7
блюдается (при нормальном атмосферном давлении) при температуре 0оС, в этом процессе выделяется энергия 333,7 кДж/кг (79,7 ккал/кг).
Согласно законам термодинамики охлаждение тела возможно при приведении его в контакт с другим телом, имеющим более низкую температуру. При охлаждении с помощью холодильной машины происходит отнятие тепла от объекта и передача его окружающей среде. В этом процессе затрачивается дополнительная энергия для осуществления акта такой передачи. Возможно также поглощение энергии и охлаждение системы в процессе излучения тепла, при протекании в ней специфических химических реакций (растворение некоторых солей) или при прохождении особенных физических процессов (адиабатическое расширение газа, продавливание газа через пористую перегородку и др.). Кроме того, можно «накопить» достаточно холода в массивном теле и затем использовать его по мере необходимости.
Холодильные машины Студент должен знать основы теории холодильных машин, хорошо разби-
раться в устройстве, принципах действия и границах применимости машин для получения искусственного холода (поршневых, компрессионных, турбокомпрессорных, абсорбционных, термоэлектрических). Он должен чётко представлять и знать назначение всех узлов и деталей этих машин, а также средств автоматизации холодильных установок
У студента должна быть полная ясность относительно наиболее широко используемых холодильных агентов – рабочих тел (аммиак, хладоны, углекислота) и требований, к ним предъявляемых. Студент должен уметь составлять и решать уравнения теплового баланса и определять теоретическую хладопроизводительность и экономичность холодильной машины.
Литература: [1–4], [7], [14], [15], [17], [19–21], [23–24], [27], [34].
Вопросы для самопроверки
1.Что означает термин «рабочее тело»? Какие рабочие тела вам известны?
2.В чём различие между рабочим телом и хладагентом?
3.Почему в мире сокращается производство фреонов?
4.В чём основное отличие абсорбционной холодильной машины от компрессорной?
5.Какова главная особенность термоэлектрической холодильной машины?
6.Почему термоэлектрические холодильные машины не находят широкого применения для длительного низкотемпературного хранения товаров?
8
Ледяное и льдосолевое охлаждение В настоящее время в мире всё шире используется для охлаждения пищевых
продуктов естественный и искусственный лёд, различные льдосолевые и льдокислотные смеси, а также сухой лёд (твёрдая углекислота). Студент должен при изучении раздела «Ледяное охлаждение» ознакомиться с физическими свойствами водного льда, способами его заготовки, хранения и использования.
При изучении темы «Искусственный лёд» необходимо обратить внимание на способы производства водного, эвтектического и сухого льда, необходимо уяснить виды наиболее часто встречающихся льдосолевых смесей и границы их применимости. Чётко представлять преимущества и недостатки льдосолевого способа охлаждения продовольственных товаров.
Студенты должны уметь проводить оценочные калористические расчёты и определять количество льда для охлаждения необходимого количества продукции, знать устройства и принцип действия технических средств, используемых при ледяном, льдосолевом, углекислотном охлаждении.
Литература: [1], [3–5], [8], [12], [19], [30–31].
Вопросы для самопроверки:
1.Что означает термин «эвтектика»? Какие эвтектики вам известны?
2.Что такое гликоли и какую роль они играют в холодильной технике и технологии?
3.Почему в мире растёт производство водного льда?
4.В чём преимущества углекислотного охлаждения перед льдосолевым?
5.Объясните принцип действия льдогенератора
6.Какова главная особенность охлаждения льдом?
7.Какие физические явления заложены в основу ледяного, льдосолевого и углекислотного охлаждения?
При изучении этого раздела следует исходить из того, что практическое использование машинного способа охлаждения требует возведения специальных сооружений – холодильников и холодильных камер. Необходимо научиться классифицировать холодильники по их ёмкости, назначению, функциям, территориальному размещению. Нужно изучить специфику холодильников согласно выполняемым функциям (производственные, заготовительные, распределитель-
9
ные, базовые, транспортные, портовые, прирыночные, розничной торговли, передвижные, сборные, специальные). Определить особенности их устройства, конструкции, планировки, эксплуатации сооружения. Особое внимание следует уделить изучению хладокомбинатов и прирыночных холодильников.
При изучении темы следует обратить внимание на конструктивные особенности зданий холодильников, уяснить причины широкого строительства одноэтажных высокомеханизированных сооружений, выяснить, какие материалы, в каких случаях и по каким причинам следует (не следует) использовать при строительстве холодильников.
Следует знать порядок калористического расчёта энергии по теплопритокам в охлаждаемую камеру, на основе которого подбирается необходимое холодильное оборудование. Следует знать основные, применяемые в практике на холодильниках, системы охлаждения (непосредственное, воздушное, рассольное), уметь оценивать достоинства и недостатки каждой из этих систем.
Особое внимание следует уделить изучению превентивных методов и способов борьбы на холодильниках с насекомыми, грызунами, бактериями и грибками
Литература: [1], [3–4], [12], [15], [30], [35].
Вопросы для самопроверки
1.Каково назначение холодильников?
2.Дайте характеристику существующим типам холодильников.
3.Какие материалы не следует применять при возведении холодильников и почему?
4.Что такое дезинсекция, дезинфекция, дефунгизация, дератизация?
Изучение данной темы следует начинать с уяснения цели и сущности процесса охлаждения, его особенностей и отличия от других процессов холодильной обработки.
Следует помнить, что охлаждение – это процесс отвода тепла от продукта. В этом процессе температура продукта понижается вплоть до криоскопической, но не преодолевает её. Процесс сопровождается тепло-массообменом продукта с окружающей средой, и студенту следует выявить особенности, характерные для каждого из видов теплообмена (теплопроводность, конвекция, излучение). Студент должен понять, в каких случаях и какой процесс превалирует, а в каких
10
случаях наблюдается одновременность всех трёх процессов. Необходимо уяснить значение скорости отвода тепла от охлаждаемого объекта с точки зрения происходящих в нём изменений и выявить значение факторов, способных влиять на скорость отвода тепла (внутреннее тепловыделение, теплопроводность и среднеобъёмная температура объекта, теплоотдача за счёт конвекции теплоносителя, теплопотери за счёт излучения).
Студент должен уметь оценивать влияние на качество охлаждаемых продуктов медленного, быстрого и ступенчатого режима охлаждения, а также уметь объяснить причины, по которым при медленном охлаждении приходится отводить больше тепла, чём при быстром. Нужно знать и уметь характеризовать современные методы и способы охлаждения с точки зрения их влияния на скорость процесса и качество охлаждаемого продукта, знать их достоинства и недостатки. Следует обратить особое внимание на изменение товароведческих характеристик объекта, вызванных усушкой, произошедшей в процессе охлаждения, и на превентивные меры борьбы с этим явлением.
Направлениями борьбы с усушкой являются технологии переохлаждения и подмораживания. При такой технологической обработке сроки хранения продуктов возрастают, а массопотери падают. При реализации процесса подмораживания быстрый отвод тепла приводит к тому, что в поверхностном слое продукта температура падает на 1–3оС ниже криоскопической, часть воды переходит в лёд, но образующихся ледяных кристаллов ещё не очень много и они не настолько велики, чтоб разрушить жёсткие клеточные мембраны защитных поверхностных оболочек продукта, тогда как клетки, расположенные в более глубких слоях, имеют температуру, близкую к криоскопической, а их внутриклеточная жидкость находится в жидком состоянии. Для некоторых продуктов, размеры клеток которых достаточно велики, температуру хранения можно снижать медленно до значений примерно на 0,5–1 оС ниже криоскопической таким образом, чтобы она поддерживалась одинаковой во всей толще. Такая технология получила название «переохлаждение». В переохлаждённых продуктах образовавшиеся кристаллы льда не могут разрушить оболочку клетки, так как размер выросшего кристалла меньше размеров самой клетки. Студенты должны очень чётко представлять оба процесса и знать границы их применимости, а также знать перечень продуктов, которые можно сохранять в подмороженном и переохлаждённом состояниях.
Следует уяснить особенности охлаждения продуктов растительного и животного происхождения, знать сроки и условия хранения их в охлаждённом,
11
переохлаждённом и подмороженном виде, уметь характеризовать влияние упаковки различных видов на процесс охлаждения товаров и их последующее хранение.
Студенты должны уметь проводить оценочные калористические расчёты и определять общее количество тепла, отводимого от охлаждаемого объекта за единицу времени (с учётом внутреннего тепловыделения и теплового эффекта испарения).
Литература: [1–4], [9], [11], [14], [16], [18–20], [22], [24–25], [28], [30–31], [33], [36].
Вопросы для самопроверки
1.Почему наиболее распространён способ охлаждения контактным методом в воздушной среде ?
2.Каковы цели и задачи охлаждения продуктов?
3.Какие способы и методы охлаждения вы знаете?
4.Какова сущность процессов охлаждения, переохлаждения и подмораживания и их практическое использование при хранении и перевозке продуктов?
Интуитивно понятно, что замораживанием можно назвать процесс отвода тепла от продукта и снижение температуры во всём его объёме до значений, лежащих ниже величины его криоскопической температуры. Такое снижение температуры сопровождается фазовым переходом вода – лёд и приводит к интенсивному льдообразованию. Нужно отметить, что чём ниже конечная температура, тем больше льда образуется в продукте, а для каждого продукта температура и характер процесса замораживания имеют свои специфичные черты. Понятно, что численное нахождение количества тепла, которое необходимо отвести от замораживаемого продукта, будет прямо зависеть от количества образовавшегося в продукте льда, при этом расчёты приобретают достаточно сложный характер. Для упрощения подобных расчётов под замораживанием в холодильной технологии принято понимать процесс превращения воды в лёд в приближении, что весь процесс протекает при криоскопической температуре. Это, конечно, неверно с точки зрения физики, но позволяет очень удобно и просто, с достаточной точностью осуществлять необходимые калористические расчёты. Охлаждение же продукта, сопровождаемое снижением его температуры в областях ниже зна-