W zakładach przetwórstwa mięsnego problem wilgoci bardzo rzadko wynika wyłącznie z obecności ludzi. Największym źródłem wilgoci są procesy technologiczne: mycie, para wodna, mokre posadzki, transport mokrego produktu czy regularne spłukiwanie powierzchni.

I właśnie dlatego w praktyce często spotyka się sytuację, w której:
– centrala wentylacyjna pracuje dobrze,
– temperatura w hali jest prawidłowa,
– a mimo to wilgotność nadal wynosi 85–90%.

Dlaczego?
Bo wentylacja została dobrana na temperaturę lub ilość wymian powietrza, a nie na rzeczywisty odbiór wilgoci.

W tym artykule pokażemy krok po kroku, jak obliczyć potrzebną ilość powietrza wentylacyjnego dla hali produkcyjnej w branży mięsnej na podstawie bilansu wilgoci i wykresu Molliera.

Dlaczego wysoka wilgotność jest groźna w zakładach przetwórstwa mięsnego?

W branży spożywczej i mięsnej wilgotność powietrza nie jest wyłącznie problemem komfortu pracy. To jeden z kluczowych parametrów wpływających na bezpieczeństwo produkcji, trwałość produktu oraz higienę całego zakładu.

Zbyt wysoka wilgotność powoduje:

  • kondensację pary wodnej na suficie, urządzeniach i instalacjach,
  • tworzenie się kropli wody mogących kapać na produkt,
  • rozwój bakterii, pleśni i biofilmu,
  • pogorszenie warunków higienicznych,
  • przyspieszoną korozję urządzeń i konstrukcji,
  • problemy z trwałością oraz jakością wyrobów.

W praktyce szczególnie niebezpieczne staje się przekroczenie około 65–70% wilgotności względnej. W tym zakresie gwałtownie rośnie zagrożenie mikrobiologiczne na powierzchniach produkcyjnych, urządzeniach, ścianach, sufitach oraz w trudno dostępnych fragmentach instalacji.

Im wyższa wilgotność:

  • tym dłużej powierzchnie pozostają mokre po myciu,
  • tym trudniejsze staje się skuteczne osuszanie hali,
  • tym łatwiej rozwijają się bakterie, pleśnie oraz biofilm,
  • tym większe staje się ryzyko pogorszenia bezpieczeństwa higienicznego produkcji.

W praktyce zakładów przetwórstwa mięsnego wilgotność powyżej 70% bardzo często oznacza, że proces technologiczny zaczyna wygrywać z wentylacją i osuszaniem.

Dlatego w wielu obiektach:

  • 55–65% RH uznaje się za zakres bezpieczny,
  • 65–70% RH za zakres graniczny,
  • powyżej 70% RH za poziom podwyższonego ryzyka higienicznego i mikrobiologicznego.

Przykład obliczenia ilości powietrza wentylacyjnego do osuszania hali

Przejdźmy teraz do konkretnego przykładu. Rozpatrzmy halę produkcyjną w zakładzie przetwórstwa mięsnego, w której występuje stałe zawilgocenie posadzki oraz ciągłe parowanie wynikające z procesu technologicznego.

Hala ma wymiary:

  • długość: 20 m,
  • szerokość: 10 m,
  • wysokość: 4 m.

Kubatura hali wynosi:

10 × 20 × 4 = 800 m³

Powierzchnia posadzki wynosi:

10 × 20 = 200 m²

Zakładamy, że około połowa powierzchni posadzki jest stale mokra. Nie jest to sytuacja chwilowa, wynikająca jedynie z mycia, lecz stały stan pracy pomieszczenia. W procesie technologicznym używana jest duża ilość wody, a część tej wody cały czas odparowuje do powietrza.

Mokra powierzchnia posadzki wynosi więc:

200 × 50% = 100 m²

Założone warunki w hali

W hali chcemy utrzymać następujące parametry:

  • temperatura powietrza: 12°C,
  • maksymalna wilgotność względna: 70% RH.

Dla temperatury 12°C i wilgotności względnej 70% RH zawartość wilgoci w powietrzu wynosi:

xw = 6,08 g/kg

Oznacza to, że w każdym kilogramie suchego powietrza znajdującym się w hali może znajdować się maksymalnie około 6,08 g pary wodnej.

Założone zyski wilgoci z procesu

Największym źródłem wilgoci nie są w tym przypadku ludzie, lecz proces technologiczny i mokre powierzchnie. Dla uproszczonego obliczenia przyjmujemy średnie parowanie z mokrej posadzki:

0,10 kg/m²h

Dla mokrej powierzchni 100 m² daje to:

G = 100 × 0,10 = 10 kg/h

Oznacza to, że do powietrza w hali trafia około:

10 kg wody na godzinę

czyli w praktyce około:

10 litrów wody na godzinę

I właśnie tę ilość wilgoci musi stale usuwać wentylacja.

