Охлаждение водным льдом - наиболее простой способ охлаждения. Используют как естественный лед, получаемый при низкой температуре воздуха, так и искусственный водный лед, изготавливаемый с помощью холодильных машин. Достоинствами устройств ледяного охлаждения являются простота конструкций низкая стоимость и отсутствие затрат на электроэнергию.
При температуре таяния льда 0°С температура воздуха в охлаждаемых устройствах поддерживается обычно около 6°С. Такая температура достаточна для охлаждения и кратковременного хранения пива, вод, соков и прочих напитков, хранения некоторых овощей и зелени.
Охлаждение водным льдом осуществляется тремя способами непосредственное охлаждение, с использованием воды в качестве промежуточного теплоносителя и с использованием воздух в качестве промежуточного теплоносителя.
При непосредственном охлаждении водным льдом охлаждаемый объект находится с ним в прямом контакте. Используют обычно дробленый мелкокусковой лед, который помещают вокруг охлаждаемого объекта. Можно также пересыпать объект льдом (при хранении некоторых овощей и зелени).
При охлаждении с использованием воды в качестве промежуточного теплоносителя лед служит для получения ледяной воды, которая подается в теплообменник для охлаждения объекта. Вода, циркулируя от охлаждаемого объекта ко льду и обратно, может непосредственно контактировать со льдом или через стенки теплообменника змеевикового либо пластинчатого типа. Последний способ охлаждения применяют в молочной промышленности.
Охлаждение с использованием воздуха в качестве промежуточного теплоносителя может осуществляться с естественным и механическим перемещением воздуха. В этом случае теплота от охлаждаемого объекта отводится воздухом, который передает её при контакте со льдом. При естественной циркуляции воздуха лед может располагаться в емкостях-карманах, имеющих щели или гофрированные ограждения для увеличения поверхности теплообмена. При механической циркуляции воздуха, создаваемой вентилятором, воздух прогоняется через слой дробленого льда, что увеличивает коэффициент теплоотдачи по сравнению с естественной циркуляцией. Этот способ используют, когда при высокой относительной влажности воздуха (95 %) необходимо получить температуру от 5°С и выше.
Естественный лед получают из водоемов, где он намерзает в зимний период, а также путем послойного намораживания на горизонтальных площадках во время морозов, используя для это специальные установки с форсунками / Форсунка - это устройство с одним или несколькими отверстиями для распыления жидкости./ для мелкокапельного разбрызгивания воды. Его заготавливают путем вырезания или выпиливания крупных блоков изо льда, образовавшегося на естественных водоемах, послойного намораживания воды на горизонтальных площадках. (Особым спросом для пищевых целей пользуется гренландский и антарктический лед как наиболее чистый. Возраст гренландского льда более 100 000 лет.) Лед хранят на площадках в буртах, укрытых насыпной изоляцией, и в льдохранилищах с постоянной и временной теплоизоляцией.
Физические свойства естественного льда:
1. кристаллическая структура;
2. плотность 0,917 кг/дм3;
3. при переходе воды в лёд её объём увеличивается на 9%;
4. при очень высоких давлениях лёд становится тяжелее воды;
5. температура плавления льда изменяется в зависимости от давления (600 атм - -5°С);
6. теплоёмкость льда зависит от его температуры (0-25°С – 0,5 ккал/кг, а воды – 1 ккал/кг);
7. теплопроводность льда от 0 до 25°С равна 2 ккал/(м•ч•°С);
8. сопротивление сжатию у льда зависит от температуры (0°С - 15 кг/см2; -10 - 30 кг/см2; -20 - 50 кг/см2).
Искусственный лед получают путем замораживания чистой пресной или морской воды в льдогенераторах. Качество льда, eго форма, размер и способ получения, хранения и доставки потребителю обусловлены назначением и спецификой применения.
Матовый лед изготавливают из питьевой воды без какой-либо ее обработки в процессе замораживания. В отличие от естественного он имеет молочный цвет, обусловленный наличием большого количества пузырьков воздуха, которые образуются в процессе превращения воды в лед. Пузырьки уменьшают проницаемость льда для световых лучей, и он становится непрозрачным.
Прозрачный лед по виду напоминает стекло. Для его получения в форму наливают воду и при помощи форсунок продувают через нее сжатый воздух. Проходя через замораживаемую воду, oн захватывает и увлекает за собой пузырьки воздуха. Прозрачный лед изготавливают в виде кусков небольших размеров и ис-пользуют для охлаждения напитков.
Лед с бактерицидными добавками предназначен для охлаждения рыбы, мяса, птицы и некоторых видов овощей путем непосредственного соприкосновения с ними. Бактерицидные добавки снижают обсеменённость продуктов микроорганизмами.
В зависимости от формы и массы искусственный лед бывает блочный (5-250 кг), чешуйчатый, прессованный, трубчатый, снежный.
Блочный лед дробят на крупный, средний и мелкий.
Чешуйчатый лед получают путем напыления воды на вращающийся барабан, плиту или цилиндр, являющиеся испарителями хладагента. Вода на поверхности барабана быстро замерзает, а образовавшийся лед при его вращении срезается фрезами или ножом. Льдогенераторы производят от 60 до 5000 кг/сут такого льда. Чешуйчатый лед эффективен при охлаждении рыбы, мясных изделий, зеленых овощей, некоторых плодов. Наибольший коэффициент теплоотдачи достигается, когда при охлаждении продукты плотно соприкасаются со льдом.
В результате смешивания дробленого водного льда с различными солями помимо теплоты таяния льда поглощается теплота растворения соли в воде, что позволяет существенно понизить температуру смеси. Раствор может быть охлажден до криогидратной точки.
Льдосоляное охлаждение позволяет получить более низкие температуры по сравнению с охлаждением чистым льдом. Этот способ основан на использовании льда в смеси с солями. При этом одновременно происходят процессы растворения соли с образованием рассола и плавления льда с образованием воды и дальнейшим растворением соли. На плавление льда и растворение соли затрачивается теплота смеси, вследствие чего температура ее понижается.
Наиболее низкая температура смеси достигается в криогидратной точке, в которой находятся в термодинамическом paвновесии все три фазы: рассол (раствор), соль и лед. Криогидратной точке соответствует эвтектическая концентрация соли. Такая смесь называется эвтектикой. При льдосоляном охлаждении чаще всего используют смесь дробленого льда и хлорида натрия. Криогидратной точке такой смеси соответствует тем-пература -21,2°С при концентрации соли в растворе 23,1%. При использовании хлорида кальция с содержанием соли в растворе 29,9 % можно получить температуру плавления -55°С.
Льдосоляной смесью можно охлаждать путем непосредственного контакта и используя в качестве промежуточного теплоносителя воздух, как и при охлаждении водным льдом. Кроме того, применяют охлаждение рассолом, образующимся при таянии смеси и циркулирующим через охлаждающую батарею.
В установке рассольного охлаждения с насосной циркуляцией лед периодически загружают в генератор холода. Сверху лед орошают рассолом, прошедшим охлаждающую батарею, где его температура повысилась на 2-3°С. В нижнюю часть генератора холода стекает охлажденный рассол с более низкой из-за таяния льда концентрацией соли. Для поддержания необходимой концентрации часть теплого рассола после охлаждаю-щей батареи подается и бачок с солью - концентратор, из которого более насыщенный рассол перетекает в генератор холода. Концентратор периодически пополняют солью. В нижней части генератора холода расположен вентиль, через который удаляется использованный (теплый) раствор перед новой загрузкой установки льдом и солью. Разность температур рассола в охлаждающей батарее и воздуха в охлаждаемом объеме составляет 6-8°С. Существуют и установки без насоса, где циркуляция возникает самопроизвольно из-за разности объемных масс рассола вследствие изменения его концентрации при таянии льда.
Льдосоляное охлаждение осуществляют как контактным, так и бесконтактным способом.
Недостатком контактного льдосоляного охлаждения является просаливание продукта, которое при длительном хранении стимулирует окисление жира, вызывает снижение товарного вида и потребительских достоинств. Бесконтактное льдосоляное охлаждение в виде полых плит с эвтектическими растворами позволяет избежать этих недостатков.
Вернуться на главную страницу