Сухой лед применяется для перевозки замороженных продуктов, охлаждения фасованного мороженого, замороженных фруктов и овощей.
Искусственного охлаждения можно достигнуть также, если смешать лед или снег с разведенными кислотами. Например, смесь из 7 частей снега или льда и 4 частей разведенной азотной кислоты имеет температуру -35°С. Низкую температуру можно получить и растворением солей в разведенных кислотах. Так, если 5 частей азотнокислого аммония и 6 частей сернокислого натрия растворить в 4 частях разведенной азотной кислоты, то смесь будет иметь температуру —40°С.
Получение искусственного холода с помощью снега или льда, а также с помощью охлаждающих смесей имеет существенные недостатки: трудоемкость процессов заготовки льда или снега, их доставки, трудность автоматического регулирования, ограниченные температурные возможности.
В последнее время в связи с энергетическим кризисом, загрязнением окружающей среды все более актуальной становится проблема использования для холодильной обработки пищевых продуктов нетрадиционных экологически безопасных методов получения холода. Наиболее перспективным из них является криогенный метод на базе жидкого и газообразного азота с применением безмашинной проточной системы хладоснабжения, предусматривающей одноразовое использование криоагента.
Перспективность данного метода хладоснабжения возрастает в связи с открытием в России больших запасов (340 млрд. куб. м.) подземных высокоазотных газов. Себестоимость очищенного азота на порядок ниже, чем азота, полученного с помощью метода разделения воздуха.
Безмашинные проточные системы азотного охлаждения имеют значительные преимущества: очень надежны в эксплуатации и имеют высокую скорость замораживания, обеспечивающую практически полное сохранение качества и внешнего вида продукта, а также минимальные потери его массы за счет усушки. Особо следует отметить экологическую чистоту таких систем (в атмосфере Земли содержится до 78% газообразного азота).
Наиболее распространенным и удобным в эксплуатационном отношении способом охлаждения является машинное охлаждение.
Машинное охлаждение — способ получения холода за счет изменения агрегатного состояния хладагента, кипения его при низких температурах с отводом от охлаждаемого тела или среды необходимой для этого теплоты парообразования. Для последующей конденсации паров хладагента требуется предварительное повышение их давления и температуры.
В основу машинного способа охлаждения может быть положено также адиабатическое (без подвода и отвода тепла) расширение сжатого газа. При расширении сжатого газа температура его значительно понижается, так как внешняя работа в этом случае совершается за счет внутренней энергии газа. На этом принципе основана работа воздушных холодильных машин.
Охлаждение путем расширения сжатого газа, в частности воздуха, отлично от всех способов охлаждения. Воздух при этом не меняет своего агрегатного состояния, как лед, смеси и хладон, он только нагревается, воспринимая теплоту окружающей среды (от охлаждаемого тела).
Широкое применение машинного охлаждения в торговле объясняется рядом его эксплуатационных свойств и экономических преимуществ. Стабильный и легко регулируемый температурный режим, автоматическое действие холодильной машины без больших затрат труда на техническое обслуживание, лучшие санитарно-гигиенические условия хранения продуктов, компактность и общая экономичность определяют целесообразность применения машинного охлаждения.
На предприятиях оптовой и розничной торговли используют в основном паровые холодильные машины, действие которых основано на кипении при низких температурах специальных рабочих веществ — хладагентов. Паровые холодильные машины подразделяют на компрессионные, в которых пары хладагента подвергаются сжатию в компрессоре с затратой механической энергии, и абсорбционные, в которых пары хладагента поглощаются абсорбентом.
1.2 Системы охлаждения холодильных камер
Для отвода тепла из охлаждаемых камер холодильника используют три различные системы: непосредственное рассольное и воздушное охлаждение. Нередко используют и комбинированное, т. е. смешанное охлаждение, при котором охлаждение камеры осуществляется одновременно двумя или тремя перечисленными методами.
НЕПОСРЕДСТВЕННОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ
В этой системе охлаждения жидкий хладагент из конденсатора, пройдя регулирующий вентиль, поступает непосредственно в испарительные батареи, расположенные в охлаждаемых помещениях. За счет тепла окружающего воздуха хладагент кипит и тем самым охлаждает его. Пары хладагента из батарей отсасываются компрессором.
В зависимости от того, каким образом подается жидкий хладагент в испарительные батареи, системы непосредственного охлаждения подразделяются на безнасосные и насосные.
В безнасосных системах жидкость поступает в батареи под действием разности давлений конденсации и кипения холодильного агента. В насосных она подается специальными насосами. Почти все аммиачные холодильные установки непосредственного охлаждения, применяемые на предприятиях торговли и общественного питания, являются безнасосными. Насосные системы используют на крупных холодильниках.
Различают насосные системы с нижней подачей хладагента и с верхней. При нижней подаче требуется больше хладагента для заполнения системы и хуже отводится масло из испарителей, чем при верхней подаче. Поэтому большее применение находят насосные системы с верхней подачей хладагента.
Чтобы производить оттаивание снеговой шубы в системах непосредственного охлаждения, предусматривают дренажный ресивер и трубопровод для подачи в оттаиваемые приборы горячих паров хладагента.
Батареи непосредственного охлаждения (или испарители) для аммиачных установок изготавливают из стальных труб диаметром 57x3,5 или 38x2,5 мм. Чаще рекомендуют трубы диаметром 38x2,5 мм. Хладоновые батареи делают из медных труб диаметром 18x1 мм.
Стальные трубы в стыках сваривают, а медные — сшивают. Для увеличения теплопередающей поверхности батарей почти все они изготавливаются с оребрением. Аммиачные батареи иногда делают без оребрения, из гладких труб. Располагают батареи в камерах у стен или под потолком. Поэтому различают настенные и потолочные батареи.
Аммиачные настенные батареи рекомендуется делать однорядными, а потолочные — двухрядными. Хладоновые испарительные батареи, как настенные, так и потолочные, делают обычно двухрядными.
К преимуществам непосредственного охлаждения относятся:
простота конструкции холодильной установки,
интенсивное охлаждение камер, которое начинается сразу после пуска компрессора;
возможность получения более высоких температур кипения по сравнению с другими способами охлаждения.
Поэтому в эксплуатации система непосредственного охлаждения более выгодна (особенно для камер с низкими температурами) для хранения замороженных продуктов.
К недостаткам системы непосредственного охлаждения относятся: опасность проникновения в охлаждаемые помещения холодильного агента, запах которого может передаваться продуктам, повышенная опасность в пожарном отношении при работе с горючими хладагентами, трудность регулирования работы компрессора, особенно при наличии нескольких камер с различными температурами охлаждения.
РАССОЛЬНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ
При рассольном охлаждении понижение температуры воздуха в камерах достигается благодаря теплообмену между воздухом и холодным рассолом, циркулирующим в батареях, расположенных у стен или под потолком. Рассол, в свою очередь, охлаждается в специальном резервуаре, в котором установлен испаритель непосредственного охлаждения. Циркуляция рассола в батареях осуществляется насосами. Рассол в этой системе охлаждения играет роль промежуточного теплоносителя, т. е. служит передатчиком тепла от воздуха камер к хладагенту в испарителе.
Преимущества рассольного охлаждения заключаются в том, что:
исключается возможность проникновения хладагента в камеры из испарителей, так как все его трубопроводы и он сам находятся в машинном отделении,
путем дозировки потока холодного рассола, направляемого в камеру, достигается простота регулирования температуры воздуха в отдельных камерах.
Однако по сравнению с системами непосредственного охлаждения требуется дополнительное оборудование — резервуар для рассола, насос, трубопроводы большого диаметра, а чтобы разместить все оборудование, требуется большая площадь для машинного отделения. При рассольном охлаждении используется компрессор большей холодопроизводительности, так как при наличии теплоносителя (рассола) хладагент должен кипеть при более низкой температуре. При этом снижается как холодопроизводительность, так и экономичность работы системы. Больше расходуется энергии на передачу холода.
ВОЗДУШНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ
При воздушном охлаждении в камеры поступает воздух, охлаждаемый в специальных аппаратах — воздухоохладителях. Охлаждая камеры, воздух отепляется и увлажняется. Проходя через воздухоохладитель, он вновь охлаждается и частично осушается.
Воздухоохладители бывают сухие и мокрые. В сухом воздухоохладителе воздух охлаждается вследствие соприкосновения с сухой поверхностью батарей (с кипящим хладагентом или холодным рассолом).
В мокрых воздухоохладителях воздух охлаждается путем непосредственного контакта с разбрызгиваемым холодным рассолом или холодной водой.
В настоящее время применяют в основном сухие воздухоохладители, главным образом непосредственного охлаждения.
Воздушное охлаждение является весьма перспективным как для термической обработки продуктов (охлаждения и замораживания), так и для их хранения. Его основные достоинства: