Според доклад на Shell Foundation, глобалното производство на хранителни продукти се е увеличило с около 17% през последните 30 години, ала близо половината от произведената храна така и не стига до потребителите. Тя се изхвърля! Причината – развалена е. Всяка година по света се изхвърлят 1,3 млрд. тона храна. А населението на Земята не спира да расте и тепърва ще има нужда от по-добро изхранване. Освен това на много места по света хората гладуват всеки ден – над 815 милиона души – и тази цифра нараства с увеличаването на броя на глобалното население. 

Най-често развалената храна, която се изхвърля, включва плодове и зеленчуци, месо, риба и морски храни, мляко и млечни продукти. За производителите на мляко, както и за останалите фермери, това е беда, защото негодната продукция е чиста загуба. Анализите показват, че голямата част от произведената храна се „губи“, след като е предадена от фермера по веригата на доставка към купувача. Това означава, че съхранението е проблемно.

В случая с млечните продукти температурата на съхранение е решаващ фактор. Всички млечни продукти, при придвижването им от фермата до магазина, трябва да стоят на хладно – особено прясното мляко.  Следователно студеното съхранение трябва да се подобри. Това означава да се намалят сценариите на: липса на температурен мониторинг в студените хранилища, използването на камиони без хладилни камери за транспорт дори на къси разстояния, неподходящо боравене с продуктите от страна на водачите/доставчиците. 

Температури на съхранение 

При какви градуси трябва да се съхраняват млякото и млечните продукти в хладилни складове? Съхраняването на стерилизирано мляко (прясно) при 4-10°C значително удължава живота му, като срокът варира между 1,5 и 3 месеца. Киселото мляко има различни условия на съхранение и срок на годност. То може да се съхранява около 1 седмица при 7-10°C, 1 до 2 седмици при температура 5-7°C и цели 3-6 седмици при 0-1°C. Максималният срок на съхранение на сиренето варира много според типа и вида му. Като цяло може да се каже, че сиренето може да се съхранява при 5°C от 1 до 12 месеца.  Ето защо студеното съхранение ще играе все по-важна роля в млекопраработването. В идните години то ще се промени с помощта на някои нови технологии, които да го направят по-лесно и по-прецизно. 

Фотоволтачни системи 

Фотоволтаичните системи ще направят възможно студеното съхранение там, където досега то е било немислимо, и ще го подобри там, където го има, но е незадоволително. Фотоволтаичните модули могат осигуряват електроенергия за захранване на различна апаратура. 

Редица институти и частни организации разработват решения за фотоволтаично захранване на охладителна техника. Принципът на работа е сходен: през деня, докато грее слънце, фотоволтаиците произвеждат електроенергия, която пък захранва термопомпени системи, работещи с прав ток. Тези термопомпи по същество са хладилни агрегати. Те могат да правят две неща: да охлаждат дадено пространство или даден съд за самото мляко, както и да произвеждат лед. Ледените блокове имат за задача да поддържат хладно пространството през нощта, когато няма слънце и фотоволтаиците не работят. Обикновено отделението за леда се намира над отделението за млякото. 

Този модел на работа е приложим в различни мащаби и на различни места. Фотоволтаиците могат да се монтират на покрива на фермата, за да осигуряват електричество за охладителния склад. Могат да се монтират и върху покрива на камиона на фирмата-доставчик на млечни продукти, за да поддържат хлад вътре по време на превоз на млечните продукти. 

Специално за доставните коли и микробуси това е удачно технологично решение, тъй като позволява пасивното охлаждане (само чрез дебела термоизолация) да се замени с активно охлаждане (с хладилни агрегати).  Голяма част от фотоволтаичните системи за охлаждане са приложими и за магазини и други обекти, където се съхраняват млечни продукти, но също и зеленчуци, месо, риба. Специалистите подчертават, че фотоволтаиката за студената верига при млечните продукти е отлично решение, защото PV панелите традиционно се нуждаят от много слънце, а млекопроизводството обикновено се „случва“ на места с изобилно слънчево греене: фермите са сред полята, доставните камионите са все по пътищата. 

Голяма част от решенията за студено съхранение чрез фотоволтаика и термопомпени механизми са разработени за Африка и съответно са тествани в села и отдалечени общности там – из Нигерия, Кения, Тунис и др.Друга голяма група проекти са тествани в Индия.Практиката показва, че фотоволтаиката за охлаждане на млечни продукти е неприложима в случаите на облачно време и дъжд. В такива условия системата работи, но не достатъчно ефективно, за да може да се разчита изцяло на нея.

Дигитални технологии и IoT

Една от най-важните функции, които трябва да се търсят при съхранението на мляко, е постоянният мониторинг на температурите в хладилните пространства. Днес това е по-лесно благодарение на технологиите за безжична връзка на къси и дълги разстояния. Има редица стандарти и протоколи за безжично свързване, които измервателните датчици могат да използват за постоянно докладване на температурните данни. Предвид различните разстояния технологията на „интернета на нещата“ IoT се оказва най-подходяща.

IoT устройствата продължават да поевтиняват, докато възможностите им се подобряват. Нови форм-фактори и по-прецизно настроени сензори дават на професионалистите по веригата за доставки възможност не само да проследяват поръчки и индивидуални активи с безпрецедентна прецизност, но и възможност да наблюдават комбинация от параметри в съвкупност: налягане, температура, светлина и други критични фактори на околната среда на всяка стъпка от пътуването. Това са изключително ценни възможности за спедитори и клиенти на всичко - от сирене и кашкавал до сладолед, които изискват 100% цялост на студената верига от кравата до рафта на магазина. 

Технологичното развитие на IoT пък се благоприятства от редица предпоставки, които обещават скоро IoT да стане приложим повсеместно. Wi-Fi например съставлява 31% от всички IoT връзки по данни от първото тримесечие на 2023 г. Актуални в момента са версиите Wi-Fi 6 и Wi-Fi 6E, които обещават по-бърза и по-надеждна безжична връзка. Възприемането на тези технологии прави комуникацията между IoT устройства по-ефективна.

Bluetooth е в основата на 27% от глобалните IoT връзки. Новите версии на технологията като Bluetooth Low Energy (BLE), известен също като Bluetooth Smart, позволяват на IoT устройствата да поддържат надеждна свързаност, консумирайки съвсем малко енергия. В резултат на това BLE сега е предпочитаната опция за IoT устройства, захранвани с батерии. В процес на развитие е още една разновидност - безжичната технология IO-Link, която е базирана на IEEE 802.15.1 (техническият стандарт за Bluetooth) и ще е от полза конкретно за индустриалния сектор. 

Клетъчните IoT връзки също са популярни – те разчитат на клетъчните мрежи на телеком операторите. В момента този вид IoT съставлява близо 20% от глобалните IoT връзки. Очаква се бъдещите IoT инсталации да се възползват от подобрена клетъчна инфраструктура, където доминираща роля ще имат по-нови технологии като LTE-M, NB-IoT, LTE-Cat 1 и LTE Cat 1 bis – те заменят досегашните клетъчни мрежи, известни още като 2G и 3G. 

Това не е всичко. Все по-популярна става технологията за безжична свързаност LPWAN (Low-power wide-area network). Тя е своеобразен „наследник“ на наскоро разгърнатите технологии за нискоенергийни връзки като LoRaWAN, Sigfox и др. През 2022 г. се случиха някои значими сливания и придобивания сред разработчиците на такива технологии, в резултат на което сега LPWAN има писта за летящ възход нагоре. Улеснява се съвместното функциониране и пълната конвергенция на тези технологии. 

Към всичко това се добавя и сателитната IoT свързаност чрез сателити в ниска земна орбита, известна още като LEO. LEO сателитната свързаност за IoT набира популярност, защото осигурява обширно географско покритие, минимални закъснения и висока надеждност. Сателитите LEO са по-близо до Земята от традиционните спътници, което означава малко (нищожно) забавяне и по-бързо предаване на данни. Този тип свързаност е по-издръжлива и надеждна, като осигурява постоянна комуникация, дори в предизвикателни среди или по време на природни бедствия. 

Всичко това означава, че сега IoT технологията е възможна навсякъде и по всякакви начини, така че всеки резервоар, склад, камион, хладилник, фризер или витрина могат да бъдат свързани в широкообхватна мрежа, за да се проследява температурата на всеки етап, във всяка точка от придвижването на млякото от доилния апарат чак до магазинния рафт. 

ML, AI и големите данни

Температурата е най-очевидният тип данни за събиране и наблюдение при студеното съхранение, но по-добре е да се включват и други сензори. Информацията е най-полезна, когато е в контекст, така че събирането на по-разнообразен набор от регистрационни данни ще дава информация за по-точни процеси и изследвания. В общия случай освен данни за температурата е добре да се трупат и такива за локацията, за външни условия, влажност, качество на въздуха. Нерядко се оказва ценно да се трупат регистри и на събития като например сътресения, отваряне и затваряне на врати и др. Правилно е да се очаква тези данни да се трупат на поне две места: през мрежата до централизираните системи за анализ, но и впаметта на локални устройства, например дата-логери, на вграден носител (от типа на SD карта). 

На база събраните данни могат да работят автоматизирани системи за предупреждение. Достъпът до данните от разстояние осигурява значителни ползи за ефективност и прозрачност, но автоматичните сигнали дават още едно преимущество. Автоматизацията спестява време и намалява човешките грешки, така че всички по веригата на доставката могат да се възползват максимално от наличната информация в реално време. Автоматизираните сигнали могат да предупреждават шофьорите и други заинтересовани страни от хладилната верига, когато например температурата в хладилния камион е извън допустимите граници. Това позволява да се предприемат действия навреме. В случай на нужда заинтересованите страни могат проучат допълнително проблема, за да предотвратят повреда на продуктите. 

Този вид автоматизация павира пътя към навлизането на изкуствения интелект в студената верига. Това означава, че вместо да търсим данни из таблици и платформи, скоро ще можем само с гласова команда да подканим системата да извлече нужната информация и да ни я разкаже. Това бъдещ далеч не е толкова далечно: генеративните системи за изкуствен интелект като ChatGPT и Midjourney вече са способни да създават смислен краен продукт само с една добра подкана. При това „работата“ им е далеч по-евтина от труда на професионалист от съответната област. Навлизането на генеративните AI във всяка област, където има натрупване на данни, е въпрос на кратко време и ще бъде евтино за крайния потребител. 

Като последен етап от тази автоматизация хранилищата с данни и останалата инфраструктура, която преди изискваше цели екипи и много ресурси, могат да бъдат споделени – и така се постига повече ефективност. Специалистите наричат това BDaaS – „Big Data as a Service”. Когато мрежите на отделните субекти – ферма, преработвател, магазин – комуникират помежду си и споделят важните данни, може да има повече прозрачност и спокойствие, че съхранението на млечните продукти е обектна постоянен мониторинг от всички ангажирани страни. Всяко хранилище на данни в тази верига позволява на екипите на всяка от ангажираните организации да имат достъп до всички важни данни за по-лесен анализ в различни случаи.