ПР №4 Охолоджування та заморожування

Прикріпити файл з написаною ПР на штампі

Практична робота №4

Тема: ОХОЛОДЖЕННЯ ТА ЗАМОРОЖУВАННЯ

Мета: ознайомитись з основними методами  проведеня процесів охолодження і заморожування в харчовому виробництві та апаратами, в яких вони проводяться.

Матеріальне забезпечення: опорні конспекти; відеозапис процесу виробництва морозива, зразки харчової продукції: морозиво, пельмені, молоко; розчини солі, лід.

Загальні та теоретичні положення:

У промисловій практиці користуються такими трьома способами холодильного оброблення і зберігання продуктів за їх середньо-об'ємною температурою: 1) на 1-4° С вище від кріоскопічної - це охолоджування і зберігання охолоджених продуктів; 2) на 1-3° С нижче від кріоскопічної — це підморожування і зберігання підморожених продуктів; 3) значно нижче кріоскопічної - це заморожування і зберігання-заморожених продуктів.

Під кріоскопічною температурою розуміють температуру початку утворення кристалів льоду з тканинних соків продукту; її дуже часто називають температурою замерзання.

Охолодження може бути природним і штучним. Під час природного охолоджування тіло може бути охолоджене тільки до температури довкілля, наприклад, до температури повітря або води. Нижчі температури досягаються штучним охолоджуванням.

Найбільш поширеними й доступними теплоносіями, що охолоджують, є вода, повітря й лід, які дають змогу охолодити до 0° С. Для охолоджування до температур нижче 0°С застосовують суміші льоду з сіллю, сухий лід, холодильні розсоли (розчини NаСl, СаС1₂), зріджені аміак, фреони та ін.

Вибір того або іншого способу охолодження залежить від техніко-економічних показників різноманітних способів і визначається цільовим призначенням процесу, видом продукту і його кількістю.

Процес охолодження продуктів здійснюється в газовому (повітряному) й рідкому середовищах, в апаратах з теплопередаючою поверхнею, у вакуумі.

Повітряне охолодження. Повітря - найбільш розповсюджений холодоагент. Воно не має запаху і на більшість харчових продуктів не виявляє шкідливого впливу (за винятком окислюючої дії кисню). До недоліку охолоджування в повітрі можна віднести низький коефіцієнт тепловіддачі з боку повітря, порівняно низька питома теплоємність повітря, випаровування вологи з поверхні продукту, що супроводжується втратою їхньої маси за недостатньої вологості повітря.

Для інтенсифікації теплообміну підвищують швидкість переміщення повітря (за допомогою вентилятора) і збільшують перепад температур між ним і продуктом, що охолоджується.

Водяне охолодження. Вода має більшу теплоємність і вищі коефіцієнти тепловіддачі, ніж повітря. Охолодження в холодній воді або розсолі може бути контактним або безконтактним. При контактному охолоджуванні продукт розмі щують у рідкому охолоджувальному середовищі При безконтактному охолоджуванні продукт відділений від рідкого охолоджувача металевою стінкою або волого-непроникною оболонкою.

Охолодження льодом. Лід застосовують для одержання-температури близько 0° С, оскільки за цієї температури він плавиться і віднімає теплоту від продукту. Якщо додати до льоду або снігу кристалічну поварену сіль (NаСl), то температура танення цієї суміші буде нижча ніж 0°С, і величина її визначається кількістю солі в суміші. У тих випадках, коли продукт, що охолоджується, рідкий, хімічно не взаємодіє з водою і для нього допускається розведення, лід вноситься в нього безпосередньо. При цьому лід нагрівається рідиною до 0^оС, а після цього плавиться, віднімаючи теплоту плавлення від рідини, що охолоджується. Тривалість охолоджування льодом залежить від умов проведення процесу; вона зменшується зі зменшенням розмірів шматків льоду і збільшенням інтенсивності перемішування рідини.

Для штучного охолоджування може бути використаний будь-який фізичний процес, пов'язаний з вилученням теплоти (плавлення, сублімація, кипіння та ін.). Способи одержання штучного холоду класифікуються за необхідною температурою охолодження. Умовно розрізняють помірне охолодження (Т від +20 до -100^оС) і глибоке охолодження (Т нижчі ніж -100^оС).

У процесах штучного охолодження теплота від охолоджуваного тіла відводиться до холодильного агента, що виконує роль переносника теплоти. Температуру холодильного агента знижують за допомогою випаровування рідин з низькою температурою кипіння, наприклад аміаку, фреонів (СClF₂, СНСlF₂) тощо, або розширення попередньо стиснутих газів. Розширення газів і зниження тиску здійснюються в дроселюючих устроях або в детандерах.

Крім випаровування низькокиплячих речовин і розширення газів, для охолодження використовують тепловий ефект плавлення, звичайно льоду, але його можна використовувати тільки до температури його плавлення, тобто до 0° С. Для безперервного помірного охолодження найчастіше використовують компресійні холодильні машини. У цих машинах у якості холодильних агентів використовують речовини з низькою температурою кипіння, що здатні випаровуватися за температури нижчої від 0° С при підведенні теплоти від охолоджуваного тіла. Внаслідок наступного стиснення пари й охолодження до звичайної температури вона знову перетворюються на рідину. Стиснення пари здійснюється в поршневих чи турбокомпресорах.

Робота компресійної холодильної машини побудована за принципом замкненого циклу (рис.1) Компресор 2 видаляє з випарника пару холодильного агента і стискує її до тиску, за якого вана може бути зрджена при охолодженні водою в коненсаторі 1. Рідкий холодильний агент із конденсатора подається через дросельний вентиль 4 у випарник 3, де випаровується за низької температури, віднімаючи теплоту від охолоджувального середовища. При дроселювання ентальпія агента не змінюється, а тиск і температура знижуються. Пара холодильного агента, що виходить із випарника 3, надходить у компресор, стискується, і цикл повторюється.

Основними вимогами до речовин, які застосовуються як холодильні агенти, є велика прихована теплота випаровування та можливо менший питомий об′єм пари. Велика прихована теплота випаровування дозволяє зменшити кількість агента, що циркулює в системі, необхідну для досягнення заданої холодопродуктивності, а малий питомий об′єм пари приводить до зменшення розмірів холодильної машини.

Основні способи заморожування в сучасній технології поділяються на заморожування в рідкому середовищі заморожування в повітряному середовищі. Найчастіше застосовують контактне заморожування в повітрі. Розрізняють заморожування з природним переміщенням повітря (в камерах) та зі змушеним рухом повітря (тунельні морозилки, гравітаційно-конвейєрні та флюїдизаційні швидкоморозильні апарати). Рідкими середовищами для контактного заморожування продуктів є розчини солі. Водночас із перевагами (простота й доступність, прискорення процесу і відсутність втрати маси) цей спосіб заморожування має й недолік – проникнення солі в продукт, що приводить до зміни його кольору і погіршення зовнішнього вигляду.

Залежно від призначення розрізняють апарати для охолоджування і апарати для заморожування продуктів. За видом продуктів, що піддаються охолоджуванню і заморожування, розрізняють апарати для рідких, пластичних і твердих продуктів. Залежно від агрегатного стану охолоджувального сердовища розрізняють: обладнання для охолоджування і заморожування в повітряному середовищі, в рідкому середовищі, а також таке, що виористовує твердий теплоносій і вакуум.

Хід роботи:

1. Ознайомитись з опорним конспектом і загальними та теоретичними положеннями.

2. Проаналізуйте відомі вам холодагенти (вода, лід, повітря, розчини солей, азот, фреони). Наведіть їх переваги та недоліки.

3. Зобразити схему компресійної холодильної машини, навести основні складові частини та принцип дії.

4. Скласти схему класифікації апаратів для охолоджування і заморожування.

5. Передивіться відеозапис виробництва морозива. Які процеси, розглянуті в ході даної практичної роботи, застосовуються під час виробництва? В яких апаратах вони відбуваються? Що використовується в якості холодагента?

6. Зробити висновки за результатами даної роботи.

Контрольні запитання:

1. Які способи холодильного оброблення і зберігання продуктів ви знаєте?

2. Що називають кріоскопічною температурою?

3. Що таке охолодження/підморожування/заморожування?

4. Види охолодження. Які речовини використовують як теплоносії при охолодженні?

5. Від чого залежить вибір того або іншого способу охолодження?

6. Як можна прискорити процес повітряного охолодження?

7. Види водяного охолодження. Приклади використання.

8. Як можна знизити температуру охолодження льодом? Від чого залежить тривалість охолодження льодом?

9. Основні вимоги до речовин, які застосовуються як холодагенти.

10. Основні способи заморожування.