Основы холодильной технологии пищевых продуктов. Охлаждение пищевых продуктов. Тематический план лекций

По дисциплине

«Основы холодильной техники»

Тематический план лекций

	Темы лекций
	История развития холодильной технологии.
	Холодильные агенты и хладоносители.
	Виды холодильной обработки пищевых продуктов.
	Охлаждение пищевых продуктов.
	Низкотемпературная обработка продуктов питания.
	Холодильное хранение продуктов питания.
	Транспортирование охлажденных и замороженных пищевых продуктов.

История развития холодильной технологии

Много столетий назад уже были известны способы аккумуляции и использования естественного холода: накапливание льда и снега в ледниках для хранения продуктов, хранение продуктов в глубоких ямах (использование низкой средней температуры грунта), охлаждение воды при ее испарении. Только в 18-м веке началось применение смесей льда и соли для получения более низких температур, чем температура плавления водного льда. Промышленные холодильные машины появились лишь в середине 19-го века.

Первоначально искусственное охлаждение в широких масштабах стали применять при заготовке и транспортировке пищевых продуктов. Первая установка для замораживания мяса была построена в г. Сиднее в 1861 г. В этом же году (и тоже в Австралии) на нефтеперерабатывающем заводе была установлена холодильная машина для выделения парафина из сырой нефти, что явилось началом внедрения искусственного холода в химической промышленности. К концу 70-х и началу 80-х гг. девятнадцатого столетия отно­сятся первые попытки перевозок мяса из Южной Америки и Австралии во Францию и Англию на судах-холодильниках с воздушными и абсорбционными холодильными машинами. Перевозка продуктов в железнодорожных вагонах с ледяным охлаждением началась в 1858 г. в США. Первый крупный холодильник был сооружен в Бостоне (США) в 1881 г. В том же году был построен холодильник в Лондоне, а в 1882 г. - в Берлине.

Принципы сохранения пищевых продуктов.

Сохранение пищевых продуктов основано на способности микроорганизмов реагировать на воздействие физических, химических и биологических факторов. Изменяя условия среды и оказывая то или иное воздействие на продукт, можно регулировать состав и активность его микрофлоры.

Способы консервирования подразделяют на: физические, физико-химические, химические, биохимические и комбинированные.

Физические способы - использование высоких и низких температур, а также ионизирующих излучений, ультрафиолетовых лучей, ультразвука и фильтрации.

Физико-химические способы - сушка, соление и использование сахара.

Химические способы основаны на применении химических веществ, безвредных для человека и не изменяющих вкус, цвет и запах продукта. В России в качестве консервантов разрешены следующие химические препараты: этиловый спирт, уксусная, сернистая, бензойная, сорбиновая кислоты и некоторые их соли, борная кислота, уротропин, отдельные - антибиотики, озон, углекислый газ и ряд других.

Биохимические способы консервирования основаны на подавляющем действии молочной кислоты, образующейся в результате сбраживания сахаров продукта молочнокислыми бактериями.

Комбинированные способы - дымное и бездымное копчение, а также некоторые другие, основанные на использовании нескольких видов консервантов одновременно.

Микроорганизмы и ферменты вызывают разложение белков, гидролиз жиров, глубокие превращения углеводов и другие изменения. Поэтому основная задача консервирования пищевых продуктов сводится к ограничению или устранению разрушительного действия микроорганизмов и тканевых ферментов.

При этом внешнее воздействие на биологические факторы порчи может иметь различные формы - биоз, анабиоз, ценоанабиоз и абиоз.

Биоз - поддержание жизненных процессов в продуктах, т.е. использование их иммунитета. На этом принципе основано хранение плодов и овощей, живой рыбы, предубойное содержание скота и птицы.

Анабиоз - замедление, подавление жизнедеятельности микроорганизмов и активности тканевых ферментов при помощи холодильной обработки и хранения, сушения и вяления, маринования, консервирования в сахарном сиропе и т.д.

Ценоанабиоз - подавление вредной микрофлоры за счет создания условий для жизнедеятельности полезной микрофлоры, способствующей сохранению продуктов (квашение, молочнокислое и спиртовое брожение при производстве и хранении кисломолоч­ных продуктов).

Абиоз - прекращение всякой жизнедеятельности, в том числе и микроорганизмов, в продуктах (высокотемпературная обработка, применение лучистой энергии, токов высокой и сверхвысокой частот, антибиотиков, антисептиков и др.).

В зависимости от решаемых задач продукты подвергаются разной глубине холодильной обработки (охлаждение, переохлаждение, подмораживание, замораживание, домораживание), а для восстановления натуральных свойств к ним подводят теплоту (отеп­ление, размораживание).

Охлаждением продуктов называется процесс отвода теплоты от них с понижением их температуры не ниже криоскопической. На практике все более широко применяют предварительное охлаждение, предшествующее любому последующему этапу техно­логического цикла обработки холодом и существенно снижающее потери при хранении.

Переохлаждение - это состояние продукта, вызванное понижением его температуры ниже криоскопической без возникновения кристаллов влаги. Оно бывает устойчивым или неустойчивым в зависимости от теплофизических свойств продукта и температурных режимов окружающей среды.

Подмораживание - процесс, сопровождающийся частичной кристаллизацией влаги в поверхностном слое, основная масса продукта находится в переохлажденном состоянии. Продолжительность хранения продуктов в подмороженном виде увеличивается в 2 - 2,5 раза по сравнению с охлажденными.

Замораживание - отвод теплоты от продуктов с понижением температуры ниже криоскопической при кристаллизации большей части воды, содержащейся в продуктах. Это предопределяет их сохранность при длительном холодильном хранении.

Домораживание - понижение температуры до заданного уровня при отводе теплоты от частично замороженного продукта.

Отепление - подвод теплоты к охлажденным продуктам с повышением их температуры до температуры окружающей среды или несколько ниже.

Размораживание - подвод теплоты к продуктам в целях декристаллизации содержащегося в них льда. В конце процесса температура в толще продукта составляет 0 °С и выше, кристаллы льда плавятся, ткани поглощают влагу. Цель размораживания - мак­симальное поглощение влаги тканями и полное восстановление первоначальных свойств продуктов.

Продолжительность холодильной обработки исчисляется минутами, часами, иногда сутками и влияет на качество и сохранность продуктов при последующем холодильном хранении.

Холодильное хранение - это хранение продуктов после холодильной обработки при заданном режиме в камере.

Под режимом холодильной обработки и хранения понимают совокупность параметров и условий, влияющих на качество продуктов (температура, относительная влажность, скорость движения воздуха, состав среды, укладка, продолжительность процесса).

Рабочая программа, методические указания и

задания на контрольную работу

для студентов 2 курса (сокр.) специальностей:

27.12 – технология продуктов общественного питания

35.11 - товароведение и экспертиза товаров

(заочной формы обучения - факультет «Технологический менеджемет»

и вечерней формы обучения - факультет «Вечерний»)

www.msta.ru

Москва - 2002г.

1.Цель и задачи дисциплины

Ознакомить студентов с физическими методами получения низких температур; холодильным; циклом; основными холодильными агентами и хладоносителями, конструкциями холодильных машин, типами холодильников.

Ознакомить с методами холодильной обработки пищевого сырья и продуктов с основами тепло- и массообмена при различных видах холодильной обработки; с процессами, проходящими в продуктах растительного и животного происхождения при понижении их температуры, а также при хранении.

Научить студентов определять размеры холодильных камер, рассчитывать теплопритоки, построить цикл и подобрать холодильную машину для различных технологических условий.

Студент должен приобрести навыки в расчётах продолжительности холодильной обработки и конечной температуры продукта, уметь подобрать целесообразный способ холодильной обработки, эффективную холодильную машину

Специ-альность

Курс

Форма обуч.

Общ.

Ауд.

Всего

Лек.

Лаб.

Прак.

Самост. раб.

Зач.

Экз.

Контр. раб.

Курс. раб.

06.16

2сокр

заоч

-

-

-

-

35.11.00

2сокр

Вечерняя

-

-

-

-

-

Часы по учебному графику

3.Тематический план лекций

№ п/п	Наименование лекций	Заочн.сокр (часы)	Вечерняя (часы)
	Термодинамические основы получения низких температур, холодильные циклы. Холодильные агенты.
	Типы холодильников. Виды теплопритоков в камеры. Технологическое холодильное оборудование.
	Основные свойства пищевых продуктов. Методы консервирования сырья и пищевых продуктов.
	Охлаждение, подмораживание, замораживание пищевых продуктов.
	Холодильное хранение. Отепление и размораживание.

4.Тематический план практических занятий (лаб. раб.)

Литература основная

Литература дополнительная

Рабочая программа

Холодильная техника

7.1.1. Холодильные машины

Способы получения низких температур: фазовые переходы, дросселирование, адиабатическое расширение, вихревой эффект, термоэлектрическое охлаждение. Второй закон термодинамики. Термодинамические диаграммы T - S иI - lgp . Цикл Карно. Изображение обратного кругового процесса в термодинамических диаграммах.

Холодильные агенты, хладоносители и их свойства. Области применения. Цикл одноступенчатой холодильной машины. Определение основных характеристик цикла. Холодильный коэффициент

Основные элементы холодильных машин: компрессора, конденсаторы, испарители, дросселирующие устройства. Их назначение, классификация и принципы подбора.

Влияние режимов работы холодильной машины на ее холодопроизводительность, мощность и холодильный коэффициент. Агрегатирование холодильных машин

7.1.2.Холодильные установки

Типы холодильников. Составление планировки холодильника. Расчет необходимой площади холодильных камер по требуемой емкости и виду груза.

Ограждающие конструкции холодильных предприятий. Тепло- и гидроизоляционные материалы. Расчет толщины теплоизоляции ограждающих конструкций холодильной камеры. Современные конструктивные решения в области строительства холодильных предприятий.

Виды теплопритоков в охлаждаемое помещение. Их расчет.

Способы охлаждения холодильных камер: непосредственный, с использованием хладоносителя. Схемы холодильных установок: безнасосные и насосноциркуляционные. Достоинства и недостатки. Схемы холодильных установок, работающих на фреонах.

Принципы автоматизации холодильных машин и установок.

Основы эксплуатации холодильных установок. Оптимальный режим работы, основные требования и условия поддержания.

Холодильная технология

Холодильное хранение

Условия хранения продуктов в холодильных камерах. Изменения про-дуктов в процессе хранения. Усушка продуктов и меры ее сокращения. Образование и роль защитных оболочек. Затаривание продуктов и размещение их в камерах холодильника. Способы охлаждения камер хранения и размещение в них приборов охлаждеия.

Сроки холодильного хранения пищевых продуктов. Особенности технологии хранения продуктов. Хранение продуктов в регулируемой газовой среде.

7.2.7. Отепление и размораживание

Отепление охлажденных продуктов - техника этого процесса. Размораживание продуктов и значение этого процесса. Распределение влаги в продукте при его размораживании. Способы размораживания в воздухе (медленное и быстрое), в паровоздушной среде, в жидкой среде (воде и рассоле), токами промышленной частоты. Сравнительная оценка различных способов размораживания. Режимы размораживания.

Контрольная работа

При изучении курса студент должен выполнить контрольную работу, состоящую из двух заданий:

1. «Построение и расчет холодильного цикла» по заданным условиям.

2. «Расчет температуры в термическом центр е охлаждаемого продукта» заданного вида.

Выбор варианта для выполнения контрольной работы основан на цифре студента указанной в зачетной книжке. Если шифр четырёхзначный, то первая цифра не учитывается. Если шифр двух или однозначный, то добавляются нули перед цифрой, чтобы получить трёхзначную цифру.

