Hűtőközegek, tulajdonságaik és paraméterük
A hűtőközeg olyan termék, amelynek hőmérséklete alacsonyabb, mint a terméké, aminek következtében a hőcserélés megtörténik, és a termék hőmérséklete csökken. A hűtés a közvetlen közeggel való érintkezés nélkül lehetséges, amikor a termék a csomagolásban van.
A hűtési körülményekre számos követelmény vonatkozik. Nem szabad romlani a termékek bemutatását, szagát, mérgezőnek lennie, kémiai hatással kell lennie a termékekre és a berendezésekre.
A hűtőközeg a fizikai szempontból gáz, folyadék, szilárd és kevert lehet.
Gáznemű hűtőközeg. Az élelmiszerek hűtési feldolgozásában a légkör a legbiztonságosabb, technológiai és gazdasági környezet lett.
A levegővel, szén-dioxiddal, nitrogénnel együtt egy módosított és szabályozott gáz-halmazállapotú közeget használnak a gyakorlatban gázhűtőként.
A légköri levegő a száraz levegő és a vízgőz alapvető keveréke. A száraz levegő összetételének nitrogént tartalmaz (78%), az oxigén (21%), a szén-dioxid (0,02-0,03%), és az argon, neon, hélium, hidrogén. A vízgőz mennyiségét tartalmazza 1 m 3 levegő, eltérhet egy töredéke egy gramm néhány tíz gramm, attól függően, hogy annak hőmérsékletét. A vízgőz 1,6-szer könnyebb a levegőnél.
A levegő hűtőközeget jellemző fő fizikai mennyiségek a hőmérséklet, a relatív páratartalom, a telített gőznyomás részleges nyomása és a légmozgás sebessége.
A hőmérséklet egy termodinamikai mennyiség, amely a test termikus állapotát jellemzi, és meghatározza a fűtésének mértékét. Közvetlenül arányos a molekulák termikus mozgásának kinetikus energiájával.
A relatív páratartalom jellemzi a vízgőzzel való telítettség mértékét, és az 1 m 3 levegőben lévő vízgőz mennyiségének a vízmennyiségnek az ebben a térfogatban ugyanabban a hőmérsékleten tartható maximális mennyiségéhez viszonyított aránya. A relatív páratartalmat százalékban vagy relatív egységekben fejezzük ki.
A legtöbb állati és növényi leereszkedett Denia tartalmaz jelentős mennyiségű vizet, és legfeljebb 90% -át ez a szabad formában az intercelluláris terek, és amely szövet formájában apró cseppek. Az ilyen vizet egyszerűen eltávolítja a Xia a termék és a szintén könnyen szívódik fel őket, azonban van egy magas relatív páratartalom a hűtési és tárolási feldolgozását kamrák levegővel. Ez határozza meg attól függően, hogy kapcsolatban-sheniya vlagopritokov termékekből keresztül akadályok, ajtók és vlagootvoda (kondenzáció) a hűtő eszközöket.
Természetes körülmények között a termék felületén telített gőzök részleges nyomása általában magasabb, mint a hűtő kamrában, ami a termékből a levegőbe történő nedvességet és a termék tömegének csökkenését okozza (zsugorodás).
A párolgás miatt bekövetkező nedvesség átadása a légmozgás sebességétől függ. A hűtőberendezésekkel való érintkezés után a vízgőzzel telített levegő elhagyja a nedvesség egy részét, amely cseppeket vagy fagyot ad. Ez a folyamat állandó jellegű. A kamrában a levegőbe belépő nedvesség és a levegő által adott hőátadó hűtőfelületek közötti kapcsolat határozza meg a kamra levegőjének relatív páratartalmának állandó értékét.
A G. kg-os párolgott nedvesség tömegét a termék felületén és a környező közegben lévő részleges nyomáskülönbség alapján határozhatjuk meg:
ahol # 946; - párolgási együttható, kg / (m 2 · Pa · s); P a telített gőz részleges nyomása a termék felületén, Pa; P 'a telített gőz részleges nyomása a környezetben, Pa; # 966; - a levegő relatív páratartalma a hűtőkamrában; F az elpárologtató felület területe, m 2; # 964; - a párolgási folyamat időtartama, p.
A hosszú távú tárolókamrákban az optimális relatív páratartalmat a kamrában lévő vízgőz mennyiségének automatikus beállításával tartják fenn.
A gáz halmazállapotú szén-dioxid használható minden hűtési eljárásban, valamint más konzervdobozokkal kombinálva.
A légköri nyomás, a szén-dioxid a levegőnél nehezebb, van egy kisebb fajlagos hőkapacitása - és 0,837 rendre 1,0006 kJ / (kg · K) és hővezető, illetve 0,0137 és 0,0242 W / (m-K). A szárazjég sűrűsége 1,4-1,5 kg / dm3, és a térfogat hűtési kapacitása háromszorosa a vízkapacitásnak. A széndioxid segítségével széles hőmérsékleti tartomány érhető el, és éterrel keveredik -100 ° C-ig.
Az ábrán a szén-dioxid fázisegyensúlyi (ld. 16) azt mutatja, három sor származó egyetlen ponton, az úgynevezett hármas. Ha paramétereinek megfelelő ezen a ponton (P = 5,28 • 10 -5 Pa, t = -56,6 ° C), a szén-dioxid is lehet három állapotban, és az alábbiakban 5,28 x 10 -5 Pa - csak szilárd és gáznemű. Ez azt jelenti, hogy ha egy szilárd szén-dioxid-STI alany hő nyomáson kisebb, mint megadott, akkor megy, hogy gáz halmazállapotú, elkerülve a folyékony fázist (szublimáció). Amikor a szén-dioxidot fojtva nyomásig 2-3 MPa, és at-légköri lehetséges gázáramot és egy finom (a formájában hó) a keverék hőmérséklete -79 ° C-on Amikor permetező-SRI a kamrában és a további termékek által létrehozott erős forgalomban, és mivel párologtatás-nek érvényt TEP-sok, így expressz bejelentkezési niju hűtés. A szén-dioxid gátolja a mikroorganizmusok fejlődését, ami hozzájárul a tartósító hatás megteremtéséhez a termékek tárolása során. A hatás mértéke függ a környezet koncentrációjától, hőmérsékletétől és a mikroorganizmusok típusától.
Ábra. 16. A szén-dioxid-fázis egyensúlyi sémája:
1 - gőz; 2 - szilárd; 3 - folyadék; a hármas pont
Ígéretes alkalmazás A szén-dioxid fagyasztás hús felét, hűtés, fagyasztás a hús csontozás után a pár formájában, hűtés, fagyasztás baromfi, fagyasztott előfőzött és formázó darált termék, a termék csomagolásán szén-dioxid alatt, hűtés járművek végrehajtása fagylaltok és így tovább.
Folyékony hűtőközeg. Folyékony hűtőközeg hűtésére használt termékek jeges víz és gyengén-bye sóoldatok, és a fagyasztás - vizes nagy koncentrációjú rastvorysoley, glikolok, folyékony nitrogén, szén-dioxid, a levegő, hűtőközegek, stb
A folyékony tápközegek nagyobb hővezető képességgel és hőkapacitással rendelkeznek, mint a gáz halmazállapotúak, ezért használatukkor a termékek hűtőkezelésének időtartama lényegesen csökken.
Ha a termékeket 0 ° C-ot elérő hőmérsékletre hűtjük, tiszta jeges vizet használjunk. Hűtsük le a termékeket merítési vagy öntözési módszerekkel. Ezek a módszerek elég hatékonyak a madarak, halak, gyümölcsök hűtésére.
A gyenge sóoldatok - a tengervíz és a gyenge nátrium-klorid, magnézium, kalcium - oldatok használata alacsonyabb hőmérsékleten érhető el. A tengervíz fagyáspontja a sótartalomtól függően -1,5 és -3 ° C között van. A legjobb eredmény a jég hozzáadása a hűtőben.
A hideg vízben való hűtés időtartama függ a termék típusától és térfogatától, a víz hőmérsékletétől, a keringési sebességétől és néhány perc és több óra között.
A termékek fagyasztásához nagy koncentrációjú sók vizes oldatait alkalmazzák. A sókoncentráció növekedésével csökken a fagyási hőmérsékletük. Fagyasztásuk legalacsonyabb hőmérsékletét nevezzük kriohidrátnak, és a megfelelő só koncentráció eutektikus. Az ilyen állapot a három fázis termodinamikai egyensúlyának következménye - oldat, só és jég. A keverék sótartalmának további növelésével az olvadáspont nem csökken, hanem emelkedik.
A gyakorlatban vizes oldatokat használnak fel a nátrium, a magnézium és a kalcium-klorid sók, amelyek eutektikus koncentrációban legalább -21,2, -33,6 és -55 ° C-os fagyáspontot tartalmaznak. Korlátozottan alkalmazható nátrium-, cink- és kálium-klorid-szulfát-oldatok is, amelyek kriogén hidrát-hőmérséklete -1,2, -6,5 és -11,1 ° C.
A nátrium-klorid olcsó, nagy a hővezetési, de nagyobb a korrózió képességgel, olyan fagyasztva-SRI csomagolatlan termékeket részben prosalivaet; Ezenkívül nagyon mérgező, ami korlátozza ezeknek a sóknak a megoldását. Jellemzően, ezeket használják a zárt rendszerekben lehűlni az ökör-, amelyek kevésbé hajlamosak a korrózióra miatt bo-Lee alacsony oxigéntartalmat, és a speciális adalékok - komplexképző (nátrium-szilikát, krómsav elegyet et al.), Amelyek csökkentik a korrózió. A legszélesebb körben használt találhatók machineless hűtési módszerek holodoakkumulyatorami az EV-tectic oldatot (eutektikus lemez) szállítási hűtés, valamint hűtő sóoldat a régi rendszerben ütemű hűtés nagy hűtőszekrények.
A glikolok olyan folyadékok, amelyek vizes oldata alacsony fagyáspontú. A glikolok kevésbé agresszívak a fémek tekintetében, de viszkozitásuk és kevésbé hővezetőképes. Az etilén-glikol enyhén toxikus, szagtalan, bármilyen arányban vízzel keverve, a tiszta etilénglikol fagyasztási hőmérséklete -17,5 ° C, és 70% -os vizes oldata -67,2 ° C. A propilénglikol vizes oldatokban nem kölcsönhatásba lép a fémekkel, nem toxikus. Ezek a hűtőfolyadékok nagyon hatásosak a kis tömegű termékek gyors csomagolására.
A fagyasztás élelmiszer -40 ° C lehet használni, mint diklór-metánban, egy színtelen folyadék, csaknem oldhatatlan vízben, a fagyáspont -6 ° C-on Hiányosságai közé tartozik a kis hőteljesítmény és a gyúlékonyság.
A folyékony nitrogént különösen értékes termékek fagyasztására használják öntözéssel vagy merítéssel, valamint gáznemű nitrogén előállítására és levegőn való keverésére. A folyékony nitrogén forráspontjának hőmérséklete -195,6 ° C, így nagy hőmérséklet-csökkenés jön létre a fagyasztott termék és a hűtőközeg között, ami nagyban fokozza a folyamatot. Hasonlóképpen használjon folyékony szén-dioxidot, levegőt, kladont.
Tömör hűtőközeg. Szilárd vizes közegek közé tartozik a víz jég, jég és só elegye (jeges-sóhűtés), szárazjég.
A friss és a tengervízből nyert vizes jég hűtésére, tárolására és szállítására szolgál.
A jég hűtőközegként való széles körű használatát elsősorban fizikai tulajdonságai, valamint gazdasági tényezői magyarázzák. víz jég olvadási hőmérséklete légköri nyomás-0 ° C-on, adott olvadási hő 334,4 J / kg, sűrűsége 0,917 kg / m 3 fajhője 2,1 kJ / (kg • K), hővezetési 2,3 W / ( m · K). Ha a folyadék a folyékony állapotból a szilárd állapotba (jég) kerül, a térfogat 9% -kal nő.
Természetes jég, betakarított vágással vagy Bittern-Libaniosz nagy blokkok jég képződött természetes-TION tározók réteges fagyasztás víz a vízszintes-TION oldalak cseppkövek kapacitást a hűtőtornyok. (Különleges élelmiszerek iránti kereslet célokra használja a grönlandi jég antark-matic, mint a legtisztább. Kor grönlandi jég több mint 100.000 év.) Ice tárolt helyszínen bilincsek, védett az ömlesztett hőszigetelő és jég tárolására állandó és-idő mennoy szigetelés.
A mesterséges jégeket friss friss vagy tengeri víz fagyasztásával lehet jégkészítőben tartani. A jég minőségét, annak formáját, méretét és módját, a fogyasztók megszerzését, tárolását és szállítását a cél és a konkrét alkalmazás határozza meg.
A fagyos fagyasztás során a matt jég ivóvízből készült. A természeti adottságokkal ellentétben tejszerű színű, nagyszámú légbuborék jelenlétének köszönhetően, amelyek a víz jégbe való átalakulása során keletkeznek. A buborékok csökkentik a jég permeabilitását fénysugarakra, és áttetszővé válik.
A átlátszó jég üveg. Ehhez vizet öntünk az öntőformába, és a fúvókákon átáramlik a sűrített levegő. A fagyasztó vízen keresztül átszivárog, és levegő buborékokat hord. Az átlátszó jég kis méretű darabokban készül, és italokat hűt.
A baktériumölő adalékokkal rendelkező jégeket úgy tervezték, hogy a halak, a hús, a baromfi és egyes zöldségfélék közvetlenül érintkezzenek velük. A baktericid adalékok csökkentik a termékek mikroorganizmusokkal való szennyeződését.
A mesterséges jég alakjától és tömegétől függően blokk (5-250 kg), pikkelyes, extrudált, csőszerű és havas.
A jégblokk nagy, közepes és finom.
A pelyhes jeget a forgó dobon, lemezen vagy hengeren lévő víz permetezésével nyerik, amely a hűtőközeg párologtatója. A dob felszínén lévő víz gyorsan lefagy, és a keletkező jeget levágja marószerszámokkal vagy nem tengelyekkel. A jégkészítők 60-5000 kg / nap ilyen jeget termelnek. A hűvös jég hatékonyan hűthető hús, húskészítmények, zöld zöldségek, gyümölcsök hűtése során. A legmagasabb hőátadási tényező akkor érhető el, ha hűtés közben a termékek szorosan érintkeznek a jéggel.
A zúzott víz jégének különböző sókkal való összekeverése eredményeképpen az olvadó jég hője mellett felszívódik a só vízben való feloldódása, ami lehetővé teszi a keverék hőmérsékletének jelentős csökkenését. Az oldat lehűthető a kriohidrát pontra.
A jégsót hűtést mind érintkezési, mind nem érintkeztetési módszerrel végezzük.
Az érintkezésbe kerülő jégsótáshűtés hátránya, hogy a termék sózza ki, amely hosszú ideig tárolva serkenti a zsír oxidációját, csökkenti a prezentációt és a fogyasztói értékeket. Az eutektikus oldatokkal ellátott, üreges lemezek formájában nem érintkező jégsótikus hűtés elkerüli ezeket a hátrányokat.
A szárazjég szilárd szén-dioxid. Száraz jég készítő három egymást követő szakaszból áll: a termelés a tiszta gáz-halmazállapotú szén-dioxid, és így előállítjuk a cseppfolyósító snowlike tömege és megnyomja az utóbbi tömbök plotnos Tew 1400- 1500 kg / m 3. A különbség annak termelési ciklus SEASON-on, közepes és alacsony nyomás.
A szárazjég a folyékony szén-dioxidot úgy is előállíthatjuk, két- három módon: fojtásával folyékony szén-dioxidot a hármas pont nyomást, majd azt követő préseléssel a nedves laza hó blokkokra szárazjég; légköri nyomáson való fékezéssel a jégblokk konszolidációjával a jégképződés során. Hűtőközegként jelentős előnyökkel rendelkezik a vízi jégnél: az egységnyi tömeg hűtőkapacitása 1,9, egységnyi térfogat 7,9-szer nagyobb; légköri nyomáson, szárazjég át egy gáznemű állapotban yanie-, megkerülve a folyékony fázist, amely megszünteti a nedvesített felületet-sti terméket. Az alacsony hőmérsékleten a szublimáció száraz jég (-78,9 ° C), és engedje el a szén-dioxid-gáz csökkenti az oxigén koncentrációja a felületen a termék, CO-zdayutsya kedvezőtlen életkörülmények a mikroorganizmusok.
A szárazjég a tetejére és a csomagok közé kerül, és hűtőközegként használják fagylalt, gyümölcs, bogyók tárolására. A száraz zúzott jégeket speciális hűtőrendszerekben használják, amelyek megakadályozzák a fémtartályokban. A jég szublimálására szolgáló termékeket a helyiség rakományterében vagy kifelé irányítják.
Közvetlen kiveszi folyékony szén-dioxidot, így szemcsés szilárd anyagot feloldjuk vagy snowlike szén-dioxid, amely szükséges hűtésének csomagolt pro kek (hús, hal, zöldség).
Többtálcás és szállítószalagfagyasztókban különböző fémeket alkalmaznak hőátviteli közegként üreges lemezek formájában, amelyeken belül közbenső hűtőfolyadék áramlik. A fémek magas hő- és hőmérséklet-vezetőképességgel rendelkeznek, és közvetlenül érintkezve a termékkel fokozzák a hőcserét. A legszélesebb körben használt acél, öntöttvas, réz, alumínium és alumínium ötvözetek.
A melkodrobleny jég, polimer gyöngyök, valamint a készítmény (például álló keverék búzadara, cukor, só és jég melkodroblenogo), mint a hűtőlevegő szuszpendáljuk a közbenső hőhordozó során a fluidizáló Zamora-zhivaniya módszer. Egy ilyen közeg hatása alatt egy felfelé kis sebességgel szellős-láb áramlás által generált a ventilátor, alakítjuk forráspontja-vezető réteg, amelyen keresztül egy fagyasztható terméket mozog. Ily módon lefagyasztja a bogyókat, zöldségeket, félkész termékeket.