Параметры охлаждения продуктов
Практическая целесообразность охлаждения продуктов определяется требованиями реализуемых технологических процессов. Технология охлаждения должна учитывать индивидуальные свойства продуктов, теплофизические требования по интенсификации процесса.
Несмотря на индивидуальные свойства сырья или кулинарных изделий, процесс охлаждения должен осуществляться в ограниченные по времени сроки и при минимальных изменениях исходных свойств.
Выбор способа охлаждения базируется на оценке параметров, влияющих на длительность процесса (см. выражения 3.2-3.4; 3.17). Эти параметры включают температуру теплоотводящей среды (г., °С), определяющий геометрический размер продукта (R, м), и коэффициент теплоотдачи от поверхности к теплоотводящей среде (а, Вт/м2 • К).
Температуру теплоотводящей среды при охлаждении принимают с учетом индивидуальных свойств продуктов (животного и растительного происхождения) и ограничений технологии производства. Уменьшить длительность охлаждения можно понижением температуры теплоотводящей среды ниже криоскопической температуры, вплоть до -12…-10 °С. Этот метод используют на мясокомбинатах при охлаждении полутуш крупного рогатого скота после разделки животных. Полу — тушй транспортируются в подвешенном состоянии на транспортере и обдуваются из форсунок холодным воздухом. Скорость движения воздуха составляет 3-5 м/с, температура воздуха составляет -8…-5 °С. Однако, если исходная температура продукта или кулинарного изделия выше, применяют более низкие температуры. Например, при охлаждении кулинарной продукции в функциональных емкостях в холодильном шкафу ШХИ (шкаф холодильный интенсивного охлаждения) от температуры +80 °С до +10° С в центре функциональной емкости используют температуру теплоотводящей среды -12° С.
Применение теплоотводящей среды отрицательной температуры возможно, если установлена длительность достижения поверхностью продукта криоскопической температуры. По истечении этого времени продукт должен быть перемещен в холодильную камеру, в которой осуществляется выравнивание температуры по объему и последующее его доохлаждение. Подобный метод охлаждения называют двухступенчатым. Этот метод обеспечивает существенное уменьшение длительности процесса и сокращения потерь влаги продуктом, т. е. его усушку.
Определяющий размер продукта связан с видом охлаждаемой продукции или изделия и произвольно не может быть изменен. Однако при выборе технического устройства для охлаждения продукта размер продукта является одним из наиболее значимых компонентов.
Увеличение коэффициента теплоотдачи от продукта к теплоотводящей среде в рамках используемой среды достигается увеличением скорости ее движения. Практика и технико-экономические расчеты систем охлаждения свидетельствуют, что скорость движения воздуха вблизи поверхности продукта более 5-7 м/с технически и экономически не оправдана.
Увеличение коэффициента теплоотдачи от продукта к теплоотводящей среде более эффективно при замене самой среды.
В ряду интенсивностей теплоотвода от поверхности продукта можно выстроить следующий ряд: охлаждение воздухом, движущимся конвективно, а = 3-5 Вт/(м2 • К), воздухом, движущимся принудительно, посредством вентилятора, а = 20-30 Вт/(м2 • К). При охлаждении продукта жидкой средой, коэффициент теплоотдачи составляет а=300-600 Вт/(м2- К). При охлаждении продукта посредством контакта с твердой теплоотводящей средой коэффициент теплоотдачи теоретически стремится к бесконечности (а —» Однако увеличение коэффициента теплоотдачи не приводит к пропорциональному уменьшению длительности охлаждения. При малых абсолютных значениях коэффициента теплоотдачи его увеличение заметно ускоряет процессохлаждения, при больших величинах этого коэффициента его изменение оказывается менее заметным.
Коэффициент теплоотдачи возрастает, когда, как отмечено ранее, теплообмен на поверхности дополняется испарением влаги с поверхности продукта или когда радиационная составляющая теплообмена становится заметной или определяющей.
Системы, использующие радиационный теплообмен, применяются в основном для замораживания продуктов. Они представляют собой плоские испарители, выполненные из труб, внутри которых кипит холодильный агент. Продукт в подвешенном состоянии по транспортеру перемещается между испарителями и замораживается.
Достоинство этого метода состоит в том, что из основных слагаемых теплообмена (конвекции, испарения и радиации) при определяющей величине радиационной составляющей остальные менее значимы. Это приводит к уменьшению усушки продукта.
Опираясь на представленные функциональные связи процесса охлаждения, все известные способы охлаждения можно подразделить на три основные группы: посредством воздуха, посредством капельножидкой влаги, контактом с твердым телом. Каждый из перечисленных методов может сочетаться с другим.
Воздух как теплоотводящая среда описывается следующими параметрами: температурой, скоростыО движения, относительной влажностью, влагосодержанием, теплосодержанием, барометрическим давлением. Из перечисленных параметров для интенсификации охлаждения широко используют в основном первые два. При охлаждении большинства продуктов относительная влажность не регулируется. Она является самоустанавливающимся параметром. Подобная ситуация обусловлена отсутствием надлежащих приборов контроля и регулирования относительной влажности.
Posted in Холодильная техника