По таблице Приложение 1 выбираются данные для задачи №1. По таблице Приложение 2 выбираются данные для задачи №2.

Например: для шифра 057 выбор данных будет:

Задача №1:tкам = -10°C; tвд1 = 20°C; Qo = 80кBт; хладагент – R717;

Задача №2: продукт -- свинина; физическая модель -- цилиндр; характерный размер -- 2R = 0,03 м; продолжительность охлаждения -- τ =50мин.; температура продукта начальная -- t н =14° С; температура охлаждающей среды -- ts = 1°С; вид охлаждающей среды -- воздух.

При оформлении контрольной работы необходимо:

Текст писать аккуратно, без сокращений;

Все расчёты вести в системе СИ;

Все страницы должны быть пронумерованы, в конце текста указать дату выполнения и подписать работу;

Не переписывать текст из методических указаний и литературных источников;

Привести список использованной литературы.

Таблица основных параметров характерных точек цикла

По данным таблицы определяются:

1. Удельная массовая холодопроизводительность:

q0 = i1" - i4 , кДж/кг.

2. Удельная работа сжатия холодильного агента в компрессоре:

l = i2 - i1" , кДж/кг.

3. Удельная теплота, отводимая от холодильного агента в конденсаторе:

qк = i2 + i3" , кДж/кг.

4. Уравнение теплового баланса:

qк = q0 +l , кДж/кг.

5. Холодильный коэффициент теоретического цикла:

e = qо / l , кг/с

6. Массовая производительность компрессора, то есть масса холодильного агента, циркуляцию которого обеспечивает компрессор за 1 секунду:

Mа = Q0 / q0, кг/с .

7. Удельная объёмная холодопроизводительность компрессора:

q v= q0 / v1" , кДж/м³.

8. Действительная объёмная производительность компрессора, то есть объём паров, отбираемых компрессором из испарителя:

V д = M а· V1" =Q 0 / q v , м³/с.

9. Объём, описанный поршнями компрессора:

V h = V д / λ , кг/с,

где λ – коэффициент подачи компрессора (объёмные потери в компрессоре), зависит от режима работы, вида холодильного агента, конструкции компрессора и рассчитывается:

λ = λi λw.

Здесь λi – объёмный индикаторный коэффициент, учитывающий объёмные потери в компрессоре из-за наличия мёртвого пространства и сопротивления в клапанах:

λi = 1 –с (P к / P 0 – 1),

где с – относительное мёртвое пространство в компрессоре:

Для аммиачныхс = 0,04…0,05;

Для фреоновыхс = 0,03…0,04.

λw – коэффициент подогрева, учитывающий объёмные потери от нагрева холодильного агента в цилиндре компрессора.

λw = T 0 / T к = (273 +t 0)/ (273 + t к ).

10. Теоретическая мощность, затрачиваемая компрессором на адиабатическое сжатие холодильного агента:

N т=M а · l , кВт.

11. Индикаторная мощность, затрачиваемая в действительном рабочем процессе на сжатие холодильного агента в цилиндре компрессора:

N i = N Т/ ηi , кВт ,

где ηi – индикаторный КПД, учитывающий энергетические потери от теплообмена в цилиндре и от сопротивления в клапанах при всасывании и нагнетании:

ηi = λw + b· t о,

Для аммиака b = 0,001;

Для фреона b = 0,0025.

12. Эффективная мощность – мощность на валу компрессора с учётом механических потерь (трение и т.д.):

Ne = Ni / ηмех , кВт,

где η мех = 0,7…0,9 – механический КПД.

13. Мощность на валу электродвигателя:

Nэл = Ne / ηэл , кВт,

где ηэл = 0,8…0,9 - коэффициент полезного действия (КПД) электродвигателя.

Таблица для выбора исходных данных к задаче № 1.

