Газообразная охлаждающая среда.




Лекция 14

ОХЛАЖДАЮЩИЕ СРЕДЫ

Охлаждающие среды, их свойства и параметры

Газообразная охлаждающая среда.

Жидкая охлаждающая среда.

Твердая охлаждающая среда.

 

Охлаждающие среды, их свойства и параметры

 

Охлаждающей средой называется среда с более низкой, чем у продукта, температурой, при контакте с которой происхо­дит теплообмен и снижается температура продукта. Возможно охлаждение и без непосредственного контакта со средой, когда продукт находится в упаковке.

К охлаждающим средам предъявляют ряд требований. Они не должны ухудшать товарный вид продуктов, иметь запах, быть ток­сичными, оказывать химическое воздействие на продукты и обо­рудование.

Охлаждающая среда с физической точки зрения может быть газообразной, жидкой, твердой и смешанной.

 

Газообразная охлаждающая среда.

В холодильной обработке ихранении продовольственных товаров распространение получила воздушная среда как наиболее безопасная, технологичная и эко­номичная.

В комбинации с воздухом в качестве газовой охлаждающей среды на практике применяют также диоксид углерода, азот, модифи­цированную и регулируемую газовую среду.

Атмосферный воздух— это базовая смесь сухого возду­ха и водяных паров. В состав сухого воздуха входят азот (78 %), кислород (21 %), углекислый газ (0,02 — 0,03%), а также аргон, неон, гелий, водород. Количество водяного пара, содержащегося в 1 м3 воздуха, может колебаться от долей грамма до нескольких десятков граммов, что зависит от его температуры. Водяной пар в 1,6 раза легче воздуха.

Основными физическими величинами, характеризующими воз­дух как охлаждающую среду, являются температура, относитель­ная влажность, парциальное давление насыщенных паров, ско­рость движения воздуха.

Температура — термодинамическая величина, характеризую­щая тепловое состояние тела и определяющая степень его нагретости. Прямо пропорциональна кинетической энергии теплового движения молекул.

Относительная влажность воздуха характеризует степень его насыщения водяными парами и измеряется как отношение коли­чества водяного пара, содержащегося в 1 м3 воздуха, к макси­мальному количеству водяного пара, которое может содержаться в этом объеме при той же температуре. Относительную влажность выражают в процентах или относительных единицах.

Большинство продуктов животного и растительного происхож­дения содержит значительное количество воды, причем до 90 % ее находится в свободном виде в межклеточных пространствах и в составе ткани в виде мельчайших капель. Такая вода легко удаляет­ся из продукта и так же легко поглощается им, поэтому в камерах холодильной обработки и хранения воздух имеет высокую относи­тельную влажность. Она устанавливается в зависимости от соотно­шения влагопритоков от продуктов, через ограждения, дверные проемы и влагоотвода (конденсации) на охлаждающих приборах.

С повышением температуры воздуха увеличивается его влагоудерживающая способность. Поскольку вне камеры температуры обычно выше, то содержание влаги и парциальное давление так­же более высокие. Под действием разности парциальных давлений поток влаги через ограждающие конструкции направлен внутрь камер, а холодный воздух, содержащий меньшее количество во­дяных паров, — наружу. Соотношение количества влаги, посту­пившей в камеры вместе с теплым воздухом и ушедшей с холод­ным, определяет величину тепло- и влагопритока.

При естественных условиях парциальное давление насыщенных паров над поверхностью продуктов, как правило, выше, чем в воздухе холодильной камеры, что вызывает перенос влаги от про­дукта к воздуху и потерю массы продукта (усушку).

Перенос влаги вследствие испарения зависит и от скорости движения воздуха. При контакте с приборами охлаждения воздух, насыщенный водяными парами, отдает часть влаги, которая осе­дает на них в виде капель или инея. Процесс этот носит постоян­ный характер. Соотношение между количеством влаги, поступив­шей к воздуху в камере и отданной воздухом теплоотводящим охлаждающим поверхностям, определяет установившееся значе­ние относительной влажности воздуха в камере.

Масса испарившейся влаги G, кг, может быть определена по разности парциальных давлений у поверхности продукта и в окру­жающей среде:

 

G =β (P – P'φ) Fτ, (14.1)

 

где β — коэффициент испарения, кг/(м2·Па·с); Р — парциаль­ное давление насыщенного пара у поверхности продукта, Па; Р' — парциальное давление насыщенного пара в окружающей среде, Па; φ — относительная влажность воздуха в холодильной камере; F — площадь испаряющейся поверхности, м2; τ — продолжитель­ность процесса испарения, с.

В камерах длительного хранения продуктов поддерживают оп­тимальное значение относительной влажности путем автомати­ческого регулирования количества водяного пара, подаваемого в камеру.

Газообразный диоксид углерода может применять­ся при всех методах холодильной обработки, а также в сочетании с другими методами консервирования.

При атмосферном давлении диоксид углерода тяжелее воздуха, он имеет меньшую удельную теплоемкость — соответственно 0,837 и 1,0006 кДж/(кг·К) и коэффициент теплопроводности соответственно 0,0137 и 0,0242 Вт/(м·К). Плотность сухого льда 1,4—1,5 кг/дм3, а объемная холодопроизводительность — в три раза выше, чем водяного. При помощи диоксида углерода можно получить широкий диапазон температур, а в смеси с эфиром до -100°С.

На диаграмме равновесия фаз диоксида углерода видны три линии, выходящие из одной точки а, называемой тройной. При параметрах, соответствующих этой точке = 5,28 • 10-5 Па, t= -56,6 °С), диоксид углерода может находиться сразу в трех состояниях, а ниже 5,28 · 10-5 Па — только в твердом и газообраз­ном. Это означает, что если к твердому диоксиду углерода подве­сти теплоту при давлении, меньшем указанного, то он перейдет в газообразное состояние, минуя жидкую фазу (сублимация). При дросселировании диоксида углерода с давления 2—3 МПа до ат­мосферного можно получить струю газообразной и мелкодисперсной(в виде снега) смеси температурой -79 °С. При разбрызгива­нии ее в камере и на продукты дополнительно создается сильная циркуляция и за счет испари­тельного эффекта отводится теп­лота, что способствует ускоре­нию охлаждения. Диоксид угле­рода тормозит развитие микро­организмов, что способствует созданию консервирующего эф­фекта при хранении продуктов. Степень его воздействия зави­сит от концентрации, темпера­туры среды и вида микроорга­низмов.

Холодильное хранение про­дуктов в сочетании с диоксидом углерода задерживает развитие плесневых грибов, бактерий, а эффективность процесса хране­ния определяется его темпера­турой. Консервирующее действие диоксида углерода усиливает по­варенная соль. Кроме того, он обладает хорошей растворимостью в жирах и продуктах с высоким содержанием жира, где находится в свободном состоянии, а при перемещении продукта в обычную среду легко выделяется. Растворяясь в жире, диоксид углерода вытесняет из него кислород, что способствует замедлению окис­ления жира при длительном хранении.

Перспективно применение диоксида углерода для замора­живания мяса в полутушах, охлаждения и замораживания мяса после обвалки в парном виде, охлаждения и замораживания мяса птицы, замораживания полуфабрикатов и формования фаршевых изделий, упаковки продуктов в среде диоксида угле­рода, охлаждения транспортных средств, реализации мороже­ного и т.д.

Газообразный азот для охлаждения и замораживания про­дуктов получают из жидкого азота, который хранится в специаль­ных резервуарах при давлении несколько выше атмосферного. Жидкий азот имеет температуру кипения -195,8 °С и в газообраз­ном виде позволяет понижать температуру в охлаждаемом объеме очень быстро и в широком диапазоне. Поскольку воздух на 78 % состоит из азота, физические свойства этих газов различаются мало. Так, азот имеет несколько меньшие плотность и коэффициент теплопроводности, а теплоемкость выше. Теплота фазового пре­вращения примерно в три раза ниже, чем у диоксида углерода. При охлаждении продуктов средний расход газообразного азота составляет 1 — 1,2 кг на 1 кг продукта, а с учетом сравнительно высокой стоимости его применяют для хранения особо ценных Продовольственных товаров (либо при отсутствии энергии). В тоже время его применение достаточно эффективно при предвари­тельном охлаждении плодов и транспортировании безмашинным холодильным транспортом. При охлаждении, транспортировании I и хранении продуктов принимают меры для предотвращения под­мораживания. С этой целью газ низкой температуры в специаль­ном резервуаре перемешивают с газом из охлаждаемого помеще­ния, понижая его температуру до необходимой. При использова­нии газообразного азота, так же как и диоксида углерода, резко сокращается содержание кислорода, что тормозит развитие мик­роорганизмов и окислительные процессы.

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-06-11 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: