Вестник МГТУ, 2024, Т. 27, № 4.

Алдаматов Н. Э. и др. Охлаждение продукции животного происхождения в воздушно-газовой среде. Введение В последние годы наша планета столкнулась с двумя основными проблемами, связанными с хладагентами, это разрушение озонового слоя и глобальное потепление. Шагом вперед стала замена хлорфторуглеродов (ХФУ) и гидрохлорфторуглеродов (ГХФУ) на фторуглероды, которые являются продуктами искусственного происхождения и обладают относительно низким потенциалом разрушения стратосферного озона. Однако это не помогает снизить скорость глобального потепления, поскольку прямой вклад этих хладагентов остается. Именно по этой причине научное сообщество рассматривает возможность использования альтернативных природных веществ и других хладагентов с минимальным потенциалом глобального потепления и нулевым потенциалом разрушения озонового слоя ( А л д а м а т о в и д р ., 2 0 2 3 а ) . Одними из перспективных направлений, разрабатываемых в холодильной технологии в настоящее время, являются методы, основанные на применении диоксида углерода и позволяющие использовать его в качестве хладоносителя с его последующей утилизацией. К такому направлению можно отнести применение диоксида углерода для транспортировки охлажденных и замороженных пищевых продуктов. Введение Монреальского и Киотского протоколов по вопросу защиты окружающей среды оказало существенное влияние на развитие данного направления. Также в настоящее время остановлено производство хлор- и бромсодержащих хладонов, попадание которых в окружающую среду наносит большой вред экологии, поэтому их применение в холодильных системах законодательно ограничено. В связи с этим многие производители холодильного оборудования, в том числе и используемого для транспортировки пищевых продуктов, рассматривают возможность работы своих систем на альтернативных - "природных" - хладагентах, одним из которых является диоксид углерода ( Н е в е р о в и д р ., 2 0 2 2 ) . Материалы и методы Существуют различные способы охлаждения пищевых продуктов при помощи углекислого газа: охлаждение при непосредственном контакте снегообразного СО 2 с поверхностью продукта ( Н е в е р о в и д р ., 2 0 1 5 6 ; К о р о т к и х и д р ., 2 0 1 9 ) , с подачей снегообразной углекислоты во внутреннюю полость продукта ( Б у я н о в и д р ., 2 0 1 1 б ; Н е в е р о в , 2 0 1 4 ) , с нанесением снега как на поверхность, так и во внутреннюю полость мясных продуктов ( Б у я н о в и д р ., 2 0 1 1 а ; Б у я н о в и д р ., 2 0 0 6 ; Н е в е р о в , 2 0 1 5 ) , с применением смеси водного льда и снегообразного диоксида углерода ( Б а ш л ы к о в и д р ., 2 0 1 8 ) и т. д. Понижение температурыпродукта при непосредственном контакте с хладагентомявляется эффективным процессом при необходимости интенсивного теплоотвода за короткий временной промежуток, например при замораживании. Достигается это за счет температуры "сухого льда"1, которая составляет -78,3 °С, и удельной теплоемкости снегообразной углекислоты, равной 1380 Дж/(кгК)2. Исследования показывают, что охлаждение при непосредственном контакте снегообразного рабочего вещества с продуктом приводит к подмораживанию поверхностных слоев при чрезмерном количестве диоксида углерода. Поэтому охлаждение при контакте со снегом следует осуществлять при строгом контроле количества подаваемого углекислого газа на поверхность продукта. Аналогичная ситуация происходит при подаче углекислоты во внутреннюю полость. Количество поступаемого снега должно соответствовать количеству охлаждаемого продукта. При расчетном количестве подаваемого диоксида углерода подмораживание не наблюдается благодаря создаваемой воздушной пленке на поверхности продукта, которая защищает его от низкотемпературного "ожога" и сохраняет товарный вид сырья ( Г р и н ю к и д р ., 2 0 1 8 ) . Целью статьи является анализ различных способов охлаждения пищевых продуктов при сублимации диоксида углерода в воздушно-газовой среде 1 ) с естественной конвекцией, 2 ) принудительной конвекцией и 3) наличием холодильной машины с принудительным движением воздушно-газовой среды. Результатом анализа данных способов будет определение теоретической эффективности их достоинств, недостатков, степени применимости в тех или иных областях пищевой промышленности. Результаты и обсуждение При теплообмене сублимирующей углекислоты с естественной конвекцией воздушно-газовой среды рассмотрен процесс охлаждения тушек кролика в установке для транспортировки продуктов в среде диоксида углерода (рис. 1) ( У с т а н о в к а . . . , 2 0 2 0 ) . Внутренняя обшивка корпуса изготовлена из листовой нержавеющей стали, разрешенной к применению в пищевой промышленности, а наружная обшивка корпуса - из листового алюминия. Между обшивками уложена теплоизоляция (1). Внутренняя часть корпуса установки разделена на отсеки (2), в которые подается снегообразная углекислота, преобразующаяся из жидкой фазы в форсунках (3). Подача жидкой углекислоты осуществляется через вентиль (4) из баллонов, предусмотренных в кузове транспортного средства. 1 Углекислый газ, он же углекислота, он же двуокись углерода. URL: https://weldering.com/uglekislyy-gaz-uglekislota- dvuokis-ugleroda (Дата обращения: 05.05.2024). 2 Удельная теплоемкость сухого льда. URL: https://www.center-pss.ru/math/teploemkost/suhoiliod.htm (Дата обращения: 06.05.2024). 612