Приложение 2

Исходные данные к задаче № 2

Цифры шифра	Цифра шифра
Последняя	Вторая	Первая
Продукт*	Продолжительность охлаждения, τ, мин	Температура продукта начальная, tн, °C	Температура среды, ts, °C	Вид охлаждающей среды
Вид	Физическая модель	Характерный размер** 2R, м
	Говядина	Пластина	0,04				Воздух
	Рыба	Цилиндр	0,05				Воздух
	Яблоко	Сфера	0,06				Воздух
	Свинина	Пластина	0,05				Вода
	Помидор	Сфера	0,06				Раствор CaCl2
	Клубника	Сфера	0,03				Воздух
	Морковь	Цилиндр	0,04				Воздух
	Свинина	Цилиндр	0,03				Раствор CaCl2
	Картофель	Пластина	0,04				Вода
	Птица	Пластина	0,04				Раствор CaCl2

Примечания: * - допускается, что продукт не имеет упаковку независимо от свойств (вида) охлаждающей среды;

** - величина характерного размера (2R ) соответствует для пластины полной её толщине, для цилиндра и сферы – диаметру.

Приложение 3

ХОЛОДИЛЬНАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ

В учебнике содержатся сведения о назначении и устройстве холодильной техники, физических принципах получения низких температур, типах и циклах холодильных машин. Приведены основные и вспомогательные элементы холодильных установок. Даны теоретические основы холодильной технологии, методы расчета процессов холодильного консервирования, обработки и хранения сырья и продуктов питания. Рассмотрены проблемы изменений, происходящих при обработке, хранении, размораживании, транспортировании и реализации охлажденных и замороженных пищевых продуктов. Для студентов высших учебных заведений. Может быть полезен слушателям институтов повышения квалификации, специалистам торговли и пищевой промышленности.

Физические процессы получения низких температур.
Охлаждение - процесс понижения температуры тела. Для охлаждения нужно иметь два тела: охлаждаемое и охлаждающее - источник низкой температуры. Охлаждение продолжается, пока между телами происходит теплообмен. Источник низкой температуры должен функционировать постоянно, так как охлаждение следует осуществлять непрерывно. Это возможно при достаточно большом запасе охлаждающего вещества или если постоянно восстанавливается его первоначальное состояние. Последнее широко применяется в холодильной технике с использованием различных холодильных машин.

Различают естественное и искусственное охлаждение. При естественном охлаждении теплота от более нагретого тела переходит к менее нагретому (среде). Искусственное охлаждение предполагает получение температуры охлаждаемой среды ниже температуры окружающей среды. Низкие температуры получают путем физических процессов, при протекании которых происходит поглощение извне теплоты без повышения температуры тела. К основным физическим процессам, сопровождающимся поглощением теплоты, относятся фазовые переходы вещества: плавление или таяние при переходе тела из твердого состояния в жидкое: испарение или кипение при переходе тела из жидкого состояния в парообразное; сублимация или возгонка при переходе тела из твердого состояния непосредственно в газообразное.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
РАЗДЕЛ I. ХОЛОДИЛЬНАЯ ТЕХНИКА
Глава 1. Физическая сущность и способы получения искусственного холода
1.1.Физические процессы получения низких температур
1.2.Способы охлаждения
Глава 2. Термодинамические основы холодильных машин
2.1.Термодинамический цикл холодильных машин
2.2.Расчет цикла холодильных машин
2.3.Принцип действия паровых компрессионных холодильных машин
2.4.Система охлаждения холодильной установки
2.5.Холодильные агенты и хладоносители
Глава 3. Типы холодильных машин
3.1.Газовые и вихревые холодильные машины
3.2.Компрессионные паровые холодильные машины
3.3.Абсорбционные и сорбционные холодильные машины
3.4.Пароэжекторные холодильные машины
Глава 4. Компрессоры холодильных машин
4.1.Поршневые компрессоры
4.2.Ротационные компрессоры
4.3.Винтовые компрессоры
4.4.Турбокомпрессоры
Глава 5. Теплообменные аппараты холодильных машин
5.1.Конденсаторы
5.2.Испарители
5.3.Охлаждающие приборы
Глава 6. Вспомогательное оборудование холодильных машин и установок
Глава 7. Автоматизация, автоматическое регулирование и агрегаты холодильных машин и установок
7.1.Автоматизация холодильных установок
7.2.Автоматическое регулирование и управление
7.3.Агрегаты холодильных машин и установок
Глава 8. Охлаждаемые сооружения и холодильное оборудование
8.1.Классификация холодильников для пищевых продуктов
8.2.Охлаждающие среды, их свойства и параметры
8.3.Приборы измерения и контроля параметров охлаждающих сред и продуктов
8.4.Конструкции холодильников
8.5.Механизация погрузочно-разгрузочных работ и транспортно-складских операций
8.6.Тепловой баланс охлаждаемых помещений, системы охлаждения холодильных камер, способы отвода теплоты от потребителя холода
8.7.Холодильное технологическое оборудование
8.8.Холодильное торговое оборудование
8.9.Способы и оборудование безмашинного охлаждения
РАЗДЕЛ II. ХОЛОДИЛЬНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ
Глава 9. Теоретические основы холодильного консервирования пищевых продуктов
9.1.Принципы сохранения пищевых продуктов
9.2.Влияние низких температур на рост и размножение микроорганизмов
9.3.Воздействие низких температур на клетки, ткани и организмы
9.4.Вспомогательные средства, применяемые при холодильной обработке и хранении
Глава 10. Виды холодильной обработки пищевых продуктов
10.1. Охлаждение
10.2.Замораживание
10.3.Подмораживание
Глава 11. Теплофизические параметры пищевых продуктов и их изменения при холодильной обработке
11.1.Теплофизические параметры пищевых продуктов
11.2.Изменение теплофизических параметров пищевых продуктов и температурные графики
Глава 12. Тепло- и массообменные процессы в холодильной технологии
12.1.Тепловой расчет процесса охлаждения.
12.2.Тепловой расчет процесса замораживания
12.3.Тепло- и массообмен при холодильном хранении
12.4.Тепло- и массообмен при размораживании
Глава 13. Основные изменения, происходящие в продуктах питания при охлаждении
13.1.Охлаждение продуктов растительного происхождения
13.2.Охлаждение продуктов животного происхождения
13.3.Промышленные способы охлаждения продуктов животного происхождения
Глава 14. Основные изменения, происходящие в продуктах питания при низкотемпературной обработке
14.1.Замораживание продуктов растительного происхождения
14.2.Замораживание продуктов животного происхождения
14.3.Быстрозамороженные продукты
14.4.Сублимационная сушка продуктов
Глава 15. Холодильное хранение продуктов питания
15.1.Характеристика холодильного хранения
15.2.Условия хранения скоропортящихся продуктов
15.3.Общие изменения продуктов в процессе хранения
15.4.Изменение состава и свойств плодов и овощей
15.5.Условия хранения продуктов животного происхождения
15.6.Изменение продуктов животного происхождения при холодильном хранении
15.7.Холодильное хранение пищевых продуктов у потребителя
Глава 16. Отепление и размораживание
16.1.Технология отепления и размораживания
16.2.Классификация и анализ способов размораживания пищевых продуктов
16.3.Устройства для размораживания сырья и продуктов питания
16.4.Изменения, происходящие в продуктах питания в процессе размораживания
16.5.Методы расчета параметров процесса размораживания отдельных видов продуктов
Глава 17. Транспортирование охлажденных и замороженных пищевых продуктов
17.1.Классификация и краткая характеристика холодильного транспорта
17.2.Контейнерные перевозки
17.3.Условия, сроки и особенности перевозки различных пищевых продуктов
17.4.Правила приемки транспортируемых продуктов
Приложения
Список литературы.

Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Холодильная техника и технология продуктов питания, Большаков С.А., 2003 - fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.