Специальности 271200 и 351100 всех форм обучения

Стр 1 из 15Следующая ⇒

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ

( образован в 1953 году)

___________________________________________________________________________

Кафедра “Холодильные системы и технологии”

Дистанционное Холод-5.22.2712.зчн.плн.

обучение Холод-5.22.2712.зчн.скр.

Холод-5.22.3511.зчн.плн.

Холод-5.22.3511.зчн.скр.

В.И. Новиков, М.А. Новикова

ХОЛОДИЛЬНАЯ ТЕХНИКА

И ТЕХНОЛОГИЯ

Учебно-практическое пособие для студентов

Специальности 271200 и 351100 всех форм обучения

www.msta.ru

Москва - 2004г.

УДК 621.56 (075.8)

ББК 31.392

Х 73

© Новиков В.И., Новикова М.А. Холодильная техника и технология. Учебное пособие для студентов технологических специальностей.– М., МГУТУ, 2004

В первой части учебного пособия в краткой форме рассмотрены основы холодильной техники, в которых отражены принципы получения низких температур, термодинамические основы холодильных циклов, приведено краткое описание основных элементов холодильных машин. Во второй части учебного пособия освещены основы теории и практики холодильного консервирования пищевых продуктов, приведены методы расчета процессов холодильной обработки, дано описание единой холодильной цепи.

Учебное пособие может быть полезно слушателям институтов повышения квалификации, специалистам пищевой промышленности.

Учебное пособие предназначено для студентов факультета «Технологического менеджмента» (спец. 2712, 3511) 3-его курса полной и 2-ого курса сокращенной форм обучения.

Составили: к.т.н., доцент Новиков В.И

ст. преподаватель Новикова М.А.

Рецензенты: Агеев Геннадий Львович – к.т.н., доцент кафедры «Холодильной техники», Московский технологический университет прикладной биотехнологии»;

Лапин Валентин Леонидович – к.т.н., доцент, ОАО КМН «Лира»

Редактор Свешникова Н.И.

ISBN 5-16-000351-7

© Московский государственный университет технологий и управления, 2004

109004, Москва, Земляной вал, 73

СОДЕРЖАНИЕ

1 Введение ……………………………………………………………………………4

2 Холодильная техника……………………………………………...………………...4

2.1 Основные способы получения низких температур…………………………..4

2.2 Термодинамические процессы в холодильных циклах………...……………7

2.3 Термоэлектрическое охлаждение……………………………………………12

2.4 Холодильные агенты и хладоносители………………………...………….....14

2.5 Холодильные машины………………………………………...……………....17

2.6 Основные элементы холодильных машин………………………………..….21

Тесты …………………...………………………………………………………….26

3 Холодильная технология…………………………………………………………..26

3.1 Состав и основные свойства пищевых продуктов…………………………..26

3.2 Методы и способы консервирования пищевых продуктов……………..….30

3.3 Влияние низких температур на микрофлору и качество продуктов…..…..32

3.4 Основные процессы холодильной обработки пищевых продуктов

и сырья………………………………………………………………………..…...34

3.5 Отепление и размораживание………………………………………………...46

3.6 Холодильное технологическое оборудование ……………..…………….….49

Тесты ……………………………………………………………………………....55

4 Холодильные предприятия и транспорт ……………………..……………….…..55

4.1 Непрерывная холодильная цепь……………………………………………...55

4.2 Холодильники……………………………………………………………….…57

4.3 Торговое холодильное оборудование………………………………………..58

4.4 Холодильный транспорт………………………………………………………61

Тесты ………………………………………………………………………………66

5 Литература …………………………………….……………………..……..………67

6 Приложения …….…………………………..…………………..………..………68

Введение

Практически нет сферы деятельности человека, где бы ни использовался холод. Особенно широко применяется при производстве и хранении продуктов питания.

Для осуществления процесса охлаждения необходимо иметь два тела: охлаждаемое и охлаждающее. В данном случае охлаждающее тело является источником низкой температуры. Охлаждение будет проходить, пока между телами происходит теплообмен. Источник низкой температуры должен функционировать постоянно, так как охлаждение должно осуществляться непрерывно. Это возможно при достаточно большом запасе охлаждающего вещества (тела) или при его конечном количестве, если восстанавливать первоначальное состояние вещества. Последний метод непрерывного получения низкой температуры широко применяется в холодильной технике с использованием различных холодильных машин.

Холодильная техника

Охлаждение - процесс понижения температуры охлаждаемого тела.

Охлаждение может быть - естественное и искусственное. При естественном охлаждении теплота от более нагретого тела самопроизвольно переходит к менее нагретому. При искусственном охлаждении температура охлаждаемого тела становится ниже температуры окружающей среды, т.е. искусственное охлаждение невозможно без затраты энергии.

Принято подразделять область низких температур (интервал от температур окружающей среды до температур, близких к абсолютному нулю) на область умеренно низких (до 120 К) и криогенных (ниже 120 К) температур.

Для создания низких температур применяют различные физические процессы, которые сопровождаются отводом теплоты.

Холодильные агенты и хладоносители

Холодильные агенты используют в холодильных, теплонасосных установках и установках кондиционирования воздуха. Основными холодильными агентами являются вода, аммиак, хладоны (фреоны) и воздух.

Хладоносители

Хладоносители подразделяют на жидкие и твердые. К жидким относятся водные растворы солей — рассолы и однокомпонентные вещества, замерзающие при низких температурах (этиленгликоль, кремний-органическая жидкость).

Применяют водные растворы солей NaС1, МgCl₂, СаСl₂, температура замерзания которых до известного предела (состояния криогидратной точки) зависит от концентрации рассола. Для раствора NаС1 криогидратная точка

-21, 2°С, для МgСl₂ -33, 6°С, для СаСl₂ -55°С. Для уменьшения коррозирующего действия рассолов на металлические части оборудования в них добавляют пассиваторы: силикат натрия, хромовую соль, фосфорные кислоты.

Этиленгликоль в зависимости от концентрации в воде может иметь температуру замерзания от 0°С (вода) до -67, 2°С при концентрации 70% по объему.

Твердые хладоносители — это эвтектический лед, образующийся при криогидратной температуре, представляющий собой смесь льда и соли и имеющий постоянную температуру плавления.

Вопросы для самопроверки

1 Какие вещества используются в холодильных машинах в качестве холодильных агентов?

2 Как влияют на работу холодильной машины теплофизические характеристики рабочих тел?

3 Как влияют на окружающую среду различные хладагенты?

4 Какие вещества используются в качестве хладоносителя?

Холодильные машины

Непрерывное получения низкой температуры широко применяется в холодильной технике с использованием различных холодильных машин.

Холодильной машиной называют комплекс оборудования, необходимый для осуществления холодильного цикла.

В зависимости от вида физического процесса, в результате которого получают холод, холодильные машины подразделяют на следующие типы:

- использующие фазовый переход рабочего тела из жидкого в газообразное состояние (компрессионные, абсорбционные, сорбционные, пароэжекторные);

- использующие процесс расширения воздуха (газовые, вихревые);

- термоэлектрические.

В зависимости от вида используемой энергии различают холодильные машины:

- использующие механическую энергию (компрессионные паровые, газовые);

- теплоиспользующие (пароэжекторные, абсорбционные и сорбционные).

Холодильные машины подразделяют и по другим типам.

Газовые холодильные машины

В газовых холодильных машинах холодильным агентом являются газообразные вещества, агрегатное состояние которых не изменяется при совершении цикла.

Холодильным агентом в таких машинах является в основном воздух, поэтому их называют воздушными холодильными машинами.

Первые воздушные холодильные машины появились 100 лет назад. Однако, тогда они не получили широкого распространения и были вытеснены с рынка парокомпрессионными, так как удельная массовая холодопроизводительность воздуха значительно меньше, чем кипящего холодильного агента в цикле паровой холодильной машины. При использовании воздушных холодильных машин требуется большая массовая подача холодильного агента, поэтому только по мере развития газотурбинной и особенно турбореактивной техники удалось создать воздушные турбохолодильные машины, близкие по экономичности в области относительно низких температур (от -80 до -120°С) к парокомпрессионным.

Воздух вначале сжимается в компрессоре. Затем он охлаждается в теплообменнике, отдавая поглощенную энергию внешней среде, например воде.

После этого воздух адиабатически расширяется в детандере, совершая полезную работу, и поступает в охлаждаемый объект, где нагревается, отводя теплоту от охлаждаемого тела. Из охлаждаемого объекта воздух вновь поступает в компрессор, и цикл повторяется.

Цикл воздушной холодильной машины имеет большие необратимые потери, поэтому термодинамически он целесообразен, если воздушная холодильная машина осуществляет комбинированный цикл, охлаждая и нагревая одновременно. Такие машины имеют холодопроизводительность 30кВт и более и используются для быстрого замораживания эндокринного сырья (железы животных, используемых в медицине), некоторых видов продуктов растительного происхождения (плодов, овощей, ягод), кулинарных изделий и др.

Вихревая труба представляет собой цилиндрическую трубу, разделенную диафрагмой на холодную и горячую части.

С термодинамической точки зрения процессы, протекающие в вихревой трубе, сводятся к тому, что слои воздуха, вращающиеся вблизи оси, отдают кинетическую энергию остальной (периферийной) массе воздуха и при этом охлаждаются. Другая же часть воздуха воспринимает эту энергию и нагревается в результате трения, на преодоление которого затрачивается значительная часть кинетической энергии.

Термодинамическое совершенство воздушных холодильных машин вихревого типа не превышает нескольких процентов и зависит от использования теплоты потока воздуха, выходящего из горячей части вихревой трубы. Если эта теплота утилизируется, то общая эффективность повышается. Вихревые трубы просты в изготовлении и эксплуатации, компактны и высоконадежны. Однако область использования их ограничена вследствие низкой экономичности их термодинамических процессов.

Теплообменные аппараты

Теплообменные аппараты являются необходимыми элементами холодильных машин. Они оказывают существенную, а в ряде случаев и определяющую, роль на массогабаритные и энергетические показатели. Например, доля испарительно-конденсаторных агрегатов в общей массе парокомпрессорных машин составляет до 70%.

К основным теплообменным аппаратам относятся: конденсаторы; испарители для охлаждения жидких хладоносителей, воздухоохладители и другие приборы охлаждения.

Эффективность теплообменных аппаратов существенно влияет на количество потребляемой холодильной машиной энергии. Это определяется совершенством и степенью обратимости процессов, протекающих в них. И в первую очередь условиями передачи теплоты между теплообменивающимися средами.

Расчет теплообменных аппаратов сводится к определению коэффициента теплопередачи, с учетом которого и при заданном температурном напоре (разности между температурами между теплообменивающимися средами), определяют требуемую поверхность теплообмена аппарата. По рассчитанной поверхности подбирают соответствующий аппарат.

Конденсаторы. Конденсатор – теплообменный аппарат, предназначенный для перевода холодильного агента из газообразного состояния в жидкость, т.е. – конденсации.

В реальных холодильных машинах холодильный агент поступает в конденсатор в перегретом состоянии. Далее он охлаждается, конденсируется и образовавшаяся жидкость, чаще всего немного переохладившись, выходит из аппарата

Конденсаторы по принципу отвода теплоты и своим конструктивным особенностям подразделяются:

- кожухотрубные (горизонтальные и вертикальные);

- испарительные;

- воздушные.

Кожухотрубные конденсаторы имеют цилиндрический кожух, в котором расположены трубы. Концы труб закреплены в специальных трубных решетках. Вода, отводящая теплоту от конденсатора, движется внутри этих труб, а холодильный агент подается в межтрубном пространстве.

Кожух и трубы аммиачных кожухотрубных конденсаторов изготавливают из стали. Они бывают горизонтального и вертикального исполнения.

Кожух хладоновых конденсаторов изготавливают стальным, а трубы чаще из цветных металлов, имеющими оребрение на наружной поверхности. Хладоновые кожухотрубные конденсаторы бывают только горизонтального исполнения.

Испарительные конденсаторы имеют вертикальный прямоугольный кожух, внутри которого расположены друг над другом два змеевика (форконденсатор и основной). Змеевики имеют горизонтально расположенные трубы, причем у верхнего змеевика они оребрены. Нижний змеевик снаружи орошается водой. В верхней части аппарата установлены вентиляторы, обеспечивающие подачу наружного воздуха в кожух аппарата.

Пары хладагента поступают в верхний змеевик (форконденсатор), где охлаждаются до состояния насыщения, а затем во второй. В основной секции происходит конденсация паров. Отвод теплоты происходит за счет частичного испарения воды, обеспечиваемого теплотой конденсации и подачей наружного воздуха.

Воздушные конденсаторы выполняются со свободным движением воздуха (естественная конвекция) и принудительным (вынужденная конвекция).

Использование воздушных конденсаторов позволяет полностью отказаться от применения воды, что существенно снижает эксплуатационные расходы, в условиях все более растущего дефицита пресной воды.

Воздушные конденсаторы нашли широкое применение в бытовой и торговой холодильной технике. В настоящее время они активно внедряются во многих отраслях, где широко используется холод.

Теплообменная поверхность воздушных конденсаторов обычно выполнена из пучка труб с плотно насаженными на них пластинчатыми металлическими ребрами.

В малых холодильных машинах, особенно в бытовой технике, нашли широкое применение воздушные конденсаторы со свободным движением воздуха. В основном это конденсаторы листопрокатные, листотрубные и проволочнотрубные.

Существенным недостатком воздушных конденсаторов является их большая металлоемкость.

Испарители для охлаждения жидких хладоносителей. Испаритель – теплообменный аппарат, в котором кипящий холодильный агент отводит теплоту от жидкого хладоносителя, понижая при этом его температуру.

Испарители по принципу отвода теплоты и своим конструктивным особенностям подразделяются:

- кожухотрубные (с межтрубным и с внутритрубным кипением хладагента);

- открытого типа (панельные).

Кожухотрубные испарители принципиально выполнены так же как горизонтальные кожухотрубные конденсаторы. Аппараты с внутритрубным кипением хладагента более эффективны, меньше подвержены опасности разрыва труб при замерзании хладоносителя, в них меньше требуется количество заправляемого холодильного агента.

Панельные испарители состоят из прямоугольного бака, в котором вертикально расположены панельные секции с каналами. Охлаждаемая жидкость (например, раствор CaCl₂) циркулирует через бак, холодильный агент подается в каналы секций, где кипит, отбирая теплоту от жидкого хладоносителя.

Воздухоохлаждающие аппараты. В зависимости от принципа действия охлаждение воздуха может осуществляться при непосредственном контакте с теплоотводящей средой, через разграничивающую стенку или смешано.

Наибольшее распространение получили аппараты, в которых воздух охлаждается, контактируя с холодной поверхностью, отделяющей его от кипящего хладагента или хладоносителя. Аппараты, в которых воздух охлаждается кипящим хладагентом, называются непосредственного охлаждения.

Устройства непосредственного кипения имеют принудительное движение воздуха или естественное. Аппараты первого типа называют воздухоохладителями, а второго – приборами тихого охлаждения (батареями).

Воздухоохладители обычно изготавливают в виде пучка оребренных труб, размещенных в кожухе. Батареи изготавливаются из горизонтальных труб, имеющих оребрение в виде навитой полосы или вертикальных пластин (ребер).

В процессе охлаждения из воздуха на поверхности охлаждающих приборов выпадает влага в виде капель воды, но чаще всего инея («снеговой шубы»). Чем ниже температура поверхности, тем интенсивнее выпадает. Это ухудшает теплоотдачу от воздуха к охлаждающей поверхности воздухоохладителя (батареи). Для снижения предусматривается система оттайки с использованием горячих паров холодильного агента, электрообогревом и др.

Вспомогательное холодильное оборудование. В действующих холодильных установках кроме основных теплообменных аппаратов, обеспечивающих функционирование холодильной системы, используются различные устройства, аппараты, механизмы. Они предназначены для обеспечения безопасности, повышения эффективности и стабильности работы как отдельных механизмов, аппаратов, так и всей установки в целом.

К вспомогательному оборудованию относятся:

- отделители жидкости, обеспечивающие защиту компрессоров от попадания в них жидкого холодильного агента, т.е. от «гидроудара», приводящего к разрушению компрессора;

- маслоотделители, предназначенные для отделения капель масла от паров хладагента, выходящего из компрессора, и, следовательно, недопустимого снижения уровня масла в компрессорах, замасливания внутренних поверхностей теплообменных аппаратов;

- промежуточные сосуды, предназначенные для работы в установках двухступенчатого сжатия, чтобы обеспечивать снижение температуры пара после сжатия в первой ступени, а также переохлаждения жидкости перед дросселированием;

- ресиверы различного назначения (линейные, циркуляционные, дренажные, защитные), регенеративные теплообменники, насосы для хладагента и воды, водоохлаждающие устройства (градирни) и др.

Вопросы для самопроверки

1 Назначение конденсаторов? Их классификация?

2 Назначение испарителей? Их классификация?

3 Методика подбора теплообменных аппаратов?

4 Типы ресиверов? Их назначение в холодильных машинах?

Тесты

1 Что такое обратный круговой процесс?

а) обратимый цикл; б) холодильный цикл; в) тепловой насос.

2 Для чего применяют хладагент в холодильных машинах на предприятиях пищевой промышленности?

а) Для осуществления кругового процесса; б) для отвода теплоты от конденсирующегося хладагента; в) для отвода теплоты от испарителя.

3 Что такое холодопроизводительность цикла?

а) Теплота, подведенная к испарителю; б) энергия, подведенная к электродвигателю; в) разность между энтальпиями конца и начала сжатия хладагента в компрессоре.

4 Для чего нужно оребрение теплообменных аппаратов?

а) Защиты труб от повреждений; б) Более равномерного движения воздуха через аппарат; в) Увеличения теплообменной поверхности.

5 Кокой основной процесс происходит в компрессоре?

а) Подогрев паров; б) сжатие; в) гидравлический удар.

Холодильная технология

Холодильная технология — отрасль знаний и практической деятельности, которые направлены на сохранение сырья и продовольственных продуктов, а также при их промышленном производстве с помощью холода.

Холодильная технология как наука

- изучает влияние холодильной обработки и хранения на продовольственные продукты и определяет оптимальные условия проведения технологических процессов (охлаждение, замораживание, хранение и др.) с учетом особенностей продуктов и свойственных им изменений;

- разрабатывает научно обоснованные методы снижения потерь массы продуктов при их холодильной обработке и хранении;

- совершенствует и создает новые технологии холодильной обработки и хранения совместно с другими методами консервирования, позволяющими минимизировать изменения свойств и потери массы продуктов.

И качество продуктов

Микроорганизмы по отношению к температурным условиям различают на три группы: термофилы, мезофилы и психрофилы.

Термофилы — микроорганизмы, развиваются при температурах 20…80°С; мезофилы живут при 5…57°С, а психрофилы способны расти при относительно низких температурах +10…-10°С.

Психрофильные бактерии активно размножаются на продуктах с небольшой кислотностью — на мясе, рыбе, некислых молочных и овощных продуктах при температуре -5…-8°С.

Большинство плесеней является психрофильными, они довольно активно развиваются на замороженных продуктах. Отдельные виды плесеней прекращают размножение лишь при температуре -8… -10°С.

Микроорганизмы бывают чувствительными, умеренно устойчивыми и нечувствительными к отрицательной температуре. Особенно чувствительны к низким температурам вегетативные клетки плесневых грибов и дрожжей. Наиболее устойчивы почвенные бактерии. Споры плесневых грибов проявляют умеренную устойчивость.

Устойчивость микроорганизмов к действию отрицательных температур зависит от трех факторов: температуры, скорости ее понижения и времени воздействия. Действие отрицательных температур на микроорганизмы проявляется в изменении состояния воды в микробной клетке. Максимальное повреждающее действие оказывает внутриклеточное образование льда. Это приводит к повышению концентрации внутри- и внеклеточных растворов, что ведет к денатурации белков и нарушению барьеров проницаемости.

Однако повреждение микроорганизмов холодом может происходить и без образования льда. Гибель бактериальных клеток в результате холодового шока происходит при очень быстром охлаждении из-за низкого осмотического давления. При этом губительное действие низких температур связано с нарушением нуклеиновых кислот и целостности липидных мембран.

Устойчивость микроорганизмов к отрицательным температурам зависит и от продолжительности воздействия холода. В начале замораживания число бактериальных клеток быстро уменьшается, затем гибель микроорганизмов замедляется, и, наконец, остаются устойчивые к низким температурам клетки, количество которых зависит от условий замораживания, индивидуальной устойчивости вида микробов.

Возможно развитие микроорганизмов при температуре выше -10°С и это может привести к снижению качества хранящегося продукта и даже к его порче. Так, при длительном хранении мороженого мяса при температуре выше -8°С могут развиваться плесневые грибы. Они появляются отдельными колониями, которые впоследствии увеличиваются и уплотняются. Мицелий гриба проникает в толщу мяса, и начинается спороношение. На поверхности продукта появляются белые, серые или черные пятна, в толще мяса накапливаются продукты жизнедеятельности плесеней, появляется затхлый запах. Аналогично протекают эти процессы при хранении мороженой рыбы и других продуктов.

В замороженных ягодах или фруктово-ягодных соках, хранящихся при температуре выше -8°С, образуется продукт жизнедеятельности дрожжей — спирт.

Воздействие низких температур на клетки тканей организмов приводит к нарушению обмена веществ. Данный эффект получил название " температурный шок". В результате нарушения динамического равновесия биохимических процессов в клетках накапливаются промежуточные, зачастую токсичные, продукты обмена веществ.

Если процесс охлаждения проводится быстро, то может наступить гибель биологического объекта. При постепенном снижении температуры организм может адаптироваться, т.е. приспособиться к изменяющимся условиям, и в этом случае выжить.

При охлаждении биологических объектов ниже температур, при которых происходит превращение воды в лед, основную роль начинают играть повреждающие факторы процесса кристаллообразования. Механика кристаллообразования тесно связана с условиями проведения процесса замораживания, что оказывает различное воздействие на состояние замораживаемого объекта, его качество.

Из-за механического воздействия кристаллов льда на клетки происходит нарушение их оболочки. Разрастание кристаллов льда в межклеточном пространстве уменьшаются размеры клетки, вызывает сжатие и образование складок в оболочке, повреждение протоплазмы.

При постепенном понижении температуры сначала кристаллы льда образуются в межклеточной жидкости. Концентрация растворенных веществ в ней вследствие вымерзания воды начинает увеличиваться. Возникает разность между концентрациями растворов в межклеточном пространстве и внутри клеток, что приводит к перемещению влаги из клеток к кристаллам в межклеточном пространстве. Таким образом, увеличиваются кристаллы снаружи клеток и обезвоживается их содержимое. В дальнейшем процесс кристаллизации начинается и в самих клетках. При оттаивании рассмотренные явления развиваются в обратной последовательности.

В случае быстрого понижения температуры биологических объектов кристаллизация будет происходить одновременно внутри клеток и в окружающей их межклеточной жидкости.

В процессе хранения, особенно в условиях нестабильного температурного режима, наблюдается перекристаллизация— увеличение размеров кристаллов.

Повреждающим фактором является повышение концентрации минеральных солей (электролитов) в незамерзшей части клетки. Повышение концентрации солевых растворов ведет к росту осмотического давления в клетках, что вызывает такое явление как " осмотический шок".

Многие биологические объекты лучше сохраняются при быстром и сверхбыстром замораживании, т.к. остается меньше времени для воздействия солевых растворов на структуру белков молекул живых клеток.

Степень повреждающего действия низких температур зависит от места образования кристаллов льда в клетках и тканях биологических объектов. Так, при внутриклеточной кристаллизации интенсивно разрушаются элементы протоплазмы. При замораживании растительных организмов образование льда внутри клеток всегда приводит к их гибели. Подавляющее большинство клеток животного организма также не выдерживает внутриклеточного льдообразования.

Сохранение жизнеспособности биологических объектов при их сверхбыстром замораживании обусловлено витрификацией (стеклообразованием) воды в протоплазме клеток Витрификация представляет собой глубокое переохлаждение жидкости, при котором в ней отсутствует кристаллическая решетка.

В ходе процессов витрификациии и последующей девитрификации (расстекловании) при быстром отеплении не происходит перегруппировка молекул воды, что способствует сохранению тонкой структуры протоплазмы клеток.

Благодаря использованию защитных веществ (глицерин, сахарный сироп, полиэтиленоксид и др.) при замораживании возможно применение очень высоких скоростей замораживания.

Вопросы для самопроверки

1 Какие группы микроорганизмов вам известны?

2 Назовите температурные условия их жизнедеятельности.

3 Какое воздействие оказывают низкие температуры на клетки, ткани и организмы?

Пищевых продуктов и сырья

Охлаждение

Охлаждение — процесс понижения температуры объекта до заданной температуры, но не ниже криоскопической. Благодаря охлаждению задерживаются биохимические процессы и развитие микроорганизмов.

Основная задача охлаждения заключается в создании неблагоприятных условий для развития ферментативных и микробиальных процессов в пищевых продуктах.

Целью охлаждения является сохранение требуемого качества продукта в течение определенного времени.

Каждый способ охлаждения оценивают по совокупности признаков, среди которых первостепенное значение имеют качество продукта и экономичность способа охлаждения.

Используемые способы охлаждения можно объединить в следующие группы:

- охлаждение в воздушной среде (или в среде инертных газов);

- охлаждение с использованием некипящих жидкостей;

- охлаждение с использованием тающего льда или снега;

- охлаждение при контакте с твердыми поверхностями (чаще всего используется для охлаждения жидких продуктов, например, соков, молока и др.).

Данные способы различаются по величине коэффициентов теплоотдачи на поверхности охлаждаемого продукта. На практике пищевые продукты чаще всего охлаждают в воздухе.

Охлаждение в воздухе. Основными параметрами режимов температура, средняя скорость движения и относительная влажность воздуха.

На скорость охлаждения влияет ряд факторов: размеры продукта; величина его поверхности; масса продукта; удельная теплоемкость; начальная температура продукта; конечная температура продукта и многие другие.

Охлаждение пищевых продуктов в воздухе сопровождается испарением влаги с поверхности и выделением внутреннего тепла за счет биологических процессов. Таким образом, охлаждение является комплексным процессом тепло- и массообмена.

Поле относительной влажности воздуха в камерах охлаждения неравномерно.

Если поверхность охлаждаемого тела влажная, то воздух около нее находится в состоянии насыщения при температуре тела, а у поверхности охлаждающих приборов он находится в состоянии насыщения при температуре их теплообменной поверхности. Поскольку эти две поверхности имеют разную температуру, неодинаково и влагосодержание воздуха около них. Все это приводит к испарению влаги с поверхности продукта и ее конденсации из воздуха на поверхности охлаждающих приборов.

По мере увеличения скорости движения воздуха в камере уменьшается неравномерность поля относительной влажности и температуры.

Растительного происхождения

В отличие от многих пищевых продуктов свежие плоды и овощи являются живыми организмами и для сохранения их жизнедеятельности после уборки необходимы определенные условия внешней среды. Особенно важен выбор

конечной температуры охлаждения, при которой их будут хранить, так как повышение или понижение ее на несколько градусов относительно оптимальной температуры хранения вызывает заболевание и преждевременную порчу продуктов.

При соблюдении оптимальных условий охлаждения и хранения продуктов растительного происхождения в них сохраняется максимальное количество питательных веществ, значительно удлиняется срок хранения, плоды и овощи не повреждаются микроорганизмами.

Однако при охлаждении и хранении в продуктах растительного происхождения возникают некоторые изменения.

В плодах и овощах во время охлаждения и хранения происходит испарение влаги. Интенсивность испарения влаги зависит от интенсивности их дыхания. Процесс дыхания свежих плодов и овощей характеризуется окислением органических соединений, главным образом, моносахаридов, кислородом воздуха

(аэробное дыхание), либо их распадом на более простые вещества (анаэробное дыхание).

В результате аэробного дыхания во внешнюю среду выделяются тепло, углекислый газ, водяные пары и другие продукты обмена, требующие удаления их по мере накопления.

При анаэробном (бескислородном) дыхании характерным является расщепление сложных веществ на более простые, которое сопровождается освобождением тепловой энергии. В образовании конечных продуктов анаэробное дыхание идентично спиртовому брожению.

Тепло, выделившееся при окислении или разложении органических веществ, частично используется самими плодами и овощами на синтезирование промежуточных продуктов и частично выделяется в виде свободного тепла.

Об интенсивности тепловыделений плодов и овощей можно судить по скорости их дыхания, для которой.согласно правилу Ван-Гоффа при повышении температуры на каждые 10°С в зоне температур от 0 до 40° интенсивность дыхания увеличивается в 2—3 раза. Однако тепловые выделения плодов и овощей — это сложный процесс, зависящий не только от температуры, но и от возраста тканей, их состояния, участия отдельных ферментативных систем, скорости движения и других факторов. На интенсивность испарения влаги из плодов и овощей при охлаждении и хранении влияют большие размеры клеток и межклеточных пространств, незначительная толщина верхнего слоя клеток, относительно слабая водоудерживающая способность протоплазмы и наличие большой удельной поверхности. Соответственно изменению интенсивности дыхания в процессе испарения влаги живыми организмами растительного происхождения различают три периода. В начале охлаждения происходит наиболее интенсивное испарение влаги, затем наступает период минимального испарения и в конце хранения в связи с перезреванием плодов интенсивность испарения вновь увеличивается. Потери влаги во время охлаждения и хранения способствуют увяданию растительных продуктов и отрицательно влияют на их устойчивость к заболеваниям. Увядание живых клеток меняет направленность ферментативных процессов, усиливая гидролитические. Механические повреждения плодов при уборке урожая упаковке, транспортировке и хранении увеличивают интенсивность дыхания, сопротивляемость микроорганизмам уменьшается. На поверхности поврежденных плодов выступает плодовый сок, который способствует развитию плесневых грибов, а поражение плодов микроорганизмами усиливает активность ферментов и дыхание. В связи с этим повышается температура, что стимулирующе действует на комплекс биохимических процессов, качественно отличающихся от процессов в здоровых неповрежденных плодах. Значительные изменения плодов могут происходить за счет физиологических заболеваний, которые вызывают «загар», пухлость и побурение ткани. В неустойчивых сортах плодов обмен нарушается с усилением гидролитических и ослаблением окислительных процессов, в результате чего происходит накопление недоокисленных продуктов. В стойких сортах плодов окислительные и гидролитические процессы сочетаются так, что более высокая окислительная активность тканей способствует полному окислению продуктов распада.

Таким образом, эффективность охлаждения и хранения плодов зависит от внешних и внутренних факторов. Они влияют на характер и интенсивность биохимических и микробиологических процессов

Для предупреждения нежелательных качественных изменений продуктов растительного происхождения необходимо охлаждать продукты сразу же после сбора; задержка сбора на один день сокращает срок хранения при 0 °С на 9—10 дней, а задержка на три дня — на один месяц

Замораживание

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