Высшее образование
Газообразная охлаждающая среда
жүктеу/скачать 4.17 Mb. Pdf көрінісі
|
| Газообразная охлаждающая среда. В холодильной обработке и хранении
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 м 3 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 м 3 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 49 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, где β — коэффициент испарения, кг/(м 2 · 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, м 2 ; 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/дм 3 , 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 (рис. 16) видны три линии, выходящие из одной точки а, называемой тройной. При параметрах, соответствующих этой точке (Р = 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. Рис. 16. Диаграмма равновесия фаз диоксида углерода: 1 — парообразная; 2 — твердая; 3 — жидкая; а — тройная точка 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 50 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. жүктеу/скачать 4.17 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|