Photo012

W innej modyfikacji ekstrudowanie może polegać na obróbce mechanicznej materiału w wysokiej temperaturze i ciśnieniu oraz wytłaczaniu go bez swobodnego ekspandowania przez odpowiednie dysze, np. przy strukturyzacji białek sojowych.

5.4.10. Chłodzenie - oziębianie - zamrażanie

Chłodzenie, oziębianie lub zamrażanie może odnosić się zarówno do ciał stałych, jak ciekłych i gazowych (np. chłodzenie powietrza w chłodni), przy czym przemysł spożywczy i handlowy obrót żywnością są bodaj najważniejszymi domenami zastosowania chłodu w całej gospodarce narodowej.

W przemyśle spożywczym zimno wykorzystuje się do celów technicznych, jak np. do skraplania oparów powstających przy zagęszczaniu żywności w aparatach wyparnych, i do celów' technologicznych, np. do kriokoncentracji, suszenia liofilizacyjnego, produkcji lodów' spożywczych itp. Największe zastosowanie zimna wiąże się jednak głównie z przechowalnictwem żywności i jej utrwalaniem, dlatego jest ono szerzej omawiane w rozdziałach 11 i 19.

Chłodzenie, czyli odbieranie ciepła, jest jakby odwróceniem zjawiska ogrzewania w wymianie bezpośredniej lub przeponowej, więc można stosować te same wzory na określenie tej wymiany.

Chłodzenie ośrodków ciekłych o małej lepkości nie nastręcza szczególnych problemów technicznych, można je więc przeprowadzić w różnego rodzaju oziębiaczach płaskościennych lub cylindrycznych. Znaczne trudności nastręcza natomiast wychładzanie mas o wysokiej lepkości, półciekłych i stałych, w związku z małymi współczynnikami przenikania do nich ciepła. Najlepsze wyniki przy • przeponowej wymianie ciepła daje tu zasada przyjęta w tzw. fryzerach (ang. freezer) - urządzeniach używanych do produkcji lodów' spożywczych, w których oziębiana mieszanka jest nie tylko intensywnie mieszana, lecz także usuwana ze ścianek za pomocą noży umieszczonych na końcach skrzydeł mieszadła (rys. 5.10).

Rys. 5.10

Pozycja noża (w przekroju poprzecznym) zdrapującego mieszankę lodową ze ścianek fryzera (ang. freezer); u góry widoczny ten sam fragment w powiększeniu w celu zilustrowania profilu zakończenia noża (Turnbow G. W., Trący P. H., Raffetto L. A.: The Ice Cream Induslry. Wyd. 2. New York, Wiley 1947)

Do wstępnego chłodzenia żywności płynnej metodą przeponową WYkorzy-stuje się zimną wodę studzienną, lód naturalny nie ma większego znaczenia w chłodnictwie. Powszechnie w przemyśle spożywczym korzysta się z urządzeń chłodniczych, które pracują zwykle na zasadzie izotermicznego sprężania i rozprężania stosunkowo łatwo parującego czynnika, jak np. amoniaku, zgodnie z drugą zasadą termodynamiki, że przechodzenie ciepła z ciała o niższej temperaturze do ciała o wyższej temperaturze może następować tylko przy dodatkowym wkładzie energii z zewnątrz.

W chłodziarkach sprężarkowych (kompresorowych) sprężony (najpierw adiabatycznie) czynnik nagrzewa się, a po ochłodzeniu, np. za pomocą wody studziennej, ulega skropleniu. Następnie skroplony czynnik, przy jego zasysaniu i rozrzedzeniu w dziale „ssącym” urządzenia sprężarkowego, ulega ochłodzeniu i przepływając w przewodach chłodzi określoną przestrzeń (ośrodek).

Do teoretycznej oceny obiegów chłodniczych stosuje się wykresy, z których najdogodniejszy jest wykres w układzie entalpia-ciśnienie, tj. i-lgp (rys. 5.11).

Skraplacz

Rys. 5.11

Schemat chłodziarki sprężarkowej i obieg amoniaku w układzie i-\gp (Wagner J.: Poradnik mechanika mleczarskiego, Warszawa, WPLiS 1959)

W punkcie 1, któremu odpowiada tj, p_u zj, pary czynnika są zassane przez sprężarkę i sprężone adiabatycznie wg linii 1-2 do stanu 2, któremu odpowiada h, Pi, h- W punkcie 2 pary wchodzą do skraplacza i na drodze 2-3 następuje ochłodzenie pary przegrzanej, 3-4 -jej skroplenie i 4-5 dochłodzenie cieczy do pkt. 5, któremu odpowiada tj, p$, l_s. W zaworze regulacyjnym następuje spadek ciśnienia z p₅ do p₆, co obrazuje linia 5-6, i = const. W parowniku odbywa się parowanie, co przedstawia linia 6-1, która zamyka obieg.

Skutek chłodniczy parownika Q₀ = tj - zj Praca spężarek AL - i₂- z) = Q - Qo Skutek chłodniczy skraplacza Q = z‘₂-zj.

Stosunek skutku chłodzenia parownika do pracy sprężarki nazywa się wydaj nością chłodzenia £, a więc

_r=z&_ gę

AL Q-Q,

Z wykresu na rys. 5.11 można odczytać wartości liczbowe dla 1 kg czynnika chłodniczego (amoniaku). Na rysunku 5.12 pokazano schematycznie układ elementów chłodziarki sprężarkowej, w którym wyraźnie rozróżnia się dwa działy: 1) tłoczący, gdzie rolę wymiennika ciepła spełnia skraplacz (wymagający chłodzenia wodnego, czasem tylko powietrznego) oraz 2) ssący, gdzie wymiana ciepła, a tym samym realizacja chłodzenia, odbywa się w parowniku.

197