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.
Влияние охлаждения на изменение продуктов.
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.
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.
Таким образом, эффективность охлаждения и хранения плодов зависит от внешних и внутренних факторов.
. Создание и применение холодильных машин. Виды оборудований
Различают три вида холодильных объектов: аппарат, туннель и камеру. В аппарате, в отличие от камеры и туннеля, все элементы жестко соединены в единую конструкцию.
Аппараты предназначены для холодильной обработки пищевых продуктов небольшой толщины и в наибольшей степени отвечают современным производственным и технологическим требованиям. Холодильные аппараты применяют в основном для замораживания продуктов, поэтому их принято называть морозильными.
Аппараты различаются средой, непосредственно воспринимающей теплоту от продукта (воздух, углекислота, кипящие и некипящие жидкости), устройствами для транспортирования продукта в процессе холодильной обработки (механический конвейер, воздушный поток) и др.
Аппараты, поддерживающие в заданных пределах несколько параметров воздуха (температура, влажность, скорость движения и т.д.) при холодильной обработке и хранении пищевых продуктов, относят к технологическим кондиционерам. Консервирование пищевых продуктов сублимационным методом производится в сублимационных установках.
Воздушные морозильные аппараты. Воздух можно использовать для холодильной обработки всех пищевых продуктов. Недостатком его является относительно низкая способность аккумулировать теплоту и влажность.
Воздушный аппарат представляет собой устройство, имеющее теплоизоляционное ограждение, внутри которого располагаются испарители (воздухоохладители), системы подачи воздуха, транспортирования продукта, автоматического управления и регулирования.
Система подачи воздуха включает вентиляторы (осевой, центробежный) и воздухораспределители (канал, жалюзи, отражатели).
Система транспортирования продукта может представлять собой тележки (этажерки), конвейер непрерывного и периодического действия, поток воздуха (флюидизационный слой).
Флюидизационные аппараты. В таких аппаратах продукт замораживается в восходящем потоке воздуха, находясь во взвешенном состоянии. Для получения флюидизационного слоя продукт должен иметь небольшие размеры: толщину до 40 мм и длину до 125 мм, а его форма должна приближаться к сферической. Продукт в аппарате может располагаться и транспортироваться только в потоке воздуха в лотках с перфорированным дном и на сетчатой ленте конвейера.
Флюидизационные аппараты используют для замораживания овощей (зеленый горошек, кубики моркови), фруктов (ломтики яблок), ягод (клубника, смородина) и других продуктов.
Продукт моют и подают в загрузочный механизм, имеющий вибрирующую решетку для удаления воды. Здесь продукт подсушивается, что предотвращает его смерзание, и попадает в первую зону аппарата, где подмораживается во флюидизационном слое. Имея достаточную механическую прочность, продукт поступает во вторую зону, в которой домораживается на сетчатой ленте конвейера, после чего покидает аппарат.
Каждая зона имеет автономную систему подачи воздуха. В зоне подмораживания осевые вентиляторы подают воздух через секции испарителя снизу на продукт.
Контактные морозильные аппараты. В этих аппаратах продукты замораживаются, находясь в непосредственном контакте с охлаждаемой металлической поверхностью или жидкостью (хладоносителем, холодильным агентом).
При этом продукт омывается практически неподвижным воздухом только с одной стороны, что уменьшает его усушку. Площадь соприкосновения охлаждающей поверхности с продуктом должна быть максимальной, а термическое сопротивление зоны их контакта - минимальным. Поэтому продукт должен иметь правильную геометрическую форму и быть подпрессован давлением 15-70кПа. Для интенсификации теплоотдачи от стенки к холодильному агенту предпочтительно использовать непосредственное охлаждение кипящим холодильным агентом, а не рассольное охлаждение. Продукт может примерзать к поверхности металла, поэтому приходится нагревать металлическую поверхность до положительной температуры для извлечения продуктов. Для уменьшения сил сцепления продукта с металлом можно использовать антиадгезионное покрытие поверхности металла (полиэтилен, фторопласт) или упаковку продукта.
Плиточные аппараты. В таких аппаратах в теплообмене участвуют две стороны продукта и плиты. Плиты при этом можно располагать горизонтально, вертикально и радиально на вращающемся валу.
Плиточный аппарат с горизонтальными плитами периодического действия предназначен для замораживания продукта, в том числе и упакованного в коробки, высотой 15-75 мм.
Он имеет несущий металлический каркас, теплоизоляционное ограждение с двумя створками. Внутри расположены плиты из алюминиевого сплава, ограниченно перемещающиеся с помощью гидравлического привода. Продукт в блоках и коробках помещают между плитами, которые сближают, несколько уменьшая первоначальную высоту продукта. Величину зазора между плитами можно регулировать.
Дверные створки аппарата закрывают, после чего включается система охлаждения. После окончания процесса замораживания система охлаждения отключается, открываются дверные створки, раздвигаются плиты и продукт удаляется. Такие аппараты применяют в основном в рыбной промышленности.
Для замораживания упакованных блоков мяса применяют аппараты с вертикальными плитами.
Роторные аппараты. Продукт в таких аппаратах замораживается практически непрерывно, что повышает производительность и обеспечивает постоянство тепловой нагрузки на холодильную установку.
Роторный аппарат имеет теплоизоляционное ограждение, внутри которого находятся ротор с морозильными секциями, системы охлаждения, дозирования, загрузки и разгрузки, автоматическое управление. Секция имеет три плиты из алюминиевого сплава с прямоугольными каналами для циркуляции холодильного агента.
Барабанные аппараты. Применяют их для замораживания полуфабрикатов с влажной поверхностью и пастообразных продуктов. Такие продукты замораживают на поверхности вращающегося барабана. Барабанный аппарат имеет теплоизоляционное ограждение, полый барабан, нож для скалывания продукта, электрический привод, загрузочный и разгрузочный контейнеры. Полый барабан выполнен из нержавеющей стали и имеет каналы для циркуляции холодильного агента, расположенными по цилиндрической образующей.
Ленточные аппараты. В таких аппаратах продукт замораживается на конвейерной гладкой ленте из нержавеющей стали во время прохождения теплоизолированной охлаждаемой части аппарата.
Погружные (иммерсионные) аппараты. В таких аппаратах продукты замораживают в жидкости (хладоносителе). Обычно это продукты большой толщины и неправильной формы (крупнокусковое мясо, тушки птицы), упакованные в термоусадочную полимерную пленку, плотно прилегающую к поверхности продукта и непроницаемую для хладоносителей. В качестве хладоносителей используют вещества, разрешенные к применению органами здравоохранения. Они должны быть нетоксичны и инертны, иметь температуру не менее чем на 10К, так как вблизи температуры замерзания резко увеличивается вязкость вещества. Таким требованиям соответствуют водные растворы хлорида натрия, пропиленгликоля и хлорида кальция, нижним пределом использования которых является температура соответственно -15, -40 и -45°С.
Азотные аппараты. Они имеют легкий несущий каркас, теплоизоляционное ограждение, системы транспортирования продукта, подачи и удаления газа, охлаждения, автоматического управления и регулирования. Система охлаждения состоит из емкостей для хранения жидкого азота, распределительных форсунок, емкости для сбора неиспарившегося жидкого азота, насоса, контрольно-измерительных и регулирующих приборов. Продукт в аппарате может замораживаться погружением в жидкий азот, орошением им и в потоке газообразного азота либо при их комбинации. Замораживать продукт с положительной температурой в объеме жидкого азота нецелесообразно из-за большой разности температур, так как в зоне контакта образуется газовая прослойка, в результате чего коэффициент теплоотдачи резко уменьшается.
Аппараты, в которых продукт орошается жидким азотом, имеют 3-4 зоны, что обеспечивает эффективный теплоотвод и снижение расхода жидкого азота на замораживание.
Сублимационные установки. В этих установках осуществляется метод консервирования пищевых продуктов сублимационной сушкой, которая заключается а замораживании продукта, а затем его обезвоживании в результате сублимации кристаллов льда, образующихся в продукте. Сублимированный продукт можно хранить длительное время (год и более в герметичной упаковке) при обычной температуре без охлаждения. При увлажнении перед потреблением продукт легко поглощает воду и его питательные свойства, внешний вид и объем практически полностью восстанавливаются.
По своему назначению и функциональности холодильные предприятия бывают:
производственные, в которых производят охлаждение, замораживание и частичное хранение сырья и готовой продукции;
фрукто- овощехранилища;
распределительные холодильники, являющимися предприятиями системы торговли и обеспечивающими длительное хранение продуктов и сырья в крупных центрах потребления;
холодильники предприятий торговли и общественного питания отличаются небольшой емкостью и предназначены для краткосрочного хранения различных продуктов, реализуемых этими предприятиями.
Холодильные предприятия могут строиться как отдельно стоящими, так и в комплексе с основным производством. Здания холодильников строятся одноэтажными и многоэтажными. Этажность определяется объемно-планировочным решением, учитывающим совокупность капитальных затрат, организацию производства и эксплуатационные затраты.
Особое внимание при строительстве камер холодильников уделяется устройству теплоизоляционных конструкций. В настоящее время все более широкое применение находят конструкции из облегченных панелей «сэндвич» (лист металла - пенополиуретан - лист металла).
Хладоснабжение холодильных предприятий выполняется с учетом их мощности, технологии процессов, учетом эксплуатации и безопасности производства.
Практически все крупные холодильные предприятия имеют аммиачные насосные холодильные установки. На средних и малых могут применяться безнасосные системы хладоснабжения.
В системе торговли и общепита в основном используются хладоновые (фреоновые) холодильные машины.
Режимы работы холодильных систем определяются в зависимости от технологии производственных процессов, условий их работы и эксплуатационных затрат на производство единицы холода.
Торговое холодильное оборудование
На предприятиях торговли и общественного питания холод используют для кратковременного хранения небольших запасов пищевых продуктов. Это необходимо для бесперебойной работы данного вида предприятий в течение 5-6 дней, например, при производстве мороженого, для сохранения охлажденных и замороженных продуктов, полуфабрикатов и готовых блюд при их демонстрации и реализации непосредственно в торговом зале.
Для хранения запасов пищевых продуктов в зданиях этих предприятий сооружают небольшие холодильники, состоящие из нескольких небольших камер. Камеры предназначены для хранения мяса, рыбы, овощей, фруктов и др. Продукты поступают в эти камеры с распределительных или производственных холодильников в охлажденном или замороженном состоянии. Поскольку продукты хранят непродолжительное время, температуру в камерах поддерживают более высокую, чем на распределительных холодильниках. Например, в камерах для хранения мяса 0°С, рыбы - 2°С, жиров, молока, молочных продуктов, яиц - 1-3°С, фруктов, ягод и овощей - 4-6°С, замороженных продуктов - 15°С.
Относительная влажность воздуха в камерах не регулируется и обычно составляет 80-90%.
Стационарные холодильники предприятий торговли и общественного питания располагают в подвале или на первом этаже вблизи торгового зала либо цехов. Для охлаждения холодильных камер применяют малые хладоновые холодильные установки непосредственного охлаждения производительностью до 15 кВт, а в отдельных случаях - средние установки. Холодильные агрегаты устанавливают в машинном отделении. Продукты можно хранить и в холодильных сборных камерах вместимостью 5-8 м3, устанавливаемых в помещениях предприятий в дополнение к стационарным холодильникам.
Классифицируют торговое холодильное оборудование по ряду признаков.
В зависимости от температуры воздуха в охлаждаемом объеме различают оборудование: высокотемпературное - с температурой 4-12°С, рассчитанное на хранение, демонстрацию и продажу напитков и продуктов из тары-оборудования; среднетемпературное - предназначенное для хранения, демонстрации и продажи охлажденных продуктов при 0-8°С; низкотемпературное - используемое для хранения, демонстрации и продажи замороженных продуктов при температуре не выше -18°С; комбинированное - со средне- и низкотемпературными отделениями.
По конструктивному решению торговое холодильное оборудование может быть выполнено как: закрытое - доступ к продукту осуществляется через дверки или раздвижные створки; открытое - с доступом к продукту через открытый проем; специализированное - с контейнерной загрузкой.
По расположению холодильного агрегата различают оборудование со встроенным в корпус агрегатом или вынесенным.
Холодильные установки для торгового оборудования полностью автоматизируются, т.е. снабжаются устройством для защиты от опасных режимов работы, оттаивания инея с поверхности испарителя.
Холодильные сборные камеры используют для хранения охлажденных и замороженных продуктов.
Камеры могут быть со встроенным или вынесенным холодильным агрегатом, но в основном выпускают камеры с вынесенным агрегатом
Холодильные шкафы используют для хранения охлажденных (среднетемпературные шкафы ШХС) и замороженных (низкотемпературные шкафы ШХН) продуктов как в торговом зале, так и в производственных цехах предприятий, выпускающих полуфабрикаты и готовые блюда.
Холодильные прилавки, витрины предназначены для демонстрации и продажи охлажденных и замороженных продуктов на предприятиях торговли и общественного питания.
Открытые прилавки могут быть островными (доступ к продуктам возможен с обеих сторон) и пристенными, когда доступ возможен к продуктам с одной стороны.
Прилавки для небольших магазинов и буфетов изготовляют со встроенными холодильными агрегатами. При большом количестве работающих холодильных агрегатов температура воздуха в торговом зале и уровень шума значительно повышаются, техническое обслуживание и ремонт агрегатов в торговом зале затруднены. Поэтому для крупных магазинов самообслуживания прилавки выполняют с выносными холодильными агрегатами, которые размещают в отдельном помещении - машинном отделении. В этом случае можно уменьшить число холодильных агрегатов и улучшить условия в торговом зале, но при этом увеличиваются затраты, связанные с монтажом трубопроводов.
Для крупных магазинов самообслуживания прилавки имеют модульное (или секционное) исполнение.
Торговые холодильные автоматы предназначены для продажи охлажденных напитков и охлажденных или замороженных фасованных продуктов. Представляют собой бескаркасные металлические шкафы с дверью, внутри которого располагаются устройства, обеспечивающие его функционирование: холодильный агрегат, теплоизоляционное ограждение и испаритель. В автоматах для газированной воды водоохладитель выполнен в виде толстостенного алюминиевого цилиндра, в стенке которого находятся два змеевика: в одном кипит холодильный агент, в другом протекает вода.
Автоматы для продажи штучных продуктов имеют охлаждаемый теплоизолированный объем в верхней части шкафа. Здесь размещаются устройство для закладки и выдачи продуктов и змеевиковые оребренные батареи испарителя. В нижней части расположено машинное отделение.
Холодильный транспорт - это совокупность передвижных транспортных средств и стационарных сооружений, предназначенных для перевозки скоропортящихся грузов. Все транспортные средства, используемые для перевозки скоропортящихся грузов, являются изотермическими, т.е. их кузов изготовлен из теплоизолированных ограждающих конструкций, уменьшающих тепловые потоки из окружающей среды в рабочий объем кузова. Изотермический транспорт может быть ледниковым или рефрижераторным.
Ледники - это изотранспортные средства с безмашинным охлаждением, в которых в качестве хладагента используют лед, льдосоляные смеси, сухой лед, сжиженные газы и т.д.
Рефрижераторы - это изотермические транспортные (изотранспортные) средства, охлаждаемые с помощью холодильных машин.
В зависимости от вида используемых транспортных средств хладотранспорт подразделяют на железнодорожный, автомобильный, водный (морской и речной), воздушный, контейнерный и трубопроводный.
Железнодорожный хладотранспорт
В зависимости от рода перевозимых грузов железнодорожный транспорт подразделяют на универсальный (для перевозки всех скоропортящихся грузов) и специальный (для перевозки определенных грузов: молока и молочных продуктов, виноградных вин, виноматериалов, живой рыбы и др.).
По способу охлаждения грузового помещения изотермические вагоны подразделяют на вагоны-рефрижераторы, охлаждаемые при помощи холодильных машин; вагоны-ледники с емкостями для льда или льдосолевой смеси; вагоны-термосы с тепловой изоляцией без охлаждающих устройств; по способу отопления - на вагоны с электрическим отоплением и вагоны, отапливаемые печами-времянками. Приборами электрического отопления оборудованы все вагоны-рефрижераторы.
Автомобильный хладотранспорт
Автомобильный холодильный транспорт является единственным средством, осуществляющим внутригородские перевозки пищевых продуктов. Его используют также для междугородных, межобластных и международных перевозок. Преимущество автомобильного транспорта заключается в том, что он позволяет осуществлять бесперегрузочные (прямые) перевозки от производителя до потребителя, где бы они ни располагались. По сравнению с железнодорожным транспортом автомобильный обладает большей мобильностью и оперативностью. Однако стоимость автомобильных перевозок выше и ограничена наличием сети автомобильных дорог.
Различают два основных типа средств холодильного автотранспорта: изотермические автомобили и авторефрижераторы.
Изотермические автомобили имеют теплоизолированный кузов, препятствующий недопустимому повышению (понижению) температуры перевозимых продуктов.
Авторефрижераторы оснащены автономными холодильными установками и имеют теплоизолированный кузов. В качестве охлаждающей системы в них используют компрессорные холодильно-отопительные машины или установки с расходуемым охлаждающим веществом - жидким азотом, сухим льдом и др.
Контейнерные перевозки
Скоропортящиеся грузы часто перевозят в прямых смешанных сообщениях с участием нескольким видов транспорта. Для этих перевозок широко используются рефрижераторные (охлаждаемые) и изотермические контейнеры. Если они снабжены холодильными установками, то их называют рефрижераторными, а если таковые отсутствуют - изотермическими.
Крупнотоннажные контейнеры получили наибольшее распространение. Они выполняют две функции: охлаждение объекта транспортного средства (рефрижераторные контейнеры) и транспортной тары большой грузовместимости. Внутри рефрижераторного контейнера температура воздуха регулируется от -18 до 16°С. Для обеспечения транспортных и складских операций, в том числе и при международных перевозках грузов, наружные размеры крупнотоннажных контейнеров регламентированы стандартами ИСО (Международной организации по стандартизации). Крупнотоннажный рефрижераторный контейнер имеет теплоизолированный кузов и машинное отделение, в котором размещается автоматизированная хладоновая холодильная машина (встроенная или съемная) и дизель-генераторная установка или система охлаждения жидким азотом.
холод торговый железнодорожный пищевой
Заключение
Технология хранения скоропортящихся продуктов во многом определяет и технологию перевозок. Непрерывность холодильной цепи требует соблюдения одинаковых условий как на стационарных холодильниках, так и на транспортных. Обработка продуктов определяет подготовку транспортных средств. Неблагоприятные условия хранения продуктов на стационарных холодильниках затрудняют перевозки, сокращают предельный срок транспортирования.
Малые холодильные камеры, прежде всего, предназначены для хранения. Их выпускают в большом диапазоне размеров для удовлетворения почти любых потребностей. Почти все продуктовые магазины, рынки, гостиницы, рестораны и предприятия используют одну или более малых холодильных камер для хранения скоропортящихся продуктов.
Основные условия бесперебойной работы холодильного оборудования:
высокое качество монтажа;
выполнение всех правил эксплуатации персоналом магазина. Монтаж, то есть подготовка и пуск в работу, холодильного оборудования должен производиться механиком, имеющим удостоверение на право проведения таких работ и обслуживания холодильных агрегатов. Техническое обслуживание и ремонт холодильного оборудования должны производиться специализированными ремонтно-монтажными фирмами, имеющими опыт проведения таких работ. Для безотказной работы оборудования рекомендуется не реже одного раза в месяц проводить техническое обслуживание и каждые 6 месяцев
текущий ремонт. Особое внимание нужно обратить на обязательное заземление холодильных агрегатов и пусковых приборов. Заземление должно периодически проверяться.
Список использованной литературы
1.Руцких А.В. Холодильная технология обработки и хранения продовольственных продуктов. Минск : Вышэйшая школа, 2001 - 197 с.
.Тертеров М.Н. Доставка скоропортящихся грузов. М.: Транспорт, 2002, 167 с.
3.Физико-технические основы холодильной обработки пищевых продуктов (под редакцией Э.И. Каухчешвили). М.: Агропромиздат, 1995 - 253с.
.Шаробайко В.И. Биохимия продуктов холодильного консервирования. М.: Агропромиздат, 2001 -255 с.