Холодильное оборудование

 

Содержание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Теоретические  основы процесса отепления и  размораживания пищевых продуктов.  Явление тепловлагообмена при  отеплении продуктов. Продолжительность  отепления продуктов. Способы  размораживания пищевых продуктов

 

Перед употреблением  охлажденные, подмороженные и замороженные продукты подвергают соответствующей  обработке, целью которой является доведение их до состояния, близкого к исходному.

Отепление и размораживание - это заключительные операции в непрерывной холодильной цепи, осуществляемые непосредственно перед выпуском пищевых продуктов в розничную торговлю, перед промышленной или кулинарной обработкой. Цель этих операций - приведение продукта в состояние, удобное для дальнейшего использования его и как можно более близкое к состоянию, свойственному натуральному продукту высокого качества. Учитывая, что отепление - это процесс, обратный охлаждению, а размораживание (дефростация) - процесс, обратный замораживанию, стремятся достичь максимальной обратимости этих процессов.

Отепление – это подвод теплоты к охлаждённым продуктам с повышением их температуры до температуры окружающей среды или несколько ниже.

В технологическом плане  отепление представляет собой процесс  повышения температуры продукта в отсутствие влаговыпадения на его поверхности. Отепление позволяет предотвратить отпотевание (конденсация влаги из воздуха на их более холодную поверхность) продуктов при переходе из холодной среды в теплую и соответственно обсеменение их микрофлорой из воздуха. В осуществлении этого процесса нуждаются лишь отдельные продукты, такие, например, как яйца, фрукты, овощи, баночные консервы.

На практике плоды  и овощи при отеплении перемещают из холодильной камеры в коридоры или в специальную камеру, где температуру воздуха постепенно повышают, и через 12-15 часов перемещают в помещения с температурой 18-20°С.

Отепление переохлажденных  плодов и овощей продолжается от нескольких суток до нескольких недель. Только такой режим позволяет достичь  максимальной обратимости процесса и обеспечить высокое качество продукции.

Отепление проводят и  специальных холодильных камерах с усиленной циркуляцией кондиционированного воздуха. Продукты в специализированной камере укладываются свободно, обеспечивая доступ воздуха к продукту. Температуру воздуха в камере повышают постепенно. Процесс осуществляют таким образом, чтобы разность температур воздуха и продукта составляла 2-3°С. Этот процесс должен контролироваться техническими средствами, обеспечивающими заданный темп прогрева продукта.

Для равномерного распределения воздуха в объеме камеры направление движения воздуха периодически изменяют.

Относительная влажность  поддерживается на уровне 80%, чтобы  продукт не увлажнялся, но и не высыхал.

«Конечная температура продукта зависит от температуры и влажности наружного воздуха. При высокой влажности наружного воздуха продукт отепляют до температуры на 2-3°С ниже температуры наружного воздуха. Если влажность наружного воздуха составляет 40 – 45%, то конечная температура продукта устанавливается ниже температуры наружного воздуха на 4-5°С» [3].

Длительность процесса отепления зависит от размеров продуктов, вида тары, теплофизических свойств  продуктов, температуры, скорости движения воздуха и продолжается 1-2 суток, что по технологическим меркам является чрезвычайно продолжительным процессом.

Хотя значимость этого  процесса несомненна, метод находит  ограниченное применение в силу своей  технической и технологической  сложности.

Некоторые продукты не нуждаются  в отеплении, т.к. конденсирующаяся на них при повышении температуры влага не причиняет им вреда (соленые рыбные товары, сливочное масло и др.). Не нуждаются в отеплении и продукты в герметичной упаковке при условии их быстрого употребления при изъятии из нее.

Размораживание – это подвод теплоты к замороженным материалам для плавления содержащегося в них льда.

Размораживание является процессом восстановления исходного  состояния продукта, при котором  твердокристаллическое состояние  тканевой влаги восстанавливается  до состояния жидкости.

Общей целью размораживания является достижение технологической  обратимости замораживания, т.е. восстановления тех свойств, которые определяют исходные свойства и соответственно качество продукта. Но на практике добиться идеальной обратимости не удаётся, т.к. при замораживании часть волокон и клеток травмируется кристаллами льда, что приводит к снижению влагоудерживающей способности продукта. Кроме того, низкие температуры и биохимические процессы, происходящие в продуктах при хранении, приводят к коагуляции белков и ослабляют способность клеток и тканей к набуханию. В силу указанных причин из размороженных продуктов выделяется некоторая часть клеточной жидкости. Потери жидкости сопровождаются потерей продуктом питательных веществ и минеральных солей.

Размораживают почти  все мороженые продукты, кроме  тех, которые могут быть реализованы  в мороженом виде (мясо, рыба, мороженое  и др.). Однако перед поступлением в торговую сеть продукты размораживать  не рекомендуется, т.к. даже при непродолжительном  хранении в размороженном состоянии может ухудшиться их товарный вид. Для сохранения высокого качества быстрозамороженный пищевой продукт необходимо также быстро разморозить. Воздействие процессов замораживания и размораживания на качество продукта в размороженном состоянии исследователи объясняют с позиции теории кристаллизации воды. Скорость реакции является решающим фактором, влияющим на количество, размеры и равномерность распределения льда в тканях. От размеров кристаллов зависит степень сохранения целостности естественной структуры тканей. «Если кристаллы льда невелики и их размещение примерно соответствует естественному распределению жидкости в мышечной ткани, то холодильные системы не претерпевают значительных изменений и полнее восстанавливаются после замораживания. Степень разрушения структурных элементов тканей зависит также от глубины автолитических процессов в момент замораживания» [6].

Размораживание быстрозамороженных продуктов в мелкой фасовке обычно совмещают с их кулинарной обработкой.

Существующие способы размораживания могут быть разбиты на три основные группы.

К первой группе относятся  все способы, основанные на использовании теплопередающей среды (теплоносителя) с различными теплофизическими свойствами, при ведении которых всегда имеет место температурный градиент, т. е. используется конвективный нагрев паровоздушной смесью, в жидкости, в среде насыщенных паров и т. п.

Вторая группа -способы размораживания, в основе которых нагрев путем преобразования энергии того или другого вида в тепловую непосредственно в обрабатываемом продукте. К таким видам энергии относятся энергия электрического поля различной частоты и энергия ультразвуковых колебаний. С использованием энергии переменного электрического поля нагрев продукции при определенных условиях может осуществляться равномерно по всему объему, т. е. происходит безградиентный нагрев.

В третью группу входят комбинированные способы, использующие одновременно конвективный и безградиентный нагрев. При комбинированном способе размораживания может использоваться воздушный, микроволновый, вакуумный, электроконтактный и другой нагрев.

2. Тепловой баланс  охлаждаемых помещений, схемы  охлаждения холодильных камер  (непосредственного охлаждения, централизованного  или децентрализованного охлаждения), способы отвода теплоты от потребителя холода

 

Тепловой баланс охлаждаемых  помещений зависит:

- от тепловой мощности система охлаждения;

- от расположения охлажадемых устройств;

- защитных свойств наружных ограждений;

- интенсивности других источников потерь и поступлений теплоты.

Система холодоснабжения  предназначена для получения  и поддержания искусственного холода, применяемого для охлаждения, замораживания и хранения продуктов питания.

Системой охлаждения называют ту часть холодильной установки, которая расположена между регулирующим вентилем и всасывающим патрубком компрессора.

Назначение охлаждающей  системы – поддерживать заданный температурно-влажностный режим в камерах. Охлаждающие системы классифицируются по следующим признакам:

По виду охлаждающей среды и способу распределения рабочего вещества по объектам охлаждения:

- системы непосредственного охлаждения (безнасосные и насосно-циркуляционные);

- системы охлаждения с промежуточнымхладоносителем (открытого и закрытого типа).

По способу размещения основного оборудования:

- системы централизованного охлаждения;

- системы децентрализованного охлаждения.

По способу отвода теплоты от охлаждаемых объектов:

- системы с контактным охлаждением;

- системы с бесконтактным охлаждением.

В системах непосредственного охлаждения теплота от объектов отводится непосредственно холодильным агентом, протекающем в приборах охлаждения, выполняющих одновременно роль испарителя в холодильной машине и располагаемых в охлаждаемом помещении. При охлаждении хладагент кипит, отбирая теплоту от охлаждаемой среды в процессе теплообмена через металлическую теплопередающую поверхность испарителя.

Безнасосные системыпо способу подачи хладагента в охлаждающие приборы подразделяются на прямоточные и с отделителем жидкости.

Рисунок 1. Простейшая прямоточная система непосредственного охлаждения: 1–компрессор, 2–маслоотделитель,3–конденсатор, 4–регулирующий вентиль, 5–батарея, 6–паровой вентиль

«Прямоточная система предусматривает подачу хладагента через регулирующий вентиль непосредственно в батареи и отсос из них паров в компрессор. Жидкий хладагент подается в батареи за счет разности давлений испарения и конденсации. Для обеспечения безопасной и устойчивой работы компрессора необходимо, чтобы в компрессор поступал перегретый пар, а для интенсивной теплопередачи батарей необходимо хорошее заполнение их хладагентом. Для обеспечения таких условий в прямоточных системах используют: пароосушители, аккумуляторы, терморегулирующие вентили, защитные ресиверы» [1].

В системе с отделителем жидкости хладагент после регулирующей станции подается в батареи через специальный сосуд – отделитель жидкости, что позволяет уменьшить заполнение батарей жидким хладагентом и обеспечить нормальную его циркуляцию. Данные системы применяются для холодильников вместимостью до 1000 т.

Принципиальная схема  системы с отделителем жидкости, используемая в трехэтажном холодильнике, показана на рисунке 2.

Рисунок 2. Прямоточная система непосредственного охлаждения с отделителем жидкости: 1–компрессор, 2–маслоотделитель, 3–конденсатор, 4–регулирующий вентиль, 5–отделитель жидкости, 6–батарея, 7–регулирующий вентиль

Циркуляция хладагента в ней осуществляется следующим образом. От регулирующего вентиля 4 парожидкостная смесь направляется в отделитель жидкости 5. Отделившиеся пары отсасываются компрессором 1, а жидкость самотеком направляется в батареи 6 камер холодильника. В батарее хладагент, поглощая теплоту, испаряется, и в виде влажного пара поступает обратно в отделитель 5. Пар отсасывается компрессором, а неиспарившаяся жидкость вторично направляется в батареи системы через маслоотделитель 2 и конденсатор 3. Напор, необходимый для такой циркуляции хладагента, создается разностью весов столбов жидкости и пара в трубопроводах, подающем жидкость и отсасывающем пар. Регулирование подачи жидкости осуществляется с помощью вентиля 7.

Недостатками описанной  системы являются:

- большое влияние гидравлического  столба жидкости на температуру кипения, особенно при низких температурах, что приводит к необходимости снижать температуру кипения;

- сложность распределения  жидкости по отдельным приборам  охлаждения в разветвленных системах;

- возможность возникновения  влажного хода и гидравлических ударов в компрессоре, что обуславливает циркуляцию вторичной жидкости, так как воздействие на эту циркуляцию прикрытием или закрытием регулирующего вентиля связано с большой инертностью;

- большой расход хладагента  на заполнение системы.

Насосно-циркуляционные системы преимущественно применяются на крупных холодильных установках. В этих системах охлаждения жидкий холодильный агент в приборы охлаждения подается под давлением, создаваемым насосом. Различают системы с напородержателями и прямоточные.

Напородержателисоздают давление (за счет столба жидкости), необходимое для распределения хладагента по приборам охлаждения. В данных системах напор насоса используется только для подачи жидкого хладагента в верхнюю точку системы, а затем жидкость в системе движется самотеком.

В прямоточной системе жидкость после насоса поступает параллельно либо последовательно в приборы охлаждения, из которых частично возвращается для повторной циркуляции. В таких системах напор, создаваемый насосом, можно полностью использовать для изменения количества подаваемого хладагента по потребителям в зависимости от величины тепловых нагрузок. Применение насоса существенно усиливает циркуляцию жидкости. Производительность его выбирается такой, чтобы в период максимальной тепловой нагрузки кратность циркуляции достигала 4-5. Это обеспечивает хорошее заполнение приборов охлаждения, большое значение коэффициента теплопередачи, равномерное распределение хладагента по приборам охлаждения. В настоящее время, в основном, применяются прямоточные системы с нижней подачей жидкого хладагента в приборы охлаждения с вертикальным циркуляционным ресивером.

Система с нижней подачей  хладагента в батареи показана на рисунке 3.

Рисунок 3. Система охлаждения с нижней подачей холодильного агента: 1 – насос, 2, 3 – охлаждающие батареи, 4 –циркуляционный ресивер

 

Из вертикального циркуляционного  ресивера 4 хладагент забирается насосом 1 и нагнетается в трубопровод, после чего параллельно раздается  по этажам и приборам охлаждения. Хладагент подается в нижние трубы батарей 2 и 3. Неиспарившаяся часть хладагента вместе с паром возвращаются вместе в циркуляционный ресивер по одному трубопроводу, где пар отделяется и отсасывается компрессором, а жидкость вновь насосом подается в приборы охлаждения. Пополнение системы жидким хладагентом осуществляется через регулирующий вентиль или поплавковый регулирующий вентиль автоматически.