Усушка при холодильном хранении продуктов

Усушку нельзя рассматривать как простую потерю продуктами влаги. При усушке ухудшается качество продукта, так как в подсохшем по­верхностном слое усиливаются окислительные и гидролитические про­цессы и этот слой в процессе хранения приобретает ненатуральные, несвежие вкус и запах.

Усушка при хранении имеет ту же физическую основу, что и при охлаждении продукта. Отличительной особенностью является длитель­ность процесса.

Для описания величины усушки при охлаждении использовано вы­ражение (3.31). Это выражение наглядно, но для практического пользо­вания неудобно, поскольку в выражении (3.31) присутствует трудно­определяемая температура поверхности продукта (£я). Установлено, что разность температур поверхности продукта и теплоотводящей сре­ды пропорциональна психрометрической разности.

Коэффициент пропорциональности (Н) зависит от скорости дви­жения воздуха. В интервале скоростей от 0,2 до 3,0 м/с коэффициент пропорциональности изменяется от 0,85 до 1,0. Учитывая то, что эта величина близка к единице, для оценки относительной величины усуш­ки (G) замороженных продуктов приближенно можно считать:

A-F—Т (100-ФН24 + О 5

Gnp-I„ 480

Где

Ф — относительная влажность воздуха;

Tc — температура воздуха в холодильной камере, °С.

Выражение (5.1) позволяет выделить основные параметры, влия­ющие на усушку. Это прежде всего теплоотдача от поверхности про­дукта, оцениваемая коэффициентом теплоотдачи. Коэффициент теп­лоотдачи пропорционален скорости движения воздуха в холодильной камере. С увеличением скорости движения воздуха возрастает усуш­ка продукта, что предполагает применение технических средств и при­емов, обеспечивающих ее уменьшение, например влагоизоляцию по­верхности, применение систем конвективного охлаждения и т. д.

Усушка возрастает с увеличением площади поверхности продукта. Поэтому при хранении продуктов холодильную камеру следует загру­жать с достаточной полнотой. Это требование вытекает и из анализа от­ношения F/Gnp. Преобразование F/Gnp —» F/V дает основание утверж­дать, что с увеличением размеров штабеля с продуктом в холодильной камере отношение F/V уменьшается, т. е. уменьшается относитель­ная площадь поверхности продукта, с которой возможно испарение влаги.

Увеличение относительной влажности воздуха в холодильной ка­мере приводит к уменьшению усушки. При относительной влажности воздуха ф — 100% усушка равна 0.

Понижение температуры холодильного хранения уменьшает усуш­ку. При температуре Tc = -24 °С усушка равна 0. Строго говоря, резуль­таты холодильного хранения неупакованных замороженных продук­тов свидетельствуют, что при температуре -24 °С усушка не равна 0. С уверенностью можно утверждать лишь то, что она к этому стремит­ся. Усушка практически равна нулю при температуре холодильного хранения ниже -35 °С. Поэтому современная тенденция долгосрочного холодильного хранения продуктов с учетом практической целесооб­разности состоит в применении на холодильниках температуры хра­нения -35 °С и ниже.

Более простое представление о величинах, определяющих усушку, дает выражение (5.2):

1 +— ос„„

Gb-Яг’ (5-2)

"пр’Ч

Где

Q — тепло, полученное поверхностью продукта, Дж; iH — удельная теплота испарения или сублимации, Дж/кг. Из выражения (5.2) следует, что величина усушки определяется ко­личеством тепла, достигающего поверхности продукта Q, Вт.

Технические средства уменьшения усушки продукта при холодильном хранении

Тепло Q, достигающее поверхности продукта, является суммой тепло- притоков в холодильную камеру. Это теплоприток через наружные ограждения (через теплоизоляцию Qii, теплоприток от воздуха, посту­пающего в камеру как через двери, так и при вентилировании камер хранения растительной продукции QB, теплопритоков от продуктов, имеющих температуру выше температуры воздуха холодильной каме­ры Q^ и все остальные виды менее значимых теплопритоков, называе­мых эксплуатационными теплопритоками Q,).

Величину теплопритока через наружные ограждения можно оце­нить из выражения (5.3):

Ds=k-F-(tBH-taK), (5.3)

Где

K — коэффициент теплопередачи плоской стенки, Вт/(м2 • К); F— площадь поверхности ограждения, м2;

Tm, TKK — температура воздуха снаружи и внутри холодильной каме­ры, °С.

Коэффициент теплопередачи плоской стенки выражают соотноше­нием (5.4):

А, — теплопроводность каждого из элементов строительной конст­рукции стены, Вт/(м • К);

8из — толщина теплоизоляции холодильной камеры, м;

Лиз — теплопроводность материала теплоизоляции, Вт/(м • К).

Величины авн, авк определяются скоростью движения воздуха. По­лагаем, что эти величины неизменны и ими для упрощения логики анализа можно пренебречь.

Если принять постоянной отношение 8сгр /Астр, то величина коэф­фициента теплопередачи будет определяться теплопроводностью теп­лоизоляции А, из и ее толщиной 5из.

Таким образом, если допустить, что все тепло, проникающее через теплоизоляцию, достигает поверхности продукта, то уменьшить усуш­ку можно посредством установки более совершенной теплоизоляции. Это может быть достигнуто установкой теплоизоляции, имеющей ма­лую величину теплопроводности материала, из которого она изготовле­на, или посредством теплоизолирующих систем, обеспечивающих по­гашение теплопритоков.

Такие системы могут быть выполнены в виде «защитной рубашки» с конвективным (рис. 5.1) или принудительным движением в них воз­духа (рис. 5.2).

Погашение теплопритока возможно посредством так называемых панельных систем (рис. 5.3).

Строительно-изоляционная конструкция с защитной рубашкой при­меняется преимущественно на больших холодильниках.

1

Рис. 5.1 Холодильная камера с теплозащитной рубашкой 1 — батареи с холодильным агентом, 2 — теплозащитная рубашка, 3 — батареи внутри камеры

Рис. 5.2 Теплозащитная рубашка с вентилятором

1 — воздухоохладитель, 2 — вентилятор, 3 — воздушный канал Рис. 5.3 Панельная система охлаждения 1 — теплоизоляция камеры, 2 — металлический лист, 3 — батареи с холодильным агентом

Системе с защитной рубашкой присущи достоинства и недостатки. Достоинство системы — ее простота и способность к погашению тепло­притоков. Недостатки состоят в неудобствах, вызванных удалением инея с поверхности батарей, неравномерным распределением темпе­ратуры по объему продуха, т. е. пространства между стенами. Кроме того, не всегда удается обеспечить равенство температур в продухе и в холодильной камере. С тем чтобы иметь возможность погашать теп-
лопритоки внутри камер, в них приходится устанавливать дополни­тельные батареи (рис. 5.1, поз. 3).

В холодильных камерах с принудительным движением воздуха при­ходится решать проблему организации равномерного распределения потоков воздуха по всему объему канала, т. е. распределять воздух та­ким образом, чтобы он омывал всю площадь поверхности каналов. Кроме того, при расположении воздухоохладителя внутри канала по­являются трудности в контроле состояния воздухоохладителя и при необходимости его ремонте.

Профессор С. Г. Чуклин предложил панельную систему охлажде­ния, выполняющую функцию гасящего теплового экрана. Достоин­ствами такой системы являются простота и надежность.

Система представляет контур, выполненный из металлического ли­ста к которому приварены трубы (рис. 5.3). В трубах может циркули­ровать хладоноситель или холодильный агент. Тепловой поток, про­никающий через ограждение, гасится на поверхности металлического листа — испарителя холодильной машины. Наряду с погашением теп — лопритоков испаритель подобного типа с гипертрофированно разви­той поверхностью теплообмена обеспечивает стабильную температуру воздуха в холодильной камере.

Достоинство этой системы состоит еще и в том, что она позволяет существенно уменьшить разность температур между температурами воздуха в камере и температурой теплоотводящей среды.

Если тепло, подводимое к продукту и определяющее величину его усушки, принять равным теплу, отводимому испарителем, то эту ве­личину можно представить выражением (5.5):

D=k0’F0<tBK-t0l (5-5)

Где £о — температура кипения холодильного агента или температура хладоносителя.

Выражение (5.5) соответствует количеству тепла, отводимому плос­кой поверхностью металлического листа испарителя.

Разность температур (tm— to) —» 0. При этих условиях испаритель должен иметь развитую поверхность, поскольку при конвективных условиях теплоотвода коэффициент теплопередачи испарителя неве­лик, Jfeo.- 4-6 Вт/(м2 • К).

Уменьшение разности температур Tm— To обеспечивает минимальную величину усушки, поскольку уменьшается потенциал влагопереноса — разность влагосодержаний вблизи поверхности продукта и в воздухе холодильной камеры.

Недостатком системы является металлоемкость. Система наиболее пригодна для длительного хранения замороженных продуктов, напри­мер для хранения государственного резерва мяса. Несмотря на то что уменьшение усушки превалирует над затратами по созданию системы, эта система находит свое своеобразное отражение в некоторых типах торгового холодильного оборудования, прежде всего в морозильных ларях.

Posted in Холодильная техника