Твердая охлаждающая среда.

Ктвердым охлаждающим средам относят водный лед, смесь льда и соли (льдосоляное охлажде­ние), сухой лед.

Водный лед, полученный из пресной и морской воды, исполь­зуют для охлаждения, хранения и транспортирования продуктов питания.

Широкое применение льда в качестве охлаждающей среды объяс­няется прежде всего его физическими свойствами, а также эконо­мическими факторами. Температура плавления водного льда при ат­мосферном давлении 0 °С, удельная теплота плавления 334,4 Дж/кг, плотность 0,917 кг/м³, удельная теплоемкость 2,1 кДж/(кг • К), теплопроводность 2,3 Вт/(м · К). При переходе воды из жидкого состояния в твердое (лед) происходит увеличение объема на 9 %.

Естественный лед заготавливают путем вырезания или выпи­ливания крупных блоков изо льда, образовавшегося на естествен­ных водоемах, послойного намораживания воды на горизонталь­ных площадках, наращивания сталактитов в градирнях. (Особым спросом для пищевых целей пользуется гренландский и антарк­тический лед как наиболее чистый. Возраст гренландского льда более 100 000 лет.) Лед хранят на площадках в буртах, укрытых насыпной изоляцией, и в льдохранилищах с постоянной и вре­менной теплоизоляцией.

Искусственный лед получают путем замораживания чистой пресной или морской воды в льдогенераторах. Качество льда, его форма, размер и способ получения, хранения и доставки потре­бителю обусловлены назначением и спецификой применения.

Матовый лед изготавливают из питьевой воды без какой-либо ее обработки в процессе замораживания. В отличие от естествен­ного он имеет молочный цвет, обусловленный наличием большо­го количества пузырьков воздуха, которые образуются в процессе превращения воды в лед. Пузырьки уменьшают проницаемость льда для световых лучей, и он становится непрозрачным.

Прозрачный лед по виду напоминает стекло. Для его получения в форму наливают воду и при помощи форсунок продувают через нее сжатый воздух. Проходя через замораживаемую воду, он захватывает и увлекает за собой пузырьки воздуха. Прозрачный лед изготавливают в виде кусков небольших размеров и использу­ют для охлаждения напитков.

Лед с бактерицидными добавками предназначен для охлаждения рыбы, мяса, птицы и некоторых видов овощей путем непос­редственного соприкосновения с ними. Бактерицидные добавки снижают обсемененность продуктов микроорганизмами.

В зависимости от формы и массы искусственный лед бывает блочный (5 — 250 кг), чешуйчатый, прессованный, трубчатый и снежный.

Блочный лед дробят на крупный, средний и мелкий.

Чешуйчатый лед получают путем напыления воды на вращаю­щийся барабан, плиту или цилиндр, являющиеся испарителями хладагента. Вода на поверхности барабана быстро замерзает, а об­разовавшийся лед при его вращении срезается фрезами или но­жом. Льдогенераторы производят от 60 до 5000 кг/сут такого льда. Чешуйчатый лед эффективен при охлаждении рыбы, мясных из­делий, зеленых овощей, некоторых плодов. Наибольший коэффи­циент теплоотдачи достигается, когда при охлаждении продукты плотно соприкасаются со льдом.

В результате смешивания дробленого водного льда с различными солями помимо теплоты таяния льда поглощается теплота растворения соли в воде, что позволяет существенно понизить температуру смеси. Раствор может быть охлажден до криогидратной точки.

Льдосоляное охлаждение осуществляют как контактным, так и бесконтактным способом.

Недостатком контактного льдосоляного охлаждения является просаливание продукта, которое при длительном хранении сти­мулирует окисление жира, вызывает снижение товарного вида и потребительских достоинств. Бесконтактное льдосоляное охлаждение в виде полых плит с эвтектическими растворами позволяет избежать этих недостатков.

Сухой лед — твердый диоксид углерода. Производство сухого льда состоит из трех последовательных стадий: получения чистого газообразного диоксида углерода, сжижения его до образования снегообразной массы и прессования последней блоками плотнос­тью 1400— 1500 кг/м³. Различают его производство по циклу высо­кого, среднего и низкого давлений.

Сухой лед из жидкого диоксида углерода также получают дву­мя способами: дросселированием жидкого диоксида углерода по давлению тройной точки с последующим прессованием рыхлого влажного снега в блоки сухого льда; дросселированием до атмосферного давления с уплотнением блока льда в процессе льдооб­разования. Как охлаждающая среда он имеет значительные пре­имущества перед водным льдом: холодопроизводительность на еди­ницу массы в 1,9, а на единицу объема в 7,9 раза больше; при атмосферном давлении сухой лед переходит в газообразное состо­яние-, минуя жидкую фазу, что исключает увлажнение поверхно­сти продукта. Благодаря низкой температуре сублимации сухого льда (-78,9 °С) и выделению газообразного диоксида углерода понижается концентрация кислорода у поверхности продукта, со­здаются неблагоприятные условия для жизнедеятельности микро­организмов.

Сухой лед укладывают поверх и между упаковок продуктов и используют как охлаждающую среду для хранения мороженого, фруктов, ягод. Сухой дробленый лед используют в специальных системах охлаждения, для чего его помешают в металлические емкости. Продукты сублимации льда отводят в грузовой объем помещения или наружу.

Прямым эжектированием жидкого диоксида углерода получа­ют твердый гранулированный, или снегообразный, диоксид уг­лерода, который используют для охлаждения упакованных про­дуктов (мясных, рыбных, овощных).

В многоплиточных и конвейерных морозильных аппаратах в качестве теплопередающей среды используют различные металлы в виде полых плит, внутри которых циркулирует промежуточный хладоноситель. Металлы имеют высокую тепло- и температуро­проводность и, непосредственно соприкасаясь с продуктом, ин­тенсифицируют теплообмен. Наиболее широко применяют сталь, чугун, медь, алюминий и алюминиевые сплавы.

В качестве охлаждающей взвешенной в воздухе промежуточной теплопередающей среды при флюидизационном способе замора­живания применяют мелкодробленый лед, полимерные шарики, а также композиции (например, смесь, состоящую из манной крупы, сахара, соли и мелкодробленого льда). Такая среда под воздействием направленного вверх с небольшой скоростью воздуш­ного потока, создаваемого вентиляторами, превращается в кипя­щий слой, через который движется замораживаемый продукт. Та­ким способом замораживают ягоды, овощи, полуфабрикаты.