Transpack, csomagolási, anyagmozgatási magazin 2005 Április
HIRDETÉS-ON-LINE
INGATLAN
UTAZÁS
LOVAGLÁS
KUTYA
MEZŐGAZDASÁG
FORUM
REGISZTRÁCIÓ
MAGAZIN
ÚJSÁGOK
TARTALOM
CÉGINFORMÁCIÓ
e-mail: pointernet@axelero.hu


  
CSAOSZ Hírek
Az EU Bizottsága elfogadta a csomagolási irányelvvel összefüggő szabványokat
Pack - pakk
Az élelmiszeripar csomagoló gépei III.
Aktív csomagolás alkalmazása a friss, hűtött zöldségfélék tárolási idejének meghosszabbítására
Folyékony vegyi anyagok szállítása, tárolása gazdaságosan
A CRYOVAC® BERENDEZÉS KÍNÁLATÁNAK ÚJDONSÁGAI
Műanyag fóliák csomagolástechnikai alkalmazási jellemzői és méréstechnikái I.
Hullámpapírlemez: volt, van … és még több lesz
A Macherey-Nagel GmbH. története éskötődése a magyar felhasználókhoz
KITEKINTŐ
Megduplázott teljesítmény
Balkancar - fogalom az anyagmozgatásban
Ha AXIÁL és anyagmozgatás, akkor HYUNDAI és MANITOU
ÚJRA PAPÍRRAKLAP
Az élelmiszeripar termelési logisztikai folyamatainál alkalmazott berendezések jellegzetességei I.
A termelési logisztikai folyamat tervezésének és működtetésének stratégiái III.
15 éves magyarországi fennállását ünnepli a Gebrüder Weiss
Megkezdődött a XXI. század legizgalmasabb „logi(szti)kai játéka”…
Alapítvány a Csomagolástechnikai szakember-képzésért
Különböző daruk alkalmazási lehetőségei a logisztikai rendszerben I.
Billenősök
A NYOMDAIPARRÓL ÉS TECHNOLÓGIÁIRÓL
Hús- és baromfi ipari feldolgozó berendezések
SIBER konténerek hűtésre és fagyasztásra
Hűtéstechnika az élelmiszeriparban

Péter Szabó István okleveles gépészmérnök

Hűtéstechnika az élelmiszeriparban

Az élelmiszerek romlási folyamatai mikrobiológiai, kémiai, fizikai és makrobiológiai eredetűek lehetnek. A tartósításra fizikai és kémiai módszerek alkalmazhatóak. Kémiai módszer pl. a füstölés vagy a savanyítás, fizikai a hőkezelés, a vízelvonás, a besugárzás vagy a hőelvonás, azaz a hűtés.

Hűtési eljárásokat az élet minden területén használnak. Legnagyobb alkalmazási területük az élelmiszeripar. Itt elsősorban mint tartósító eljárást használják, de emellett bizonyos technológiai folyamatoknál az optimális hőmérséklet tartására is szükséges lehet. Ilyen alkalmazás pl. a húsok pépesítésénél a kutterből az aprítás hatására keletkező hő elvezetése.

A hűtés története több ezer éves. Egyik legegyszerűbb és legkorábban alkalmazott módja a jég gyűjtése volt. Az elvermelt jeget általában italok hűtésére használták fel. Ivóvizet és különböző Italokat hűtöttek agyagedényekben is. Az edény porózus falán keresztül a benne lévő folyadékból egy kis mennyiség elpárolgott, ezzel hűtve a maradékot. Ezen módszereket a rómaiak terjesztették el Európában.

Az élelmiszerek hűtésére 1550-től a vízhez különböző vegyszereket, pl. nátrium-nitrátot adagoltak, amely a hőmérséklet csökkenését eredményezte.

A XIX. század közepéig alacsonyabb hőmérsékletet túlnyomórészt természetes jég használatával értek el. A növekvő igényeknek megfelelően nem csak a hegyekből, hanem a folyókból is felhasználták a jeget. A természetes jég kitermelésének, felhasználásának és exportjának igen fontos szerepe volt a világ gazdasági életében. 1799-ben indult el az első jégszállítmány New Yorkból Dél-Karolinába. (Sajnos a szállított jég csak az induláskor volt nagy mennyiségű.) Később a szigetelőanyagok fejlődésével és speciális jégszállító hajók építésével az olvadási veszteség 66%-ról 8% alá csökkent. 1872-ben az Egyesült Államokból 225.000 tonna jeget exportáltak.

A gépi hűtés fejlődésének főbb állomásai a következők voltak:

1748 - William Cullen a Glasgow-i Egyetemen bemutatta az első mesterséges hűtést: etil-étert gőzölögtetett vákuumban. Az eljárást gyakorlati célokra még nem alkalmazták.

1805 - Oliver Evans megtervezte az első olyan hűtőgépet, ami folyadék helyett gőzzel működött. Legyártásra nem került, de később hasonló berendezést épített John Gorrie.

1835 - Perkins szabadalmaztatta etil-éteres hűtőgépét.

1842 - John Gorrie levegő hűtőközeges hűtőgépe. A berendezéssel sárgalázas betegek kórtermeit hűtötték egy floridai kórházban. A berendezés működési elve a mai hűtési eljárásokéval megegyező.

1856 - Alexander C. Twinning megkezdte a hűtés üzemi alkalmazását. Röviddel ezután James Harrison bemutatta gőzkompressziós hűtését a húsfeldolgozó- és a söripar számára.

1859 - Ferdinand Carré szabadalmaztatta ammóniás abszorpciós hűtőgépét. Az ammónia alkalmazása jóval alacsonyabb hőmérsékletek és nagyobb fajlagos hűtőteljesítmény elérését tette lehetővé. A háztartásokban nem alkalmazták az esetleges ammóniaszivárgás miatt. Nagyobb hűtőközpontokat alakítottak ki, és az ezekben előállítot

jeget szállították az otthonokba.

1867 - J. B. Sutherland szabadalmaztatta az első hűtött vasúti kocsit. A szigetelt kocsi két végén jégkamrákat alakított ki. A levegő a kocsi felső részén áramlott be, a keringését terelőlapokkal szabályozták. Az első koc

sikat Parker Earle építtette meg, friss földieper szállítására.

1876 - Carl von Linde megalkotta az első ammóniás kompresszoros hűtőgépet.

1895 - Carl von Linde a levegő cseppfolyósítására alkalmas nagyüzemet hozott létre.

1901 - Carl von Linde frakcionális desztillációval a folyékony levegőből tiszta folyékony oxigént és nitrogént választott ki.

1928 - Thomas Midgley Charles Franklin Kettering segítségével feltalálta a freont (CFC - klorofluorkarbon). A freon színtelen, szagtalan, nem mérgező, nem gyúlékony gáz. Az új hűtőközeg alkalmazására a korábbi, az ammónia, a metil-klorid és a kén-dioxid hűtőközegek szivárgásából következő számos baleset adott okot.

1974 - kimutatták a freon ózonkárosító hatását. Később a freon helyettesítésére HCFC-, HFC- és egyéb gázokat fejlesztettek ki.

A hűtőgépek működési elve

A hő természetes úton a magasabb hőmérsékletű helytől az alacsonyabb hőmérsékletű helyre áramlik. A hűtés ezen áramlási irány megfordítása, mely energia-befektetést igényel. Ezen befektetett energia lehet hő (abszorpciós hűtőgépek) vagy munka (kompresszoros hűtőgépek). Szükség van hűtőközegre, amely az alacsonyabb helyről felveszi a szállítandó hőmennyiséget, majd a magasabb hőmérsékletű helyen leadja azt.

Kompresszoros hűtés

Amennyiben a hűtőközegen munkát végzünk, még ha hőt nem is közlünk vele, hőmérséklete a kompresszió hatására megemelkedik. Az egyensúlyt a termodinamika I. főtétele írja le:

Ha a kompresszió során nem közlünk hőt, akkor az egyenlet bal oldala 0, tehát a befektetett (negatív előjelű) munka a rendszer belső energiájának növekedésével () lesz egyenlő, vagyis a befektetett munka a hűtőközeg hőmérsékletét fogja emelni. A folyamat ellentétes irányban is végbemehet: ha a hűtőközeget kiterjesztjük (expandáltatjuk), akkor munkát fog végezni, miközben hőmérséklete csökken. Ezen adiabatikus folyamatok kapcsolják össze a hűtendő teret a magasabb hőmérsékletű környezetével, tehát a körfolyamat lépései a következők:

A hűtőközeget komprimáljuk, ezáltal nyomása és hőmérséklete megemelkedik.

Bevezetjük egy hőcserélőbe, ahol hőt ad le a környezetének.

Expandáltatjuk, hogy hőmérséklete a hűtendő tér hőmérséklete alá essen.

Bevezetjük a hűtendő térben elhelyezet hőcserélőbe, így a hűtendő térből hőt vesz fel. (Ezt követően ismét komprimáljuk, stb.)




Ha hűtőközegként gőzt alkalmazunk, jelentősen megnövelhető a hűtési teljesítmény, mivel a fázisváltozásokkal ki lehet használni a hűtőközegben tárolt látens hőt: a párolgáshőt. Az élelmiszeripari gyakorlatban túlnyomó többségben gőzüzemű, kompresszoros hűtőgépeket alkalmaznak.

A halmazállapot-változásokhoz szükséges nagy mennyiségű energiát a hűtőközeg a hőmérsékletének változtatása nélkül veszi fel. Ez azt eredményezi, hogy adott hőmérsékletviszonyok közt a hűtéshez jóval kevesebb hűtőközeg szükséges, mint halmazállapot-változás nélkül. A halmazállapot-változás hőmérséklete nyomásfüggő: a víz pl. 1 bar nyomáson 100 °C-on forr, 2 bar nyomáson a forráspontja kb. 120 °C, 10 bar-on kb. 180 °C. Az ammónia forráspontja 1 bar-on kb. -34 °C, 2 bar nyomáson kb. -18 °C, 10 bar-on kb. 24 °C. Látható, hogy a forráspont-értékek alacsonyak, ez előfeltétele a hűtőközegként való alkalmazásnak. Másik fontos feltétel a nagy párolgáshő, az ammónia ennek is megfelel. A gőzüzemű kompresszoros hűtőkörfolyamat négy része:

A hűtőközeg a hűtött térben elhelyezett hőcserélőben (elpárologtató), alacsony nyomáson és hőmérsékleten párolog, a párolgáshoz szükséges hőt állandó hőmérsékleten felveszi.




Az elpárologtatóból kivezetett hűtőközeg a kompresszorba kerül, ahol nyomása, hőmérséklete és forráspontja megemelkedik.

A kompresszorból egy másik, általában vízzel hűtött hőcserélőbe, a kondenzátorba vezetjük, ahol magas nyomáson és hőmérsékleten lekondenzálódik: párolgáshőjét és a kompresszormunkának megfelelő energiát leadja.

A kondenzátorból elvezetett, folyékony halmazállapotú hűtőközeget expandáltatjuk, ezáltal nyomása és hőmérséklete leesik az elpárologtatónak megfelelő szintre. Ezt követően ismét az elpárologtatóba vezetjük.

A hűtőközeg kiterjesztését, az expanziót jellemzően fojtószeleppel végzik. A fojtószelepen veszteség keletkezik, de ez igen kismértékű. Az elvi kapcsolást a következő ábra mutatja:

Mélyhűtés esetén nagyobb a kondenzációs és az elpárologtatási hőmérséklet viszonya, ennek megfelelően nagyobb a nyomásviszony is a kondenzátor és az elpárologtató közt. 8-nál nagyobb nyomásviszony esetén két- vagy háromfokozatú hűtést alkalmazunk. Ennek több módja van, a következő ábrán két kapcsolás látható:

A bal oldali kapcsolásban egy közbe

nső hőcserélő kerül beépítésre. Ez az alsó, alacsonyabb hőmérsékletű fokozat kondenzátora és egyben a felső, magasabb hőmérsékletű fokozat elpárologtatója. A jobb oldali kapcsolásnál csak a kompresszió kétfokozatú: a két fokozat közt a közbülső hőcserélőben a magas hőmérsékletű hűtőközegből hőt vonunk el, így csökken a felsőfokozati kompresszió véghőmérséklete is. Itt a fojtás egyfokozatú, a bal oldali kapcsoláson kétfokozatú.

Abszorpciós hűtés

Ipari gyakorlatban alkalmazása a kompresszoros hűtőgépekhez képest elenyészőnek mondható. Ennek oka az, hogy a befektetett energiára vonatkoztatva a kompresszoros hűtőgépek teljesítménye jóval nagyobb az abszorpciósakénál.

A folyamat működése egy közegpár, jellemzően az ammónia és a víz nyomástól függő oldódásán alapszik. A két hőcserélőn, a fojtószelepen és a keringtető szivattyún kívül fő szerkezeti eleme az oldó és a kiűző tartály. Előbbit hűtjük, utóbbit fűtjük, a körfolyamat hajtóereje tehát nem munka, hanem betáplált hő. Előnye a kompresszoros berendezésekkel szemben a zajtalan működés.

Gőzsugár hűtőgépek

Az élelmiszeripar egyes területein és a klímaberendezéseknél alkalmazzák. Működése az ejektorhatással létesített vákuumon alapszik: az injektorkompresszor a gőz hőenergiáját egy Laval-fúvókán sebességi energiává alakítja. Az így keletkezett vákuum és a hűtött térből elvont hő hatására az elpárologtatóba permetezett vízből gőz fejlődik, vagyis a víz felveszi párolgáshőjét.

Kriogenikus hűtés

Elsősorban az élelmiszeriparban alkalmazott hűtési és fagyasztási eljárás. Lényege a folyékony nitrogénben tárolt hidegenergia. A gázt hűtőalagutakba vezetik, közvetlenül hűtve vele a terméket, ezáltal optimális a hőátadás. A cseppfolyós nitrogén forráspontja -196 °C. A fagyasztó berendezések üzemi hőmérséklete kb. -160 °C. Folyékony élelmiszerek (levesek, szószok, pürék, passzírozott főzelék, gyümölcslevek) is fagyaszthatóak. Az eljárást alkalmazzák húskészítmények gyártásánál (pl. tumblerezésnél vagy a már említett kutterezésnél), rendkívül gyors hűtést tesz lehetővé, ezáltal ke

vesebb sejtkárosodást okoz az élelmiszerekben.









Top 100 Best Websites Monitored by: InternetSeer - Web Site Monitoring

powered by Pointernet-DB Kft.

E-mail:pointernet@axelero.hu