4.3.2 Получение холода с помощью охладителей

Охлаждение в воздухе

Такое охлаждение является универсальным для всех продуктов, производится в помещениях (камерах), в которых воздух охлаждается батареями или подаётся в охлаждённом виде. Скорость понижения температуры продукта зависит от способа формирования штабеля в камере, типа применяемой тары. Она может регулироваться воздействием на интенсивность циркуляции воздуха внутри штабеля.

Применяют и другие газовые среды: углекислый газ, азот, регулируемые газовые среды с заранее заданным соотношением азота, кислорода и углекислого газа.

Охлаждение жидкой средой

Охлаждение водой со льдом или охлаждённым водосоляным раствором протекает с бóльшей скоростью. Однако контактный способ охлаждения (погружение или орошение жидкостью продукта) не всегда желателен вследствие ухудшения качества и внешнего вида скоропортящихся грузов, а бесконтактный (воздействие холода через плёнку) чаще всего экономически не оправдан.

Для целей охлаждения используют также водные растворы гликоля и глицерина, (обеспечивают охлаждение до минус 40 °С и безвредны для металлов). Однако наиболее перспективны здесь жидкие газы.

Охлаждение жидкими газами основано на их кипении при очень низких температурах при нормальном атмосферном давлении. В естественных условиях жидкие газы содержат под высоким давлением, при котором температура перехода их из жидкого состояния в газообразное значительно выше наружных температур. Таким способом они сохраняются в жидком виде и не кипят.

Сжиженные газы хранятся в сосудах Дьюара (термосах). Если открыть запорный вентиль, жидкий газ устремляется наружу. В момент выхода из баллона его давление и температура резко падают, и он кипит. Процесс понижения давления и температуры охладителя называется дросселированием. При этом холодопроизводительность каждого килограмма жидкого газа будет

q_г = r + с_p(t₁ –t₀),

где r – теплота парообразования жидкого газа, кД/кг; с_p – удельная теплоёмкость газа при постоянном давлении, Кдж/(кг∙°С); t₁ – температура охлаждаемого объекта, °С; t_о – температура кипения жидкого газа, t_о = = 180…200 °С.

При распылении вследствие испарения обеспечивается быстрое охлаждение продуктов до заданных параметров, одновременно происходит нейтрализация действия микроорганизмов. В качестве жидких газов используют жидкий азот и углекислоту. Их применение перспективно при создании специальных изотермических вагонов и контейнеров.

Охлаждение твёрдой средой

Применяют при контактном способе термообработки или через воздух. К традиционным твёрдым средам относится водный лёд, имеющий температуру плавления 0 °С при нормальном атмосферном давлении и удельную теплоту плавления 335 кДж/кг. Мелкодроблёным льдом охлаждают рыбу и некоторые виды плодоовощей (25...100 % от массы продукта).

При бесконтактном способе охлаждения применяют льдосоляные смеси. Температура плавления льдосоляной смеси зависит от содержания в ней соли. Но повышать концентрацию соли целесообразно только до известного предела, определяемого криогидратной точкой. Координаты криогидратных точек, в которых льдосоляные смеси с использованием NaCl и CaCl₂ плавится при самой низкой температуре, приведены на рисунке 4.11.

Рисунок 4.11 – Зависимость температуры плавления льдосоляной смеси от концентрации соли

Помимо смеси дроблёного водного льда и соли применяют замороженные водные растворы солей – эвтектические смеси. Наиболее эффективная эвтектическая смесь имеет концентрацию соли, соответствующую криогидратной точке. Льдосоляное охлаждение, при всей простоте, дешевизне и надёжности, имеет серьёзные недостатки: громоздкость, невозможность поддержания достаточно низких температур, частая экипировка транспортных модулей льдом и солью. Поэтому данный способ охлаждения грузов на транспорте более не применяют.

Охлаждение сухим льдом основано на сублимации твёрдой углекислоты (СО₂) при t = –78,9 °С с затратой внешней теплоты 575 кДж/кг (при нагреве паров до 0 °С холодопроизводительность выше: 636 кДж/кг). Сухой лёд используют при хранении и перевозках мороженого. Для охлаждения изотермических транспортных модулей он дорог и дефицитен, что сдерживает широкое применение способа на железнодорожном транспорте.

Из других видов твёрдых охладителей можно выделить:

– антисептический лёд, состоящий из водного льда с антисептическими добавками, которым пересыпают рыбу при охлаждении, хранении и перевозках;

– естественный или искусственный снег, применяемый при перевозках свежей зелени;

– испарители холодильных машин при непосредственном контакте с продуктом (морозильные камеры бытовых и промышленных холодильников) или через воздух.