Heat Transfer Dynamics in Apple Postharvest Cold Storage: From Individual Fruit to Industrial Scale Applications

Frische Obst- und Gemüseprodukte sind hoch verderblich und saisonabhängig. Um die Qualität und Sicherheit gartenbaulicher Erzeugnisse zu verlängern, ist eine gekühlte Lagerung während der Nacherntephase unerlässlich. Zu Beginn des Kühlprozesses fließt Wärme vom Produkt an die Umgebung ab, und während der Langzeitlagerung können Temperatur¬schwankungen infolge der Ein- und Ausschaltstrategie des Kompressors sowie Temperatur¬schichtungen aufgrund mangelnder Homogenisierung innerhalb des Kühlsystems auftreten. Vor diesem Hintergrund zielt diese Arbeit darauf ab, eine umfassende Analyse der Wärmeübertragungsdynamik in der Nachernte-Kühllagerung von Äpfeln zu entwickeln, indem ein neues Messsystem zur Erfassung des Echtzeit-Wärmestrom¬austauschs zwischen Apfel und Umgebung eingeführt wird. Zur Validierung der Anwendung des neu entwickelten, auf einem Peltier-Element basierenden Messsystems wurden mehrere Bedingungen untersucht, die Nachernte-Kühllagerumgebungen simulieren. Versuche im Labormaßstab ermöglichten die Untersuchung eines breiteren Spektrums an Parametern und Bedingungen, während Versuche im industriellen Maßstab die kommerzielle Anwendbarkeit validierten. Die Ergebnisse zeigten das Potenzial des Peltier-Elements für die Echtzeit-Erfassung des Wärmestroms in Äpfeln unter nicht gleichförmigen Kühllagerbedingungen. Selbst kleine Variationen an der Oberfläche des Apfels wurden vom Peltier-Element wahrgenommen und hervorgehoben. Auch die Überlagerung von freier und erzwungener Konvektion während der Abkühlphase wurde detektiert. Darüber hinaus wurde eine numerische Korrelation zur Vorhersage der Wärmeübertragungsdynamik in einer Apfelkiste unter Verwendung der mit dem Peltier-Element gewonnenen Wärmestromdaten entwickelt. Zusammenfassend erweitern die Ergebnisse das Wissen über die Wärmeübertragungsdynamik in der Nachernte-Kühllagerung von Äpfeln und unterstützen den Betrieb sowie die Auslegung von Kühllagereinrichtungen.