Parametry powietrza nawiewanego z centrali

W przykładzie przyjmujemy centralę nawiewno-wywiewną z wymiennikiem przeciwprądowym, chłodnicą oraz wtórnym podgrzewem powietrza.

Latem powietrze zewnętrzne ma parametry:

  • temperatura: 32°C,
  • wilgotność względna: 45% RH.

Z hali usuwane jest powietrze o parametrach:

  • temperatura: 16°C,
  • wilgotność względna: 90% RH.

Ponieważ powietrze usuwane z hali jest chłodniejsze od powietrza zewnętrznego, wymiennik przeciwprądowy działa latem jako pierwszy stopień chłodzenia. Odzyskuje chłód z powietrza wywiewanego i obniża temperaturę powietrza zewnętrznego.

Po przejściu przez wymiennik przeciwprądowy powietrze nawiewane ma parametry około:

  • temperatura: 20°C,
  • wilgotność względna: 91% RH.

Następnie powietrze trafia na chłodnicę, gdzie zostaje schłodzone do:

  • temperatura: 5°C,
  • wilgotność względna: 100% RH.

W tym punkcie następuje wykroplenie części wilgoci. Zawartość wilgoci w powietrzu po chłodnicy wynosi:

xn = 5,4 g/kg

Ponieważ nawiew powietrza o temperaturze 5°C byłby zbyt zimny dla pracowników, powietrze po osuszeniu zostaje podgrzane do:

  • temperatura nawiewu: 12°C,
  • wilgotność względna nawiewu: około 60% RH.

Podczas podgrzewania nie zmienia się zawartość wilgoci w powietrzu. Zmienia się tylko wilgotność względna.

Dlatego po podgrzaniu nadal przyjmujemy:

xn = 5,4 g/kg

Różnica zawartości wilgoci

Wentylacja może usuwać wilgoć z hali tylko wtedy, gdy powietrze nawiewane jest suchsze od powietrza w pomieszczeniu.

W naszym przypadku:

  • zawartość wilgoci w hali: xw = 6,08 g/kg,
  • zawartość wilgoci w powietrzu nawiewanym: xn = 5,4 g/kg.

Różnica wynosi:

Δx = 6,08 − 5,4 = 0,68 g/kg

czyli:

Δx = 0,00068 kg/kg

Oznacza to, że każdy kilogram powietrza nawiewanego może odebrać z hali około 0,68 g wody.

To niewielka wartość, dlatego wymagany strumień powietrza będzie stosunkowo duży.

Obliczenie wymaganego strumienia powietrza

Do obliczenia ilości powietrza wentylacyjnego stosujemy bilans wilgoci:

V = G / [ρ × Δx]

gdzie:

  • V — wymagany strumień powietrza [m³/h],
  • G — zyski wilgoci z procesu [kg/h],
  • ρ — gęstość powietrza [kg/m³],
  • Δx — różnica zawartości wilgoci między powietrzem w hali a powietrzem nawiewanym [kg/kg].

Przyjmujemy:

  • G = 10 kg/h,
  • ρ = 1,24 kg/m³,
  • Δx = 0,00068 kg/kg.

Podstawiamy dane do wzoru:

V = 10 / (1,24 × 0,00068)

Najpierw obliczamy mianownik:

1,24 × 0,00068 = 0,0008432

Następnie:

V = 10 / 0,0008432

V ≈ 11 859 m³/h

Po zaokrągleniu:

V ≈ 12 000 m³/h

Oznacza to, że dla przyjętych warunków centrala powinna dostarczać około:

12 000 m³/h powietrza nawiewanego

Ile to daje wymian powietrza?

Kubatura hali wynosi:

800 m³

Liczba wymian powietrza wyniesie:

12 000 / 800 = 15 1/h

Czyli około: 15 000 m3/h

Wniosek z obliczeń

Ten przykład dobrze pokazuje, dlaczego w halach produkcyjnych branży mięsnej ilość powietrza potrzebna do osuszania może być bardzo duża.

Problemem nie jest sama kubatura hali. Hala o kubaturze 800 m³ nie wydaje się duża. Jednak przy ciągłym parowaniu z mokrych powierzchni wentylacja musi usuwać nie powietrze, lecz wodę.

W naszym przykładzie do powietrza trafia około 10 kg wody na godzinę, a każdy kilogram powietrza nawiewanego może odebrać tylko 0,68 g wody. Dlatego wymagany strumień powietrza wynosi aż około 12 000 m³/h.

W praktyce oznacza to, że przy projektowaniu wentylacji dla zakładów przetwórstwa mięsnego nie wystarczy przyjąć określonej liczby wymian powietrza. Trzeba wykonać bilans wilgoci i sprawdzić, ile pary wodnej system musi rzeczywiście usunąć z pomieszczenia.