Загальні поняття, класифікація

Холод застосовується в багатьох технологічних процесах переробки сільськогосподарської продукції. Завдяки холодильникам значно скорочуються втрати під час зберігання продукції. Охолоджені продукти часто транспортують на великі відстані.

Молоко, призначене для переробки або реалізації, як правило, попередньо охолоджують. Для відправлення на підприємства молочної промисловості молоко слід зберігати не більш ніж 20 год з температурою не вище 10°С.

У сільському господарстві охолодження м'яса в основному здійснюють на птахофабриках. На практиці використовують такі способи охолодження тушки: в повітрі, холодній воді, у воді з льодом, що тане, і зрошенням холодною водою.

Повітряне охолодження тушок здійснюють у холодильниках при температурі 0...-1 °С і відносній вологості повітря 95%.

Під час охолодження тушок птиці водою використовують один з трьох способів: занурення, зрошення і комбінування зазначених методів. При першому способі процес охолодження відбувається при температурі води 0-2 °С, а його тривалість становить від 0,3 до 0,7 год. Під час зрошувального охолодження тушки птиці омиваються водою, яка розпилюється форсунками. Економічнішим є комбінований спосіб, за якого тушки спочатку обмивають холодною водою з форсунок протягом 10-15 хв, а потім занурюють їх у холодну воду з температурою 1-2°С на 25 хв. Охолоджене м'ясо зберігають у холо­дильниках при температурі 0~2°С і відносній вологості повітря 80-85%. Тушки можуть зберігатися до 5 діб.

Підморожування м'яса птиці здійснюють або холодним повітрям, або зануренням у холодний розсіл. Повітряне підморо­жування здійснюють при температурі повітря в холодильних камерах від -23 до -25°С і швидкості руху повітря 3-4 м/с. Тривалість - 2-3 год. Для підморожування зануренням у розсіл застосовують розчини хлористого кальцію або пропіленгліколю з температурою від -10°С і нижче. Тривалість підморожування - 20-25 хв.

Заморожування м'яса, призначеного для тривалого зберігання, здійснюється тими ж способами, що і підморожування. Заморо­жування повітрям відбувається при температурі охолоджувального повітря від -30 до -40°С; при заморожуванні в розсолі температура розчину дорівнює -25...-28°С. Збереження замороженого м'яса птиці здійснюється при температурі не вище -12°С і відносній вологості 85-95%. Граничний термін зберігння - один рік.

Яйця зберігають у холодильниках при температурі від -1 до -2°С і відносній вологості 85-88%. Після охолодження до 2-3°С їх поміщають у камеру схову. Застосовують також зберігання яєць в атмосфері вуглекислого газу або азоту, що дозволяє значно збільшити його термін.

Фрукти й овочі охолоджують у стаціонарних сховищах. Плодово-овочеву продукцію зберігають у холодильних камерах з охолоджувальними батареями, в яких циркулює холодний агент або розсіл.

У системах з повітряним охолодженням, спочатку охоло­джується повітря, яке потім вентиляторами нагнітається в камери схову. У змішаних системах продукти охолоджуються холодним повітрям і від батареї.

Льодовники. Для зберігання харчових продуктів часто використовують льодовники: з нижнім, верхнім і бічним розміщенням льоду. У першому випадку продукти укладають безпосередньо на лід. Недолік цього типу льодовника - забруднення продуктів від дотика з льодом. У льодовниках з верхнім розташуванням льоду над камерою споруджують перекриття, на яке кладуть лід. Вода від танення льоду стікає по трубі. У камері, де зберігаються продукти, холодне повітря надходить униз, а тепле повітря від продуктів - вгору.

Найдосконаліші льодовники з бічним розташуванням льоду (рис. 5.95). Розташовані поруч льодосховище і камера для продуктів відокремлені один від одного ізольованою стіною. Вгорі і внизу є отвори 2 і 6 для циркуляції повітря. Талу воду відводять за допомогою схилів у підлозі і приямку з водовідводною трубою 7. Тамбур споруджують з північного боку.

Витрати холоду в льодовнику за одиницю часу визначають за формулою:

(23.1)

де Q₀ - тепловий потік (втрати холоду) через огороджувальні конструкції;

Q_o.np - витрати холоду на охолодження продуктів;

Q_imu - інші втрати (з вентиляцією, з освітленням, від перебування людей).

Орієнтовні дані з витрат холоду на охолодження сільськогосподарських продуктів: молока - 80-105 кДж/кг; олії, сметани і сиру - 70-80; м'яса - 140-180; фруктів - 80-120 кДж/кг.

Льодосоляне охолодження. У пристроях льодосоляного охолодження для одержання холоду використовують суміш льоду із сіллю, що дозволяє досягти в камері, де зберігаються продукти, температури 0°С і нижче. Температура танення суміші льоду і солі залежить від складу солі та її концентрації. Мінімальна температура досягається при визначеній концентрації, названої евтектичною. При використанні кухонної солі мінімальне значення температури танення суміші - 21,2°С; при використанні хлористого кальцію - 55°С.

Холодильники з льодосоляним охолодженням обладнані спеціальними ґратчастими кишенями або металевими резервуарами, в яких знаходиться охолоджуюча суміш. Холодильники з льодосоляним охолодженням обладнані спеціальними ґратчастими кишенями або металевими резервуарами, в яких знаходиться охолоджуюча суміш. Площу поверхні металевих резервуарів знаходять за такою формулою:

(23.2)

На практиці використовують холодильники з розсільним охолодженням (рис.). У камері 7, де розташовані продукти, встановлюють охолоджувальні батареї 2, всередині яких циркулює холодний розсіл, що подається насосом 3. Холодний розсіл одержують у баці-генераторі холоду 7. Солеконцентратор 8 служить для підтримки потрібної концентрації розсолу.

Простішими є установки розсільного охолодження, в яких циркуляція забезпечується завдяки різниці об'ємних мас розсолу внаслідок зміни його концентрації на різних ділянках установки (рис.).

Найбільшу густину розсіл має в концентраторі 3, де він насичується сіллю. У генераторі холоду 2 концентрація розсолу зменшується внаслідок його розведення водою. Різниця густини суміші в концентраторі 3 і генераторі холоду 2 створює силу, що переміщає розсіл з генератора 2 до батареї 7. В охолодженій батареї 7 через підігрів густина розсолу знижується, забезпечуючи його підйом до концентратора 3.

Споруди, призначені для охолодження, заморожування і зберігання продуктів, називають холодильниками. Холодильники, обладнані холодильними машинами, називають холодильниками з машинним охолодженням.

Холодильні машини виробляють штучний холод, тобто забезпечують температуру робочого тіла, нижчу від температури навколишнього середовища. Для здійснення такого процесу від робочого тіла треба відібрати тепло і передати його в навколишнє середовище, яке має вищу температуру. Це все відбувається в такій послідовності. Робоче тіло спочатку стискують, затрачаючи при цьому деяку кількість механічної енергії. Від стиску температура робочого тіла підвищується і її знижують до температури навколишнього середовища охолодженням водою чи повітрям. Після цього робоче тіло з тиском, вищим, ніж тиск навколишнього середовища, і з температурою такою, як і температура навколишнього середовища, примушують розширюватись адіабатно; при цьому воно виконує роботу за рахунок своєї внутрішньої енергії, температура робочого тіла знижується і стає нижчою від температури навколишнього середовища.

Величина зниження температури залежить від параметрів початкового стану робочого тіла і від його термодинамічних властивостей. Як робочі тіла (холодильні агенти) для холодильних машин і установок застосовують повітря і пари легкокиплячих рідин.

Повітря має малу теплоємність, тому для здійснення циклу холодильної машини доводиться вводити в дію великі маси його, що призводить до збільшення габаритів машини і зниження її економічності. З цих причин повітряні компресорні холодильні установки тепер майже не використовують.

Легкокиплячими називають такі рідини, що при атмосферному або навіть при дещо підвищеному тиску киплять при температурах 0° С або нижче.

Холодильні установки, що використовують як холодильні агенти пари легкокиплячих рідин, називаються паровими компресорними холодильними установками. їх робочий цикл трохи відрізняється від циклу повітряної компресорної установки.

Класифікація холодильних машинних установок

1. За здійснювальним циклом і використаним робочим тілом: повітряні компресорні, парові компресорні

2. В залежності від способу застосування легко киплячих рідин як робочого тіла: абсорбційні і паро ежекторні

В абсорбційних холодильних установках використовується здат­ність деяких речовин (наприклад, врди) абсорбувати (поглинати) холодильний агент. При цьому в процесі поглинання (розчинення) виділяється тепло, яке відводиться водою.

Пароежекторна холодильна установка здійснює робочий цикл завдяки ежекторній дії невеликої частини робочого тіла (наприклад, аміаку), що випаровується в парогенераторі. Витікаючи з сопла,аміак затягує основну частину холодильного агента, чим приводить до віднімання тепла з камери охолодження.

Холодильні машини, призначені для відбору теплоти з навколишнього середовища передачі її об'єктові з більш високою температурою, називаються тепловими насосами.

Принцип дії холодильних установок і теплових насосів заснований на здійснен­ні робочим тілом зворотного кругового процесу. У результаті цього теплота відво­диться від охолоджуваного тіла і передається навколишньому середовищу, що має більш високу температуру.

Кількість теплоти, що відводиться від охолоджуваного тіла за одиницю часу, називається холодильною потужністю (або холодовидатністю) холодильної установки. Холодильна потужність, віднесена до 1 кг холодильного агента (робочого тіла), називається питомою холодильною потужністю холодильного агрегату. Для характеристики ефективності зворотного циклу вводять поняття холодильного коефіцієнта Е_х.

Промислове одержання штучного холоду вперше було здійснено за допомогою холодильної установки, у якій як робоче тіло використовувалося повітря. Істотний її недолік — мала ефективність циклу і досить обмежена сфера можливого застосування. Найбільше поширення знайшли компресійні холодильні установки, у яких компенсуюча енергія, необхідна для відбирання тепла від менш нагрітого тіла і передачі більш нагрітому, затрачується у формі механічної енергії на привод компресора. У абсорбційних установках для підвищення тиску робочого тіла використо­вується термохімічна компресія.

Поиск по сайту: