Научные основы применения холода в производстве пищевых

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ
ИМ. К. Г. РАЗУМОВСКОГО »
Кафедра Кондиционирования и вентиляции
Научные основы применения холода в
производстве пищевых продуктов
Для специальностей:
260302.65 – Технология рыбы и рыбных продуктов,
260401.65 – Технология жиров, эфирных масел и парфюмернокосметических продуктов,
260202.65 – Технология хлеба, кондитерских и макаронных
изделий,
260204.65 – Технология бродильных производств и виноделие
Форма обучения: очная полная, очная сокращенная, заочная полная,
заочная сокращенная
Сроки обучения: очная полная – 5 лет, очная сокращенная- 4 года, заочная
полная- 6 лет, заочная сокращенная- 5 лет
Курс: 2, 3
Москва – 2012
Учебно-методический комплекс по дисциплине «Научные основы применения холода в производстве пищевых
продуктов» составлен в соответствии с требованиями федерального компонента к обязательному минимуму
содержания и уровню подготовки дипломированного специалиста по циклу общепрофессиональных
дисциплин по выбору студента государственного образовательного стандарта высшего профессионального
образования и на основании примерной программы дисциплины «Научные основы применения холода в
производстве пищевых продуктов», рекомендованной Департаментом образовательных программ и стандартов
профессионального образования с учетом рабочей программы учебной дисциплины «Научные основы
применения холода в производстве пищевых продуктов», утвержденной в МГУТУ им. К. Г. Разумовского по
подготовке дипломированного специалиста 260202
– Технологии хлеба, кондитерских и макаронных
изделий; 260204 – Технологии бродильных производств и виноделия; 260401 – Технология жиров,
эфирных масел и парфюмерно – косметических продуктов; 260302 – Технологии рыбы и рыбных
продуктов. УМК предназначен для студентов 3 курса (зчн. плн.) и 2 курса (зчн. скр., очн. плн. и очн. скр.),
обучающихся по специальностям. Структура учебно – методического комплекса по дисциплине «Научные
основы применения холода в производстве пищевых продуктов» написана в соответствии с приложением 1
к распоряжению проректора по УиИР № 51 от 01.06.2009 г. о «Правилах составления учебнометодического комплекса дисциплины учебного плана специальности (направления)».
Составитель:
Шмакова Татьяна Анатольевна - старший преподаватель кафедры
«Кондиционирования и вентиляции» (КиВ) МГУТУ им. К.Г. Разумовского
Рецензент:
Борисенко Д. И. – к.т.н., доцент
кафедры
КиВ
МГУТУ им. К.Г.
Разумовского
© Шмакова Т.А.Научные
основы
продуктов. Учебно – методический
применения
холода
в производстве
пищевых
комплекс дисциплины НОПХ. Рекомендуется для
подготовки специалистов 260202.65, 260401.65, 260302.65, 260204.65. М.: МГУТУ
им.
К.Г.Разумовского, 2012.- 238 с.
Обсуждена и одобрена на заседании кафедры «Кондиционирования и
вентиляции» МГУТУ им. К.Г.Разумовского (протокол № 9 от «22» мая 2012г.).
Утверждена на заседании Совета института «Биотехнологий и Рыбного
Хозяйства»
Московского
государственного
университета
технологий
управления им. К.Г. Разумовского (протокол № 10 от «25» июня 2012г.).
 Московский государственный университет
технологий и управления им. К.Г. Разумовского, 2012г.
109004, Москва, Земляной вал, 73.
 Шмакова Т. А.
2
и
1.
1.1.
1.1.1.
1.1.1.1.
1.1.1.2.
1.1.1.3.
1.2.
1.2.1.
1.2.2.
1.2.3.
1.2.4.
1.2.4.1.
1.2.4.2.
2.
2.1.
2.1.1.
2.1.2.
2.2.
2.2.1.
2.2.2.
2.2.3.
2.3.
2.3.1.
2.3.2.
2.3.3.
2.4.
Содержание
Рабочая учебная программа дисциплины «Научные
основы
применения холода в производстве пищевых продуктов»
Требования ГОС ВПО к обязательному минимуму содержания
основной образовательной программы подготовки специалиста
Цели и задачи изучения дисциплины
Место учебной дисциплины в учебном процессе и ее значение в
формировании инженера
Цели изучения дисциплины
Задачи изучения дисциплины
Содержание дисциплины
Предметная область и объекты изучения дисциплины
Перечень тем, изучаемых по курсу
Тематическое содержание рабочей учебной программы
Тематический план
Организационно-методические данные по изучению дисциплины
Тематический план аудиторных занятий
Учебно-методическое обеспечение дисциплины «Научные основы
применения холода в производстве пищевых продуктов»
Задания и методические рекомендации по проведению
лабораторных работ (лабораторных практикумов)
Тематический план лабораторных работ с указанием часов
Методические рекомендации по проведению лабораторных работ
(лабораторных практикумов)
Задания и методические рекомендации самостоятельной работы
Тематический план самостоятельных занятий по дисциплине
«Научные основы применения холода в производстве пищевых
продуктов»
Методические рекомендации по организации самостоятельной
работы
Задания по организации самостоятельной работы
Перечень основной и дополнительной литературы
Основная литература
Дополнительная литература
Периодические издания
Перечень средств, методов обучения и способов учебной
3
6
6
7
7
8
8
8
8
10
10
14
14
16
22
22
22
23
38
38
38
39
50
50
51
51
2.5.
3.
4.
4.1.
4.2.
4.3.
5.
5.1.
5.2.
5.3.
6.
6.1.
7.
7.1.
деятельности
52
Требования к уровню освоения программы
52
Учебно – практическое пособие по дисциплине «Научные основы
применения холода в производстве пищевых продуктов»
54
Электронное учебно – методическое обеспечение дисциплины
54
Электронные учебные курсы по темам с тестовыми заданиями
54
Демонстрационные и интерактивные модели
55
Электронные практические занятия и лабораторные работы по
дисциплине
55
Материалы, устанавливающие содержание и порядок проведения
текущего и промежуточного контроля знаний
56
Перечень зачетных вопросов
56
Список зачетных карточек
57
Контрольные тестовые задания
68
Материально-техническое обеспечение дисциплины «Научные
основы применения холода в производстве пищевых продуктов» 88
(НОПХ)
Описание специализированных аудиторий, лабораторий, перечень
оборудования
88
Инновационные методы обучения
91
Исследовательские методы, тренинговые формы, модульнокредитные и модульно-рейтинговые системы обучения
91
Приложение 1.
91
Приложение 2.
92
Приложение 3.
94
Приложение 4.
96
Приложение 5. Учебное пособие по НОПХ
98
Приложение 6. Рабочая программа по дисциплине НОПХ
170
Приложение 7. Методические указания по НОПХ
196
Приложение 8. Лабораторные работы по НОПХ
219
4
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ
ИМ. К. Г. РАЗУМОВСКОГО »
Кафедра Кондиционирования и вентиляции
Научные основы применения холода
производстве пищевых продуктов
в
Для специальностей:
260302.65 – Технология рыбы и рыбных продуктов,
260401.65 – Технология жиров, эфирных масел и парфюмернокосметических продуктов,
260202.65 – Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий,
260204.65 – Технология бродильных производств и виноделие
Форма обучения: очная полная, очная сокращенная, заочная полная,
заочная сокращенная
Сроки обучения: очная полная – 5 лет, очная сокращенная- 4 года, заочная
полная- 6 лет, заочная сокращенная- 5 лет
Курс: 2, 3
Москва – 2012
5
1. Рабочая учебная программа по дисциплине «Научные
основы применения холода в производстве пищевых продуктов»
Требования ГОС ВПО к обязательному минимуму содержания
основной образовательной программы подготовки специалиста
Учебная дисциплина «Научные
основы
применения
холода
в
1.1.
производстве
пищевых
продуктов»
относится
общепрофессиональным дисциплинам и курсам
по
к
выбору
ОПД.В.00–
студента,
устанавливаемые ВУЗом (факультетом) государственного образовательного
стандарта
по специальностям
масел
и
парфюмерно–косметических
хлеба,
кондитерских
бродильных
и
производств
рыбных продуктов,
260401.65 - Технология
макаронных
и
жиров,
эфирных
продуктов; 260202.65 – Технология
изделий,
260204.65 – Технология
виноделие, 260302.65 – Технология рыбы и
квалификация (степень) -
специалист (инженер). В
таблице 1.1 дано содержание дисциплины в соответствии с ГОС ВПО для
очной и заочной форм обучения.
Таблица 1.1
Содержание дисциплины Научные основы применения холода в производстве пищевых
продуктов для очной и заочной форм обучения специальностей 260401.65, 260202.65,
260204.65 и 260302.65
Индекс
Наименование дисциплин и их основные разделы
Научные основы применения холода в производстве
пищевых продуктов.
Физические характеристики и состав пищевых продуктов.
Роль микроорганизмов пищевых продуктов при реализации
холодильных технологий. Физика процессов охлаждения,
замораживания, размораживания и холодильного хранения
ОПД.В. для пищевых продуктов. Виды технологий холодильной
01
обработки пищевых продуктов. Холодильные технологии
при производстве пищевых продуктов; холодильное
консервирование скоропортящихся продуктов и сырья.
Холодильное
технологическое
оборудование
для
6
Всего
часов
50;
60
предприятий общественного питания и торговли.
1.1.1. Цели и задачи изучения дисциплины
1.1.1.1. Место учебной дисциплины в учебном процессе
и ее значение в формировании инженера
Дисциплина относится к компоненту ОПД.В.00 - общепрофессиональным
дисциплинам и курсам
по
выбору
студента, устанавливаемые
ВУЗом
(факультетом). Для ее изучения необходимы знания изучающих дисциплин:
физики, математики, теплотехники. Она является предшествующей для
изучения дисциплины «Холодильная техника и технология». Дисциплина
занимает одно из центральных мест в системе подготовки инженера. Знания по
дисциплине Научные основы применения холода в производстве пищевых
продуктов
являются
базовыми
для
выполнения
самостоятельной
контрольной работы.
Изучение дисциплины происходит на 2 курсе в 4 семестре для
специалистов очных полных, очных сокращенных, заочных сокращенных
форм обучения и на 3 курсе в 6 семестре для специалистов заочных
полных форм
обучения. Вместе с тем в зависимости от количества часов,
выделяемых на данную дисциплину на разных курсах, возможна корректировка
тематического плана, увеличение
или уменьшение времени
на изучение
отдельных тем и включение в курс дополнительных тем.
1.1.1.2. Цели изучения дисциплины
Целью изучения дисциплины «Научные основы применения холода в
производстве пищевых продуктов» является изучение
принципиальных
положений
теории
и
практики
основных
и
технологий
и
оборудования при производстве замороженных продуктов питания.
7
Глубокое знание курса способствует формированию специалиста –
инженера – технолога способного предвидеть перспективы применения
использования холода в производстве и переработке пищевых продуктов,
активно участвовать в создании и развитии отрасли производства и
хранения замороженных продуктов, позволяющей решать ряд задач в
обеспечении населения основными продуктами питания.
1.1.1.3. Задачи изучения дисциплины
В результате изучения данной дисциплины студент должен:

получить
представление
о
методах
замораживания пищевых
продуктов;

познакомиться с ассортиментом замораживаемой продукции;

изучить технологии производства основных видов замороженных
продуктов;

познакомиться
с исследованиями по тепло - и массообмену при
замораживании пищевых продуктов;

иметь представление о технике при производстве замороженных
продуктов;

получить
представление
о
конструктивном оформлении процесса
замораживания пищевых продуктов.
1.2. Содержание дисциплины
1.2.1. Предметная область и объекты изучения дисциплины
Предметная
область
поставленных целей,
дисциплины, обеспечивающая достижение
включает
изучение
методов
получения
низких
температур, принципа работы парокомпрессионных холодильных машин,
холодильных технологий при производстве пищевых продуктов.
8
Главной
содержательной
формирование
знаний
основ
частью
предметной
холодильной
техники
области
и
является
технологий
в
производстве продуктов питания.
Объектами
изучения
в
дисциплине
являются
продовольственное
сырье и продовольственные товары растительного и животного происхождения
(натуральные растительные масла, маргарин, мыло, глицерин (260401.65), вино,
пиво, безалкогольные напитки и другие продукты переработки винограда
(260204.65), рыба и рыбные продукты, ракообразные, моллюски (260302.65),
хлеб, кондитерские и макаронные изделия (260202.65) а именно, изучаются:
состав и свойства пищевых продуктов, физические и теплофизические их
характеристики, их изменения при понижении температуры, необходимые
в расчетах процессов холодильных технологий, микрофлора пищевых
продуктов и причины их порчи. Также объектами изучения в данной
дисциплине
необходимые
является
для
холодильная техника – холодильные
реализации
процессов
охлаждения,
машины –
замораживания,
хранения, транспортировки, отепления и размораживания продуктов.
При изучении дисциплины рассматриваются:

различные методы получения низких температур;

элементы холодильной техники и принцип их работы;

теплофизические характеристики и состав пищевых продуктов в
холодильной технологии;

физика процессов охлаждения и замораживания;

устойчивость микроорганизмов к отрицательным температурам;

методы консервирования;

виды процессов холодильной технологии пищевых продуктов.
9
1.2.2. Перечень тем, изучаемых по курсу
1. Элементы холодильной техники.
1.1. Методы получения низких температур
1.2. Парокомпрессионные холодильные машины
2. Физика процессов холодильных технологий
2.1. Процесс охлаждения
2.2. Процесс замораживания
3. Холодильные
технологии при производстве и хранении пищевых
продуктов
3.1. Процессы охлаждения
и
замораживания. Холодильное хранение
пищевых продуктов.
3.2. Процессы отепления и размораживая продуктов
1.2.3. Тематическое содержание дисциплины
Тема 1. Элементы холодильной техники.
Тема 1.1. Методы получения низких температур
Определения: температуры, давления. Единицы измерения температуры
и давления. Диапазоны низких температур: деление на две группы –
области
умеренного
холода
и
глубокого
холода,
их
температурные
интервалы и применения в холодильной технике и технологии.
Фазовые
состояния
вещества
и
переходы
в
другое
агрегатное
состояние – твердое, жидкое и газообразное. Диаграмма состояния воды,
условия равновесия между различными фазами в диапазоне давлений
0–
0,1 МПа. Естественное и искусственное охлаждение и их осуществление –
аккумулирование
естественного
холода,
выражение
второго
закона
которых
происходит
фазовый переход
термодинамики.
Физические
вещества:
процессы,
плавление,
при
конденсация,
10
испарение,
сублимация,
кипение.
Определения основных понятий и рассмотрение каждого процесса более
углубленно.
Искусственное охлаждение за счет расширения газа с совершением
внешней
работы,
дросселирования
(эффекта
Джоуля – Томпсона)
и
термоэлектирического эффекта (эффекта Пелетье).
Тема 1.2. Парокомпрессионные холодильные машины
Определение
холодильной
машины.
Классификация
промышленных
холодильных машин на 3 группы: компрессионные (паровые и газовые),
теплоиспользующие
и
парокомпрессионных
компрессор,
термоэлектрические.
холодильных
испаритель,
Схема и
машин (ПКХМ).
конденсатор,
принцип работы
Элементы
регулирующий
ПКХМ:
вентиль.
Их
назначение при осуществлении холодильного цикла. Производительность
компрессора. Тепловой
охлаждение.
рассолы,
поток
Qк. Непосредственное
Хладагенты (аммиак
жидкий
диоксид
и
фреоны)
углерода
и
и
и
косвенное
хладоносители
т.д.),
используемые
(вода,
при
осуществлении непосредственного или косвенного охлаждения.
Тема 2. Физика процессов холодильных технологий
Тема 2.1. Процесс охлаждения
Математические
методы
расчета
процесса
охлаждения:
теория
теплопроводности, определение температуры t тела как функции координат
какой-то точки и времени (t = f (x, y, z,  нестационарные процессы.
Дифференциальное
уравнение
теплопроводности
Фурье.
Решение
уравнения Фурье с учетом граничных и временных условий.
Готовые
расчетные формулы для трех задач – неограниченной пластины, цилиндра
бесконечной длины и шара. Безразмерные комплексы – критерии Био и
Фурье, безразмерные координата и температура.
11
Определение продолжительности охлаждения. Номограммы для трех
задач. Количество теплоты, отводимой от продуктов при охлаждении.
Алгоритм расчета задач процесса охлаждения. В задачу расчета
входит
определение
Алгоритм
температуры
включает
в
центре
следующие
охлажденного
этапы:
продукта.
нахождение
температуропроводности, расчет критериев Био и Фурье, нахождение по
номограмме
безразмерной
температуры
и
определения в конце
этапа
температуры в центре продукта.
Тема 2.2. Процесс замораживания
Математические
методы
расчета
процесса
замораживания:
теория
теплопроводности, определение температуры t тела как функции координат
какой-то точки и времени (t = f (x, y, z,  нестационарные процессы.
Дифференциальное
уравнение
теплопроводности
Фурье.
Решение
уравнения Фурье с учетом граничных и временных условий.
Готовые
расчетные формулы для трех задач – неограниченной пластины, цилиндра
бесконечной длины и шара. Безразмерные комплексы – критерии Био и
Фурье, безразмерные координата и температура.
Определение
трех
задач.
продолжительности
Количество
теплоты,
замораживания.
Номограммы для
отводимой
продуктов
от
при
замораживании.
Алгоритм расчета задач процесса замораживания. В задачу расчета
входит
определение
отводимого
продолжительности
количества
теплоты
от
замораживания
продукта.
продукта
Алгоритм
и
включает
следующие стадии: определение критерия Био и безразмерной температуры
для процесса охлаждения, нахождение критерия Фурье по номограмме,
расчет продолжительности охлаждения, определение по формуле Планка
продолжительности замораживания, расчет критерия Био и безразмерной
температуры для замороженного продукта, нахождение по номограмме
12
критерия Фурье и определения периода домораживания продукта, расчет
полной
продолжительности
процесса
замораживания
и
количества
отведенной теплоты от замороженного продукта.
Тема 3. Холодильные технологии при производстве и хранении пищевых
продуктов
Тема 3.1. Процессы охлаждения и замораживания. Холодильное хранение
пищевых продуктов.
Общие
сведения:
определения понятий холодильной
охлаждения, подмораживания и
технологии,
замораживания, цели и задачи данных
процессов.
Зависимость
продолжительности
охлаждения и замораживания от
различных факторов – теплопроводности и толщины продукта, состава и
вида
продуктов,
температуры
окружающей
среды.
Температурно –
влажностной режим процессов охлаждения и замораживания.
Два метода подмораживания. Виды
подмораживания
охлаждения и
первым
и
замораживания.
продуктов
для
процесса
вторым
методом. Отличия
процессов
Отличия
замороженных
продуктов
от
охлажденных по внешним и физическим признакам и свойствам.
Непрерывная
базисные,
холодильная
цепь.
Классификация
холодильников –
распределительные, производственные, торговые, бытовые,
их
назначение.
Холодильное хранение пищевых продуктов: длительность и основные
цели холодильного хранения пищевых продуктов, средство достижения
целей. Температурный режим холодильного хранения. Общие обязательные
условия: доброкачественность, чистота камер, поддержание темперурновлажностного
режима,
скорости
циркуляции
воздуха,
вентиляции,
размещение и укладка скоропортящихся продуктов, принцип товарного
соседства.
13
Технологии процессов охлаждения, замораживания и холодильного
хранения мясных продуктов, птицы, рыбы, плодов и овощей, молочных
продуктов в пищевой промышленности.
Тема 3.2. Процессы отепления и размораживая продуктов
Процессы отепления и размораживания как заключительные этапы в
непрерывной
цепи
холодильной
технологии.
Определения
понятий
отепления и размораживания. Цель данных процессов.
Продукты,
подверженные
отепления – системы
отеплению.
кондиционирования
Оборудование
воздуха.
для
процесса
Продолжительность
процесса отепления и ее зависимость от ряда факторов – размера продуктов
и их теплофизических свойств, вида тары, упаковки, скорости движения
воздуха, начальной и конечной температуры продукта.
Временные интервалы процессов размораживания и замораживания.
Влияние различных параметров на качество размороженных продуктов –
скорость замораживания, конечная температура замораживания.
Технологии процессов отепления и размораживания мясных продуктов,
птицы,
рыбы,
плодов и
овощей,
молочных
продуктов
в
пищевой
промышленности.
1.2.4. Тематический план
1.2.4.1. Организационно– методические данные по изучению дисциплины
Общая
трудоемкость
специальностей
дисциплины
260204.65 – Технология
составляет:
бродильных
60
часов
для
производств и
виноделия; 50 часов - 260202.65 - Технология хлеба, кондитерских и
макаронных
продуктов,
изделий, 60 ч – 260302.65 – Технология
50 ч - 260401.65 – Технология
жиров,
рыбы
эфирных
и
рыбных
масел
и
парфюмерно–косметических продуктов, очных и заочных форм обучения.
14
Рекомендуемое распределение трудоемкости дисциплины по видам учебной
работы представлено в таблице 2.1.
Таблица 2.1
Распределение трудоемкости дисциплины по видам учебной работы для студентов
очной и заочной формы обучения специальностей 260204.65, 260202.65, 260302.65,
260401.65
Самост.
Форма Лекции Лаб.раб. Практич. Контр.
Всего
работа, Экз.
Спец. Курс
обуч.
(часы)
(часы)
зан. (ч.) раб.(ч.)
Зач. (часы)
ч
260202
3
зчн.плн.
2
6
42
1
50
260202
2
зчн.скр
4
6
40
1
50
260202
2
очн.плн.
20
14
16
1
50
260202
2
очн.скр.
6
6
38
1
50
260204
3
зчн.плн.
2
6
52
1
60
260204
2
зчн.скр
4
8
48
1
60
260204
2
очн.плн
20
14
26
1
60
260204
2
очн.скр.
6
6
48
1
60
260401
3
зчн.плн.
2
6
42
1
50
260401
2
очн.плн.
20
16
24
1
60
260302
3
зчн.плн.
2
4
54
1
60
260302
2
зчн.скр
2
4
54
1
60
К видам учебной работы отнесены: лекции, консультации, семинары,
практические
занятия,
лабораторные
работы,
контрольные
работы,
коллоквиумы, самостоятельные работы, научно-исследовательская работа,
курсовое проектирование (курсовая работа).
Вуз может устанавливать другие виды учебных занятий.
К формам контроля относят: собеседование, коллоквиум, зачет, экзамен,
тест, контрольная работа, эссе и иные творческие работы, реферат, отчет (по
практикам, научно-исследовательской работе, курсовая работа (проект) т.е.
письменные работы, выпускная квалификационная работа).
15
1.2.4.2. Тематический план аудиторных занятий
В таблицах 3.1 - 3.4 представлены рекомендуемая трудоемкость и виды
учебной работы в соответствии с темами дисциплины для студентов очной
и заочной форм обучения специальностей 260401.65, 260202.65, 260302.65
и 260204.65.
Таблица 3.1
Базовые темы дисциплины, рекомендуемая трудоемкость и виды учебной работы для
студентов очной формы обучения специальностей 260401.65, 260202.65
академические часы
1
2
3
4
5
6
7
8
1. Элементы
холодильной
техники
Тема1. Методы
получения низких
температур
Тема 2.
Парокомпрессионн
ые холодильные
машины
2. Физика
процессов
холодильных
технологий
Тема 3. Процесс
охлаждения
Тема 4. Процесс
замораживания
3. Холодильные
технологии при
производстве и
хранении
пищевых
продуктов
Тема 5. Процессы
260202.65
Лабораторные
работы
Самостоя
тельная
работа
Лекции
Сфо (офо)
Самостоя
тельная
работа
Всего
Лабораторные
работы
Лекции
Пфо (офо)
Самостоя
тельная
работа
Всего
ТЕМ
Лабораторные
работы
п/п
Лекции
НАИМЕНОВАНИЕ
Всего
№
260401.65
Пфо (офо)
16
6
4
6
14
6
4
4
14
2
2
10
6
2
2
2
6
2
2
2
6
1
1
4
10
4
2
4
8
4
2
2
8
1
1
6
22
8
6
8
18
8
6
4
16
2
2
12
10
4
2
4
8
4
2
2
8
1
1
6
12
4
4
4
10
4
4
2
8
1
1
6
18
6
6
6
14
6
4
4
16
2
2
12
8
2
4
2
6
2
2
2
8
1
1
6
16
10
10
Зачет
4
11
Всего на
дисциплину
«Научные основы
применения
холода»
60
4
2
4
8
4
2
2
8
4
20
16
20
1
1
6
6
6
34
4
50
20
14
12
50
Таблица 3.2
Базовые темы дисциплины, рекомендуемая трудоемкость и виды учебной работы для
студентов очной формы обучения специальности 260204.65
академические часы
260204.65
Лабораторные
работы
Самостоя тельная
работа
1. Элементы холодильной
техники
1
18
6
4
8
20
2
2
16
2
3
4
5
6
7
8
Тема1. Методы получения
низких температур
8
2
2
4
10
1
1
8
Тема 2. Парокомпрессионные
холодильные машины
2. Физика процессов
холодильных технологий
Тема 3. Процесс охлаждения
Тема 4. Процесс
замораживания
3. Холодильные
технологии при
производстве и хранении
пищевых продуктов
Тема 5. Процессы
10
4
2
4
10
1
1
8
22
8
6
8
20
2
2
16
10
4
2
4
10
1
1
8
12
4
4
4
10
1
1
8
16
6
4
6
16
2
2
12
6
2
2
2
8
1
1
6
17
Лекции
ТЕМ
Всего
п/п
Самостоя тельная
работа
НАИМЕНОВАНИЕ
Всего
№
Сфо (офо)
Лабораторные
работы
Пфо (офо)
Лекции
9
охлаждения и
замораживания.
Холодильное
хранение пищевых
продуктов.
Тема 6. Процессы
отепления и
размораживания
продуктов.
9
охлаждения и
замораживания.
Холодильное хранение
пищевых продуктов.
Тема 6. Процессы отепления
и размораживания
продуктов.
10
10
Зачет
4
11
Всего на дисциплину
«Научные основы
применения холода»
60
4
2
4
8
1
1
6
6
6
44
4
20
14
22
60
Таблица 3.3
Базовые темы дисциплины, рекомендуемая трудоемкость и виды учебной работы для
студентов заочной формы обучения специальностей 260401.65, 260202.65
академические часы
260401.65
Пфо (зфо)
Лабораторные
работы
Самостоя тельная
работа
2
12
14
-
2
12
16
2
2
12
7
-
1
6
7
-
1
6
8
1
1
6
3
7
-
1
6
7
-
1
6
8
1
1
6
4
16
2
2
12
16
2
2
12
16
2
2
12
5
8
1
1
6
8
1
1
6
8
1
1
6
6
8
1
1
6
8
1
1
6
8
1
1
6
7
16
-
2
14
16
-
2
14
14
-
2
12
18
Лекции
-
Всего
14
Лекции
Самостоя тельная
работа
2
1. Элементы
холодильной
техники
Тема1. Методы
получения низких
температур
Тема 2.
Парокомпрессионн
ые холодильные
машины
2. Физика
процессов
холодильных
технологий
Тема 3. Процесс
охлаждения
Тема 4. Процесс
замораживания
3. Холодильные
технологии при
производстве и
хранении
пищевых
Всего
Лабораторные
работы
1
Сфо (зфо)
Самостоя тельная
работа
ТЕМ
Пфо (зфо)
Лабораторные
работы
п/п
Лекции
НАИМЕНОВАНИЕ
Всего
№
260202.65
продуктов
8
9
Тема 5. Процессы
охлаждения и
замораживания.
Холодильное
хранение пищевых
продуктов.
Тема 6. Процессы
отепления и
размораживания
продуктов.
7
-
1
6
7
-
1
6
7
-
1
6
9
-
1
8
9
-
1
8
7
-
1
6
4
6
36
10
Зачет
4
11
Всего на
дисциплину
«Научные основы
применения
холода»
50
4
2
6
38
4
50
2
6
38
50
Таблица 3.4
Базовые темы дисциплины, рекомендуемая трудоемкость и виды учебной работы для
студентов заочной формы обучения специальностей 260302.65, 260204.65
академические часы
1
2
3
4
5
6
7
1. Элементы
холодильной
техники
Тема1. Методы
получения низких
температур
Тема 2.
Парокомпрессион
ные холодильные
машины
2. Физика
процессов
холодильных
технологий
Тема 3. Процесс
охлаждения
Тема 4. Процесс
замораживания
3. Холодильные
технологии при
260204.65
Самостоя
тельная
работа
Лабораторные
работы
Лекции
Всего
Сфо (зфо)
Самостоя
тельная
работа
Лабораторные
работы
Лекции
Пфо (зфо)
Самостоя
тельная
работа
Всего
Лабораторные
работы
Лекции
ТЕМ
Всего
п
/
п
Лабораторные
работы
Самостоя
тельная
работа
Всего
НАИМЕНОВАНИЕ
Лекции
260302.65
Пфо (зфо)
Сфо (зфо)
№
18
-
2
16
18
-
2
16
18
-
2
16
20
2
2
16
9
-
1
8
9
-
1
8
9
-
1
8
10
1
1
8
9
-
1
8
9
-
1
8
9
-
1
8
10
1
1
8
20
2
2
16 20
2
2
16
20
2
2
16
22
2
4
16
10
1
1
8
10
1
1
8
10
1
1
8
11
1
2
8
10
1
1
8
10
1
1
8
10
1
1
8
11
1
2
8
18
-
-
18 18
-
-
18
18
-
2
16
14
-
2
12
19
8
9
производстве и
хранении
пищевых
продуктов
Тема 5. Процессы
охлаждения и
замораживания.
Холодильное
хранение
пищевых
продуктов.
Тема 6. Процессы
отепления и
размораживания
продуктов.
8
-
-
8
8
-
-
8
9
-
1
8
7
-
1
6
10
-
-
10 10
-
-
10
9
-
1
8
7
-
1
6
4
8
44
1
0
Зачет
4
1
1
Всего на
дисциплину
«Научные
основы
применения
холода»
60
В
таблице
специальностей
4
2
3.5
4
4
50 60
2
представлен
260401.65,
4
50
60
перечень
260202.65,
4
2
6
48
60
лабораторных
260302.65
и
работ
для
260204.65,
рекомендуемые для различных областей знаний, а также определены их
основные цели, которые должны быть достигнуты.
Таблица 3.5
Лабораторные работы (практические занятия) для студентов очной и заочной
форм обучения специальностей 260401.65, 260302.65, 260202.65 и 260204.65
Учебнообразовательная
№
тема.
п
Цели
/
лабораторных
п
работ
(практических
занятий)
Примерный
перечень
лабораторных
работ
(практических
занятий)
Академические часы
260401
.65
(офо)
пфо
260202.65
(офо)
пфо
260204.65
(офо)
260401. 260202.65
65 (зфо)
(зфо)
сфо пфо сфо пфо
20
260302.65 260204.65
(зфо)
(зфо)
пфо сфо пфо сфо пфо сфо
1 Тема 1.
Цели:
ознакомление
с
теоретическими
основами
элементов
холодильной
техники.
определения
принципа работы
парокомпрессион
ных холодильных
машин.
методов
получения низких
температур.
2 Тема 2
Цели: выявление
влияния
температуры
на
биохимические,
биофизические и
физические
характеристики
пищевых
продуктов;
- исследования и
расчеты
теплового
состояния тел в
холодильной
технологии
на
применении
закона
теплопроводности
.
6 Тема 3
Цели:
ознакомление
с
состоянием
производства
и
потребления
продовольственны
х
товаров
растительного и
животного
происхождения,
средствами
измерений
и
нормативными
документами
Всего
1. Методы
получения
низких
температур.
Естественное
и
искусственное
охлаждение.
2. Испытания
малых
холодильных
установок.
2
2
1
2
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
1
2
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
1
2
1
1
1
1
1
1
1
2
Определение
длительност
и процесса
замораживан
ия
4
4
1
4
1
1
1
1
1
1
1
2
5. Процессы
охлаждения,
замораживани
я и
холодильного
хранения
4
2
1
2
1
1
1
1
-
-
1
1
6. Процесс
отепления и
размораживан
ия продуктов
2
2
1
2
1
1
1
1
-
-
1
1
16
14
6
14
6
6
6
6
4
4
6
8
3.
Определение
длительност
и процесса
охлаждения
4.
21
2. Учебно – методическое обеспечение дисциплины «Научные
основы применения холода в производстве пищевых продуктов»
Задания и методические рекомендации по проведению
лабораторных работ (лабораторных практикумов)
2.1.1. Тематический план лабораторных работ с указанием
часов
2.1.
Таблица 4.1
Лабораторные работы (практические занятия) для студентов очной и заочной
форм обучения специальностей 260401.65, 260302.65, 260202.65 и 260204.65
№
п
/
п
1
2
Учебнообразовательная
тема.
Цели
лабораторных
работ
(практических
занятий)
Тема 1.
Цели:
ознакомление
с
теоретическими
основами
элементов
холодильной
техники.
определения
принципа работы
парокомпрессион
ных холодильных
машин.
методов
получения низких
температур.
Тема 2
Цели: выявление
влияния
температуры
на
биохимические,
Примерный
перечень
лабораторных
работ
(практических
занятий)
1. Методы
получения
низких
температур.
Естественное
и
искусственное
охлаждение.
2. Испытания
малых
холодильных
установок.
Академические часы
260401
.65
(офо)
260202.65
(офо)
260204.65
(офо)
260401. 260202.65
65 (зфо)
(зфо)
сфо пфо сфо пфо
260302.65 260204.65
(зфо)
(зфо)
пфо
пфо
пфо сфо пфо сфо пфо сфо
2
2
1
2
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
1
2
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
1
2
1
1
1
1
1
1
1
2
3.
Определение
длительност
и процесса
охлаждения
22
биофизические и
физические
характеристики
пищевых
продуктов;
- исследования и
расчеты
теплового
состояния тел в
холодильной
технологии
на
применении
закона
теплопроводности
.
6 Тема 3
Цели:
ознакомление
с
состоянием
производства
и
потребления
продовольственны
х
товаров
растительного и
животного
происхождения,
средствами
измерений
и
нормативными
документами
Всего
4.
Определение
длительност
и процесса
замораживан
ия
4
4
1
4
1
1
1
1
1
1
1
2
5. Процессы
охлаждения,
замораживани
я и
холодильного
хранения
4
2
1
2
1
1
1
1
-
-
1
1
6. Процесс
отепления и
размораживан
ия продуктов
2
2
1
2
1
1
1
1
-
-
1
1
16
14
6
14
6
6
6
6
4
4
6
8
2.1.2. Методические рекомендации по проведению лабораторных
работ (лабораторных практикумов)
Лабораторная работа № 1
Тема: Методы получения низких температур. Естественное и
искусственное охлаждение
1.Цель работы: познакомиться
с методами получения низких
температур, определить длительность охлаждения конкретного продукта при
заданных условиях; исследовать влияние на длительность охлаждения формы
геометрических размеров продукта, разности температур.
2.Оборудование, приборы, материалы: бытовой холодильник, миска со
льдом, пищевой продукт, термометр цифровой, анемометр.
3.Ход работы:
23
3.1.Ознакомьтесь с рабочей схемой стенда, основными правилами техники
безопасности, методикой проведения испытаний и обработки результатов;
3.2. Найдите типовой геометрический размер продукта, его начальную
температуру (tн) и температуру охлаждающей среды (ts). Установите в продукт
термопары термометра цифрового (в центр и на поверхность);
3.3.Заложите продукт в бытовой холодильник и в в миску со льдом и
производите замеры температур продукта с интервалом в 10 минут до
достижения температуры в центре продукта (tкц) +4 0С; результаты опытов
сведите в таблицу 1;
Таблица 1
Результаты опытов
Продолжительность охлаждения,
«» Температура, t, ºС
10
мин.
20
мин.
30
мин.
40
мин
50
мин
60
мин
Поверхности говядины
Центра говядины
Поверхности свеклы
Центра свеклы
3.4.Рассчитайте продолжительность режима охлаждения продукта (до
момента достижения на поверхности продукта криоскопической температуры)
F  R2
  о
1
aЗ
(2)
где
F0 - критерий Фурье, найденный по номограмме для полученных
расчетом числа Био (Bi) и безразмерной температуры на поверхности продукта
( п).
где:
R – половина характерного размера продукта, м ;
а – коэффициент температуропроводности продукта , м2/с;
t
кр s
Θ 
п t t
н s
t
24
3.5.Построить полученные температурные графики, проведите сравнение
с аналитическими расчетами, сделайте выводы.
4.Содержание отчета: аналитические расчеты; схема экспериментального
стенда, описание лабораторной работы;
термограммы, выполненные в
масштабе;
анализ результатов аналитических и экспериментальных
исследований.
Лабораторная работа № 2
Тема: Испытания малых холодильных установок (бытовых
холодильников)
1.Цель работы: ознакомление с устройством домашних холодильников
и с методикой испытания.
2.Оборудование, приборы, материалы:
электросчетчик, датчики температуры.
бытовой
холодильник,
3.Ход работы:
3.1. Ознакомиться с правилами техники безопасности, рабочей схемой
испытания, устройством холодильника, методиками проведения и
обработки результатов испытания.
3.2. Установить переключатель термореле в заданное положение. В
моменты включения и выключения компрессора, фиксируемые по
сигнальной электрической лампе, произвести измерения температур воздуха
внутри шкафа и в непосредственной близости от него, по счетчику
определить расход электроэнергии, потребляемой компрессором за время
одного цикла. Потребляемую мощность определить в момент включения
компрессора и за 10 – 20 с до его выключения. Зафиксировать время
включения и выключения компрессора. Данные занести в журнал.
3.3. Установить термореле в другое положение, повторить наблюдения и
произвести записи данных измерения в журнал наблюдений.
3.4. По окончании испытания определить для каждого режима: среднюю
температуру
воздуха
в
шкафу,
среднюю
условную
холодопроизводительность, средний коэффициент рабочего времени,
25
часовой расход электроэнергии, потребляемым компрессором, удельную
эффективную холодопроизводительность.
Таблица 2. Журнал наблюдений
№
цик
ла
Время
замера
Вк
л.
T1
Вык
. Т2
Время
Работ
ы
Траб
стоя
нки
Тнр
Температура воздуха в
шкафу
Цикла
Тц
Навер
ху
Тк1,
Тк2
Посер
едине,
Тк3
В
ниж
ней
част
иТ
к4
Температур
а
окружающе
го воздуха
Вве Сбо
рху,
ку,
Тв
Тб
Потребляемая
мощность N,
Вт
Показ
ания
счетч
ика,
W1?
W2,
Вт*ч
Расход
электроэне
ргии за
цикл, Wц =
W2 – W1,
Вт*ч
мин., с
Средние значения за режим
4.Содержание отчета: журнал наблюдений, техническая характеристика
холодильника, аналитические расчеты; схема экспериментального стенда,
описание лабораторной работы; обработка результатов испытаний, анализ
результатов аналитических и экспериментальных исследований.
Лабораторная работа №3
Тема: Определение длительности охлаждения пищевых продуктов
1.Цель работы:
определить длительность охлаждения конкретного
продукта при заданных условиях; исследовать влияние на длительность
охлаждения формы геометрических размеров продукта, разности температур;
найти количество теплоты, отводимой при охлаждении продукта.
2.Оборудование, приборы, материалы: среднетемпературная
пищевой продукт, термометр цифровой, анемометр.
витрина,
3.Ход работы:
3.1.Ознакомьтесь с рабочей схемой стенда (рис.1), основными правилами
техники безопасности, методикой проведения испытаний и обработки
результатов;
3.2.Найдите типовой геометрический размер продукта, его начальную
температуру (tн) и температуру замораживающей среды (ts). Установите в
продукт термопары термометра цифрового (в центр и на поверхность);
26
3.3.Заложите продукт в среднетемпературную витрину и производите
замеры температур продукта с интервалом в 15 минут до достижения
температуры в центре продукта (tкц) +4 0С; результаты опытов сведите в
таблицу 1;
Таблица 3
Результаты опытов
15
минут
Продолжительность охлаждения, «»
температура, t, ºС
30
минут
45
минут
Поверхности картофеля
Центра картофеля
Поверхности моркови
Центра моркови
3.4.Определите количество теплоты, отводимой от охлажденного продукта
Q = G С0 (t н - tк ) ,
(1)
где G - масса продукта, кг;
с0 - удельная теплоемкость охлажденного продукта, кДж/ (кг К);
tн , tк - соответственно среднеобъемная начальная,
температура продукта, ºС;
и конечная
3.5.Рассчитайте продолжительность режима охлаждения продукта (до
момента достижения на поверхности продукта криоскопической температуры)
F  R2
  о
1
aЗ
(2)
где
F0 - критерий Фурье, найденный по номограмме для полученных
расчетом числа Био (Bi) и безразмерной температуры на поверхности продукта
( п).
где:
R – половина характерного размера продукта, м ;
а – коэффициент температуропроводности продукта , м2/с;
27
t
кр s
Θ 
п t t
н s
t
3.5.Обработайте полученные температурные графики, проведите сравнение
с аналитическими расчетами, сделайте выводы.
4.Содержание отчета: аналитические расчеты; схема экспериментального
стенда, описание лабораторной работы;
термограммы, выполненные в
масштабе;
анализ результатов аналитических
и экспериментальных
исследований.
Лабораторная работа № 4
Тема: Определение длительности замораживания пищевых продуктов
1.Цель работы: определить длительность замораживания конкретного
продукта при заданных условиях; исследовать влияние на длительность
замораживания формы геометрических
размеров продукта, разности
температур; найти количество теплоты, отводимой при замораживании
продукта.
2.Оборудование, приборы, материалы: шкаф морозильный, пищевой
продукт, термометр цифровой, анемометр.
3.Ход работы:
3.1.Ознакомьтесь с рабочей схемой стенда (рис.1), основными правилами
техники безопасности, методикой проведения испытаний и обработки
результатов;
3.2.Найдите типовой геометрический размер продукта, его начальную
температуру (tн) и температуру замораживающей среды (ts). Установите в
продукт термопары термометра цифрового ( в центр и на поверхность );
3.3.Заложите продукт в морозильный шкаф и производите замеры
температур продукта с интервалом в 15 минут до достижения температуры в
центре продукта (tкц) -6 0С; результаты опытов сведите в таблицу 1;
28
Таблица 4
Результаты опытов
Продолжительность замораживания, «»
Температура, t, ºС
15
минут
30
минут
45
минут
Поверхности картофеля
Центра картофеля
Поверхности моркови
Центра моркови
3.4.Определите количество теплоты, отводимой от замораживаемого
продукта
Q = G [С0 (t н - tкр ) + r W w + Cз (t кр - t) ] ,
(1)
где G - масса продукта, кг;
с0 , сз - удельная теплоемкость соответственно охлажденного и
замороженного продукта, кДж/ (кг К);
t н , tкр , t - соответственно среднеобъемная начальная, криоскопическая
и конечная температура продукта, ºС;
r - удельная теплота кристаллизации, кДж/кг;
W - исходная влажность продукта, в долях единицы;
ω - количество вымороженной воды в продукте, в долях единицы.
Допуская, что теплоемкость льда не зависит от температуры, можно
принять:
Сз = С0 - 2,1 W ω
(2)
В соответствии с эмпирической зависимостью Г.В.Чижова

1,105
0,31
1
lg [t  ( 1  t
(3)
кр
)]
Значения t и t кр берутся в абсолютных величинах.
29
3.5.Рассчитайте продолжительность режима охлаждения продукта (до
момента достижения на поверхности продукта криоскопической температуры)
F  R2
  з
1
aЗ
(4)
где
FЗ - критерий Фурье, найденный по номограмме для полученных
расчетом числа Био (Bi) и безразмерной температуры на поверхности продукта
(Оп) .
где:
R – половина характерного размера продукта, м ;
 – коэффициент теплоотдачи продукта , Вт/(м2. К);
 – коэффициент теплопроводности охлажденного продукта,
Вт/(м·К);
t t
кр s
Θ 
п t t
н s
3.6.Расчитайте длительность процесса замораживания продукта по формуле
Планка:
 R
qR
1

 
ф (t  t )  2

кр s  3

 A
2
(5)
где:
Аф - коэффициент формы;
q
формуле
- удельная теплота кристаллизации продукта, определяемая по
q = r W ω , кДж/кг ,
где: r - удельная теплота кристаллизации 1 кг воды, равная 350 кДж/кг;
з - коэффициент теплопроводности замороженного продукта.
30
3.7.Расчитайте длительность третьего периода процесса замораживания
продукта до заданной температуры
F  R2
  З
3
a
3
(6)
где:
Fo - критерий Фурье, найденный по номограмме для полученных
расчетом числа Biз (замороженного продукта) и безразмерной температуры в
центре продукта Өц .
t
кц s
Θ 
ц
t t
н s
t
Bi 
R

з
где:
tкц - конечная величина заданной температуры;
R – половина характерного размера продукта, м ;
 - коэффициент теплоотдачи продукта, Вт/(м2. К);
з
Вт/(м .К);
-
коэффициент
теплопроводности
замороженного
продукта,
аз – коэффициент температуропроводности замороженного продукта,
2
м /с.
3.8.Определите полную длительность процесса
 = 1 + 2 + 3
.
3.9.Обработайте полученные температурные графики, проведите сравнение
с аналитическими расчетами, сделайте выводы.
31
4.Содержание отчета: аналитические расчеты; схема экспериментального
стенда, описание лабораторной работы;
термограммы, выполненные в
масштабе;
анализ результатов аналитических
и экспериментальных
исследований.
Лабораторная работа № 5
Тема: Процессы охлаждения, замораживания и холодильного
хранения. Исследование процесса замораживания пищевых продуктов
1. Цель работы: Познакомиться с технологией процесса отвода теплоты при
замораживании продукта, методами и способами определения температурных
полей, механикой их измерения в продукте.
2.Оборудование, средства и материалы: шкаф морозильный, пищевой
продукт, потенциометр КСП-4 с термопарами хромель-копель, секундомер.
3*.
Ход работы:
3.1.Ознакомьтесь с рабочей схемой стенда (рис.1), основными правилами
техники безопасности, методикой проведения испытаний и обработки
результатов.
3.2.Проверьте состояние и работоспособность измерительных приборов,
термопар, секундомера.
3.3.Придайте продукту каноническую форму - пластина (рис.2).
3.4.Включите самописцы, прогрейте их и установите термопары и тепломер
в исследуемый продукт согласно схеме (рис. 3) .
3.5.Поместите продукт в низкотемпературное отделение холодильника,
отметьте этот момент на лентах приборов-самописцев.
3.6.При достижении тепловым потоком величины, близкой к нулю (не более
5% от начальной), выключите самописцы, выньте продукт из холодильника и
снимите датчики.
3.7.Параллельно с процессом замораживания продукта проведите
аналитический расчет среднеобъемной температуры продукта в соответствии с
приведенной ниже методикой.
32
3.8.Обработайте полученные температурные графики (термограммы) и
график теплового потока, проведите сравнения с аналитическими расчетами,
сделайте выводы.
4.Содержание отчета:
аналитические расчеты;
схема
экспериментального стенда, описание лабораторной работы; термограммы,
выполненные в масштабе;
анализ результатов аналитических
и
экспериментальных исследований.
*Примечание: охлаждающий шкаф должен быть включен до начала
лабораторных работ для достижения требуемого температурного режима.
Основы теории процесса замораживания пластины
В расчетах процесса замораживания стремятся определить температуры на
поверхности (tп) и в термическом центре (tц) объекта, а также
продолжительность самого процесса ( ) . Математически их зависимость от
условий холодильной обработки пластины можно получить совместным
решением дифференциальных уравнений теплопроводности
dt
d 2t
a
dn
dx 2
и теплообмена ( граничное условие третьего рода)

dt
 a (t  t )
n s
dn
В процессе холодильной обработки при замораживании характер
изменения температуры продукта происходит по закону, графическое
изображение которого соответствует графику, представленному на рис.5. Для
удобства анализа и математического описания график разбивают на три участка
с определенной длительностью:
1 - продолжительность предварительного охлаждения объекта до
момента достижения на поверхности криоскопической температуры (tкр);
2 - продолжительность самого процесса замораживания, т.е. начала
льдообразования и до его окончания (окончание льдообразования определяется
моментом начала понижения температуры в термическом центре ниже
криоскопической);
33
3 - продолжительность понижения температуры продукта до заданной
темепературы в термическом центре продукта (t кц).
Наклон и величина каждого участка кривой зависят от условий
теплообмена t, 0С
Рис.1 График (термограмма) изменения температур исследуемого объекта
при его замораживании:
1 - на поверхности (tп );
2 - в термическом центре (tц );
3 - среднеобъемная температура ( t ).
Таким образом общая длительность процесса замораживания будет
определяться
 = 1 + 2 + 3
Аналитические методы расчета каждого участка
34
Так как участки 1 и 3 не имеют фазовых превращений, то их
длительность, распределение температур рассчитываются по методике для
охлаждения.
Участок 2 характеризуется наличием фазового перехода. Если принять
процесс изотермическим, т.е. процесс кристаллообразования проходит при
постоянной температуре, то для замороженного слоя dx продукта с единицы
площади поверхности необходимо отвести количество теплоты:
dq = r ρ dx ,
(1)
где:
r - удельная теплота льдообразования;
ρ - плотность продукта.
В процессе замораживания тепло передается к внешней среде через
замороженный слой толщиной X. Температура на внутренней границе
замороженного слоя равна tкр , на внешней - в соответствии с температурой
охлаждающей среды ts и условиями теплообмена (коэффициента теплоотдачи
 ).
Pис.2 Схема замораживания неограниченного тела
с плоской поверхностью
1 - замерзшая зона;
2 - незамерзшая зона:
х - толщина замороженного слоя за время τ;
dx - толщина замороженного слоя за время dτ.
Принимая распределение температуры в замерзшем слое по линейному
закону, имеем:
35
t t
dq
кр s

x 1
d



2
откуда:
t
t
кр
dq 
x


2
s
d
1
(2)

Приравниваем (1) и (2)
t
кр
тогда: rdx 
x

2
t

s
d
1

d 
r
x 1
(
 )dx
t t 

кр s
2
(3)
После интегрирования найдем частное

rR
R
1
(
 )
t  t 2

кр s
2
(4)
При
двустороннем
замораживании
пластины
толщиной
продолжительность процесса рассчитывается по формуле Р.Планка
2R
Для бесконечного цилиндра с радиусом R формула Р.Планка имеет вид:

rR
(
R
2 t  t  2 2
 кр s 

1

)

1
(5)
Для шара с радиусом R:

rR
(
R
3 t  t  2 2
 кр s 

)
(6)
При замораживании
пластины в воздухе ее среднеобъемную
температуру при параболитическом законе распределения определяют через
температуру среды ts по уравнению:
36
Bi
t t 
(t  t ) ,
ц 3Bi  2 ц s
(5)
где:
t , tц , ts - температура пластины соответственно среднеобъемная, в
термическом центре, охлаждающей среды.
Лабораторная работа № 6
Тема: Процесс отепления и размораживания продуктов. Камера
размораживания мяса.
1. Цель работы: Познакомиться с технологией процесса отвода теплоты при
размораживании продукта, научиться рассчитывать основные параметры
камер размораживания.
2.Оборудование, средства и материалы:
задание
преподавателя,
принципиальная схема размещения воздушных каналов с соплами в камере
размораживания мяса.
3. Ход работы:
3.1. Преподаватель выдает задание в начале лабораторной работы
студенту.
3.2.
В
отведенное
время
(см.тематический
план
проведения
лабораторных работ) студент должен выполнить расчет по заданию
преподавателя.
4.Содержание отчета: аналитические расчеты; принципиальная схема
камеры
размораживания
мяса, анализ результатов аналитических
исследований.
Камера размораживания мяса в полутушах имеет производительность G
(т в сутки). Полутуши мяса размораживаются в воздухе. Система
воздухораспределения состоит из каналов с цилиндрическими соплами
диаметром d (мм). Скорость движения воздуха в зоне расположения
бедренной части полутуши w (м/с). Температура воздуха в камере
размораживания tк ( 0С), начальная температура размораживаемого мяса t1
(0С), конечная t2 ( 0С). При расчете камеры размораживания требуется
определить тепловой поток, подводимый к мясу, продолжительность
37
размораживания полутуш мяса, емкость камеры при непрерывном процессе
размораживания и ее габаритные размеры, число воздушных каналов,
количество сопел, начальную скорость, выходящего из сопла воздуха, его
теплопередающую площадь поверхности.
2.2. Задания и методические рекомендации по организации
самостоятельной работы
2.2.1. Тематический план самостоятельных занятий по дисциплине с
указанием часов
Таблица 5.1
Самостоятельная работа для специалистов очной и заочной формы обучения
специальностей 260202.65, 260204.65, 260302.65 и 260401.65
Академические часы
№
Учебно –
п
/ образовательная тема
п
2604
01.65 260202.65
(офо
(офо)
)
2604
260204.6
01.65
5 (офо)
(зфо)
пфо пфо сфо
пф
сфо пфо пфо сфо пфо сфо пфо сфо
о
260202.65
(зфо)
260302.65 260204.65
(зфо)
(зфо)
1 1. Методы получения
низких температур.
Естественное и
искусственное
охлаждение.
2. Парокомпрессионные
холодильные машины
2 3. Процесс
охлаждения
4. Процесс
замораживания
3 5. Процессы
охлаждения,
замораживания и
холодильного хранения
пищевых продуктов
6. Процесс отепления и
размораживания
продуктов
2
2
4
4
8
6
6
6
8
8
8
8
4
2
6
4
8
6
6
6
8
8
8
8
4
2
6
4
8
6
6
6
8
8
8
8
4
2
6
4
8
6
6
6
8
8
8
8
2
2
6
2
6
6
6
6
8
8
8
6
4
2
6
4
6
8
8
6
10
10
8
6
20
12
34
22
44
38
38
36
50
50
48
44
2.2.2. Методические рекомендации по организации самостоятельной
работы
В качестве самостоятельной работы студентами выполняются следующие
работы: сбор и изучение специальной литературы, решение задач процессов
38
охлаждения и замораживания по алгоритмам по индивидуальным заданиям,
написание
реферата, а также участие в специализированных учебнопрактических конференциях.
Самостоятельная работа выполняется студентами индивидуально или
на практических занятиях для закрепления полученных теоретических знаний.
В каждой теме представлен перечень рассматриваемых вопросов и задания
задач, которые должны быть выполнены.
Задания задач для самостоятельной работы по дисциплине выполняются
по вариантам. Выбор исходных данных осуществляется по трем цифрам
шифра. Если шифр состоит из одной или двух цифр, то перед этими цифрами
прибавляют два нуля или один, чтобы иметь трехзначную цифру. Например,
002, 045 и т.д. При четырехзначном шифре первая его цифра не
учитывается, например: для шифра 2145 задание выбирают по цифрам
145.
Самостоятельная работа для студентов предназначена для закрепления и
углубления их знаний по дисциплине «Научные основы применения холода в
производстве пищевых продуктов».
2.2.3. Задания по организации самостоятельной работы
Тема 1. Элементы холодильной техники.
Тема 1.1. Методы получения низких температур
Тема 1.2. Парокомпрессионные холодильные машины
1. Предмет и задачи изучения курса.
2. Краткая история развития холода в России и за рубежом.
3. Роль инженера-технолога
продуктов.
в
процессе
производства
пищевых
4. Создание и развитие холодильной техники и технологии.
5. Научные предпосылки развития холода в мире.
6 Классификация холодильного оборудования.
7 Применение
холодильного
оборудования
общественного питания и торговли.
на
предприятиях
8 Холодильное оборудование в сфере малого бизнеса.
9 Холодильное оборудование для крупных предприятий общественного
питания и торговли.
39
10 Морозильные ванны – их характеристика.
11 Общие сведения
прилавках.
о
холодильных
и
морозильных
витринах
и
12 Холодильные шкафы.
Тема 2. Физика процессов холодильных технологий
Тема 2.1. Процесс охлаждения
Тема 2.2. Процесс замораживания
1 Состав пищевых продуктов.
2 Теплофизические свойства пищевых продуктов.
3 Физические характеристики пищевых продуктов.
4 Изменения теплофизических
растительного происхождения.
свойств
продуктов
животного
и
5 Влияние температуры на биохимические, биофизические процессы и
физические характеристики.
6 Основы исследования и расчеты теплового состояния тел в
холодильной технологии.
7 Задача теории теплопроводности.
8 Безразмерные характеристики.
9 Продолжительность охлаждения и замораживания.
10 Номограммы для физической модели – пластины, шара и цилиндра и
работа с ними.
11 Теплота, отводимая от продуктов при охлаждении и замораживании.
Тема 3. Холодильные технологии при производстве и хранении пищевых
продуктов
Тема 3.1. Процессы охлаждения и замораживания. Холодильное хранение
пищевых продуктов.
Тема 3.2. Процессы отепления и размораживая продуктов
1 Скоропортящиеся продукты.
2 Классификация микроорганизмов.
3 Температурные условия развития микроорганизмов.
4 Микрофлора воздуха.
40
5 Микрофлора мясных продуктов.
6 Устойчивость микроорганизмов к отрицательным температурам.
7 Принципы сохранения пищевых продуктов.
8 Методы консервирования.
9 Вспомогательные средства, применяемые в холодильной технологии.
10 Общие сведения о процессе охлаждения.
11 Общие сведения о процессе замораживания.
12 Общие сведения о процессах отепления и размораживания.
13 Общие сведения о процессе подмораживания.
14 Технологии охлаждения мясных продуктов.
15 Технологии замораживания мясных продуктов.
16 Технологии замораживания птицы и рыбы.
17 Технологии охлаждения плодов и овощей.
18 Технологии размораживания пищевых продуктов.
19 Применение холодильных технологий для молочных продуктов.
20 Технологии хранения, замораживания и размораживания пищевых
продуктов в бытовой холодильной технике.
Тема 2. 1. Исследования и расчеты теплового состояния тел в
холодильной технологии. Тепловые расчеты процесса охлаждения.
В первой задаче необходимо определить температуру в термическом
центре охлаждаемого продукта по истечении заданного отрезка времени
холодильной технологии.
ЗАДАЧА № 1.
Расчет температуры в термическом центре охлаждаемого продукта.
Для выполнения расчетов выбираются исходные данные из табл. 6.1.
согласно шифру студента.
Алгоритм выполнения расчетов
1) Определяют температуропроводность продукта:
aохл 
охл
Сохл 
[м2/c]
охл - коэффициент теплопроводности продукта, Вт/м*К;
Сохл – теплоемкость продукта, кДж/кг*К;
41
(1)
 - плотность продукта, кг/м3 .
Значения , С и  являются табличными значениями и выбираются из
Приложения 1.
2) Рассчитывают критерий Био:
l
(2)
Bi 
охл
 - коэффициент теплоотдачи между продуктами и охлаждающей
средой, Вт/м2*К,   210 Вт / м2 * К (для охлаждающей среды – воздух, для
приближенных расчетов);
l – половина величины характерного размера (толщины, диаметра)
продукта, м;
3) Рассчитывается критерий Фурье:
а 
F0  охл2
(3)
l
4) По номограммам в центре пластины шара или цилиндра находят
значение величины безразмерной температуры (θ ц) с учетом конкретной
физической модели: Bi и F0.
Номограммы даны в Приложении 2 (для пластины), Приложении 3
(для цилиндра) и Приложении 4 (для шара).
5) Подставляя в выражение (4) tс, tн и ц :
t t
(4)
 ц  к .ц . с
tн  tc
определяют tк.ц.,
где tс – температура среды, 0С;
tн – начальная температура продукта, 0С.
Таблица 6.1.
Цифра
шифра
0
1
Ц
И
Ф
Р А
Ш И Ф Р А
ПОСЛЕДНЯЯ
ВТОРАЯ
П
Е
Р
В
А
Я
П р о д у к т
Продолжительность Температура
Темпера- Вид охлажВид
Физическая Характерный охлаждения, мин
продукта
тура среды
дающей
модель размер, 2l*, м2
начальная, tн0С
t с, 0 С
среды
Говядина Пластина
Рыба
Цилиндр
Яблоко
Шар
3
Свинина
Пластина
4
Помидор
Шар
2
Задания для задачи № 1
0,09
0,05
0,06
0,01
0,02
70
95
65
40
55
42
24
15
18
12
20
1
0
2
0
1
Воздух
Воздух
Воздух
Вода
Раствор СаСl2
5
Клубника
Шар
6
7
Морковь
свинина
Цилиндр
Цилиндр
8
9
Картофель Пластина
Птица
Пластина
0,03
0,04
0,08
0,04
0,07
100
120
60
150
180
25
27
21
29
30
2
3
0
1
3
Воздух
Воздух
Раствор СаСl2
Вода
Раствор СаСl2
Примечание: * - величина характерного размера (2l) соответствует для
пластины полной ее толщине, для цилиндра и сферы – диаметру.
Допускается, что продукт не имеет упаковку независимо от свойств
(вида) охлаждающей среды.
Тема 2.2. Исследования и расчеты теплового состояния тел в холодильной
технологии. Тепловые расчеты процесса замораживания.
Во второй задаче производится расчет продолжительности замораживания
продукта до достижения в его термическом центре заданной конечной
температуры.
ЗАДАЧА № 2.
Расчет продолжительности замораживания продукта.
Для выполнения расчетов выбираются исходные данные из табл. 6.2.
согласно шифру студента.
Алгоритм выполнения расчетов
1) Определяется значение критерия Био:
l
(5)
Bi 
охл
l – половина характерного размера продукта, м
 - коэффициент теплоотдачи от продукта к охлаждающей среде,
Вт/м2 * К, равен  210 Вт / м2 * К,
охл – коэффициент теплопроводности охлажденного продукта,
Вт/м*К (выбираются из Приложения 1);
2)
Рассчитывается безразмерная температура для режима охлаждения до
момента достижения криоскопической температуры на поверхности
продукта;
t t
 п  кр . с
(6)
tн  tc
tкр – криоскопическая температура продукта, 0С (выбирается из
Приложения 1 для данного вида продукта);
tс – температура охлаждающей среды, 0С,
43
tн – начальная температура продукта, 0С.
3) По номограммам на поверхности для пластины шара или цилиндра для
полученных расчетом Bi и п определяется критерий F0охл . (смотри
Приложение 2, 3, 4).
4)
Рассчитывается продолжительность процесса охлаждения:
F0охл l 2
[ч]
(7)
1 
aохл
аохл – коэффициент температуропроводности охлажденного продукта, м 2/с,
определяется по формуле:
aохл 
охл
Сохл 
(8)
где Сохл, γохл – удельная теплоемкость и плотность для данного продукта
соответственно, выбираются из Приложения 1.
5)
По
формуле
Планка
рассчитывают
длительность
процесса
замораживания:
q l l
1

[ч]
(9)
 2  Aф зам
 
t кр  t c  2 зам  
Аф – коэффициент формы (Аф = 1 для неограниченной пластины,
Аф =
0,5 для цилиндра, Аф = 0,33 для шара);
qзам – удельная теплота замораживания продукта, определяемая по
формуле:
(10)
q зам  W r  [кЖж/кг]
W – влагосодержание продукта в долях единицы (выбирается
Приложения 1;
r = 335 кДж/кг – удельная теплота замерзания 1 кг воды;
ω – количество вымороженной воды, определяемая по формуле:
1,105
(11)

0,31
1
lg( t к .ср .  (1  t кр )
6)
из
tк.ср. берется по абсолютной величине, т.е. со знаком «+».
Рассчитывается критерий Био для замороженного продукта:
l
Biзам 
(12)
 зам
7)
Определяется безразмерная температура в центре продукта по его
абсолютной конечной величине заданной температуры
44
ц 
t к .ц .  t с
(13)
t кр  t c
8) По номограммам в центре пластины, шара или цилиндра в зависимости от
конкретной модели для найденных Biзам и ц, находят значение F0.
(смотри Приложения 2, 3 и 4).
9)
Рассчитывается продолжительность третьего периода процесса
замораживания:
F0зам l 2
[ч]
(14)
3 
a зам
10)
Определяется полная длительность процесса:
   1   2   3 [ч]
(15)
11) Рассчитывается количество теплоты, отведенное от продукта по
формуле:
Qзам  Gпр Сохл t н  t кр   qзам  Сзам t кр  t к  [кДж]
(16)
Gпр – масса продукта, кг.
Таблица 6.2. Задания для задачи № 2
Ц
и
ф
П о с л е д н я я
№
цифры
шифра
р
а
ш
и
В т о р а я
ф
р
а
П е р в а я
Масса
Вид
Характерный Температура Температура Температура
продук
Физическая
продукта
размер, 2l, продукта охлаждающей
Вид охлаждающей
модель
та, Gпр,
0
м
конечная tк, среды tс, С начальная, tн,
среды
0
0
C
кг
С
1
2
Говядина
Рыба
Пластина
Пластина
0,04
0,05
-10
-12
-25
-26
24
25
Воздух
Раствор
70
65
3
4
Яблоко
Говядина
Шар
Цилиндр
0,06
0,05
-21
-11
-28
-20
27
17
СаCl2
Воздух
Раствор
60
55
5
Помидор
Шар
0,05
-15
-29
18
6
Клубника
Шар
0,03
-20
-35
19
СаCl2
Азот
Диоксид
углерода
40
35
30
25
7
8
9
0
Морковь
Цилиндр
Свинина
Цилиндр
Картофель Пластина
Птица
Пластина
0,04
0,06
0,04
-14
-17
-16
-24
-22
-28
20
21
22
СО2
Воздух
Воздух
Раствор
0,04
-18
-32
23
СаCl2
Азот
45
50
45
Темы рефератов.
Темы рефератов для студентов были составлены в соответствии с
требованиями, предъявляемыми к содержанию курса специальной
дисциплины «Научные основы применения холода в производстве пищевых
продуктов».
Написание реферата студентом позволяет закрепить и углубить
полученные в процессе обучения знания.
Реферат выполняется внеаудиторных занятий. Темы студентам
распределяет ведущий преподаватель данного курса.
Реферат оформляется в печатном виде формата А4 (210*297)
MS Word, шрифт 14 pt, не менее 20 страниц и должен содержать
титульный лист, перечень содержания, внутреннее содержание, выводы и
список литературы.
ТЕМА
№ 1. История развития холодильной техники и технологии
производства пищевых продуктов.
Исторический обзор применения искусственного холода;
Тенденции развития холодильного машиностроения;
Применение холода за рубежом и в России;
Работы русских и современных ученых в развитии холодильной
технологии пищевых продуктов;
5) Значение холода в улучшении качества, расширении ассортимента
продукции и сокращении потерь сельскохозяйственной продукции;
6) Основные потребители искусственного холода.
1)
2)
3)
4)
ТЕМА № 2. Основные физические, механические, теплофизические
свойства и характеристики пищевых продуктов. Факторы, влияющие
на их изменение.
1) Состав пищевых продуктов: вода, белки, жиры, углеводы,
минеральные вещества и т.д. Их изменение при воздействии низких
температур
2) Физические свойства – криоскопическая температура, плотность. Их
значения и изменения при воздействии низких температур;
3) Теплофизические свойства – теплоемкость, температуропроводность,
теплопроводность, энтальпия. Определение, значения и изменения.
4) Механические свойства – жесткость, мягкость, дряблость, упругость,
консистенция.
46
ТЕМА № 3. Основные процессы и изменения, происходящие в
продуктах животного и растительного происхождения.
1) Структура и строение пищевых продуктов.
2) Клетки растительных и животных организмов. Их строение и
особенности;
3) Процессы и изменения, протекающие в продуктах животного
происхождения: автолитические процессы в мышечной ткани, в
соединительной ткани, в жировой ткани.;
4) Процессы, связанные со структурными особенностями тканей;
5) Изменения при охлаждении, подмораживании, замораживании и
хранении в охлажденном, подмороженном и замороженном
состояниях;
6) Изменения при хранении;
7) Процессы и изменения, протекающие в продуктах растительного
происхождения – дыхание плодов и ягод (схемы и пути окисления),
созревание и старение плодов, состояние покоя овощей;
8) Изменения при охлаждении, замораживании и хранении.
ТЕМА
1)
2)
3)
4)
№ 4. Переохлаждение и замерзание влаги в пищевых
продуктах.
Распределение влаги в продуктах и формы ее связи;
Переохлаждение и кристаллизация влаги;
Количество вымороженной воды;
Связанная вода в пищевых продуктах.
ТЕМА
№ 5. Роль микроорганизмов в холодильной технологии.
1) Морфология и классификация микроорганизмов – бактерии, грибы,
дрожжи. Форма бактерий, основы систематики бактерий, грибов,
дрожжей;
2) Влияние условий внешней среды на микроорганизмы: физикохимические факторы (влажность среды, концентрация растворенных
веществ в среде), химические факторы (реакция среды, антисептики
(химические вещества)), физические факторы (температура среды,
отношение микроорганизмов к низким температурам, влияние
энергии электромагнитных излучений), биологические факторы
(взаимоотношение организмов, антибиотики).
47
3) Использование факторов внешней среды
жизнедеятельности микроорганизмов при
продуктов – биоз, абиоз, анабиоз, ценоанабиоз.
ТЕМА
для регулирования
хранении пищевых
№ 6. Охлаждение пищевых продуктов как способ
консервирования.
1) Изменение
свойств
продуктов
животного
и
растительного
происхождения в процессе охлаждения;
2) Сроки хранения охлажденных продуктов;
3) Способы охлаждения и их влияние на качество продуктов;
4) Теплообмен при охлаждении. Расход холода при охлаждении;
5) Режимы охлаждения пищевых продуктов (мясных, молочных,
растительного происхождения, рыбных, птицы);
6) Основные аппараты, используемые для охлаждения сырья и
готовых пищевых продуктов;
7) Пути совершенствования охлаждения в отечественной и зарубежной
практике.
ТЕМА
№ 7. Подмораживание и замораживание пищевых продуктов
как способ консервирования.
1) Процесс подмораживания, как промежуточный процесс. Его
сущность и значение. Сроки возможного хранения подмороженных
продуктов.
2) Процесс замораживания. Изменения продуктов в процессе
замораживания
3) Сроки хранения замороженных продуктов;
4) Способы замораживания и их влияние на качество продуктов;
5) Теплообмен при замораживании. Расход холода на замораживание;
6) Особенности технологии замораживания пищевых продуктов
(мясных, молочных, растительного происхождения, рыбных, птицы);
7) Основные аппараты, используемые для замораживания сырья и
готовых пищевых продуктов;
8) Пути совершенствования процесса замораживания в отечественной
и зарубежной практике.
ТЕМА
№ 8. Холодильное хранение пищевых продуктов.
1) Хранение продуктов в холодильных камерах. Режимы изменения
свойств продуктов в процессе хранения;
48
Усушка продуктов в процессе хранения.
Образование и роль защитных оболочек.
Затаривание продуктов и размещение их в камерах холодильника.
Сроки холодильного хранения пищевых продуктов.
Особенности условий хранения охлажденных и замороженных
продуктов. Температурно – влажностные характеристики камер
хранения.
7) Перекристаллизация при хранении замороженных продуктов.
8) Системы охлаждения камер хранения и предъявляемые к ним
технологические требования.
9) Особенности практики хранения пищевых продуктов.
10) Пути совершенствования процесса холодильного хранения в
отечественной и зарубежной практике.
2)
3)
4)
5)
6)
ТЕМА
№ 9. Процессы отепления и размораживания пищевых
продуктов
1) Отепление охлажденных продуктов. Цели и задачи этого процесса.
2) Размораживание продуктов и его значение.
3) Технологические
требования
к
режимам
отепления
и
размораживания.
4) Способы отепления и размораживания – в воздухе, в паровоздушной
среде, токами высокой частоты, в жидкой среде и т.д.
5) Пути
совершенствования
процессов
отепления
и
совершенствоваения в отечественной и зарубежной практике.
ТЕМА
№ 10. Холодильные машины
1) Способы получения низких температур – фазовые переходы,
дросселирование,
адиабатное
расширение,
вихревой
эффект,
термоэлектрическое охлаждение. Их применение в холодильной
отрасли промышленности;
2) Холодильные агенты, хладоносители и их свойства. Области
применения.
Цикл
одноступенчатой
холодильной
машины.
Определение
основных
характеристик
цикла.
Холодильный
коэффициент;
3) Основные
элементы
холодильных
машин:
компрессоры,
конденсаторы,
испарители,
дросселирующие
устройства.
Их
назначение, классификация и принцип подбора;
4) Влияние
режимов
работы
холодильной
машины
на
ее
холодопроизводительность, мощность и холодильный коэффициент;
49
ТЕМА
№ 11. Холодильные установки
1) Типы холодильников. Составление планировки холодильника;
2) Ограждающие конструкции холодильных предприятий. Тепло- и
гидроизоляционные материалы.
3) Современные конструктивные решения в области строительства
холодильных предприятий.
4) Виды теплопритоков в охлаждаемое помещение.
5) Способы охлаждения холодильных камер – непосредственный, с
использованием хладоносителя.
6) Схемы
холодильных
установок
–
безнасосные
и
насосноциркуляционные.
Достоинства
и
недостатки.
Схемы
холодильных установок, работающих на фреонах.
7) Основы эксплуатации холодильных установок. Оптимальный режим
работы, основные требования и условия поддержания.
ТЕМА
1)
2)
3)
4)
5)
6)
Общие сведения о торговом и холодильном оборудовании.
Морозильные ванны.
Холодильные витрины и прилавки.
Холодильные и морозильные шкафы.
Холодильные камеры.
Современный рынок холодильного оборудования для предприятий
общественного питания и торговли.
ТЕМА
1)
2)
3)
4)
№ 12. Холодильное оборудование для предприятий
общественного питания и торговли
№ 13. Рабочие вещества парокомпрессионных холодильных
машин
Общие сведения о хладагентах и хладоносителях.
Основные свойства хладагентов и хладоносителей.
Обозначение и классификация.
Применение хладагентов и хладоносителей.
Перечень основной и дополнительной литературы
2.3.1. Основная литература
1. Воробьева Н. Н. Теплофизические процессы в холодильной технологии.
2.3.
– К.: КТИПП, 2007. – 150 с.;
50
2. Воробьева
Н.Н.
Холодильная техника и технология. – К.: КТИПП,
2006. – 268 с;
3. Шмакова Т. А. Холодильная технология. Научные основы применения
холода в производстве пищевых продуктов. Учебно-практическое
пособие. М.: МГУТУ, 2007. – 64 с.;
2.3.2. Дополнительная литература
3.
Шмакова Т. А. Холодильная технология. Практикум для студентов.
М.: МГУТУ, 2007. – 32 с.;
4.
Шмакова Т. А. Научные основы применения холода в производстве
пищевых продуктов.
Рабочая программа и методические указания.
М.: МГУТУ, 2008. – 28 с.;
5.
Цуранов О. А., Крысин А. Г. Холодильная техника и технология, Спб:
Лидер, 2004. – 448 с.;
6.
Терехова О. Н. Холодильная техника и технология. Сборник примеров
расчетов и лабораторных работ, Алтай: АлтГТУ, 2005. – 124 с;
7.
Румянцев Ю. Д., Каяюнов В. С. Холодильная техника. Спб: Профессия,
2005 – 360 с.
2.3.3. Периодические издания (журналы)
1. Масложировая промышленность
2. Виноделие и виноградарство
3. Молочная промышленность
4. Пиво и напитки
5. Производство спирта и ликероводочных изделий
6. Консервная и овощесушильная промышленность
7. Продукты длительного хранения
8. Пищевые ингредиенты: сырье и добавки
9. Товароведение
51
10. Холодильная техника
11. Холодильный бизнес
12. Торговое оборудование в России
13. Производство спирта и ликероводочных изделий
14. Хранение и переработка сельскохозяйственного сырья
15. Консервная и овощесушильная промышленность
16. Продукты длительного хранения
17. Пищевые ингредиенты: сырье и добавки
18. Тара и упаковка
19. Торговля
20. Товароведение
21. Хлебопродукты
22. Холодильная техника
23. Плодоовощное хозяйство
24. Холодильный бизнес
25. Торговое оборудование в России
2.4. Перечень средств, методов обучения и способов учебной
деятельности
На
кафедре
«Кондиционирования
и
вентиляции» для
повышения
качества преподавания желательно оборудовать компьютерный класс для
проведения текущего контроля студентов методом тестирования; имеется в
наличии слайд проекторы для показа программой MS Office – Power Point
при
чтении
лекционного
материала и проведения
практических и
семинарных занятий.
2.5. Требования к уровню освоения программы
Дисциплина относится к компоненту ОПД.В.00 - общепрофессиональным
дисциплинам и курсам
по
выбору
52
студента, устанавливаемые
ВУЗом
(факультетом). Для ее изучения необходимы знания изучающих дисциплин:
физики, математики, теплотехники. Она является предшествующей для
изучения дисциплины «Холодильная техника и технология». Изучение
материалов данного курса базируется на перечне основной и дополнительной
литературы, указанной в пункте 3.3. В конце изучения дисциплины Научные
основы применения холода в производстве пищевых продуктов проводится
зачет на 2 курсе в 4 семестре для специалистов очных полных, очных
сокращенных, заочных сокращенных форм обучения и на 3 курсе в 6
семестре для специалистов заочных полных форм обучения.
В результате изучения дисциплины студенты должны овладеть:
знаниями:
- холодильного оборудования, применяемого в торговле и общественном
питании;
- состава пищевых продуктов;
- физических и теплофизических свойств пищевых продуктов;
- расчета тепломассообменных процессов;
- влиянием микроорганизмов на пищевые продукты в условиях низких
температур;
- холодильными технологиями в производстве пищевых продуктов в
мясоперерабатываемой, молочной, рыбной промышленностях;
- технологиями охлаждения, замораживания, хранения и размораживания
плодов и овощей;
- процессами интенсификации холодильных технологий.
умениями и навыками:
– научиться рассчитывать процессы охлаждения:
– определять температуру в центре охлажденного продукта;
рассчитывать поэтапно процессы замораживания:
53
– определять температуру на поверхности продукта в охлажденном
состоянии; рассчитывать продолжительность замораживания;
– определять количество отведенной теплоты от продуктов.
3. Учебно – практическое пособие по дисциплине «Научные основы
применения холода в производстве пищевых продуктов»
По дисциплине «Научные основы применения холода в производстве
пищевых
продуктов» для
эфирных
масел
Технология
и
хлеба,
студентов
парфюмерно–косметических
кондитерских
и
Технология
260401.65 -
жиров,
продуктов; 260202.65 –
макаронных
изделий,
260204.65 –
Технология бродильных производств и виноделие, 260302.65 – Технология
рыбы и рыбных продуктов, предусмотрено учебно – практическое пособие,
приложенное
в
ПРИЛОЖЕНИИ
печатном
5,
виде к учебно – методическому комплексу в
рабочая
программа
в
ПРИЛОЖЕНИИ
6,
методические указания в ПРИЛОЖЕНИИ 7.
Учебно-практическое пособие издано в виде брошюры в МГУТУ им.
К.Г.Разумовского издание
№
88,
заказ
№
5638
от
05.04.2007 г.,
переработано и дополнено в 2012 г., находится в библиотеке МГУТУ им.
К.Г.Разумовского и в электронном виде на диске. Рабочая программа и
методические указания были изданы в виде брошюры в МГУТУ им.
К.Г.Разумовского издание
№ 72, заказ 5912 от 02.02.2008 г., а также
переработаны и дополнены в 2012 г., находится в библиотеке МГУТУ им.
К.Г.Разумовского и в электронном виде на диске.
4.
4.1.
Электронное учебно – методическое обеспечение дисциплины
Электронные учебные курсы по темам с контрольными
тестовыми заданиями
Для студентов на диске прилагается в электронном виде учебный
курс по предмету «Научные основы применения холода в производстве
54
пищевых
продуктов».
комплекса
(УМК),
В
диск
учебное
входят
файлы:
пособие (УП),
учебно-методического
задания
для выполнения
лабораторных (практических) занятий, темы рефератов для самостоятельной
работы, контрольные тестовые задания, приложения.
В пункте 6.3. будут приведены тестовые контрольные задания для
специальностей 260401.65 парфюмерно–косметических
Технология
жиров,
эфирных
масел
продуктов; 260202.65 – Технология
и
хлеба,
кондитерских и макаронных изделий, 260204.65 – Технология бродильных
производств и виноделие, 260302.65 – Технология рыбы и рыбных продуктов.
Всего составлено 80 тестов, 4 вариантов заданий. Студенту предлагается
выполнить вариант, в котором обозначено 20 тестов. Тесты забиты в
программу «Конструктор Тестов» по всем правилам данной программы и
сданы в Учебно – методический отдел.
На данный момент студентам пока предлагается печатный вариант в
формате А4 (210*297) для решения тестовых заданий. Диск с тестами
прилагается к УМК, выполненный в MS Word.
Демонстрационные и интерактивные модели
4.2.
Лекции
по
дисциплине
«Научные
основы
применения
холода
в
производстве пищевых продуктов» представлены в электронном виде в
форме
слайдов
в
программе
MS
Office – Power
Point
их
показ
производится через проектор на занятиях.
4.3.
Электронные практические занятия и лабораторные работы
по дисциплине «Научные основы применения холода в
производстве пищевых продуктов»
Электронные
практические занятия и лабораторные работы по
дисциплине «Научные основы применения холода в производстве пищевых
продуктов» будут включены в учебно – методический комплекс по мере их
разработки.
55
5. Материалы, устанавливающие содержание и порядок проведения
текущего и промежуточного контроля знаний
Для студентов специальностей 260401.65 - Технология жиров, эфирных
масел
и
парфюмерно–косметических
хлеба,
кондитерских
бродильных
и
производств
макаронных
и
продуктов; 260202.65 – Технология
изделий,
260204.65 – Технология
виноделие, 260302.65 – Технология рыбы и
рыбных продуктов 2 курса в 4 семестре для специалистов очных полных,
очных сокращенных, заочных сокращенных форм обучения и 3 курса в 6
семестре для специалистов заочных полных форм обучения предусмотрен в
конце курса зачет.
5.1. Перечень зачетных вопросов
Ниже приводится список вопросов для проведения зачета студентов
специальностей 260204.65, 260202.65, 260302.65 и 260401.65.
1)
Фазовые состояния вещества. Фазовые
состояний веществ (на примере воды);
2)
Методы охлаждения за счет фазовых превращений (плавление
водного льда и растворов солей, сублимация, кипение и
конденсация);
3)
Методы охлаждения за счет расширения газов с совершением
внешней работы, дросселирования и термоэлектрического эффекта;
4)
Холодильное оборудование для предприятий общественного питания
и торговли. Морозильные ванны, холодильные витрины и прилавки;
холодильные шкафы;
5)
Состав пищевых продуктов. Вода, белки, жиры, углеводы, витамины,
минеральные вещества и ферменты. Их изменения в процессах
холодильной обработки пищевых продуктов;
6)
Физические и теплофизические характеристики пищевых продуктов.
Плотность, криоскопическая температура, удельная теплоемкость,
теплопроводность, температуропроводность;
7)
Микроорганизмы пищевых продуктов в холодильной технологии.
Классификация, микрофлора воздуха и пищевых продуктов.
Устойчивость микроорганизмов к отрицательным температурам;
56
переходы.
Диаграмма
8)
Консервирование пищевых продуктов в холодильной технологии.
Холодильная технология как наука. Причины порчи продуктов;
9)
Методы
консервирования:
физические,
физико-химические,
химические, биохимические и комбинированные;
10) Вспомогательные
средства,
применяемые
в
холодильной
технологии.
Ультрафиолетовое
излучение,
применение
антисептиков, регулируемая и модифицированная газовые среды;
11) Виды процессов холодильной технологии пищевых продуктов.
Цели и задачи охлаждения. Выбор конечной температуры и
продолжительность охлаждения;
12) Процесс подмораживания. Основные пути подмораживания;
13) Замораживание продуктов питания. Основные цели, отличие
процесса замораживания от охлаждения. Продолжительность
замораживания и механизм отвода теплоты от продуктов;
14) Холодильное хранение. Цели и задачи.
условия хранения продуктов;
Общие
обязательные
15) Процессы отепления и размораживания. Цели и задачи;
16) Технологии охлаждения, замораживания, хранения и отепления
мясных продуктов;
17) Технологии охлаждения, замораживания, хранения и отепления в
птицеперерабатывающей промышленности;
18) Применение холодильной технологии в рыбной промышленности;
19) Применение
холодильной
промышленности;
20) Технологии охлаждения,
овощей и фруктов;
технологии
замораживания
21) Сроки хранения продуктов
бытовых холодильниках;
при
и
в
хранения
различных
молочной
плодов,
температурах
в
22) Холодильные технологии, применяемые в бытовой холодильной
техники.
5.2. Список
зачетных карточек
Для студентов специальностей
260204.65, 260202.65, 260302.65 и
260401.65 составлено 20 зачетных карточек.
57
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ
ИМ. К. Г. РАЗУМОВСКОГО »
ЗАЧЕТНАЯ КАРТОЧКА № 1
ОПД.В.01: «Научные основы применения холода в производстве пищевых продуктов»
для студентов 2, 3 курса, спец. 260202.65, 260204.65, 260302.65, 260401.65 очн. скр., очн.
плн., зчн. плн., зчн. скр.
1.
2.
Фазовые состояния вещества. Фазовые переходы. Диаграмма
состояний веществ (на примере воды).
Процессы отепления и размораживания. Цели и задачи.
Билет рассмотрен и утвержден на заседании кафедры, протокол № 9 «22»мая 2012 г.
Зав. кафедрой КиВ _______ д.т.н., проф. Балабышко А. М.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ
ИМ. К. Г. РАЗУМОВСКОГО »
ЗАЧЕТНАЯ КАРТОЧКА № 2
ОПД.В.01: «Научные основы применения холода в производстве пищевых продуктов»
для студентов 2, 3 курса, спец. 260202.65, 260204.65, 260302.65, 260401.65 очн. скр., очн.
плн., зчн. плн., зчн. скр.
1.
2.
Холодильное оборудование для предприятий общественного питания и
торговли. Морозильные ванны.
Технологии охлаждения, замораживания и хранения плодов,
овощей и фруктов.
Билет рассмотрен и утвержден на заседании кафедры, протокол № 9 «22»мая 2012 г.
Зав. кафедрой КиВ _______ д.т.н., проф. Балабышко А. М.
58
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ
ИМ. К. Г. РАЗУМОВСКОГО »
ЗАЧЕТНАЯ КАРТОЧКА № 3
ОПД.В.01: «Научные основы применения холода в производстве пищевых продуктов»
для студентов 2, 3 курса, спец. 260202.65, 260204.65, 260302.65, 260401.65 очн. скр., очн.
плн., зчн. плн., зчн. скр.
1.
2.
Методы охлаждения за счет фазовых превращений (плавление
водного льда и растворов солей).
Технологии охлаждения и замораживания в птицеперерабатывающей
промышленности.
Билет рассмотрен и утвержден на заседании кафедры, протокол № 9 «22»мая 2012 г.
Зав. кафедрой КиВ _______ д.т.н., проф. Балабышко А. М.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ
ИМ. К. Г. РАЗУМОВСКОГО »
ЗАЧЕТНАЯ КАРТОЧКА № 4
ОПД.В.01: «Научные основы применения холода в производстве пищевых продуктов»
для студентов 2, 3 курса, спец. 260202.65, 260204.65, 260302.65, 260401.65 очн. скр., очн.
плн., зчн. плн., зчн. скр.
1.
2.
Виды процессов холодильной технологии пищевых продуктов. Цели
и задачи охлаждения.
Сроки хранения продуктов при различных
температурах в
бытовых холодильниках.
Билет рассмотрен и утвержден на заседании кафедры, протокол № 9 «22»мая 2012 г.
Зав. кафедрой КиВ _______ д.т.н., проф. Балабышко А. М.
59
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ
ИМ. К. Г. РАЗУМОВСКОГО »
ЗАЧЕТНАЯ КАРТОЧКА № 5
ОПД.В.01: «Научные основы применения холода в производстве пищевых продуктов»
для студентов 2, 3 курса, спец. 260202.65, 260204.65, 260302.65, 260401.65 очн. скр., очн.
плн., зчн. плн., зчн. скр.
1.
2.
Методы охлаждения за счет расширения газов с совершением
внешней работы, дросселирования и термоэлектрического эффекта.
Процесс подмораживания. Основные пути подмораживания.
Билет рассмотрен и утвержден на заседании кафедры, протокол № 9 «22»мая 2012 г.
Зав. кафедрой КиВ _______ д.т.н., проф. Балабышко А. М.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ
ИМ. К. Г. РАЗУМОВСКОГО »
ЗАЧЕТНАЯ КАРТОЧКА № 6
ОПД.В.01: «Научные основы применения холода в производстве пищевых продуктов»
для студентов 2, 3 курса, спец. 260202.65, 260204.65, 260302.65, 260401.65 очн. скр., очн.
плн., зчн. плн., зчн. скр.
1.
2.
Микроорганизмы пищевых продуктов в холодильной технологии.
Классификация микроорганизмов.
Холодильное хранение. Цели и задачи.
Билет рассмотрен и утвержден на заседании кафедры, протокол № 9 «22»мая 2012 г.
Зав. кафедрой КиВ _______ д.т.н., проф. Балабышко А. М.
60
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ
ИМ. К. Г. РАЗУМОВСКОГО »
ЗАЧЕТНАЯ КАРТОЧКА № 7
ОПД.В.01: «Научные основы применения холода в производстве пищевых продуктов»
для студентов 2, 3 курса, спец. 260202.65, 260204.65, 260302.65, 260401.65 очн. скр., очн.
плн., зчн. плн., зчн. скр.
1.
2.
Методы
консервирования:
физические,
физико-химические,
химические, биохимические и комбинированные.
Холодильные технологии, применяемые в бытовой холодильной технике.
Билет рассмотрен и утвержден на заседании кафедры, протокол № 9 «22»мая 2012 г.
Зав. кафедрой КиВ _______ д.т.н., проф. Балабышко А. М.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ
ИМ. К. Г. РАЗУМОВСКОГО »
ЗАЧЕТНАЯ КАРТОЧКА № 8
ОПД.В.01: «Научные основы применения холода в производстве пищевых продуктов»
для студентов 2, 3 курса, спец. 260202.65, 260204.65, 260302.65, 260401.65 очн. скр., очн.
плн., зчн. плн., зчн. скр.
1.
2.
Консервирование пищевых продуктов в холодильной технологии.
Холодильная технология как наука. Причины порчи продуктов.
Технологии охлаждения и замораживания мясных продуктов.
Билет рассмотрен и утвержден на заседании кафедры, протокол № 9 «22»мая 2012 г.
Зав. кафедрой КиВ _______ д.т.н., проф. Балабышко А. М.
61
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ
ИМ. К. Г. РАЗУМОВСКОГО »
ЗАЧЕТНАЯ КАРТОЧКА № 9
ОПД.В.01: «Научные основы применения холода в производстве пищевых продуктов»
для студентов 2, 3 курса, спец. 260202.65, 260204.65, 260302.65, 260401.65 очн. скр., очн.
плн., зчн. плн., зчн. скр.
1.
2.
Состав пищевых продуктов. Вода, белки, жиры, углеводы, витамины,
минеральные вещества и ферменты.
Замораживание продуктов питания. Основные цели, отличие процесса
замораживания от охлаждения.
Билет рассмотрен и утвержден на заседании кафедры, протокол № 9 «22»мая 2012 г.
Зав. кафедрой КиВ _______ д.т.н., проф. Балабышко А. М.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ
ИМ. К. Г. РАЗУМОВСКОГО »
ЗАЧЕТНАЯ КАРТОЧКА № 10
ОПД.В.01: «Научные основы применения холода в производстве пищевых продуктов»
для студентов 2, 3 курса, спец. 260202.65, 260204.65, 260302.65, 260401.65 очн. скр., очн.
плн., зчн. плн., зчн. скр.
1.
2.
Физические
характеристики.
Плотность,
криоскопическая
температура.
Применение холодильной технологии в рыбной промышленности.
Билет рассмотрен и утвержден на заседании кафедры, протокол № 9 «22»мая 2012 г.
Зав. кафедрой КиВ _______ д.т.н., проф. Балабышко А. М.
62
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ
ИМ. К. Г. РАЗУМОВСКОГО »
ЗАЧЕТНАЯ КАРТОЧКА № 11
ОПД.В.01: «Научные основы применения холода в производстве пищевых продуктов»
для студентов 2, 3 курса, спец. 260202.65, 260204.65, 260302.65, 260401.65 очн. скр., очн.
плн., зчн. плн., зчн. скр.
1. Вспомогательные
средства,
применяемые
в
холодильной
технологии.
Ультрафиолетовое
излучение,
применение
антисептиков.
2. Применение холодильной технологии в молочной промышленности.
Билет рассмотрен и утвержден на заседании кафедры, протокол № 9 «22»мая 2012 г.
Зав. кафедрой КиВ _______ д.т.н., проф. Балабышко А. М.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ
ИМ. К. Г. РАЗУМОВСКОГО »
ЗАЧЕТНАЯ КАРТОЧКА № 12
ОПД.В.01: «Научные основы применения холода в производстве пищевых продуктов»
для студентов 2, 3 курса, спец. 260202.65, 260204.65, 260302.65, 260401.65 очн. скр., очн.
плн., зчн. плн., зчн. скр.
1.
2.
Вспомогательные
средства,
применяемые
в
холодильной
технологии. Регулируемая и модифицированная газовые среды.
Замораживание
продуктов
питания.
Продолжительность
замораживания и механизм отвода теплоты от продуктов.
Билет рассмотрен и утвержден на заседании кафедры, протокол № 9 «22»мая 2012 г.
Зав. кафедрой КиВ _______ д.т.н., проф. Балабышко А. М.
63
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ
ИМ. К. Г. РАЗУМОВСКОГО »
ЗАЧЕТНАЯ КАРТОЧКА № 13
ОПД.В.01: «Научные основы применения холода в производстве пищевых продуктов»
для студентов 2, 3 курса, спец. 260202.65, 260204.65, 260302.65, 260401.65 очн. скр., очн.
плн., зчн. плн., зчн. скр.
1.
2.
Состав пищевых продуктов. Их изменения в процессах холодильной
обработки пищевых продуктов.
Технологии хранения и отепления мясных продуктов.
Билет рассмотрен и утвержден на заседании кафедры, протокол № 9 «22»мая 2012 г.
Зав. кафедрой КиВ _______ д.т.н., проф. Балабышко А. М.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ
ИМ. К. Г. РАЗУМОВСКОГО »
ЗАЧЕТНАЯ КАРТОЧКА № 14
ОПД.В.01: «Научные основы применения холода в производстве пищевых продуктов»
для студентов 2, 3 курса, спец. 260202.65, 260204.65, 260302.65, 260401.65 очн. скр., очн.
плн., зчн. плн., зчн. скр.
1.
2.
Микрофлора воздуха.
Холодильное хранение. Общие обязательные
продуктов.
условия хранения
Билет рассмотрен и утвержден на заседании кафедры, протокол № 9 «22»мая 2012 г.
Зав. кафедрой КиВ _______ д.т.н., проф. Балабышко А. М.
64
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ
ИМ. К. Г. РАЗУМОВСКОГО »
ЗАЧЕТНАЯ КАРТОЧКА № 15
ОПД.В.01: «Научные основы применения холода в производстве пищевых продуктов»
для студентов 2, 3 курса, спец. 260202.65, 260204.65, 260302.65, 260401.65 очн. скр., очн.
плн., зчн. плн., зчн. скр.
1. Микрофлора
2. Технологии
пищевых продуктов.
хранения и отепления
промышленности.
в
птицеперерабатывающей
Билет рассмотрен и утвержден на заседании кафедры, протокол № 9 «22»мая 2012 г.
Зав. кафедрой КиВ _______ д.т.н., проф. Балабышко А. М.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ
ИМ. К. Г. РАЗУМОВСКОГО »
ЗАЧЕТНАЯ КАРТОЧКА № 16
ОПД.В.01: «Научные основы применения холода в производстве пищевых продуктов»
для студентов 2, 3 курса, спец. 260202.65, 260204.65, 260302.65, 260401.65 очн. скр., очн.
плн., зчн. плн., зчн. скр.
1.
2.
Устойчивость микроорганизмов к отрицательным температурам.
Виды процессов холодильной технологии пищевых продуктов.
Выбор конечной температуры и продолжительность охлаждения.
Билет рассмотрен и утвержден на заседании кафедры, протокол № 9 «22»мая 2012 г.
Зав. кафедрой КиВ _______ д.т.н., проф. Балабышко А. М.
65
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ
ИМ. К. Г. РАЗУМОВСКОГО »
ЗАЧЕТНАЯ КАРТОЧКА № 17
ОПД.В.01: «Научные основы применения холода в производстве пищевых продуктов»
для студентов 2, 3 курса, спец. 260202.65, 260204.65, 260302.65, 260401.65 очн. скр., очн.
плн., зчн. плн., зчн. скр.
1.
2.
Холодильное оборудование для предприятий общественного питания и
торговли. Холодильные витрины и прилавки.
Технологии охлаждения, замораживания и хранения плодов,
овощей и фруктов.
Билет рассмотрен и утвержден на заседании кафедры, протокол № 9 «22»мая 2012 г.
Зав. кафедрой КиВ _______ д.т.н., проф. Балабышко А. М.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ
ИМ. К. Г. РАЗУМОВСКОГО »
ЗАЧЕТНАЯ КАРТОЧКА № 18
ОПД.В.01: «Научные основы применения холода в производстве пищевых продуктов»
для студентов 2, 3 курса, спец. 260202.65, 260204.65, 260302.65, 260401.65 очн. скр., очн.
плн., зчн. плн., зчн. скр.
1.
2.
Холодильное оборудование для предприятий общественного питания и
торговли. Холодильные шкафы.
Процесс отепления. Цели и задачи.
Билет рассмотрен и утвержден на заседании кафедры, протокол № 9 «22»мая 2012 г.
Зав. кафедрой КиВ _______ д.т.н., проф. Балабышко А. М.
66
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ
ИМ. К. Г. РАЗУМОВСКОГО »
ЗАЧЕТНАЯ КАРТОЧКА № 19
ОПД.В.01: «Научные основы применения холода в производстве пищевых продуктов»
для студентов 2, 3 курса, спец. 260202.65, 260204.65, 260302.65, 260401.65 очн. скр., очн.
плн., зчн. плн., зчн. скр.
1.
2.
Теплофизические характеристики пищевых продуктов. Удельная
теплоемкость,
коэффициент
теплопроводности,
температуропроводность.
Процесс размораживания. Цели и задачи.
Билет рассмотрен и утвержден на заседании кафедры, протокол № 9 «22»мая 2012 г.
Зав. кафедрой КиВ _______ д.т.н., проф. Балабышко А. М.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ
ИМ. К. Г. РАЗУМОВСКОГО »
ЗАЧЕТНАЯ КАРТОЧКА № 20
ОПД.В.01: «Научные основы применения холода в производстве пищевых продуктов»
для студентов 2, 3 курса, спец. 260202.65, 260204.65, 260302.65, 260401.65 очн. скр., очн.
плн., зчн. плн., зчн. скр.
1.
2.
Методы охлаждения за счет фазовых превращений (сублимация,
кипение и конденсация).
Холодильные технологии, применяемые в бытовой холодильной
техники.
Билет рассмотрен и утвержден на заседании кафедры, протокол № 9 «22»мая 2012 г.
Зав. кафедрой КиВ _______ д.т.н., проф. Балабышко А. М.
67
5.3. Контрольные тестовые задания
Для
специальностей
разработаны
и
задания. Всего
предлагается
260202.65,
внедрены
в
составлено
выполнить
Тестирование проводится
80
260204.65,
процесс
тестов,
вариант,
в
260302.65 и 260401.65
обучения
4
контрольные
варианта
котором
тестовые
заданий.
обозначено
Студенту
20
тестов.
в аудитории в конце курса «Научные основы
применения холода в производстве пищевых продуктов» и позволяет
проверить знания и навыки, полученные в процессе всего обучения у
студентов. Составленный тест выявляет процент усвоения программы
студентами, их успеваемость.
На данный момент студентам пока предлагается печатный вариант в
формате А4 (210*297) для решения тестовых заданий. Диск с тестами
прилагается к УМК, выполненный в MS Word. Ниже представлен список
тестов.
ТЕСТ № 1
### - это термодинамическая
величина,
характеризующая
состояние тела и определяющая степень его нагретости.
:
ТЕСТ № 2
Диапазон области умеренного холода составляет … С:
1:  100   200
тепловое
2:  20   120
3:  105   246
4:  120   273
ТЕСТЗ № 3
При соответствующем давлении и температуре
фазовое состояние при … или … теплоты:
:
ТЕСТ № 4
68
вещества
изменяют
Соответствие между понятиями и определениями
R1: Твердая фаза
R2: Жидкая
R3: Паровая (газовая)
1: Сохраняет свои размеры и форму вследствие жесткой молекулярной
структуре
2: Молекулы не плотно соединены между собой, практически не сжимается
3: Молекулы не связаны силами взаимного притяжения и движутся свободно
4: Подвергается сильной ионизации в результате сильного нагрева или удара
ТЕСТ № 5
Фазовая диаграмма состояния вещества показана на рисунке:
1:
2:
3:
4:
69
ТЕСТ № 6
Существование твердой и парообразной фаз воды возможно при давлении
выше ### Па
:
ТЕСТ № 7
В холодильной технологии наибольший интерес представляет ### агрегатное
состояние пищевых продуктов
:
ТЕСТ № 8
Соответствие между прямым фазовым переходом вещества и обратным
R1: плавление
R2: кипение
1:
кристаллизация
2:
конденсация
3:
сублимация
4:
испарение
ТЕСТ № 9
Фазовые процессы, протекающие при переходе льда в паровое состояние с
поглощением теплоты
1: конденсация
2: испарение
3: кристаллизация
4: плавление
5: кипение
ТЕСТ № 10
Искусственное охлаждение осуществляется с помощью:
70
1:
2:
3:
4:
5:
фреонов;
водорода;
специальных машин
фтора;
насосов
ТЕСТ № 11
Для охлаждения апельсина с +20 С до +3 С при температуре воздуха
+10 С применяют:
1: холодильник
2: лед
3: конденсатор
4: дроссель
5: уксусная кислота
ТЕСТ № 12
Температура продукта уменьшилась с +15 С до -5 С при температуре
окружающей среды -14 С. Такое охлаждение называется
1: естественное
2: вынужденное
3: искусственное
4: принудительное
ТЕСТ № 13
Температура молока +25 С. Температура окружающего воздуха +10 С.
При искусственном охлаждении температура молока может уменьшаться
до ### С
1: +12
2: +14
3:
0
4:
-2
5: +1
6: +20
ТЕСТ № 14
71
При превращении 1 кг льда в воду при 0 С отводится ### кДж/кг теплоты
:
ТЕСТ № 15
###
теплота
плавления – это количество теплоты, необходимое для
превращения единицы массы твердого вещества в жидкость
:
ТЕСТ № 16
Льдосоляная смесь включает в себя
1: лед
2: воду
3: хлорид кальция
4: фреон
5: этиленгликоль
6: этан
ТЕСТ № 17
Соответствие между составом соли в льдосоляной смеси и их самой
низкой температурой в С
R1: NaCl (22,4 мас. %)
R2: CaCl 2 (29,9 мас. %)
1:
2:
3:
4:
5:
-21,2
-55
-10
-75
+5
ТЕСТ № 18
### - это переход вещества из твердого состояния в газообразное, минуя
жидкость, при поглощении теплоты
:
ТЕСТ № 19
Сухой лед – это твердая ###
1: NH 3
72
2: CO2
3: вода
4: SO2
ТЕСТ № 20
### - это переход вещества из газообразного состояния в твердое, минуя
жидкость, при выделении теплоты
:
ТЕСТ № 21
При атмосферном давлении сублимация сухого льда происходит при
температуре ### С
1: -78,9
2: -20
3: 0
4: +5
5: -12,5
ТЕСТ № 22
### - это процесс интенсивного парообразования на поверхности нагрева
при подводе теплоты
:
ТЕСТ № 23
### - это процесс перехода из паровой фазы в жидкую при выделении
теплоты
:
ТЕСТ № 24
Вещества в порядке возрастания скрытой теплоты парообразования при
атмосферном давлении
1: вода
2: фреон-22
3: фреон-502
4: аммиак
5: фреон-12
73
ТЕСТ № 25
Соответствие между веществами и скрытой теплоты парообразования
в кДж/кг при атмосферном давлении
R1: двуокись углерода
R2: аммиак
R3: вода
R4: фреон-134а
1: 573
2: 1360
3: 2260
4: 210
5: 110
6: 2879
ТЕСТ № 26
Общее количество теплоты, необходимое для превращения воды массой
3 кг в пар при r = 2257 кДж/кг, равно ###
:
ТЕСТ № 27
Общее количество теплоты, необходимое для превращения льда массой
5 кг в воду при r = 335 кДж/кг, равно ###
:
ТЕСТ № 28
Общее количество теплоты, необходимое для превращения сухого льда
в газ массой 2 кг при r = 573 кДж/кг, равно ###
:
ТЕСТ № 29
В воздушных и газовых холодильных машинах используется способ
охлаждения
1: расширение газа с совершением внешней работы
2: дросселирование
3: за счет фазовых превращений
4: термоэлектрический эффект
74
ТЕСТ № 30
Процесс ### заключается в прохождении жидкого хладагента через узкое
сечение регулирующего вентиля под действием разности давлений
:
ТЕСТ № 31
После регулирующего вентиля хладагент поступает в испаритель в ###
состоянии
1: парожидкостном
2: паровом
3: жидком
4: твердом
ТЕСТ № 32
Процесс дросселирования используется в холодильных машинах
1: парокомпрессионных
2: абсорбционных
3: термоэлектрических
4: воздушных
ТЕСТ № 33
Термоэлектрический эффект называется эффектом ###
1: Джоуля – Томпсона
2: Пелетье
3: Ранка – Хильша
4: Линде
ТЕСТ № 34
### эффект заключается в пропускании постоянного электрического тока
через цепь, состоящую из различных полупроводников, где один из
спаев нагревается, а другой охлаждается
:
ТЕСТ № 35
Основные составные части пищевых продуктов
1: вода
75
2:
3:
4:
5:
6:
белки
углеводы
витамин А
бактерии
спирт
ТЕСТ № 36
Продукты с большим содержанием ### называются скоропортящимися
:
ТЕСТ № 37
### - это естественное испарение воды при хранении охлажденных и
замороженных продуктов
1: усушка
2: сублимация
3: кипение
4: плавление
ТЕСТ № 38
В процессе замораживания продуктов вода переходит в ### состояние
1: твердое
2: жидкое
3: паровое
4: парожидкостное
ТЕСТ № 39
В холодильной технологии воду, перешедшую в лед при замораживании
продукта называют ###
:
ТЕСТ № 40
Эмпирическое выражение количества вымороженной воды, полученное
Г.Б. Чижовым
1:

1
1,105
0,31
 
lg t  1  t кр

76
2:

1
3:

1
 
lg t  1  t кр
1,105
0,31
 
lg t  1  t кр
1,105
0,31
4:  
1
1,105
0,31
 
lg t  1  t кр



ТЕСТ № 41
### составляют основную часть продуктов животного происхождения
:
ТЕСТ № 42
### составляют основную часть продуктов растительного происхождения
:
ТЕСТ № 43
### - это соединения сложных эфиров глицерина и жирных кислот
:
ТЕСТ № 44
Соответствие между составными частями продуктов и их процессами,
имеющими значение в холодильной технологии
R1: вода
R2: жиры
R3: белки
1: превращение в лед
2: окисление
3: свертываемость
4: нагревание
5: растворение
ТЕСТ № 45
К углеводам относятся:
77
1:
2:
3:
4:
5:
6:
клетчатка
минеральные вещества
сахара
микроорганизмы
белки
жиры
ТЕСТ № 46
Сахара под влиянием ферментов превращаются в
1: углекислоту
2: эфиры
3: спирт
4: воду
5: кислород
6: метан
ТЕСТ № 47
В процессе брожения получают продукты
1: квас
2: уксусная кислота
3: пиво
4: молоко
5: творог
6: кисель
ТЕСТ № 48
Присутствие минеральных солей в пищевых продуктах понижает
1: плотность
2: криоскопическую температуру
3: удельную теплоемкость
4: температуропроводность
5: энтальпию
ТЕСТ № 49
Ферменты разрушаются при ### С
1: 70
2: -10
78
3:
4:
5:
0
10
200
ТЕСТ № 50
При низких температурах действие ферментов ###
1: замедляется
2: полностью прекращается
3: усиливается
4: разрушаются
ТЕСТ № 51
Большую роль ферменты играют в процессах
1: созревания мяса
2: расщеплении жиров
3: производства сыра
4: анабиоза
5: производства сметаны
6: замораживания птицы
ТЕСТ № 52
Соответствие между понятиями и свойствами продукта
R1: плотность
R2: удельная теплоемкость
R3: консистенция
R4: удельная площадь поверхности
1: физическое свойство
2: теплофизическое
3: механическое
4: геометрическое
5: гигротермическое
6: гигроскопическое
ТЕСТ № 53
Плотность определяется по формуле:
79
1:
2:
3:
4:
1
M
M
V
V
M

c
ТЕСТ № 54
Плотность измеряется в
кг
1:
м3
м3
2:
кг
3: м 3
4: кг
ТЕСТ № 55
При замораживании плотность ### на 5-8 %
:
ТЕСТ № 56
Плотность большинства скоропортящихся продуктов приближается к ###
кг/м3
1: 400
2: 1000
3: 1305
4: 648
5: 1567
ТЕСТ № 57
### температура – это температура начала замерзания жидкой фазы
продуктов
:
ТЕСТ № 58
Криоскопическая температура лежит в диапазоне ### С
80
1:
2:
3:
4:
-0,5  -5
0  +2
+1  +3
-7  -10
ТЕСТ № 59
Правильная последовательность расположения
понижения их криоскопической температуры в С
1: яйца
2: телятина
3: зеленый горошек
4: груши
5: твердые сыры
продуктов
в
порядке
ТЕСТ № 60
Удельная
### - это величина, численно равная количеству теплоты,
необходимому для нагревания или охлаждения 1 кг вещества на 1 0С.
:
ТЕСТ № 61
Единица измерения удельной теплоемкости
1:
2:
3:
4:
кДж
кг
кДж
кг * К
Вт
м*К
кг
кДж
ТЕСТ № 62
Соответствие между продуктами и их удельными теплоемкостями выше
криоскопической температуры
R1: тощая рыба
R2: жирное мясо
81
R3:
R4:
1:
2:
3:
4:
5:
6:
яйца
клубника
3,6
2,5
3,1
3,85
1,7
1,9
ТЕСТ № 63
Удельную теплоемкость охлажденных продуктов определяют по формуле
1: c  свW  cc (1  W )
2: c  свW (1   )  cc (1  W )
3: c  4,19W  cc (1  W )
4: c  2,1W  cc (1  W )
 в л
5: c  с0  c  с W
ТЕСТ № 64
Морковь массой 5 кг охлаждают с +20 до +10 С,
с = 3,77
кДж
.
кг * К
с = 3,85
кДж
.
кг * К
с = 3,22
кДж
.
кг * К
Количество теплоты, отведенной при охлаждении равно
:
ТЕСТ № 65
Клубнику массой 2 кг охлаждают с +15 до +7 С,
Количество теплоты, отведенной при охлаждении равно
:
ТЕСТ № 66
Птицу массой 4 кг охлаждают с +17 до +5 С,
Количество теплоты, отведенной при охлаждении равно
:
82
ТЕСТ № 67
Правильная
последовательность
возрастания
количества
отведенной от продуктов массой 1 кг при охлаждении с +20 до +5 С
1: жирная рыба
2: яйца
3: тощее мясо
4: клубника
5: томаты
ТЕСТ № 68
Правильная
последовательность
убывания
количества
отведенной от продуктов массой 2 кг при охлаждении с +15 до +5 С
1: томаты
2: картофель
3: сливочное масло
4: свинина
ТЕСТ № 69
Изменение
удельной
теплоемкости
замораживаемых
продуктов в зависимости от температуры показана на рисунке
1:
2:
3:
83
теплоты,
теплоты,
пищевых
4:
ТЕСТ № 70
###
### численно равен количеству теплоты, переносимому через
единицу площади поверхности в единицу времени при градиенте
температуры, равном единице
:
ТЕСТ № 71
Единица измерения коэффициента теплопроводности
1:
2:
Вт
м*К
Вт
кг * 0 С
Вт
м2 * К
Вт
4:
м 2 * кг
3:
ТЕСТ № 72
Коэффициент теплопроводности определяется по формуле
1:   вW  c (1  W )
2:   0,6W  0,26(1  W )
84
3:   0,6W  0,26W
4:   в (1  W )  c (1  W )
5:   W  0,26(1  W )
ТЕСТ № 73
Формулы расчета теплопроводности продуктов, полученные на основе
закона смешения считают
1: точными
2: приближенными
3: эмпирическими
ТЕСТ № 74
Теплопроводность пищевых продуктов с
до начала замерзания практически ###
1: увеличивается
2: постоянна
3: уменьшается
4: возрастает в 3 раза
понижением
температуры
ТЕСТ № 75
Теплопроводность замораживаемого продукта зависит от количества ###
1: вымороженной воды
2: удельной теплоемкости
3: плотности
4: дряблости
ТЕСТ № 76
Соответствие между продуктами и их коэффициентов теплопроводности
в
Вт
м*К
R1:
R2:
R3:
R4:
1:
2:
охлажденная говядина
замороженная свинина
охлажденный картофель
замороженная морковь
0,49
1,08
85
3:
4:
5:
6:
0,58
1,3
2,3
0,2
ТЕСТ
последовательность
Правильная
№ 77
уменьшения
коэффициента
 Вт 
теплопроводности 
 охлажденных продуктов
 м*К 
1: томаты
2: птица
3: морковь
4: клубника
ТЕСТ № 78
Изменение теплопроводности пищевых продуктов
температуры показана на рисунке
1:
2:
3:
86
в зависимости от
4:
ТЕСТ № 79
### ### характеризует скорость перемещения температурного фронта в
теле продукта при тепловой или холодильной обработке
:
ТЕСТ № 80
Соотношение между понятиями и их единицами измерений
R1: температуропроводность
R2: энтальпия
R3: удельная теплоемкость
R4: теплопроводность
1:
2:
3:
4:
5:
м
2
с
Дж
кг
кДж
кг * К
Вт
м*К
Вт
м2 * К
6:
;
м
ч
87
6. Материально-техническое обеспечение дисциплины «Научные
основы применения холода в производстве пищевых продуктов»
6.1.
Описание специализированных аудиторий, лабораторий,
перечень оборудования
Рис. 3.1. Функциональная схема сетевого объединения холодильного
оборудования
На рис. 3.1 показана предполагаемая функциональная схема сетевого
объединения холодильного оборудования, датчиков температуры (давлений
и мощности), подсистем сбора (измерителей – регуляторов), лабораторной
интерфейсной шины, управляющей ПЭВМ и сетевых ПЭВМ – рабочих
мест. Сформированное оборудование будет предназначено для реализации
автоматизированных лабораторных работ по дисциплине «Технологии
холодильной обработки
пищевых продуктов» (сюда входят предметы
«Научные основы применения холода в производстве пищевых продуктов»,
«Холодильная
техника
и технология»,
«Технологии производства
быстрозамороженных пищевых продуктов и мороженого», «Холодильная
технология»).
В лабораторном комплексе в качестве датчиков температуры
предполагается использование датчиков на основе термосопротивления; в
качестве датчиков давлений – манометрические датчики. Для измерения
потребляемой мощности Bitzer-компрессорного агрегата и аппарата шоковой
заморозки используют трехфазные и однофазные ваттметры. Для
реализации функции индикации «включение-выключение» компрессора
88
(стенд № 1) используется релейный датчик постоянного тока, который
подключается к пусковому реле компрессора.
Проведение лабораторных работ предусматриваются на 5 стендах.
СТЕНД № 1. Состоит из среднетемпературного холодильника «Stinol»
с температурой в камере до –5 0С. Стенды будут оснащены
7
датчиками температуры и 1 датчиком постоянного напряжения.
Четыре датчика измеряют температуру воздуха в заданных точках
холодильной камеры, 2 датчика измеряют температуру на входе и выходе
испарителя, 1 датчик измеряет температуру на поверхности конденсатора.
Выходы датчиков подсоединяются к подсистеме сбора - измерителю –
регулятору ТРМ – 138, который через сетевой адаптер подсоединяется к
лабораторной интерфейсной шине.
СТЕНД № 2.
Состоит из низкотемпературного холодильника
«Siemens» с температурой в камере до –18 0С и 8 датчиков температуры.
Указанные датчики размещают в различных точках замораживаемых
продуктов и в воздушном поле холодильной камеры. Выходы датчиков
подсоединяются к подсистеме сбора - измерителю – регулятору ТРМ – 138,
который через сетевой адаптер
подсоединяется к лабораторной
интерфейсной шине.
СТЕНД № 3. Состоит из низкотемпературной холодильной камеры с
температурой до –18 0С, Bitzer - компрессорного агрегата, 5 датчиков
температур, 2 датчиков давления и 1 датчика мощности.
Три температурных датчика предназначены для размещения в
холодильной камере с целью измерения температуры в объеме продуктов и в
воздушном поле камеры. Два датчика температуры и 2 датчика давления
измеряют температуру и давление конденсации и кипения Bitzer –
компрессорного агрегата. Потребляемая мощность Bitzer – компрессорного
агрегата измеряется датчиком мощности (трехфазный ваттметр). Выходы
датчиков подсоединяются к подсистеме сбора - измерителю – регулятору
ТРМ – 138, который через сетевой адаптер подсоединяется к лабораторной
интерфейсной шине.
СТЕНД № 4. Состоит из аппарата шоковой заморозки Helkama с
температурой в камере до –24 0С, 7 датчиков температур и 1 датчика
мощности. Указанные датчики температуры размещают в различных
точках замораживаемых продуктов и в воздушном поле камеры. Датчик
мощности (однофазный ваттметр) измеряет потребляемую мощность при
89
реализации
технологии
шоковой
заморозки. Выходы
датчиков
подсоединяются к подсистеме сбора - измерителю – регулятору ТРМ – 138,
который через сетевой адаптер подсоединяется к лабораторной
интерфейсной шине.
СТЕНД № 5. Состоит из среднетемпературной витрины с диапазоном
температур от –1 до +10 0С и 8 датчиков температур.
Восемь
температурных датчиков размещают в различных точках охлаждаемых
продуктов и в воздушном поле витрины. Выходы датчиков подсоединяются
к подсистеме сбора - измерителю – регулятору ТРМ – 138, который через
сетевой адаптер подсоединяется к лабораторной интерфейсной шине.
Для стендов 1  5 предусматриваются датчики температуры трех типов:
1) специально приспособленные к измерению температуры воздуха;
2) специально приспособленные к измерению температур поверхностей;
3) специально приспособленные к измерению температур внутри объема
пищевых продуктов.
Управляющая ПЭВМ будет получать информацию от датчиков стендов
1  5, осуществлять управление подсистемами сбора, передавать
информацию на ПЭВМ – рабочие места и принимать информацию от
ПЭВМ – рабочих мест.
Предполагается проведение 6 лабораторных работ:
1)
Анализ температур в холодильной камере и на поверхностях
аппаратов бытового холодильника (стенд № 1);
2)
Исследование процесса охлаждения пищевых
среднетемпературной витрине (стенд № 5);
3)
Исследование длительности охлаждения пищевых продуктов в
форме пластины, шара и цилиндра (стенд № 2);
4)
Определение криоскопической температуры пищевых продуктов
(стенд № 2);
5)
Исследование длительности процесса замораживания продуктов
в стендовой холодильной камере с Bitzer – компрессорным
агрегатом (стенд № 3);
6)
Исследование процесса быстрого замораживания овощей и
фруктов в аппаратах шоковой заморозки Helkama (стенд № 4).
90
продуктов
в
7. Инновационные методы обучения
7.1.
Исследовательские методы, тренинговые формы, модульнокредитные и модульно – рейтинговые системы обучения
Исследовательские методы, тренинговые формы, модульно – кредитные
и модульно – рейтинговые системы обучения будут включены в учебно –
методический комплекс по мере их разработки.
ПРИЛОЖЕНИЕ
1
Таблица 1. Теплофизические характеристики пищевых продуктов
ВлагосоНаименование держание
Продукта
Криоскопическая
Плотность
W, % температура γ, кг/м3
Теплоемкость, С
[кДж/(кг*К)]
при температуре *
Коэффициент
теплопроводности,
λ, [Вт/(м*К)] при температуре
ниже tкр
выше
tкр
ниже tкр
выше
tкр
1,59 - 1,8
1,3 - 1,34
1,68 - 1,88
1,26 - 1,84
1,68 - 1,8
2,05 - 2,09
1,88
1,75
1,93
2,93 – 3,52
2,01 – 2,26
3,18 - 3,3
2,76 - 3,6
3,43 – 3,68
3,98 – 4,05
3,64 – 3,85
3,85
3,77
0,94 - 1,53
0,77 - 1,39
1,5
0,81 - 1,16
1,09
2,16
1,45
1,1
1,3
0,48 - 0,5
0,46 - 0,49
0,41 - 0,51
0,35 - 0,56
0,58
0,51 - 0,57
0,49 - 0,6
0,48
0,46
0
Говядина
Свинина
Птица
Рыба
Картофель
Томаты
Яблоки
Клубника
Морковь
62 - 80
48 - 55
69 - 74
62 - 82
78
94 - 95
84,1
89,9
78 - 89
tкр, С
-1,7
-1,7
-1,8
-2,2
-1,2
-0,9
-1,5
-0,9
-1,6
960 - 1070
900 - 1030
980 - 1070
950 - 1070
920 - 1020
940 - 1064
804 - 889
840 - 900
970 - 1035
*- значения теплоемкости и теплопроводности даны выше tкр и ниже tкр.
При решении задач значения выше tкр берутся в том случае, когда
выполняется расчет процесса охлаждения, а ниже tкр – когда процесс
замораживания. Если значения представлены через тире, то берется
среднее арифметическое число. Например, теплоемкость яблока выше tкр
равна 3,64 – 3,85. Следовательно, теплоемкость равна 3,74 (берется
среднеарифметическое значение).
В таблице даны два значения
максимальное. Минимальное относится
максимальное значение – к охлажденному.
91
плотности: минимальное и
к замороженному продукту,
ПРИЛОЖЕНИЕ
92
2
93
ПРИЛОЖЕНИЕ
94
3
95
ПРИЛОЖЕНИЕ
96
4
97
ПРИЛОЖЕНИЕ
5
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ
ИМ. К. Г. РАЗУМОВСКОГО »
Кафедра Кондиционирования и вентиляции
Шмакова Т. А.
Научные основы применения холода в
производстве пищевых продуктов
Учебное пособие для студентов специальностей:
260302.65 – Технология рыбы и рыбных продуктов,
260401.65 – Технология жиров, эфирных масел и парфюмернокосметических продуктов,
260202.65 – Технология хлеба, кондитерских и макаронных
изделий,
260204.65 – Технология бродильных производств и виноделие
Форма обучения: очная сокращенная, очная полная, заочная
полная, заочная сокращенная
Сроки обучения: очная полная – 5 лет, очная сокращенная- 4 года,
заочная полная- 6 лет, заочная сокращенная- 5 лет
Курс: 2, 3
Москва – 2012
98
УДК
ББК
Д
 Шмакова Т.А. Научные основы применения холода в производстве
пищевых продуктов. Учебное пособие. – М.: МГУТУ им. К. Г. Разумовского,
2012. –64 с.
В учебном пособии ст. преподавателя Шмаковой Т.А. в кратком виде
изложены содержание курса «Научные основы применения холода в
производстве пищевых продуктов».
В пособии рассмотрены принципы получения низких температур и
конструктивного оформления процессов холодильной технологии пищевых
продуктов; торгового холодильного оборудования; физика процессов
охлаждения и замораживания; микроорганизмы в пищевых продуктах и
холодильные технологии при производстве продуктов. После каждой главы
даны вопросы и тесты для самоконтроля.
Учебное пособие предназначено для студентов специальностей 260202.65,
260204.65, 260302.65 и 260401.65 всех форм обучения.
Автор: Шмакова Татьяна Анатольевна
Рецензенты: д.т.н. проф. гл. научный сотрудник ВНИИ холодильной
промышленности Стефановский В.М.;
к.т.н. доц. кафедры “Холодильной техники” МГУПБ
Агеев Г.Л.
 Московский государственный университет
технологий и управления им. К.Г. Разумовского, 2012г.
109004, Москва, Земляной вал, 73.
 Шмакова Т. А.
99
Содержание
1. Введение…………………………………………………………………..
4
2. Элементы холодильной техники………………………………………...
5
2.1. Методы получения низких температур…………………………….
5
2.2. Парокомпрессионные холодильные машины……………………...
11
3. Холодильное оборудование для предприятий общественного питания
и торговли……………………………………………………….
14
3.1. Общие сведения о торговом холодильном оборудовании………..
14
3.2. Морозильные ванны…………………………………………………
15
3.3. Холодильные витрины и прилавки…………………………………
20
3.4. Холодильные шкафы………………………………………………..
23
4. Физические характеристики и состав продуктов………………………
27
4.1. Состав пищевых продуктов…………………………………………
27
4.2. Физические характеристики пищевых продуктов…………………
29
5. Физика процессов охлаждения и замораживания……………………...
32
5.1. Тепловой расчет процесса охлаждения…………………………….
32
5.2. Тепловой расчет процесса замораживания………………………...
33
6. Микроорганизмы пищевых продуктов в холодильной технологии…..
35
6.1. Классификация микроорганизмов………………………………….
35
6.2. Микрофлора воздуха………………………………………………...
36
6.3. Микрофлора пищевых продуктов…………………………………..
36
6.4. Устойчивость микроорганизмов к отрицательным температурам.
38
100
7. Виды процессов холодильной технологии пищевых продуктов……...
40
7.1. Принципы сохранения пищевых продуктов……………………….
40
7.2. Методы консервирования…………………………………………...
41
7.3. Вспомогательные средства, применяемые в холодильной
технологии…………………………………………………………………
41
7.4. Общие сведения о процессе охлаждения…………………………... 43
7.5. Общие сведения процессов подмораживания и замораживания…. 44
7.6. Хранение пищевых продуктов……………………………………… 46
7.7. Общие сведения о процессах отепления и размораживания….......
47
8. Холодильные технологии при производстве и хранении продуктов…. 49
8.1. Технологии охлаждения, замораживания, хранения и
отепления мясных продуктов, птицы и рыбы………………………
8.2. Технологии охлаждения, замораживания и хранения плодов и
овощей……………………………………………………………………..
49
54
8.3. Применение холодильной технологии для молочных продуктов... 56
8.4. Технология замораживания и размораживания продуктов для
бытовой холодильной техники…………………………………………..
57
9. Список литературы……………………………………………………….. 62
101
1. Введение
Учебное пособие предлагается для студентов специальностей 260302.65 –
Технология рыбы и рыбных продуктов, 260401.65 – Технология жиров,
эфирных масел и парфюмерно-косметических продуктов, 260202.65 –
Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий, 260204.65 –
Технология бродильных производств и виноделие всех форм обучения,
обучающихся в Московском государственном университете технологий и
управления им. К. Г. Разумовского, изучающих дисциплину «Научные
основы применения холода в производстве пищевых продуктов». Данное
пособие состоит из следующих разделов: 1) элементы холодильной
техники: физические методы получения низких температур, устройство
простейшей холодильной машины; 2) физические основы процессов
охлаждения пищевых продуктов: физические характеристики, состав
пищевых продуктов, тепловые расчеты процессов охлаждения и
замораживания; 3) основы холодильных технологий для пищевых продуктов:
технология
процессов
охлаждения,
замораживания,
хранения,
размораживания и консервирования продуктов питания. Основная задача
курса – вооружить будущего технолога навыкам постановки и решения
реальных задач современной холодильной техники и технологии, научить
методам, способным обеспечить высокое качество консервируемых
холодом продуктов.
Обеспечение
круглогодичного непрерывного снабжения населения
высококачественными продовольственными
продуктами
в
широком
ассортименте является одной из важнейших задач хозяйства. По данным
Международного института холода (МИХ) ежегодно теряется 20 – 30 %
всех производимых в мире продуктов питания, что составляет почти 1
млрд. тонн. Из этого количества не менее 50 % - это скоропортящиеся
продукты,
сохранение которых требует применения
холодильных
технологий с целью предотвращения порчи и сокращения потерь.
Воздействие холода на пищевые продукты вызывает минимальное
изменение
основных
их
свойств. Поиск
методов
сохранения
продовольственных ресурсов человечество ведет с древнейших времен, В
1873 г. Шарлем Телье
впервые были сформулированы принципы
сохранения свежего мяса с использованием холода. Первая лаборатория по
холодильной технике и технологии пищевых продуктов в нашей стране
была организована в 1918 г. Тем самым были намечены основные
направления новой отрасли прикладной науки – холодильной технологии и
хранения пищевых продуктов.
Развитие пищевой промышленности невозможно без искусственного
холода, а, следовательно, совершенно необходимо знание основ холодильной
техники и технологии для современного инженера, работающего в любой из
102
отраслей пищевой промышленности. Инженер – технолог должен уметь с
помощью холода целенаправленно управлять изменением физических,
химических и биологических свойств продуктов для сохранения их
высокого качества и доведения до минимума потерь.
2. Элементы холодильной техники.
2.1.
Методы получения низких температур.
Диапазоны низких температур, от комнатной температуры, условно
подразделяют на область умеренно низких (область умеренного холода от
+20 до – 120 0С) и криогенных температур (область глубокого холода от –
120 до –273 0С). Область умеренного холода применяется в холодильной
технике. Область температур от +10 до –40 0С применяется в холодильной
технологии при производстве продуктов питания. Область глубокого холода
применяется в криогенной технике.
В зависимости от окружающих условий (давления и температуры),
вещества могут находиться в одном из трех
фазовых (агрегатных)
состояний – твердом, жидком и газообразном.
При подводе или отводе теплоты вещества изменяют свое фазовое
состояние (например, переходят из твердого в жидкое, из жидкого в
газообразное). На рис.1.1 показана фазовая диаграмма воды, отражающая
условия равновесия между различными фазами в диапазоне давлений 0 
0,1 МПа. Изменение внешнего давления приводит к изменению
закономерностей, характеризующих фазовые переходы при атмосферных
условиях. При общем давлении Р в системе более 6,17  102 Па (тройная
точка воды) возможно сосуществование трех фаз – твердого, жидкого и
парообразного (газообразного).
При
Р < 6,17  102 Па
возможно
сосуществование только двух фаз – твердой и парообразной. t0 = 0,0098 0С,
Р0 = 6,17 ۰ 102 Па – тройная точка воды.
При атмосферном давлении (Р1) и соответствующих температурах
могут существовать три фазы воды: твердая при t1 ≤ 0 0C, жидкая при 100
0
C ≥ t ≥ 0 0C, газообразная при t2 ≥ 100 0C. Из трех агрегатных состояний
наибольший интерес в холодильной технологии имеет твердое состояние,
возникающее при понижении температуры системы до уровня, при
котором создаются соответствующие условия для фазового перехода
жидкость – твердое вещество.
Охлаждением называется
процесс
понижения
температуры
охлаждаемого тела. Различают естественное и искусственное охлаждение.
Естественное охлаждение осуществляется вследствие самопроизвольной
103
передачи теплоты окружающей среде (атмосферному воздуху, воде
естественных водоемов и грунту, имеющих более низкую температуру,
чем охлаждаемое тело).
Искусственный холод получают двумя способами. Первый основан на
аккумулировании естественного холода, второй на существующей в
природе закономерности, выражаемой вторым законом термодинамики.
Первый способ, относящийся к области ледяного или льдосоляного
охлаждения, основан на том, что колебания температуры окружающей
среды в природных условиях создают возможность сохранять или
аккумулировать естественный холод в сравнительно ограниченном
пространстве.
Наиболее
распространенным
телом,
сохраняющим
естественный холод, является водный лед. Его заготавливают зимой,
чтобы в теплое время года использовать для охлаждения. Второй способ
составляет основу машинного охлаждения. Применение охлаждающих
устройств, холодильных машин, составляют специализированную область
техники, которая называется холодильной техникой.
Рис. 1.1. Фазовая диаграмма воды
К основным физическим процессам, при котором происходит фазовый
переход
вещества,
относят:
плавление,
конденсация,
испарение,
104
сублимация, кипение. Именно эти процессы лежат в основе получения
низких температур.
1)
Плавление водного льда и растворов солей.
Температура
плавления (затвердевания) зависит от вида вещества и давления
окружающей среды. При превращении 1 кг льда в воду при 0 0С, можно
отвести 335 кДж теплоты, при этом температуру охлаждаемого вещества
теоретически можно понизить до 0 0С. r = 335 кДж / кг является скрытой
теплотой плавления или затвердевания. Изменение фазового состояния в
любом направлении происходит при одной и той же температуре.
Q = M * r [кДж],
(1)
где М – масса, кг, r – скрытая (удельная) теплота плавления, кДж/кг.
На практике этот способ охлаждения давно применяется за счет
заготовленного зимой льда (природный холод), либо замороженной воды в
льдогенераторах.
Для достижения более низких температур применяют льдосоляные
смеси – смесь льда с хлористым натрием или с хлористым кальцием. При
содержании хлористого натрия в количестве 22, 4 мас. % в смеси со льдом,
температура плавления понижается до –21,2 0С, а скрытая теплота
плавления составляет 236,1 кДж/кг. Применяя в смеси с водным льдом
хлористый кальций (29,9 мас. %) можно понизить температуру плавления
смеси до –55 0С, в этом случае r = 214 кДж/кг.
2)
Сублимация – это переход вещества из твердого состояния в
газообразное, минуя жидкую фазу при поглощении теплоты.
При атмосферном давлении сухой лед – это твердая двуокись углерода
– переходит из твердого состояния в газообразное при температуре –78,9
0
С. Этот способ широко используют для охлаждения, замораживания,
хранения и транспортировки в замороженном состоянии пищевых
продуктов. Теплота сублимации составляет 571 кДж/кг.
При сушке белья зимой при атмосферном давлении происходит
сублимация замороженной воды.
Процесс сублимации лежит в основе промышленного получения
сублимированных продуктов.
Сублимационная сушка – это современный способ консервирования
продуктов питания, заключающийся в мгновенном удалении влаги из ягод,
овощей, фруктов, мяса, масла, молочных изделий, рыбы, грибов и других
продуктов питания в вакуумных установках.
Технология сублимационной сушки включает два основных этапа:
замораживание и собственно сушку. Во время вакуумно-сублимационной
сушки из продукта удаляется влага путём возгонки (испарения) льда. При этом
минуется жидкая фаза. При замачивании в воде сублимированные продукты
быстро возвращаются к первозданной форме.
105
В процессе сублимации сохраняются питательные вещества (до 95 %),
витамины, микроэлементы, естественный запах, вкусовые качества и внешний
вид исходного продукта, удобны для хранения и транспортировки, срок
хранения при комнатной температуре составляет 12 – 36 месяцев в зависимости
от вида сырья и упаковки. Одним из важнейших достоинств сублимации
является малая усадка исходного продукта, что позволяет
избегать их
разрушения и быстро восстанавливать сублимированные продукты, имеющие
пористую структуру, при обводнении.
Сейчас из-за недостатка производственных мощностей единственное
российское предприятие по производству подобных товаров не может
выпускать весь возможный ассортимент. В настоящее время акцент сделан на
свёкле, капусте и моркови.
На рис. 1.2
показана принципиальная схема установки для
исследования сублимационной сушки продуктов питания. Она состоит из
камеры сублимации 1, холодильной машины 2, камеры десублимации 3,
испарителя холодильной машины 4 и вакуум – насоса 5. Использован
классический вариант конструкции, предназначенный для сушки материала
в неподвижном слое. Установка содержит камеру сублимации, внутри
которой
расположены
нагреватели
(кварцевые галогенные лампы) и поддон со слоем высушиваемого
материала.
Пары
сублимированной
влаги
конденсировались
при
вымораживании в камере десублимации, в которой находится испаритель
холодильной машины. Вакуум в системе поддерживали вакуум – насосом.
106
Рис. 1.2. Принципиальная схема установки для исследования
сублимационной сушки
3) Кипение – процесс интенсивного парообразования на поверхности
нагрева при подводе теплоты. При 100 0С и Р = 1 атм вода кипит и
поглощает 2257 кДж/кг. r = 2257 кДж / кг является скрытой теплотой
парообразования. Кипение
однородного
вещества
происходит
при
постоянной температуре, зависящей от давления. С изменением давления
изменяется и температура кипения – с уменьшением давления, температура
кипения уменьшается и наоборот.
Например, при атмосферном давлении Р = 0,1 МПа температура
кипения фреона R22 равна t = – 40,5 0С, а при Р = 1,2 МПа температура
кипения составляет t ≈ 24 0С.
Зависимость температуры кипения от давления изображают кривой
называемой кривой упругости насыщенного пара (пар, который находится
в равновесии с жидкостью). Кривые упругости для аммиака (жирная
линия) и фреона R-22 (тонкая линия) представлены на рис.1.3.
107
Рис.1.3. Кривая упругости
насыщенного пара R-717 и R-22
30
t, 0C
10
-10
-30
-50
0,1
0,5
Р, МПа
R-717 (аммиак)
0,9
1,3
R-22 (фреон)
Кипение жидкости при низкой температуре является одним из
основных процессов в парокомпрессионных холодильных машинах.
Кипящую жидкость называют хладагентом (например, аммиак), а аппарат,
где он кипит, забирая тепло от охлаждаемого продукта – испарителем.
4) Конденсация – процесс перехода из паровой в жидкую фазу при
выделении теплоты. Используется также в парокомпрессионных машинах
в конденсаторах.
Искусственное охлаждение может быть основано и на других способах,
таких как расширение газа с совершением работы, дросселирование и
термоэлектрический эффект.
5) Расширение газа с совершением внешней работы. Если на пути
потока газа, двигающегося под воздействием разности давлений, поставить
специальное устройство, где поток газа будет вращать колесо (или толкать
поршень), то энергия потока будет совершать внешнюю, полезную работу.
После этого устройства с понижением давления температура потока газа
снижается. Этот способ охлаждения применяется в воздушных и газовых
холодильных машинах для получения температур от –50 до –100 0С. На
рис.1.4 б) показан процесс расширения газа с совершением внешней
работы, Р1 > Р2.
108
Рис. 1.4. а) процесс дросселирования; б) процесс расширения газа с
совершением внешней работы
6) Дросселирование (эффект Джоуля – Томпсона). Заключается в
падении давления и снижении температуры потока жидкости при его
протекании через суженное сечение под воздействием разности давлений.
Поток жидкости проходит очень быстро суженное пространство с большой
скоростью, в результате чего внешняя работа не совершается, т.к. работа
проталкивания переходит в теплоту трения между молекулами и не
происходит теплообмена с окружающей средой. Это приводит к испарению
части потока жидкости и снижению температуры всего потока. Процесс
происходит в регулирующем вентиле или другом дроссельном механизме
(капиллярной трубке) холодильной машины. Данный процесс используется в
парокомпрессионных холодильных машинах. На рис.1.4 а) показан процесс
дросселирования, где Рк - давление конденсации, Ри - давление кипения
хладагента, Рк > Ри.
7) Термоэлектрический эффект (эффект Пелетье). Заключается в том,
что при пропускании постоянного тока через цепь, состоящую из
различных полупроводников, один из контактов (спаев) нагревается,
другой – охлаждается. На рис. 1.5. показан термоэлемент, состоящий из
двух
различных
полупроводников. Они
последовательно
соединяются металлическими пластинами, образующими спаи. При
прохождении постоянного электрического тока один из спаев охлаждается
и имеет температуру Тх, а другой – нагревается и имеет температуру Тг. К
109
первому спаю подводят теплоту из окружающей среды Q0, а от второго отводят Qг. Такой способ охлаждения применяют в охлаждаемых барах–
холодильниках,
транспортных
холодильниках
небольшой
емкости,
кондиционерах специального назначения.
Рис. 1.5. Термоэлемент, состоящий из различных полупроводников.
2.2.
Парокомпрессионные холодильные машины
Холодильная машина является комплексом элементов, при помощи
которых рабочее вещество совершает обратный термодинамический цикл
(холодильный цикл) за счет затраты работы или теплоты. Процессы в
элементах холодильной машины взаимосвязаны, и на них оказывают
влияние как окружающая среда, так и охлаждаемые объекты.
Промышленные холодильные машины, работающие в области
умеренного холода, можно подразделить на три основные группы:
компрессионные – паровые и газовые, теплоиспользующие (используют
тепловую энергию) и термоэлектрические (используют электрическую
энергию).
Парокомпрессионные холодильные машины используют механическую
работу. Они получили наибольшее распространение
в холодильной
110
технике и технологии для охлаждения, замораживания и хранения
пищевых продуктов из-за их энергетической эффективности (меньший
расход энергии по сравнению с другими машинами) и меньшей
экологической опасности.
На
рис. 1.6. показан принцип
работы парокомпрессионных
холодильных машин. Для осуществления холодильного цикла необходимо
иметь четыре основных элемента: компрессор, конденсатор, испаритель и
регулирующий
вентиль,
соединенных
трубопроводом, в
котором
непрерывно циркулирует рабочее вещество – хладагент.
Рис.1.6. Принцип работы парокомпрессионных холодильных машин
Испаритель располагают в охлаждаемом помещении (холодильной
камере, шкафу). В нем при низкой температуре (ниже температуры
охлаждаемой среды) кипит жидкий хладагент, воспринимая тепло из
холодильной камеры в количестве Q0. Пары хладагента из испарителя
отсасываются компрессором, сжимаются до давления Р к, соответствующего
температуре конденсации tк, и нагнетаются в конденсатор, охлаждаемый
окружающим воздухом. При отводе от конденсатора теплоты в количестве
Qк пары хладагента превращаются в жидкость, которая через
регулирующий вентиль поступает опять в испаритель. В регулирующем
вентиле происходит процесс дросселирования, при этом небольшая часть
111
жидкого хладагента мгновенно испаряется, а оставшаяся жидкость
охлаждается до температуры кипения.
Таким
образом,
хладагент
выполняет
непрерывный
круговой
(холодильный) цикл, циркулируя с помощью компрессора
внутри
замкнутой системы, изменяя температуру, давление, свое фазовое
состояние, поглощая или отдавая при этом тепло.
В холодильных машинах в качестве хладагентов используют аммиак и
фреоны (хладоны) при непосредственном охлаждении, и хладоносители –
вода, рассолы (льдосоляные смеси хлористого натрия или хлористого
кальция), антифризы (этиленгликоль, пропиленгликоль, метанол, глицерин),
карбонат калия, жидкий диоксид углерода, водные растворы ацетата калия
и формиата калия, экосолы (вода и этилкарбитол) – при косвенном
охлаждении.
Главными элементами парокомпрессионных холодильных машин являются
компрессор, конденсатор, испаритель, регулирующий вентиль.
1) КОМПРЕССОР. Компрессор является главным элементом холодильной
машины. Он обеспечивает циркуляцию хладагента в системе холодильной
машины, создает высокое давление, достаточное для перехода хладагента
из парообразного состояния в жидкое в конденсаторе, и низкое давление,
при котором он кипит в испарителе при заданной низкой температуре.
Таким образом, он переносит вместе с парами хладагента теплоту,
отведенную от охлаждаемой среды.
2) ИСПАРИТЕЛЬ. Испаритель – это теплообменный аппарат, предназначен
для отвода (принятия) теплоты от охлаждаемой среды и хладагента. В
испарителе происходит непосредственный теплообмен между охлаждаемым
объектом и хладагентом (воздухоохладители, батареи, технологические
аппараты непосредственного охлаждения). В испарителе обычно происходит
кипение хладагента и превращение его в пар.
Выделяют различные
конструкции
испарителей.
На
рис. 1.7 б) показан
общий
вид
кожухотрубного испарителя затопленного типа, где: 1 – патрубок, куда
подается жидкий хладагент, 2 – корпус аппарата, представляет собой
сваренную из стального листа обечайку, по торцам к которой приварены
трубные решетки 6 с отверстиями, в которые вставлены трубы 7.
Снаружи к решеткам на шпильках крепятся крышки 3 и 9, одна из
которых имеет штуцеры 4 и 5 для входа и выхода рассола. В центре
обечайки вверху приварен сухопарник 8, через который пары хладагента
отсасываются компрессором.
112
3) КОНДЕНСАТОР. Конденсатор – это теплообменный аппарат, который
предназначен
для
превращения
в
жидкость
поступающих
из
компрессорапаров хладагента. В конденсаторе возможно осуществить
охлаждение
жидкого
хладагента
ниже
температуры
конденсации
(переохлаждение). Оба эти процесса сопровождаются отводом теплоты от
хладагента к внешней среде. Существуют различные конструкции
конденсаторов. На рис. 1.10а представлен кожухотрубный конденсатор.
4) РЕГУЛИРУЮЩИЙ ВЕНТИЛЬ.
Об эффекте дросселирования, которое
происходит в регулирующем вентиле, было упомянуто выше, сущность
которого заключается
в
том,
что
при прохождении жидкого
хладагента через суженное отверстие под действием разности давлений в
конденсаторе и испарителе падение давления сопровождается понижением
температуры всего потока. Хладагент дросселируется и теплообмен между
ним и окружающей средой не осуществляется. При увеличении скорости
движения в узком сечении внутренняя энергия молекул возрастает и
повышенное внутримолекулярное трение приводит к тому, что часть
жидкости переходит в парообразное состояние. При этом температура
всего потока понижается до температуры кипения хладагента в
испарителе. Поэтому только часть циркулирующего хладагента кипит в
испарителе и производит полезное охлаждение.
Рис. 1.7. а) Кожухотрубный конденсатор; б) кожухотрубный испаритель
затопленного типа
113
Вопросы для самоконтроля
1)
2)
3)
4)
Что такое фазовые переходы веществ?
Какие имеются способы получения искусственного холода?
Какую функцию выполняет компрессор в холодильных
машинах?
Что такое источники низкой и высокой температур?
Тесты
1) В каком диапазоне лежит область низких температур для
холодильной техники:
а)–120÷–2730С; б)+30÷–1200С; в)+20÷–1200С; г)+20÷–110 0С;
÷–1500С.
д) 0
2) При каких условиях существует тройная точка воды:
а)617 Па; 0,0098 0С; б)617 Па; 0,98 0С; в)517 Па; 0,098 0С;
Па; 0 0С.
г)417
3) При каких условиях сухой лед (твердая двуокись углерода)
переходит из твердого в газообразное состояние:
а)1 атм; –700С; б) 1 атм; –78,90С; в)3 атм; +150С; г)2 атм; –200С;
атм; –670С.
д)1
4) Какую энергию используют парокомпрессионные холодильные
машины:
а) механическую работу;
б) тепловую;
в) электрическую энергию.
5) Сублимация – это процесс перехода вещества:
а) из жидкого состояния в парообразное; б) из жидкого состояния в пар;
в) из твердого состояния в газообразное, минуя жидкость;
г) из
газообразного состояния в твердое, минуя жидкость.
114
3. Холодильное оборудование для предприятий общественного
питания и торговли
3.1. Общие сведения о торговом холодильном оборудовании
К холодильному оборудованию, используемому на предприятиях
общественного питания и торговли относят:
1) холодильные камеры малого объема ( 3  5 куб. м), которые
работают от компрессорно - конденсаторных агрегатов или моноблочных
холодильных машин;
2) холодильные шкафы с емкостью до 1000  1500 куб. дм;
3) холодильные прилавки, витрины, горки, холодильные ванны
(боннеты), холодильные столы;
4) бытовые холодильники (морозильники);
5) холодильные (морозильные) лари;
6) льдогенераторы, аппараты для шоковой заморозки, фризера для
приготовления мороженого, охладители соков, винные шкафы и т. д.
Перечисленное
холодильное
оборудование
используется
для
обеспечения:
1) хранения пищевых продуктов на длительные - короткие сроки,
кратковременной
демонстрации
готовых
пищевых
продуктов
и
полуфабрикатов и приготовления блюд на предприятиях общественного
питания;
2) кратковременного хранения и демонстрации пищевых продуктов на
предприятиях общественного питания и торговли.
Возможны два уровня холодильного оборудования для предприятий
общественного питания и торговли:
1) холодильное
оборудование,
применяемое
на
предприятиях
общественного питания и торговли в сфере малого бизнеса;
2) холодильное оборудование, применяемое на крупных предприятиях
общественного питания (например, на комбинатах питания) или крупных
предприятиях торговли (например, супер-(гипер) – маркетах.
Как правило, холодильное оборудование в сфере малого бизнеса
реализует небольшую холодопроизводительность, примерно до 3 кВт; для
этого оборудования реализуются температурные режимы с нижней
температурной границей  (–24  –18 0С) и верхней  (8  10 0С). В
качестве хладагентов в этом оборудовании используют озонобезопасные
фреоны R134a, R404, R507, R407, R502. Для рассматриваемого
115
оборудования, в основном, применяются герметичные компрессоры с
электрической мощностью не более  1  3 кВт, испарители воздухоохладители и конденсаторы с воздушным (вентиляторным)
охлаждением. Это холодильное оборудование является малогабаритным и
его работа реализуется без объединения в систему. Холодильное
оборудование для крупных предприятий общественного питания и торговли
требует использования больших холодопроизводительностей (мощностей), на
крупных предприятиях холодильное оборудование объединяем в систему.
3.2.
Морозильные ванны
Морозильные ванны (иногда, называемые бонетами), достаточно
широко используются для обеспечения эффективной продажи охлажденных
и
замороженных
продуктов
питания
в
современных
магазинах
самообслуживания.
Устройство морозильных ванн, предлагаемых большинством фирм, весьма
традиционно: базовой деталью служит корпус из пенополиуретана в
качестве теплоизолятора с размещенными в его нижней части одним или
двумя рядами испарителей, осуществляющих охлаждение воздуха.
Морозильные ванны бывают без принудительной циркуляции воздуха (без
электровентиляторов) – со статическим охлаждением и с принудительной
циркуляцией,
обеспеченной
системой
из
нескольких
осевых
электровентиляторов: воздух движется по каналам, проходя через
теплообменную поверхность испарителей, и создает над экспозиционной
поверхностью воздушную завесу (динамическое
охлаждение). Оттайка
испарителей осуществляется двумя способами: обычно посредством
электронагревателей, вмонтированных в теплообменную поверхность
испарителей, либо
горячим
газом,
подаваемым
в
испаритель от
компрессора.
Морозильные ванны могут быть, как с остеклением боковых стенок, так
и без остекления. Наличие бокового остекления является не только элементом
дизайна, но и создает лучшую обзорность товаров для покупателя. В качестве
ночных покрытий для бонет служат теплоизолированные полиуретаном
крышки либо более удобные выдвижные ночные шторы, обеспечивающие
экономию электроэнергии в ночной период времени. Для удобства выкладки
товаров существует ассортимент различных разделителей и решеток,
позволяющих четко выделять разные товарные группы. Стандартом оснащения
морозильных ванн являются бамперные элементы на боковых поверхностях,
предотвращающие повреждение оборудования покупательскими тележками.
Что касается цвета декоративных элементов, то выбор возможных цветовых
решений может удовлетворить практически любой вкус.
116
Морозильные ванны используются для продажи практически всего
ассортимента замороженных продуктов питания в упаковке. Это мясо, птица,
рыба, полуфабрикаты рыбные (филе, рыбные палочки и т.д.) и мясные
(биточки, котлеты, пельмени), мороженое, торты-мороженое. Обеспечиваемый
при этом уровень продаж практически исключает необходимость
использования низкотемпературных витринных прилавков, до сих пор еще
весьма распространенных в продовольственных магазинах, работающих «через
прилавок». Таким образом, использование морозильных ванн является
оптимальным решением как для супермаркетов, так и для относительно
небольших магазинов самообслуживания. В супермаркетах морозильные
ванны, благодаря их высокой загрузочной способности, позволяют отказаться
даже от использования низкотемпературных камер для хранения товаров, что
дает возможность уменьшить капиталовложения в оборудование и сократить
складские площади.
Для холодоснабжения морозильных бонет используются один или
несколько раздельных холодильных агрегатов, либо централизованная система
холодоснабжения - в зависимости от конфигурации
расположения
и
количества линий морозильных ванн. Это могут быть системы
холодоснабжения на базе герметичных или полугерметичных компрессоров,
как правило, с вынесенным воздушным конденсатором, работающих с
использованием экологически безопасных хладагентов R 22, R 404a.
Разработанные для бонет системы автоматизации обеспечивают поддержание
требуемого температурного режима, регулируемую автоматическую оттайку
испарителей, а также защиту холодильных установок в аварийных режимах.
Морозильные
ванны
характеризуются
своими
паспортными
параметрами, к которым относятся: габариты (ширина, высота, длина в мм)
или площадь экспозиционной поверхности в м 2 и объем в литрах,
температурный режим в 0С, потребляемая мощность в Вт. Бонеты
различаются по дизайну – формой, особенностями освещения, цветным
решением, деталями отделки. С точки зрения температурного режима
ребер, морозильные ванны подразделяют на низкотемпературные (-18  240С) и среднетемпературные (+7  -1 0С).
Морозильные ванны выпускаются двух основных видов: со встроенным
холодильным агрегатом и с подключением к вынесенному холодильному
агрегату или централизованной системе холодоснабжения. Как правило, выбор
моделей первого вида невелик. Это обусловлено конструктивными
особенностями и необходимостью использования в достаточно крупных
моделях ванн холодильных агрегатов повышенной мощности, что, в свою
очередь, сопряжено со значительными шумом и теплоотдачей от агрегата и его
большими габаритными размерами. Поэтому максимальная габаритная длина
морозильной ванны со встроенным агрегатом обычно не превышает 2,4 м.
117
Экспозиционная и загрузочная способность морозильных ванн со встроенным
агрегатом относительно невелика, и они используются преимущественно в
небольших продовольственных магазинах.
Морозильные ванны, предназначенные для подключения к вынесенной
системе холодоснабжения, имеют много разных преимуществ, обладают
лучшими характеристиками по уровню продаж, но отличаются более высокой
стоимостью.
Морозильные ванны занимают заметное место в номенклатуре
продукции большинства зарубежных фирм – изготовителей холодильного
оборудования, предназначенного для супермаркетов. На сегодняшний день
существует достаточно большое количество производителей морозильных
ванн, представляющих этот вид оборудования на российском рынке.
Поставляемое
оборудование
отличается
техническими
характеристиками, показателями надежности и дизайном. Так, фирма
Bonnet Neve (Франция) выпускает широкий спектр моделей морозильных
ванн габаритной шириной от 755 до 2265 мм. При этом линии морозильных
ванн могут состоять из секций с габаритной длиной 2000, 2500 и 3750 мм.
Оборудование выпускается с глубиной загрузки 360 или 460 мм. Некоторые
модели, например, Cosmos и Rotonde имеют разделительную стенку, делящую
рабочее пространство на два равных объема, что позволяет выкладывать в
одной морозильной ванне разные группы товаров, например, рыбные и мясные
полуфабрикаты. Кроме того, двухобъемные модели ванн могут быть
укомплектованы торцевыми секциями, а также неохлаждаемыми полками
(один, либо два уровня) с люминесцентной подсветкой для дополнительной
выкладки товаров. Для четкого поддержания рабочей температуры в
двухобъемных морозильных ваннах фирма Bonnet Neve использует два ряда
испарителей, а контроль температуры в каждой полуванне осуществляется
индивидуально.
Бонеты фирмы Bonnet Neve представляют собой варианты морозильных
ванн, которые необходимо подключать к вынесенному холодильному агрегату
или централизованной системе холодоснабжения.
Что же касается бонет со встроенным холодильным агрегатом, то в
качестве примера можно привести соответствующее оборудование итальянской
фирмы Larp, представленное моделями Wight и Svaba. Характерные
особенности модели Wight - статическое охлаждение и автоматическая
разморозка, тогда как модели Svaba присущи динамическое охлаждение,
стеклянные боковые стенки для экспонирования продукции и автоматическая
разморозка.
В таблице 3.1 представлены некоторые характеристики морозильных
ванн ряда зарубежных и отечественных фирм.
118
Таблица 3.1. Характеристики морозильных ванн зарубежных и
отечественных фирм
Фирма
(Страна)
Bonnet
Neve
(Франция)
JBG
(Польша)
Larp
(Италия)
Ice Tech
(Италия)
ISA
(Италия)
Tasselli
(Италия)
Кифато
(Россия)
Модель
Габариты,
мм
Мощность, Вт
Темпер.
режим, С
Площ.
пов-ти,
м2
Морозильные ванны с выненсенным холодильным агрегатом
Agora IINP 46375
3750х1115х890
3,28
-23  -25
Cosmos 2/36 2500
2500x2010x890
4,05
0  +2
Cosmos 2/36 2500
2500x1133x1200
-1  +1
Galaxie II 2500
2500x1610x890
3,05
+2  +4
Oblique II 2500
2500x1160x890
2,19
Морозильные ванны со встроенным холодильным агрегатом
JBG 2500 IDEA
2500X1455X940
2,9
-18  -25
JBG 3750M IDEA
3750X1455X940
4,4
-18  -25
Svaba 200 N
2046x1042x905
-15  -18
Wight 150
1542x1042x897
920
-18  -20
Quartz 20 BT
2020x1040x940
2100
1,4
-18  -20
Royal 15 STD
1530x1030x910
1440
0,95
-18  -20
Econesos
2540X1040X885
1300
-15  -18;
TB/TN250
-1  +5
Econesos 150
1540x1040x885
1050
-15  -18
Ecoplintos 200
2040x1040x921
1100
-15  -18
Nesos 150
1540x1040x959
1150
-15  -18
Duralite 250
2500x1462x894
1500
0,635
-18  +10
Duralite 375
3750x1462x894
2250
0,953
-18  +10
Smeraldo 375
3750x1086x865
1663
1,167
-15  -18
Zafiro IR 250
2500x1160x1241
2814
-15  -18
Zafiro GL 375
3750x1110x865
1809
1,157
-15  -18
Мехико 1875
1975х1008х920
1080
1,44
-18  -24
Мехико 2500
2600х1008х920
1390
1,92
-18  -24
Бергамо 2400
2570х1045х940
1300
1,87
-18  -24
Объем,
л
375
671
872
509
748
509
490
650
590
На рис. 3.1 представлены общие виды морозильных ванн с выносным
(Bonnet Neve) и встроенным (Larp, Ice Tech, Tasselli) холодильным
агрегатом.
119
Рис. 3.1. Морозильные ванны с выносным и встроенным холодильным
агрегатом.
Морозильная ванна с
выносным
холодильным
агрегатом Agora II NP
46 375 (Bonnet Neve,
Франция)
Морозильная ванна со
встроенным
холодильным
агрегатом Svaba 150
N (Larp, Италия)
Морозильная ванна со
встроенным
холодильным
агрегатом
Royal 20
STD (Ice Tech, Италия)
Морозильная ванна со
встроенным
холодильным
агрегатом Zafiro IR
250 (Tasselli, Италия)
3.3. Холодильные витрины и прилавки
Холодильные витрины и прилавки, используемые на предприятиях
общественного
питания
и
торговли
обеспечивают
одновременно
кратковременное хранение и демонстрацию продуктовых товаров. Общий
вид холодильных витрин и прилавков представлен на рис. 3.2 Как
правило, конструкция холодильного прилавка основывается на конструкции
холодильной витрины с предусмотренными местами для установки весов и
местом продавца.
Общими элементами конструкций холодильных витрин и прилавков
являются охлаждаемая камера с расположенным в них испарителями; одна
из сторон камеры закрыта стеклом. Корпус охлаждаемой камеры
выполняется из теплоизоляционного материала. В ряде случаев для
указанного
холодильного
оборудования
с
целью
уменьшения
проникновения тепла с наружным воздухом в охлаждаемой камере
применяют воздушные завесы, создаваемые камерными вентиляторами по
обе стороны открытого проема камеры, вдоль всей длины устраивают
узкие щели, в одну из которых вентилятор подает холодный воздух, а из
другой - вентилятор его отсасывает.
Холодильные витрины и прилавки чрезвычайно широко используются
на предприятиях торговли для повышения эффективности продажи
пищевых продуктов и предприятиях общественного питания для
обеспечения раздачи блюд.
120
Доля холодильных прилавков и витрин в торговых залах таких
предприятий составляет ≈ 70 – 80 % от всего используемого холодильного
оборудования. Как правило, от вида и качества холодильных витрин и
прилавков зависит формирование «лица» предприятия.
Заводы - изготовители разрабатывают огромную гамму холодильных
витрин и прилавков, отличающихся друг от друга назначением,
габаритами (площадью выкладки товаров), температурой в охлаждаемых
камерах, потребляемой мощностью, системой подачи холода и дизайном.
По функциональному назначению холодильные витрины и прилавки
подразделяются на среднетемпературные - в диапазоне
-1  + 10 0С
(могут быть -1  + 4 0С, +2  + 6 0С, 0  + 8 0С, +1  + 10 0С),
низкотемпературные - в диапазоне до -30 0С и с комбинированным
температурным режимом. Витрины отличаются геометрическими формами.
Так, для кондитерских витрин, работающих в диапазоне +10 ÷ +18 0С и
обеспечивающих продажу тортов и кондитерских изделий, вертикальный
габарит является преобладающим; достаточно часто встречаются угловые
холодильные витрины.
Холодильные витрины отличаются по габаритам, по размерам. В
тесных торговых помещениях, обычно используются узкие витрины
шириной 900 мм. В остальных случаях устанавливаются широкие витрины
- от 1100 мм и выше. Дизайн магазина изменяется к лучшему, если
используются холодильные витрины с гнутым стеклом и обеспечивается
их построение в ряд; большинство моделей витрин позволяет это сделать.
В небольших магазинах с ограниченными торговыми площадями
применяются только холодильные витрины со встроенными агрегатами. В
крупных торговых предприятиях используются холодильные витрины и
прилавки с выносными агрегатами или реализуется централизованное
холодоснабжение; в этом случае улучшаются климатические условия в
торговом зале и уменьшается шум от работы техники.
Витрины с температурой внутри охлаждаемого объема -6, -8 и даже 0
12 С служат для кратковременной демонстрации замороженных продуктов,
но не для их хранения. Витрины, обеспечивающие охлаждение менее -18
0
С, не могут считаться морозильными, так как продукты в них остаются
замороженными и долго хранятся только при температуре -18 0С и ниже.
Для торговли свежим мясом и рыбой витрина должна обеспечивать
точность соблюдения температурного режима. Мясо должно не
121
подмораживаться и не быть слишком теплым. Например, для продажи
свежего мяса не целесообразно использовать витрины с универсальным
температурным диапазоном (например, -8  +6 0С), рассчитывая точно
выставить в ней температуру +1 0С. Точную установку температуры,
реализуют
в витринах с вентиляторами. Среднетемпературные и
низкотемпературные витрины с горизонтальной выкладкой обычно
используются,
чтобы
представить
покупателям
ассортимент
гастрономических продуктов.
Для оснащения небольших магазинов покупатели, как правило,
останавливают свой выбор на недорогом оборудовании – отечественном и
польском. Популярность польских витрин связана с их невысокой стоимостью
и приемлемым качеством. Самые известные польские компании, поставляющие
продукцию на российский рынок, – «Bochnia», «Cold», «Mawi», «Juka»,
«Byfuch»,
«JBG»,
«Igloo»,
«Bolarus»,
«Cebea».
Среди продукции отечественного производства наиболее популярными
являются витрины производства фирм «Протек» (Великие Луки), «Ариада»
(Волжск), «КИФАТО» (Клин), «Источник» (Багратионовск), завода
профессионального оборудования из подмосковного Видного. Кроме того, в
России работает совместное предприятие итальянского концерна «Arneg», в
Великих Луках создано сборочное производство компании «Detroit».
Таблица 3.2. Характеристики витрин отечественных и зарубежных фирм
Фирма
(Страна)
Bonnet
Neve
(Франция)
Cebea
(Польша)
COLD
(Польша)
Модель
Габариты, мм
Площадь
Мощность, Температ.
экспозиц.,
Вт
режим, С
м2
Кондитерские витрины и прилавки
Pergola 2500
2500x1018x1250
4,1
+2  +4
Среднетемпературные витрины и прилавки
Maxima LC 1250
1250x1133x1200
1,07
-1  +4
Кондитерские витрины и прилавки
WCH-1 C1500 G
1500*900*1270
400
+3  +8
Среднетемпературные витрины и прилавки
WCH-1/S/1040
920*1040*950
350
+2  +8
Среднетемпературные витрины и прилавки
COLD W20 SG
2050*1090*1250
1,37
1600
+2  +8
Морозильные витрины и прилавки
COLDW8SGSPMRNT
1850*1070*1250
1,23
-6  -12
Среднетемпературные угловые витрины и прилавки (NZ-наружная витрина; NWвнутреняя витрина)
COLDW12NNZ(NW)
2445*1165*1250
500 +2  +8
122
JBG
(Польша)
Айсберг
(Россия)
Ариада
(г.Волжск)
Кифато
(Россия)
Кондитерские витрины и прилавки
COLD C-20 G
2050*950*1380
2,92
680
+2  +8
Среднетемпературные витрины и прилавки
LSG-GRAZIAII(2000)
2015*1110*1330
1,46
545
+1  +7
Кондитерские витрины и прилавки
LSE-ELEGANT(2000)
1940*1106*1347
2,1
545
+1  +10
Среднетемпературные витрины и прилавки
Айсберг ПВСР
1550*850*1270
0,75
400
+1 +7
Среднетемпературные угловые витрины и прилавки
Айсберг ПВУ
1050*1050*850
0,3
200
+1  +8
Морозильные витрины и прилавки
Айсберг ПВН
1550*850*1270
0,75
400
-5  -12
Среднетемпературные и морозильные витрины и прилавки
Офелия ВС16-200
2000 (длина)
1,7
0  +6;
Титаниум ВС5-260
2615 (длина)
2,07
-18  -10
Среднетемпературные витрины и прилавки с естественной циркуляцией
Ладога 1500 СГ
1630*1100*1200
1,14
369
+2  +8
Кондитерские витрины и прилавки
Аляска 1200 СГ-К
длина 1330
2,2
+2  +8
Морозильные витрины и прилавки
Аляска 1800 НГ
1930*1100*1200
1,2
695
-12  -24
Рис. 3.2. Общий вид холодильных витрин и прилавков отечественных и
зарубежных фирм
Среднетемпературная угловая Среднетемпературная
Среднетемпературная
витрина Двина ЗУ (Golfstream, кондитерская витрина Нарочь витрина
V1EC1-2 (Koxka,
Беларусия)
150 (Golfstream, Беларусия)
Испания)
123
3.4.
Холодильные шкафы
Распространенным видом холодильного оборудования, используемым для
хранения и реализации быстрозамороженных продуктов питания и
полуфабрикатов, являются низкотемпературные шкафы и морозильные лари.
Холодильные и морозильные шкафы составляют уверенную
конкуренцию морозильным ларям из-за конструктивного отличия:
преобладания вертикального габаритного размера над горизонтальным. Это
отличие при одинаковом внутреннем полезном объеме:
1) позволяет сэкономить торговую площадь;
2) дает возможность при большом количестве полок разместить в
низкотемпературном шкафу значительно больший ассортимент товаров, чем в
горизонтальном холодильнике (ларе);
3) демонстрационная площадь выкладки в этом холодильном оборудовании
значительно больше.
Классифицировать холодильные шкафы можно: по внутреннему объему;
конструкции; материалу дверей; конструкции полок.
Холодильные (0 ÷ +10 0С) и низкотемпературные шкафы (–18 ÷ –24 0С)
выпускаются в диапазоне от 350 до 1400 литров. Наиболее широко
представлены модели низкотемпературных шкафов с внутренним объемом до
400 литров. Это объясняется оптимальным соотношением цена/объем, что в
свою очередь обусловлено технологией изготовления и применяемыми
комплектующими. В этом диапазоне предлагают свою продукцию практически
все отечественные и зарубежные производители.
Низкотемпературные модели шкафов разделяются по конструкции
дверей на шкафы: с металлическими (или сплошными) и со стеклянными
дверями.
Для удобства эксплуатации модели холодильных и морозильных шкафов
имеют возможность изменения направления открывания дверей (левое на
правое и наоборот). Для хранения продуктов наиболее оптимально
использовать модели со сплошными дверями, а для демонстрации и продажи - с
застекленными.
Стеклянные
двери
в
современных
моделях
низкотемпературных шкафов благодаря специальной конструкции не
запотевают и продукты всегда доступны для обозрения. Для сохранения
температурных режимов стеклянные двери морозильных шкафов имеют
самозакрывающиеся конструкции, воздушное уплотнение, а в некоторых
моделях еще и дополнительные магнитные прижимы.
Модели
низкотемпературных
шкафов
ведущих
зарубежных
фирм
имеют
принудительное вентиляторно-воздушное охлаждение и оснащены системой
автоматического оттаивания. Для эффективного использования полезной
площади внутреннего объема низкотемпературных шкафов, служащей для
124
выкладки продуктов, применяются съемные полки с большой частотой шага
для их установки. В некоторых моделях холодильных и морозильных шкафов
полки могут устанавливаться как в горизонтальном, так и в наклонном
положении.
Холодильные и морозильные шкафы, которые продаются на
отечественном рынке, производятся в России – компаниями «Ариада»,
«Кифато», в Белоруссии – «Гольфстрим», в Польше – «Cold», «JBG», «Igloo»,
«Bolarus», «Cebea», российских фабрик, принадлежащих иностранным
компаниям «Helkama» и «Frigorex» и российского завода «Совиталпродмаш»,
скандинавские страны представляют оборудование фабрик «Caravell», «Gram»,
«Helkama», «Vestfrost», «Tefcold», «Derby», относящиеся к группе, наиболее
надежной по качеству. В таблицах 3.3. даны примечания и основные
характеристики холодильных шкафов некоторых зарубежных и российских
фирм. На
рис. 3.3
показаны
холодильные и морозильные шкафы
отечественных и зарубежных фирм.
Ри..3.3. Общий вид холодильных и морозильных шкафов
Холодильный шкаф с Холодильный шкаф Холодильный шкаф Холодильный шкаф
глухой дверью Global S-147
(Bolarus, со
стеклянной со стеклянной дверью
38C (Derby, Дания)
Польша)
дверью ШХ-0,7 ДС 601 (Caravell, Дания)
(Полаир, Россия)
Таблица 3.3. Холодильные и морозильные шкафы отечественных и
зарубежных фирм
Фирма
(Страна)
Bolarus
(Польша)
Caravell
(Дания)
Derby
Модель
S-711
SN 147 S
390
366
Expo 48 BF
Global 38 C
Габариты, мм
Объем, л
860х740х1915
1400х855х2000
595х647х1056
595х647х1855
595х650х1965
595х650х1685
700
1400
374
365
414
343
125
Энергопотреб..,
кВт*ч/сут
4
6,5
3,8
9
5,15
-
Температурн.
режим, С
0  +7
-18  -20
+2  +12
-18  -24
-18  -23
+1  +8
(Дания)
Fagor
(Испания)
JUKA
(Польша)
Klimasan
(Турция)
Ариада
(Россия)
Italfrost
(Россия)
Полаир
(Россия)
Global 48 CD
Global 48 FD
AFP-701
AFN-1402
Р4-500
Р4-1400
D372SCM4
S1000SCDD
Рапсодия
R1520L
ШС К0,38-1,32
ШС 0,38-1,32
ШХ-0,7
ШХ-1,4 DC
595х650х2095
595х650х2095
710х710х2100
1400х710х2110
600х730х1830
1870х730х1830
595х605х1825
990х825х1985
785х1600х2010
418
418
600
1200
450
1400
334
675
1520
4,32
12,56
2,08
9,46
4,8
5,1
13,8
+3  +6
-12  -21
+2  +8
-18  -22
+4  + 8
+4  + 8
0  +13
0  +13
-
609х701х2077
605х701х1872
697х854х2028
1402х854х2028
400
400
700
1400
2,77
4
8
0  +7
0  +7
-2  +6
0  +6
Продуктовые магазины, супермаркеты, предприятия
общественного
питания (кафе, рестораны) занимаются торговлей бутилированной продукцией
через шкафы-витрины. Покупателей холодильных шкафов-витрин можно
разделить на две категории: конечный потребитель (магазин, супермаркет,
небольшая торговая точка, бар, ресторан, предприятие общепита) и
предприятия, выпускающие определенные брэнды (пивные заводы и
производители безалкогольных напитков). Основными покупателями этого
холодильного
оборудования
выступают
производители
напитков,
заказывающие холодильные шкафы в специальном оформлении брэндованные. Стандартные белые холодильные шкафы покупают в основном
небольшие региональные магазины с дефицитом торговых площадей.
Холодильные
шкафы-витрины
относятся
к
средне-,
высокотемпературному холодильному оборудованию с температурой в
охлаждаемом объеме от +1 до +10° С. Одним из требований, предъявляемых к
холодильному компрессору, помимо низкого уровня шума и габаритов,
является устойчивая работоспособность при высоких температурах и
колебаниях в электрической сети, так как часть холодильных шкафов
используется на улице в палатках по продаже напитков, где нет системы
кондиционирования и летом возможна высокая температура окружающего
воздуха. В холодильных агрегатах используются компрессоры с объемом
цилиндра от 4 до 20 кв. см. Холодильное оборудование, работающее от сети
переменного трёхфазного тока на номинальное напряжение 380 В, имеет ряд
преимуществ над холодильным оборудованием, работающим от сети
переменного однофазного тока на номинальное напряжение 220 В: меньше
потребляемая мощность и расход электроэнергии; недорогая пускозащитная
аппаратура; возможность замены трёхфазного компрессора на однофазный.
126
В России своего покупателя имеют холодильные шкафы-витрины
различных объемов и конструктивных исполнений на 150, 450, 500, 700, 1200,
1400 литров - все зависит от формата магазина, от доли в нем бутилированной
продукции, от проходимости и ряда других субъективных причин. Для
предприятий общественного питания (ресторанов, баров, кафе) больше
подходят шкафы – витрины небольших объемов: 100 – 250 л, выше – для
торговли (магазинов, супермаркетов).
Все холодильные шкафы-витрины с распашными дверями имеют петли с
двух сторон для изменения направления открывания дверей (левое на правое и
наоборот). Более предпочтительным вариантом являются холодильные шкафыкупе с раздвижными дверями. Сегодня на западном рынке очень популярны
бездверные шкафы-витрины с системой воздушной завесы. Холодный воздух
продувается по внутренней стороне этой завесы, а чтобы он не терялся,
параллельно ему с внешней стороны подается теплый воздух. Бездверные
холодильные шкафы-витрины увеличивают продажи бутилированной
продукции примерно в 4 раза.
Холодильные шкафы-витрины рассчитаны на работу в течение 4-5 лет.
Дорогие американские холодильные шкафы рассчитаны на длительный срок
работы в сравнении с европейскими моделями. Без поломок оборудование в
современных условиях работает редко. В холодильных шкафах-витринах чаще
всего ломаются петли, ручки, при постоянной вибрации спаянные соединения
выходят из строя. Случается, что из строя выходит компрессор. Основной
причиной его поломки является нарушение правил монтажа и эксплуатации,
несоблюдение требований, указанных в паспорте компрессора. Все монтажные
работы должны проводиться с соблюдением высокой степени чистоты - это
особенно относится к системам, содержащим хладагенты новых марок.
Качественный монтаж и квалифицированное обслуживание – гарантия
долгосрочной работы компрессоров. Сегодня при выборе холодильного шкафа
следует обращать внимания не столько на его цену, сколько на возможности
эффективного использования: хороший обзор, удобство продаж, оптимальные
габариты, надежность конструкции и компрессора.
Вопросы для самоконтроля
1) Что относят к торговому холодильному оборудованию?
2) Для чего используют морозильные ванны?
3) Какие выделяют общие элементы конструкций холодильных витрин и
прилавков?
4) Преимущества холодильных и морозильных шкафов перед
морозильными ларями?
127
Тесты
1) Какую
холодопроизводительность
реализует
холодильное
оборудование в сфере малого бизнеса?
а) до 3 кВт; б) до 10 кВт; в) до 7 кВт; г) до 5 кВт.
2) Озонобезопасным хладагентом является
а) R718;
б) R502;
в) R11;
г) R115.
3) Нижний температурный предел морозильных ванн
а) -18  -24 С; б) -10  -12 С;
в) -7  -10 С;
г) -5  -7 С.
4) Какая доля составляет холодильных витрин и прилавков в торговых
залах от всего используемого холодильного оборудования
а) 30 – 50 %; б) 10 – 20 %; в) 70 – 80 %; г) 80 – 90 %.
5) Объем выпускаемых холодильных и морозильных шкафов составляет
а) 100 – 300 л; б) 3000 – 3500 л; в) 50 – 150 л; г) 350 – 1400 л.
4. Физические характеристики и состав пищевых продуктов
в холодильной технологии
4.1 . Состав пищевых продуктов
Таблица 4.1. Химический состав продуктов животного и
растительного происхождения
Продукт
Вода Белки Жиры Углеводы Мин. вещ-ва
1) Баранина жирная
51
14,5
33,6
0,9
2) Рыба – севрюга
70
17
11
1,5
3) Рыба – судак
80
18
0,5
1,3
4) Яйца
73,5 12,5
12,1
0,8
5) Масло сливочное
16
0,6
82,5
0,8
0,1
6) Капуста
90
2
2
1
Главными составными частями пищевых продуктов являются: вода,
белки, жиры, углеводы и минеральные вещества. Кроме этого продукты
содержат важные для питания витамины и ферменты, вызывающие
химические изменения продуктов при хранении.
Рассмотрим эти составные части продуктов и их роль в изменениях,
происходящих при холодильной обработке и хранении. В таблице 4.1.
приведен химический состав продуктов животного и растительного
происхождения (в %).
128
Из таблицы следует, что почти во всех продуктах в большом
количестве содержится вода. Это объясняет их подверженность порче, т.к.
микроорганизмы могут развиваться лишь при достаточной влажности.
Поэтому
продукты
с
большим
содержанием
воды
называют
скоропортящимися.
При хранении охлажденных и замороженных продуктов часть воды
испаряется, происходит уменьшение их массы или усушка.
В замороженных продуктах большая часть воды замерзает, а
оставшаяся небольшая ее часть содержит в растворе различные составные
части продукта. При размораживании продуктов вода снова частично
поглощается белками, а частично вытекает из продукта.
Белки
составляют
основную
часть
продуктов
животного
происхождения. Они легко подвергаются изменениям под влиянием
микроорганизмов, происходит гниение. Из физико-химических изменений
следует отметить свертываемость белка, происходящее при изменении его
первоначального состояния в растворе. Частичным свертыванием белков
мяса объясняется, например, то, что после размораживания мясо уже не
может впитать в себя весь выделяющийся из него сок.
Жиры представляют собой соединения сложных эфиров глицерина и
жирных кислот. Существуют различные жирные кислоты, имеющие
неодинаковые точки плавления и разную способность к химическим
превращениям. Поэтому не все жиры одинаково устойчивы при хранении.
Баранье сало хранится лучше, чем жир севрюги или сливочное масло,
содержащее белок. При хранении продуктов жиры окисляются и
прогоркают. Этот процесс замедляется с понижением температуры.
Углеводы составляют значительную часть продуктов растительного
происхождения, к ним относятся клетчатка и сахара. Клетчатка при
хранении почти не изменяется, сахара же под влиянием ферментов могут
превращаться в углекислоту, воду и спирт. Изменение углеводов,
вызываемое деятельностью микроорганизмов, называется брожением.
(производство уксусной кислоты, пива, кваса).
Минеральные
вещества содержатся в пищевых продуктах в
незначительном количестве, но они играют большую роль в питании. Их
присутствие способствует понижению температуры начала замерзания
продуктов.
129
Витамины также содержатся в незначительном количестве, но их
отсутствие может привести к
тяжелым заболеваниям. Главными
витаминами являются А, С и D. Понижение температуры хранения овощей
и плодов замедляет разрушение витамина С, лучше всего он сохраняется
при быстром замораживании плодов и овощей.
Ферменты содержатся в пищевых продуктах растительного и
животного происхождения, они присущи либо самому продукту, либо
вырабатываются
микроорганизмами,
развивающихся
на
продуктах.
Ферменты ускоряют химические изменения независимо от живой клетки,
их образовавшей. Они присутствуют в незначительном количестве.
Ферменты разрушаются нагреванием при 70 0С. При низких температурах
действие их замедляется, хотя и не прекращается совсем. Большую роль
ферменты играют в процессе созревания мяса, а также в расщеплении
жиров, сахаров, находящихся в плодах, при производстве сыра.
4.2. Физические характеристики продуктов
Такие процессы, как охлаждение и замораживание, отепление и
размораживание пищевых продуктов являются тепло-массообменными.
Расчеты данных процессов можно выполнить, если известны физические,
теплофизические, геометрические характеристики. К ним относят:
криоскопическую температуру, плотность, теплоемкость, теплопроводность,
температуропроводность, энтальпию и другие.
Плотностью называется отношение массы продукта к его объему и
измеряется в
[кг/ м3].  = М / V. Плотность большинства продуктов
приближается к плотности воды (1000 кг/м 3). Для примера в таблице 4.2.
даны плотности некоторых продуктов.
Таблица 4.2. Плотности продовольственных продуктов
Название продукта
Плотность, кг/м3
Мясо
1020 – 1070
Молоко
1028 – 1034
Сливочное масло
920 – 950
Плоды
1030 – 1070
При замораживании плотность уменьшается на 5 – 8 %, т.к. вода
превращаясь в лед, увеличивается в объеме.
130
В таблице 4.3. даны температуры начала замерзания некоторых
продуктов.
Из таблицы видно, что криоскопическая температура продуктов лежит
в области отрицательных температур, а не 0 0С, при которой замерзает
вода.
Таблица 4.3. Значения криоскопической температуры продуктов
Объект
Криоскопическая температура, 0С
1) Телятина
–0,8  –0,9
2) Птица
–2,0
3) Сыры твердые
–5,3  –9,8
4) Груши
–1,8  –2,8
Во всех продуктах содержится вода (от 15 до 90 %), в которой
растворены минеральные соли, сахара. Поэтому она замерзает не при 0 0С,
а при более низкой температуре. Например, при –5 0С обычно замерзает
около 75 % воды в мясе, при –10 0С – более 80 %, а при –20 0С – около
90 %. Чем
больше
содержится
в
продукте
низкомолекулярных
растворенных веществ (соли, сахаров), тем ниже будет его начальная
температура замерзания.
Удельная теплоемкость – величина, численно равная количеству теплоты,
необходимому для нагревания или охлаждения 1 кг вещества на 1 0С.
Теплоемкость убывает с понижением температуры, стремясь к нулю при
абсолютном нуле температуры. В таблице 4.4. приведены значения
удельной теплоемкости для некоторых пищевых продуктов.
Таблица 4.4. Значения удельной теплоемкости продуктов питания
Продукт
Средняя удельная теплоемкость С,
кДж/кг*0С
1) Мясо и рыба тощие
3,8
2) Мясо и рыба жирные
2,2 – 2,8
3) Яйца
3,1
4) Фрукты
3,3 – 4,0
5) Овощи
3,6 – 4,1
6) Масло сливочное
3,1
Количество теплоты, отводимой от продукта, напрямую зависит от его
теплоемкости. Следовательно, чем ниже будет теплоемкость, тем меньше
131
тепла будет отводиться от продукта и дольше будет охлаждаться: Q = C *
M * ∆ t.
Теплопроводность – один
из
видов
теплопередачи.
Явления
теплопроводности возникают при разности температур между отдельными
участками
тела
(продукта).
Количественно
теплопроводность
характеризуется коэффициентом теплопроводности и измеряется в [Вт /
м*К]. В таблице 4.5. даны величины теплопроводности.
Таблица 4.5. Значения теплопроводности продуктов
Продукт
Теплопроводность, Вт/м2 * 0С
1) Фрукты
0,5 – 0,6
2) Рыба
0,35 – 0,56
3) Говядина
0,48 – 0,5
4) Картофель
0,58
Продолжительность
охлаждения
и
замораживания
зависят
от
теплопроводности
продукта.
Пищевые
продукты,
хранящиеся
на
холодильниках, имеют очень малую теплопроводность, поэтому их
охлаждение происходит медленно – несколько часов и даже суток.
Продукты с большим содержанием жира охлаждаются медленнее, так как
теплопроводность жира в 3 раза меньше теплопроводности мышечной
ткани мяса или рыбы.
Когда
в
продуктах
не
происходит
льдообразование, то
теплопроводность продукта мало изменяется и в расчетах принимается
величиной постоянной. При понижении температуры с льдообразованием в
продукте теплопроводность увеличивается. В этом случае теплопроводность
замораживаемого продукта зависит от количества вымороженной воды.
Температуропроводность (а)
продуктов выражается соотношением
их теплопроводности, теплоемкости и плотности. а =  /(с* ). Она
характеризует изменение температуры в продукте. Резко уменьшается при
образовании льда в продукте, т.к. выделяется теплота кристаллизации. При
дальнейшем понижении температуры коэффициент теплопроводности
увеличивается,
теплоемкость
уменьшается,
температуропроводность
увеличивается и достигает постоянного значения, когда вода полностью
переходит в лед. В расчетах дают либо как заданную величину, либо
рассчитывают по формуле.
132
Вопросы для самоконтроля
1) Какие продукты называются скоропортящимися?
2) Что такое белки, жиры и углеводы?
3) Что такое криоскопическая температура?
Тесты
1) Ферменты разрушаются при следующей температуре:
а) – 10 0С;
б) 70 0С;
в) 40 0С;
г) 0 0С;
д) 20 0С.
2) Плотность измеряется в:
а) кг / м3;
б) м3 / кг;
в) кг / м2;
г) см2 / кг.
3) Для телятины характерна следующая криоскопическая температура:
а) –2 ÷ –3 0С; б) –7 0С; в) –0,8 ÷ –0,9 0С; г) +1 ÷ 0 0С;
д) 0 ÷ –0,2 0С.
4) При –15 0С 1 м3 воздуха воспринимает следующее количество влаги:
а) 17,22 г;
б) 4,89 г;
в) 0,5 г;
г) 1,18 г;
д) 1,58 г.
5) Температуропроводность выражается соотношением:
а) теплопроводности, теплоемкости, плотности;
б) относительной влажности, криоскопической температуры;
в) теплоемкости, температуры.
5. Физика процессов охлаждения и замораживания
5.1.
Тепловой расчет процесса охлаждения
На
биохимические,
биофизические
процессы
и
физические
характеристики пищевых продуктов существенное влияние оказывает
температура, поэтому изучение теплового состояния тел имеет значение
для оценки и совершенствования процессов холодильной обработки.
Исследования и расчеты теплового состояния тел в
холодильной
технологии основаны на применении математических методов, в частности
на теории теплопроводности. Основной задачей теории теплопроводности
является нахождение температуры t тела в любой его точке и в любой
момент времени , т.е. определение t как функции координат какой-то
точки и времени : t = f (x, y, z, ).
133
Если температурное поле меняется во времени, то тепловые процессы,
протекающие в таких условиях, называются нестационарными. Указанные
зависимости могут быть найдены из решения дифференциального
уравнения теплопроводности Фурье:
  2t  2t  2t 
t
 a 2  2  2   a  2 t

y
z 
 x
(1)
Решение уравнения с учетом граничных и временных условий дает
уравнение температурного поля вида:
t = f (; λ; а; ; x; y; z; t0; tср; l0; l1;…; ln)
(2)
Температура зависит от большого числа переменных и постоянных
параметров и решение представляет сложную математическую задачу.
Поэтому имеются уже готовые расчетные формулы для трех задач:
неограниченной пластины, цилиндра бесконечной длины и шара.
Переменные можно сгруппировать в три безразмерных комплекса: Bi; F0;
; (x / R) – безразмерная координата.
В задачу теплового расчета входит определение продолжительности
охлаждения продуктов и количества теплоты, отводимой от них в
процессе охлаждения.
1)
Безразмерная температура:
θ
t  tс
tн  tс
(3)
где t, tн – текущая и начальная температура продукта, 0С;
tс
– температура окружающей среды, 0С; t = t (x, ). При  = 0 температура
пластины во всех точках равна tн,  = 1. С течением времени температура
пластины меняется. Чем больше времени прошло от начала процесса
охлаждения, тем ближе t к температуре среды. Если   , то t  tc и 
 0.
2) Критерий
Био,
характеризующий
эффективность
теплообмена
поверхности продукта с охлаждающей средой, рассчитывается по
уравнению:
αl
Bi 
(4)
λ
где  - коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности продукта к
охлаждающей среде, Вт / м2 * К. Для приближенных расчетов принимают: 
= 1000 Вт / м2 * К – при скорости движения жидкости, равной 0,5 м/с; от
2
продукта к жидкой среде = 200 – 230 Вт / м * К – при естественной конвекции. l –
половина толщины продукта, м;  - коэффициент теплопроводности
продукта, Вт / м * К.
134
3) Критерий Фурье находят либо из номограммы, либо можно рассчитать
по формуле:
a τ
(5)
F 
0
2
l
где а – коэффициент температуропроводности продукта, м 2/с;

- продолжительность охлаждения, ч; l = R–половина толщины продукта, м.
4) Количество теплоты, отводимой при охлаждении от продукта,
можно определить по формуле:
Q = G*C*(tн – t)
или
Q = G*(iн – i)
(6)
G – суточное поступление груза в камеру, т/сут; С – теплоемкость,
определяется по таблицам, кДж/кг * 0С; (iн – i) – разность удельных
энтальпий продукта при его начальной и конечной температуре, кДж/кг.
5.2.
Тепловой расчет процесса замораживания
При тепловых расчетах замораживания задаются начальная и конечная
температура продуктов. Конечная температура замораживания никогда не
бывает одинаковой во всех точках продукта к концу процесса. Поэтому
рассчитывают среднюю температуру продукта за процесс в интервале t1
и t2
при условии, что оба эти значения лежат в области от
криоскопической температуры до температуры окончания льдообразования:
t ср 
t2  t
t 
2,31 * lg  2 
t 
(7)
В задачу теплового расчета процесса замораживания входит
определение продолжительности замораживания и количества теплоты,
отводимой при этом от продукта.
Продолжительность
замораживания – время, необходимое для
понижения температуры продукта от начальной до заданной конечной, при
которой большая часть воды, содержащаяся в тканях, превращается в лед.
Определяется по формуле Планка:
1
1
q  γ  l   λз  
3
α
4
τ
3,6  tкр  t с  А


135
(8)
где q3 – полная удельная теплота, отводимая от продукта при
замораживании от заданной начальной температуры продукта до заданной
средней конечной, кДж / кг; q3 = iн - iск, где iн – энтальпия продукта при
начальной температуре, кДж/кг; iск - энтальпия продукта при средней
конечной температуре продукта, кДж/кг;  - плотность замороженного
продукта, кг/м3; tкр – начальная криоскопическая температура, 0С; tс –
температура теплоотводящей среды, 0С; з - коэффициент теплопроводности
продукта при средней температуре его в процессе замораживания между
криоскопической и средней конечной, Вт/м*К;  - коэффициент теплоотдачи
от теплоотводящей среды, Вт/м*К; А – коэффициент, значение которого
зависит от формы замораживаемого тела для плоскопараллельной
пластины А = 2, для бесконечного прямого круглого цилиндра А = 4, для
шара А = 6, при l – толщине пластины, диаметра цилиндра и шара.
При
расчетах
по
формуле
Планка
можно
получить лишь
приблизительные значения, т.к. они не учитывают теплоемкость
замороженной части тела, а также особенности строения и специфические
свойства пищевых продуктов.
Количество теплоты, отводимой от продуктов при замораживании,
определяют по формуле:
Qм = G [C0 (tн – tкр) + r*W*ω + Cм (tкр–tск)]
(9)
где G – масса замораживаемого продукта, кг; С 0 – удельная теплоемкость
продукта при температуре выше начальной криоскопической, Дж/кг*К; tн –
начальная температура продукта (выше криоскопической), 0С; tкр – начальная
криоскопическая температура, 0С; r – скрытая теплота замерзания воды,
Дж/кг; W – относительное содержание воды в продукте;  - количество
замороженной воды в продукте, определяемое при средней конечной
температуре, 0С; См – теплоемкость мороженного продукта, Дж/кг*К; tск –
средняя конечная температура продукта, 0С.
Вопросы для самоконтроля
1) Как рассчитывается безразмерная температура ?
2) Что характеризует критерий Био ?
3) Как определяют критерий Фурье ?
Тесты
1) При τ → ∞ к чему стремится t и θ:
а) t → tн; θ → 0; б) t → tс; θ → 0; в) t → tн; θ → ∞; г) t → tс; θ → ∞.
136
2) Коэффициент температуропроводности продукта измеряется в:
а) м2 / с;
б) м3 / с;
в) с / м3;
г) Вт / (м2 * К);
д) м / с.
3) Критерий Био определяется по формуле
а) Bi 
a 
;
λ
б) Bi 
αl
;
λ
в) Bi 
αl
;
c
г) Bi 
α 
.
2
l
4) Средняя температура при замораживании рассчитывается по формуле
а) tср = (t2 - t1) / (2,31 * lg (t2/t1));
в) tср = (t1 - t2) / (2,31 * ln (t2/t1));
б) tср = (t2 – t1) / (2,31 * lg (t1/t2));
г) tср = (t2 + t1) / (2,31 * lg (t1/t2)).
5) Критерий Фурье определяется по формуле
а) F 
0
a τ 3
;
2
l
б) F 
0
 τ
a
;
a τ
в) F 
;
0
2
l
г) F 
0
c τ

.
6. Микроорганизмы пищевых продуктов в холодильной
технологии
6.1. Классификация
микроорганизмов
В большинстве случаев ухудшение качества и последующая порча
продуктов питания обусловлены рядом сложных химических изменений,
происходящих в продуктах после уборки урожая или забоя скота и птицы.
Эти химические изменения вызываются внутренними и внешними
возбудителями. Первые – это естественные
ферменты, а вторые
микроорганизмы, размножающиеся как внутри продукта, так и на его
поверхности.
Микроорганизмы – это большая группа мельчайших живых существ, из
которых для анализа вопросов сохранности пищевых продуктов,
представляют
интерес
следующие
три:
бактерии,
дрожжи
и
микроскопические грибы или плесени.
Бактерии растут и размножаются с большой скоростью, зависящей
от условий окружающей среды: температуры и влажности, света, степени
кислотности и щелочности среды, а также от наличия кислорода.
Разложение скоропортящихся продуктов с ростом бактерий является
результатом действия бактериальных ферментов. Свет вреден для всех
бактерий. Видимый свет задерживает их рост, а при ультрафиолетовом
облучении бактерии гибнут, так же как и при понижении температуры.
137
Плесени, как и дрожжи, входят в группу растительных
микроорганизмов, но имеют более сложную структуру, чем бактерии или
дрожжи. Они обладают меньшей стойкостью к высоким температурам, чем
бактерии, но легче переносят низкую температуру. Развитие плесени
замедляется при температуре ниже 0 0С, и полностью прекращается при
температуре ниже –12 0С. В отличие от бактерий плесень может
развиваться на продуктах, содержащих относительно большое количество
сахара или кислоты (овощи и фрукты, содержащие углеводы в своем
составе). Яблоки и цитрусовые чаще всего портятся из-за плесени.
По отношению к температурным условиям выделяют
три группы
микроорганизмов: термофилы, мезофилы и психрофилы.
Термофилы – микроорганизмы, развивающиеся при температурах 20 –
0
80 С, оптимально при 50 – 75 0С;
Мезофилы – живут при 5 – 57 0С, развиваются при 20 – 40 0С, при
иных температурах развиваются плохо.
Психрофилы – способны расти при относительно низких температурах
от +10 до – 10 0С. Нас интересуют именно психрофилы, развивающиеся в
условиях холодильного хранения пищевых продуктов.
Различают факультативные психрофилы, условия жизни которых
приближаются к режиму мезофилов, и облигатные, т.е. строгие,
психрофилы, способные размножаться только при низких температурах.
Этот вид микроорганизмов широко размножается на охлажденных и
замороженных пищевых продуктах, а также находится в воздухе
холодильных камер. Они активно начинают размножаться при –5  –8 0С на
продуктах с небольшой кислотностью – на мясе, рыбе, некислых молочных
и овощных продуктах.
Необходимо создавать условия, неблагоприятные для активной
жизнедеятельности микроорганизмов. Холодильное хранение является
одним из наиболее эффективных способов замедления процессов
жизнедеятельности посредством подавления ферментативной активности
позволяет сохранять продукты длительное время с минимальными
изменениями их исходного качества.
6.2. Микрофлора воздуха
Источниками микрофлоры воздуха являются в основном почвенный
покров, человек и животные. Наибольшая загрязненность воздуха
наблюдается
в
приземных
слоях
атмосферы. Количественный
и
138
качественный состав микрофлоры воздуха
значительно зависят от
характера почвенного и водного покрова, общесанитарного состояния
местности, сезонных, метеорологических и климатических факторов.
Основу микрофлоры воздуха составляют сапрофиты, наиболее
устойчивые к действию ультрафиолетовых лучей и высыханию,
пигментные и спорообразующие формы бактерий (пигментообразующие
микрококки и сарцины, спорообразующие палочки), а также споры
плесневых грибов и дрожжей (дрожжи Torula, плесневые грибы
Penicillium, Aspergillus, Mucor, Actinomyces). В некоторых случаях воздух
содержит и патогенные бактерии.
Почвенный покров содержит много психрофилов, которые могут
существовать в холодильных камерах. В воздухе холодильных камер 50 %
бактерий составляют палочки, 35 % - кокки и 15 % - сарцины. Воздух
является еще основным источником плесневых грибов. Если температура в
холодильных камерах выше –10 0С, то психрофилы находятся в активном
состоянии и размножаются на продуктах, вызывая его порчу.
Для
предотвращения
порчи
продукта,
необходимо
следовать
санитарным нормам состояния воздуха, которые различны для каждого
предприятия и зависят от вида продукта, условий его хранения и сроков
реализации.
6.3.
Микрофлора пищевых продуктов
1). МЯСО. В первые часы после убоя скота глубинные слои мяса
практически стерильны. На поверхности туши видовой состав микрофлоры
разнообразен – это почвенные бактерии (кокки, бациллы, клостридии),
бактерии кишечника, а также плесневые грибы. Размножаясь и
накапливаясь на поверхности туши, они постепенно проникают в толщу
мяса и вызывают процессы порчи.
При хранении мяса в камерах охлаждения микрофлора некоторое
время остается без изменений в результате образования на поверхности
туши подсохшего слоя, препятствующего развитию микроорганизмов. В
дальнейшем микрофлора претерпевает качественные изменения: мезофилы
отмирают и
развиваются
психрофилы, где преобладающим видом
становятся палочковидные бактерии, способные размножаться при
температуре 0  –5 0С, а отдельные виды даже при –8  –9 0С. В аэробных
(в присутствии кислорода воздуха) условиях хранения охлажденного мяса
эти бактерии являются основным возбудителем его порчи. Вначале
вырастают отдельные колонии на более влажных поверхностях продукта,
139
затем образуется сплошной слизистый налет серого, зеленоватого или
бурого цвета, изменяется запах и вкус мяса.
Плесневые грибы являются основными возбудителями порчи мяса в
условиях хранения при температуре –4  –9 0С. Эти грибы не только
изменяют внешний вид и запах продукта, но и вызывают глубокий распад
белков. Вследствие активного расщепления липидов продукт прогоркает.
При некоторых отрицательных температурах плесневые грибы растут даже
на замороженном мясе.
2) ПТИЦА.
Особенностью микрофлоры мяса птицы является
возможность присутствия в ней бактерий из группы
Salmonella,
способных вызвать пищевые токсикоинфекции. В этом отношении
особенно опасны тушки водоплавающей птицы.
3) РЫБА. Микрофлора рыбы представлена споровыми и неспоровыми
палочками, микрококками, сарцинами, а также обитающими в воде
плесневыми грибами и дрожжами. В результате хранения рыбы при
пониженных температурах мезофильные формы бактерий отмирают, а
психрофилы развиваются. Рыба северных морей и рек больше заражена
психрофилами, плесневыми грибами и дрожжами. При резком понижении
температуры рост бактерий приостанавливается, и даже психрофилы
начинают размножаться только спустя некоторое время. Если при 18 0С
количество бактерий достигает 108 – 109 на 1 г рыбы в течение суток, то
при температуре 0  –2 0С рост наблюдается только на четвертые – пятые
сутки.
Лед,
морская
вода
и
рассол
могут
быть
источниками
микроорганизмов. У замороженной в живом или очень свежем виде рыбы
микроорганизмы развиваются на поверхности. В толще мышц они
отсутствуют.
4)
МОЛОКО И СЛИВКИ. Здесь размножение микроорганизмов
происходит быстрее, чем на поверхности твердых продуктов. В результате
заражения сырое молоко может содержать различную микрофлору:
молочнокислые бактерии, споровые и неспоровые палочки, бактерии
группы кишечной палочки, микрококки и стафилококки.
Развитие микрофлоры молока происходит в несколько фаз.
Бактерицидная фаза характеризуется тем, что после доения коров
микроорганизмы в молоке не развиваются и даже частично отмирают в
результате действия особых веществ. Немедленное охлаждение молока
после дойки может продлить бактерицидную фазу до 24 – 28 ч. Фаза
развития
смешанной
микрофлоры
характеризуется
развитием
микроорганизмов, попавших в молоко. В зависимости от температуры
хранения в молоке начинают преобладать термо- мезо- или психрофилы.
Фаза развития молочнокислых бактерий
характеризуется быстрым
140
нарастанием кислотности в результате сбраживания лактозы в молочную
кислоту. Если в молоке среда будет щелочной, то создадутся условия для
развития гнилостных и маслянокислых бактерий и молоко станет
непригодным для употребления.
Если молоко и сливки хранятся при низких температурах, в них
задерживается размножение молочнокислых бактерий. Под действием их
при относительно длительном хранении молока происходит расщепление
белков и жиров с образованием горьких и неприятно пахнущих продуктов.
Иногда при холодильном хранении молока может появиться слизь, чаще
всего вызываемая психрофилами.
Плоды и овощи могут быть источником патогенной и токсичной
микрофлоры.
Особенно
распространены
возбудители
кишечных
заболеваний, которые не отмирают полностью при длительном хранении.
Продукты, содержащие мало органических кислот, могут подвергаться
действию как плесневых грибов, так и бактерий.
При хранении замороженных фруктов, овощей и ягод бактерии
постепенно отмирают. В первую очередь гибнут неспоровые палочки, в
том числе бактерии кишечной группы, более устойчивы микрококки,
стафилококки и споровые. При оттаивании этих продуктов они начинают
интенсивно размножаться, приводя к порче продукта.
Помимо этого продукты растительного происхождения содержат
фитонциды различной активности. Такие овощи, как лук, чеснок и хрен,
выделяют бактерицидные вещества, убивающие дезинтерийные, кишечные
палочки, стафилакокки, а также холерные вибрионы. Фитонциды кожуры
и мякоти цитрусовых, бананов, гранатов и яблок, а также ягод губительно
действуют на различные бактерии, плесневые грибы.
Устойчивость микроорганизмов к отрицательным
температурам
В зависимости
от реакции на отрицательные температуры
микроорганизмы бывают чувствительными, умеренно устойчивыми и
нечувствительными. Особенно чувствительны
к низким температурам
клетки плесневых грибов и дрожжей. При отрицательной температуре
легко погибают бактерии, принадлежащие к Coli – формам, сальмонеллы.
Наиболее устойчивы почвенные бактерии, приспособленные к перенесению
низких температур в естественных условиях обитания – это споровые
формы бактерий. Споры бацилл и клостридий нечувствительны к низким
температурам, в то время как споры плесневых грибов проявляют
умеренную устойчивость.
6.4.
141
Устойчивость микроорганизмов к отрицательным температурам зависит
от трех факторов воздействия: температуры, скорости ее понижения и
времени воздействия.
Действие отрицательной температуры на микроорганизмы проявляется
в изменении внутри- и внеклеточного состояния воды. Максимальное
повреждающее действие оказывает внутриклеточное образование льда.
Повышение устойчивости клеток к глубокому охлаждению достигается
путем ступенчатого замораживания – сначала медленного, а затем быстрого
до
более
низких
температур,
что
объясняется
внеклеточной
кристаллизацией.
Устойчивость микроорганизмов к отрицательным температурам,
зависит
от
продолжительности
воздействия
холода.
В
начале
замораживания число бактериальных клеток быстро уменьшается, затем
гибель микроорганизмов замедляется и, наконец, остаются устойчивые к
низким температурам клетки, количество которых зависит от условий
замораживания и индивидуальной устойчивости вида микробов. Развитие
микроорганизмов при температуре выше –10 0С возможно и это может
привести к снижению качества продукта. И даже его порче. Так, при
длительном хранении мяса выше –8 0С могут развиться плесневые грибы.
В замороженных фруктах и ягодах или их соках, хранящихся при
температуре выше –8 0С, образуется продукт жизнедеятельности дрожжей –
спирт.
Вопросы для самоконтроля
1) Что такое микроорганизмы и какие группы существуют?
2) Какие микроорганизмы входят в состав микрофлоры воздуха и
почвенного покрова?
3) Какие фазы выделяют при развитии микрофлоры молока?
4) От каких факторов зависит устойчивость микроорганизмов к
отрицательным температурам?
Тесты
1) При какой температуре развитие плесени полностью
прекращается:
а) 0 0С;
б) – 5 0С;
в) – 12 0С;
142
г) + 2 0С;
д) – 18 0С.
2) При какой температуре способны расти психрофилы:
а) +10 ÷ – 10 0С;
б) 20 ÷ 40 0С;
в) – 5 ÷ – 15 0С;
г) 0 ÷ 7 0С.
3) При какой температуре в условиях хранения мяса
основными возбудителями его порчи являются плесневые грибы:
а) – 10 ÷ – 14 0С;
б) – 4 ÷ – 9 0С;
в) 0 ÷ – 2 0С;
г) 1 ÷ 5 0С.
4) Какое вещество образуется в замороженных ягодах, фруктах
или их соках при хранении выше –8 0С:
а) спирт; б) углекислота;
в) вода; г) углекислый газ.
5) Какие вещества содержатся в овощах и фруктах, что помогает
им убивать различные бактерии, грибы:
а) органические кислоты;
б) углеводы;
в) фитонциды;
г) витамины.
7. Виды процессов холодильной технологии пищевых продуктов
7.1.
Принципы сохранения пищевых продуктов
Способ консервирования холодом основан на том, что при понижении
температуры значительно снижаются жизнедеятельность микроорганизмов и
активность тканевых ферментов, вызывающих замедление реакций как
естественно протекающих в продуктах (автолиз мяса, дыхание и
созревание плодов), так и вызываемых деятельностью микроорганизмов.
Холодильная технология, как наука изучает:
1) влияние холодильной обработки и хранения на продовольственные
продукты;
2) определяет оптимальные условия проведения технологических
процессов (охлаждение, замораживание, хранение и др.) с учетом
особенностей продуктов и свойственных им изменений;
3) разрабатывает научно
обоснованные методы снижения потерь
массы продуктов при их холодильной обработке и технологии;
4) совершенствует и создает новые технологии холодильной обработки
и хранения совместно с другими методами консервирования,
позволяющими минимизировать изменения свойств и потери массы
продуктов.
Известно, что некоторые пищевые продукты (мука, крупы, сахар и
др.) не портятся при хранении длительное время в обычных условиях.
Для кратковременного и особенно длительного хранения других продуктов
143
требуются специальные условия, т.к. качество их быстро ухудшается –
изменяются присущие свежим продуктам вкус, запах, консистенция и цвет.
Такие пищевые продукты называются скоропортящимися. К ним относят:
мясопродукты, рыба и морепродукты, молочные продукты, яйца, масло
животное и растительные жиры, свежие плоды и овощи, дрожжи
хлебопекарные, виноградные и плодово-ягодные вина, мороженое и другие.
Все скоропортящиеся продукты во время хранения подвергаются
значительным
изменениям.
Консервирование
пищевых
продуктов
заключается в специальной их обработке для предохранения от порчи при
их хранении.
Продукты могут портиться под влиянием различных факторов:
1) под действием кислорода воздуха и солнечных лучей;
2) вследствие чрезмерно низкой или очень высокой влажности
воздуха;
3) вследствие биохимических процессов (деятельность тканевых
ферментов);
4) под влиянием микробиологического фактора.
7.2. Методы консервирования (физические, физико-химические,
химические, биохимические и комбинированные)
Все методы консервирования можно подразделить на 5 групп:
1) ФИЗИЧЕСКИЕ методы. В основу их положено использование
высоких и низких температур, а также ионизирующих излучений,
ультрафиолетовых лучей, ультразвука и фильтрации;
2) ФИЗИКО–ХИМИЧЕСКИЕ методы включают сушку, соление и
использование сахара;
3) ХИМИЧЕСКИЕ методы консервирования основаны на применении
химических веществ, которые должны быть безвредными для человека
и не должны изменять вкус, цвет и запах продукта. В настоящее
время в качестве консервантов разрешены следующие химические
препараты: этиловый спирт, уксусная, сернистая, бензойная, сорбиновая
кислоты и некоторые их соли, борная кислота, уротропин, антибиотики,
озон, углекислый газ и ряд других.
4)
БИОХИМИЧЕСКИЕ
методы
консервирования основаны на
подавляющем действии молочной кислоты, образующейся в результате
сбраживания сахаров продукта молочнокислыми бактериями;
5) К КОМБИНИРОВАННЫМ методам относят дымное и бездымное
копчение, а также другие способы, основанные на использовании
нескольких видов консервантов одновременно. [9].
144
7.3. Вспомогательные средства, применяемые в холодильной технологии
Для
сохранения
качества,
снижения
потерь
и
увеличения
продолжительности хранения продуктов применяют дополнительные к
холоду
средства:
ультрафиолетовое
и
ионизирующие
излучения,
регулируемые
и модифицируемые газовые среды, повышенное и
пониженное давление, упаковку, пищевые покрытия и т.д.
УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ широко применяют на пищевых
и торговых предприятиях для санации (обезвреживания) воздуха и
поверхностного слоя продуктов. Оно охватывает область электромагнитных
колебаний с длиной волны 1360 – 4000 Å, обладает большой энергией и
оказывает сильное химическое, физическое и биологическое воздействие.
Наибольшим
воздействием
на
бактерии,
подавляющим
их
жизнедеятельность, обладают лучи с длиной волны от 2950 до 2000 Å.
Данная область называется бактерицидной.
Под действием УФ-лучей происходит отмирание микроорганизмов
только в поверхностном слое продукта, т.к. проникающая способность
лучей не превышает 0,1 мм. В сочетании с низкими положительными
температурами оно увеличивает в 2 раза и более сроки хранения
охлажденного мяса, яиц, полукопченных и копченных колбасных изделий,
сыров, цитрусовых плодов и др. продуктов.
Антисептика – (от греч. anti – против и sepsis – гниение) в
первоначальной формулировке подразумевает безмикробное состояние
продукта. Антисептические средства
(антисептики) – это химические
вещества, подавляющие микроорганизмы, обитающих на пищевых
продуктах и предохраняя тем самым их от порчи.
Проникая в клетку микроорганизма, эти вещества вступают во
взаимодействие с белками протоплазмы, что приводит к ее гибели. К
антисептикам предъявляют ряд требований, важнейшими из которых
являются их безвредность и
минимальные изменения потребительских
свойств продуктов. В качестве антисептиков применяют кислоты –
сорбиновую и бензойную, перекись водорода, диоксид серы и др.
РЕГУЛИРУЕМАЯ
ГАЗОВАЯ
СРЕДА
(РГС)
как
метод
консервирования заключается в хранении плодов и овощей в атмосфере с
пониженной концентрацией кислорода и более высокой, чем в воздухе,
концентрацией диоксида углерода. Снижение концентрации кислорода и
увеличение углекислого газа замедляют процесс газовыделения в 2-3 раза
и уменьшают теплоту дыхания до 3 – 5 %.
Благодаря использованию РГС для хранения плодов и овощей в
охлажденном состоянии увеличиваются сроки созревания и хранения и
уменьшаются потери.
145
МОДИФИЦИРОВАННАЯ
ГАЗОВАЯ
СРЕДА
(МГС)
является
разновидностью РГС. В этом случае газовый состав при хранении плодов
и овощей создается в упаковке продукта и выдерживается с меньшей
точностью.
Для поддержания стабильности газовой среды внутри упаковки при
хранении плодов используют селективно-проницаемые мембраны из пленок
с высокой газопроницаемостью, поглотители углекислого газа и паров
воды, перфорированные пленочные материалы. Часто эти способы
комбинируют, применяя дополнительную обработку плодов, поглотители
этилена, альдегидов и других веществ, выделяемых плодами при хранении
и влияющих на их качество.
Селективно - проницаемые мембраны изготавливают обычно из
силиконового
каучука – пленочного
материала
с
хорошей
газопроницаемостью. Например, хранение яблок в полиэтиленовых
контейнерах с силоксановыми мембранами позволяет значительно
увеличить выход товарных плодов и снизить потери, сократить их
естественную убыль. МГС применяют также для консервирования сырья
животного происхождения и продуктов его переработки.
7.4.
Общие сведения о процессе охлаждения
С момента, когда прерывается существование биологического объекта
(момент убоя скота, сбор плодов, овощей, ягод) должна проводиться
холодильная обработка данного продукта, все этапы которой направлены
на сохранение в нем тех главных компонентов, которые необходимо
передать потребителю в конце заданного срока хранения.
Охлаждение – это первый обязательный этап холодильной технологии
пищевых продуктов. Охлажденным считается продукт, в толще которого
поддерживается температура от 0 до 4 0С.
ЦЕЛЬЮ
ОХЛАЖДЕНИЯ
является
сохранение
первоначального
качества продукта в течение определенного времени. Основная ЗАДАЧА
ОХЛАЖДЕНИЯ заключается в создании неблагоприятных условий для
развития микробиальных и ферментативных процессов в пищевых
продуктах. Охлаждением пищевых продуктов пользуются для удлинения
сроков их хранения. Для многих продуктов выбор конечной температуры,
при которой они будут храниться, имеет большое значение. Повышение
или понижение температуры на несколько градусов, по сравнению с
оптимальной температурой хранения приводит к заболеваниям и
преждевременной порче продуктов.
Продолжительность охлаждения имеет большое значение и зависит от
ряда факторов:
146
1)
зависит от теплопроводности самого продукта, величина
которых очень маленькая, поэтому охлаждение идет медленно – несколько
часов и даже суток. Вследствие низкой теплопроводности продукта в
процессе охлаждения имеет место существенная разница в температуре на
его поверхности и в толще. Лишь к концу процесса охлаждения эта
разница сглаживается;
2)
от толщины продукта – чем больше толщина, тем медленнее
происходит его охлаждение по всему объему;
3)
от состава продукта и вида продукта – продукты с большим
содержанием жира охлаждаются медленнее (например, теплопроводность
жира в три раза медленнее мышечной ткани мяса или рыбы);
4)
температура окружающей среды – например, охлаждение
свиных туш от 40 до 2 0С занимает 36 ч при температуре воздуха 0 0С и
сокращается до 24 ч при температуре воздуха – 2 0С.
Охлаждение считается законченным тогда, когда температура
внутренних слоев понизится до температуры последующего хранения
продукта в холодильнике.
7.5.
Общие сведения процессов подмораживания и
замораживания
В последнее время в промышленности стал применяться новый метод
холодильной обработки в тех случаях, когда требуется сохранять
скоропортящиеся
продукты
более
продолжительное
время,
чем
охлажденные, и менее, чем замороженные.
ПОДМОРАЖИВАНИЕ – это процесс с понижением температуры
продукта
ниже
криоскопической,
сопровождающийся
частичной
кристаллизацией влаги в поверхностном слое.
Продолжительность
хранения
в
подмороженном
состоянии
увеличивается в 2 – 2,5 раза, по сравнению с охлажденными, что создает
возможность транспортировки на дальние расстояния без снижения
качества и товарного вида.
Существуют два основных пути подмораживания:
1) продукт помещают в камеру, где поддерживается температура до –
0
3 С. Температура продукта постепенно понижается, приближаясь к
температуре воздуха камеры. Так подмораживают птицу, мясо, зимние
сорта яблок;
1)
продукт помещают в морозильную камеру, где замораживается
периферийный слой ограниченной толщины. После перемещения продукта
в камеру хранения с температурой –2  –3 0С вследствие внутреннего
теплообмена во всем объеме продукта устанавливается температура,
147
одинаковая с температурой хранения. Этот способ рекомендуется для
подмораживания мяса и рыбы. Температура поверхности должна быть
такой, чтобы после выравнивания температура в толще была –1  –2 0С.
Замораживание – это третий этап в непрерывной цепи холодильной
технологии.
Основными ЦЕЛЯМИ замораживания являются следующие:
1) обеспечение стойкости продукта во время длительного хранения;
2) отделение влаги при концентрировании жидких пищевых продуктов;
3) изменение физических свойств продуктов (твердость, хрупкость)
при подготовке их к дальнейшим технологическим операциям;
4) сублимационной сушки;
5) производства своеобразных пищевых продуктов и придания им
специфических вкусовых и товарных качеств (мороженое,
пельмени).
Основное отличие процесса замораживания от охлаждения состоит в
том, что замороженные продукты являются более стойкими при хранении,
чем охлажденные, поскольку вода в них превращается в лед. При этом
прекращается перемещение растворимых в воде веществ, а следовательно,
питание микроорганизмов и протекание биохимических (ферментативных)
реакций. Эффект замораживания достигается при температуре в центре
продукта от –6 0С и ниже.
Замороженный продукт отличается от охлажденного рядом внешних и
физических признаков и свойств:
 твердостью – результат превращения воды в лед;
 яркостью окраски – результат оптических эффектов, вызываемых
кристаллизацией льда;
 уменьшением удельного веса – следствие расширения воды при
замораживании;
 изменением
термодинамических
характеристик
(теплоемкость,
теплопроводность, температуропроводность).
В технологическом отношении замораживание вызывает изменение в
продукте, препятствующие полному восстановлению первоначальных
свойств. Поэтому говорят о неполной обратимости замораживания
пищевых продуктов, в отличие от их охлаждения (т.к. происходит
травмирование тканей продукта кристаллами льда, частичная денатурация
белка, перераспределение влаги).
Если для замораживания 1 кг воды необходимо отвести 335 кДж
теплоты, то при замораживании 1 кг продукта будет меньше отводиться
теплоты, т.к. в замороженном продукте лед составляет 60 – 70 %. В
таблице 7.1. дана отводимая теплота в кДж при замораживании 1 кг
продуктов до различных температур.
148
Таблица 7.1. Отводимая теплота в кДж при замораживании 1 кг
продуктов до различных температур
Температура
продукта после
замораживания, 0С
– 0,8
– 2,0
– 5, 0
– 10
– 15
Массовая
Мясо
66
доля
0
137,8
173,9
202,9
220,1
воды
Птица
71
0
147,4
186,5
216,7
235,2
в продукте,
%
Рыба
76
0
156,7
199,1
230,6
250,3
Продолжительность процесса замораживания зависит от вида
продукта, его упаковки, толщины, содержания жира, от температуры и
скорости движения охлаждающей среды.
Замерзание начинается с поверхности. Через некоторое время после
помещения в морозильную камеру, продукт покрывается твердой
замороженной коркой, тогда как внутренние слои его остаются мягкими,
незамороженными. Затем начинают промерзать и внутренние слои
продукта. Выделяющееся при их замерзании тепло проходит сквозь
замороженную корку к поверхности продукта и переходит к холодному
воздуху, циркулирующему в морозильной камере. Замороженная корка
постепенно утолщается пока, наконец, продукт не промерзнет на всю
толщину.
7.6.
Хранение пищевых продуктов в холодильниках
Холодильное хранение является четвертым этапом в непрерывной
холодильной цепи, позволяющее обеспечить непрерывные поставки
населению в течение года высококачественных продуктов питания с
минимальными
потерями.
Холодильному
хранению
предшествует
охлаждение, замораживание или подмораживание.
Хранение охлажденных, подмороженных или замороженных продуктов
проводится на базисных и распределительных холодильниках в местах их
производства и в торговле, а также в бытовых холодильниках
потребителя.
Длительность холодильного хранения многократно превосходит
продолжительность холодильной обработки пищевых продуктов. Поэтому
производственные площади и емкости, отводимые для холодильного
хранения намного больше, чем для холодильной обработки. При хранении
не требуется ни отводить тепла (как для охлаждения и замораживания),
ни подводить тепла (как для отепления и размораживания).
ГЛАВНАЯ ЦЕЛЬ ХРАНЕНИЯ – исключить изменение состояния
продуктов, которые находятся на
хранении. Однако, такая цель
недостижима, т.к. любой форме материи присущи изменения. Холодильное
149
хранение ограничивается замедлением изменений, именно тех, которые
ухудшают качество продукта.
Основное средство достижения цели – это стабильная низкая
температура хранения. Иногда при хранении ставится задача не просто
затормозить изменения, а направленно их регулировать (созревание сыров),
тогда хранение становится производственным, технологическим процессом.
Температура хранения охлажденных продуктов от +2 до –2 0С,
замороженных – ниже –18  –20 0С.
Общими обязательными условиями успешного хранения всякого
скоропортящегося продукта являются следующие:
1) доброкачественность поступающих на хранение продуктов (холод
только замедляет или приостанавливает развитие микроорганизмов);
2)
содержание камер в чистоте. Необходимо возможно чаще
проводить дезинфекцию холодильных камер и тщательную их уборку;
3) поддержание в холодильных камерах необходимых температур,
относительной
влажности, скорости
циркуляции воздуха и его
вентиляции;
4) размещение и укладка скоропортящихся продуктов при холодильном
хранении;
5)
строгое соблюдение принципов товарного соседства. Новые
партии продуктов при поступлении на хранение следует помещать в
камеры, в которых хранились подобные продукты. Продукты в
камерах должны хорошо омываться охлаждающим воздухом со всех
сторон, для этого их укладывают не на пол, а на подтоварники или
стеллажи.
7.7.
Общие сведения о процессах отепления и размораживания
Отепление и размораживание – это заключительные
этапы в
непрерывной
цепи
холодильной
технологии,
осуществляемые
непосредственно перед выпуском пищевых продуктов в розничную
торговлю, перед промышленной или кулинарной обработкой.
ЦЕЛЬ этих операций – приведение продукта в состояние, удобное для
дальнейшего использования его и как можно близкое к состоянию,
свойственному натуральному продукту высокого качества.
Учитывая, что отепление – это процесс, обратный охлаждению, а
размораживание – обратный замораживанию, то стремятся достичь
максимальной обратимости этих процессов.
Отепление охлажденных продуктов – это процесс постепенного
повышения температуры продукта до температуры окружающего воздуха
при максимально полном сохранении его качества. Отепление позволяет
150
предотвратить конденсацию влаги из воздуха на более холодную
поверхность продуктов при переходе из холодной среды в теплую и
обсеменение их микрофлорой воздуха.
Отепление проводят в воздушной среде, регулируя в ней количество
водяных паров, и по возможности обеспечивая стерильность. Такие
продукты, как соленые рыбные товары, сливочное масло в отеплении не
нуждаются, т.к. конденсирующаяся на них вода вреда не причиняет, а
плоды, баночные консервы, в отеплении нуждаются.
Отепление
проводят в камерах, оборудованных устройствами
кондиционирования воздуха. Продолжительность отепления зависит от
размеров продукта, вида тары, упаковки, их теплофизических свойств,
скорости движения воздуха, начальной и конечной температуры продукта.
Отепление переохлажденных плодов и овощей продолжается от нескольких
суток до нескольких недель.
Размораживанием называют технологический процесс превращения
льда, содержащегося в мороженных продуктах, в жидкую фазу.
Размораживают почти все мороженные продукты, кроме тех, которые
могут быть реализованы в мороженном виде (мясо, рыба, мороженое).
При поступлении в торговую сеть размораживать продукты не
рекомендуется, т.к. их товарный вид ухудшается.
Размораживание протекает более медленно, чем замораживание,
вследствие различия условий теплопередачи для льда и воды. Для
осуществления фазового перехода льда в воду требуется больше
количества тепла подвести, чем наоборот, из воды в лед.
На качество размороженного продукта существенно влияют скорость и
конечная температура замораживания (быстро замороженные продукты при
–30 0С и ниже необходимо также быстро разморозить для сохранения
качества продукта). Это связано с образованием мелких кристаллов льда.
Вопросы для самоконтроля
1) Что такое холодильная технология и что она изучает?
2) Под влиянием каких факторов продукты питания портятся?
3) Какие бывают методы консервирования?
4) Что такое регулируемая и модифицированная газовые среды ?
5) Что такое охлаждение, замораживание, подмораживание, отепление
и размораживание?
6) От каких факторов зависит продолжительность охлаждения?
7) Какие существуют методы подмораживания?
8) Чем отличается процесс замораживания от процесса
охлаждения?
9) Каковы обязательные условия хранения продуктов?
151
10) Какова цель процессов отепления и размораживания?
Тесты
холодом
1) Способ консервирования
основан на том, что при
понижении температуры:
а) снижаются жизнедеятельность микроорганизмов и активность
тканевых ферментов;
б) увеличиваются жизнедеятельность микроорганизмов и активность
тканевых ферментов;
в) происходит отмирание микроорганизмов и тканевых ферментов;
2) Продукты могут портиться под влиянием:
а) ультрафиолетового излучения;
б) бензойной кислоты;
в) кислорода воздуха и солнечных лучей;
3) Физические методы консервирования основаны на:
а) использовании химических веществ;
б) применение низких и высоких температур, ультрафиолетового и
ионизирующего излучений;
в) соление и сушка;
4) Бактерицидная область включает следующую длину волны:
а) 1000 – 1360 Å; б) 3000 - 3500 Å; в) 1600 – 1900 Å; г)2000 – 2950 Å.
5) Химические вещества, подавляющие микроорганизмы, обитающих на
пищевых продуктах и предохраняющие тем самым их от порчи
называются:
а) фармацевтическими веществами;
б) антисептиками;
в) антибиотиками.
6) При какой температуре продукт считается охлажденным:
а) 2 ÷ 8 0С; б) 0 ÷ 4 0С; в) –3 ÷ 0 0С; г) –5 ÷ 3 0С; д) 0 ÷ 7 0С.
7) Охлаждение считается законченным, если:
а) температура внутренних слоев продукта понизится до температуры
последующего хранения его в холодильнике;
б) температура внешних слоев продукта понизится до температуры для
последующего процесса замораживания;
в) температура внутренних слоев продукта понизится до температуры для
последующего процесса замораживания;
г) температура внешних слоев продукта понизится до температуры
последующего хранения его в холодильнике.
8) Температура хранения охлажденных продуктов:
152
а) 8 ÷ –5 0С;
б) 6 ÷ 4 0С; в) –2 ÷ –7 0С;
г) 2 ÷ –2 0С;
д) 0 ÷ –6 0С;
8. Холодильные технологии при производстве и хранении пищевых
продуктов
8.1.
Технологии охлаждения, замораживания, хранения и
отепления мясных продуктов, птицы и рыбы
В послеубойный период в мясе происходят автолитические изменения,
которые обусловлены действием ферментов, содержащихся в тканях. Сразу
же после убоя животного преобладающим становится процесс созревания
мяса, протекающий под действием содержащихся в самом мясе различных
биологически активных соединений. Этот процесс состоит из двух фаз:
первая – преобладают процессы окоченения мышц, вторая – происходит
размягчение мышечной ткани и накопление продуктов, формирующих
потребительские свойства мяса – аромат, вкус. Для мяса крупного рогатого
скота рекомендованы следующие условия и сроки созревания, при
которых оно приобретает потребительские свойства (нежность, вкус,
аромат): при 0 0С – 12 – 14 суток, 8 0С – 6 суток, 16 – 18 0С – 4 сутки.
Баранина и свинина: 0 0С – 8 и 10 суток.
На
производственные
холодильники
мясо
для
последующей
переработки поступает после убоя и первичной разделки в виде теплых
туш с температурой 38 0С. Далее мясо подвергают охлаждению. Наиболее
распространенным методом охлаждения мяса является воздушный.
Сравнительно новыми методами для совершенствования процесса
охлаждения являются: охлаждение воздухом или другим газом при
повышенном давлении, гидроаэрозольное охлаждение, охлаждение в среде
углекислого газа, охлаждение парами криогенных жидкостей, вакуумное
охлаждение, охлаждение в РГС и МГС, охлаждение с использованием
электрофизических
методов
и
глубокое
охлаждение
продуктов,
упакованных в среде инертных газов.
Воздушным методом мясо в виде туш и полутуш охлаждают в
камерах и туннелях, специально оборудованных подвесными путями. В
процессе
охлаждения
относительная
влажность
воздуха
самоустанавливается на уровне 85 – 92 % за счет испарения влаги из
продукта.
Одностадийное охлаждение проводят при температуре 0 0С и скорости
движения воздуха 0,5 – 2 м/с до температуры в толще мышц бедра на
глубине не менее 6 см от поверхности от 0 до 4 0С. Для говяжьих полутуш
температура воздуха может быть понижена до –2 0С, а для свиных – до –5
0
С. Продолжительность охлаждения при этом составляет 14 – 24 ч. Для
153
интенсифицировання охлаждения применяют двух – и трехстадийный
процесс.
Мясо крупного рогатого скота и свиней замораживают в полутушах и
четвертинах, баранину в тушах. Мясо еще замораживают в блоках,
сортовых отрубах и мелкой расфасовке. Температурно – влажностной
режим: температура от –30 до –40 0С, скорость воздуха 1 – 2 м/с,
относительная влажность воздуха 95 – 100 %, продолжительность процесса
в пределах 24 ч. Продолжительность замораживания свиных полутуш – 18 –
20 ч, бараньих туш – 14 – 16 ч. Интенсифицировать процесс замораживания
можно путем повышения давления воздушного потока, применения
ультразвука и вибрации, криогенных хладагентов.
Охлажденное мясо хранят при температуре воздуха 0  –1 0С, его
умеренной циркуляции 0,1 – 0,2 м/с и относительной влажности 85 – 90 %.
Размещают в камерах хранения на подвесных путях на расстоянии 3 – 5 см
одна от другой. Срок хранения в зависимости от вида и состояния мяса 7
– 12 дней. Переохлажденное мясо с температурой по всему объему туш и
полутуш от –1  –2 0С хранят в подвешенном виде, срок хранения до 17
дней. Удлинить сроки хранения можно мяса можно: применяя предельно
низкие температуры хранения до –2 0С; используя модифицированную
атмосферу – с газообразным азотом или углекислым газом; вакуумную
упаковку, применяя консерванты и антиокислители, нанося покрытия на
поверхность мяса.
Мороженное мясо размещают на хранение в плотных устойчивых
штабелях, уложенных на рейки или решетки; полутуши и четвертины – в
контейнерах в несколько ярусов. Температура хранения не выше –18 0С,
относительная влажность воздуха: 95 – 100 %, естественная циркуляция
воздуха 0,1 м/с. Срок хранения 12 месяцев – в полутушах и четвертинах
мясо, свинины – 6 мес. При температуре хранения –30 0С срок хранения
увеличивается. Для поддержания высокой относительной влажности воздуха
и сокращения потерь массы штабеля укрывают брезентом, упаковочной
тканью с нанесением слоя ледяной глазури и т.д.
Способы размораживания группируют в зависимости от подвода
теплоты. Размораживание в воздухе осуществляется в камерах или
аппаратах с помощью кондиционеров или калориферов. Продукты в
упаковке укладывают в штабель в шахматном порядке, продукты без
упаковки (мясо) подвешивают или размещают на стеллажах (мясо в
отрубах). Температуру и влажность воздуха повышают постепенно, при
температуре 15 – 20 0С, скорость воздуха 2,5 – 3 м/с, продолжительность
размораживания 12 – 14 ч.
В качестве интенсификации процесса размораживания производят его
в паро-воздушной смеси для полутуш мяса – в помещение подается острый
154
пар из паропровода, продолжительность размораживания сокращается; либо
нагрев в электрическом поле – продукты одновременно нагреваются по
всей толще. При использовании тока высокой частоты вся электрическая
энергия превращается в тепловую. Размораживание мякоти мяса в блоках
возможно при частотах ТВЧ выше 25 Гц, расход энергии 78 кВт*ч/т.
Тушки птицы охлаждают воздухом, льдосоляной смесью, ледяной
водой, углекислым газом и азотом. Применяют также комбинированные
методы охлаждения (орошение тушею или погружение их в ледяную воду,
а затем в воздушную).
Тушки помещают в холодильную камеру с температурой 0  –1 0С и
свободным движением воздуха, понижение температуры до –6 0С
осуществляют в течение суток. При интенсивной технологии охлаждения
устанавливается температура –8 0С, скорость воздуха 4 м/с, длительность
охлаждения 3 – 4 ч.
Ледяную воду получают путем добавления к обычной водопроводной
воде чешуйчатого льда или пропускают через испарители, где она
охлаждается. Температура ледяной воды не выше –2 0С, время охлаждения
0,5 – 1 ч.
Битую
птицу
замораживают
в
воздушной
среде
после
предварительного
охлаждения
или
без
него. Продолжительность
замораживания птицы в таре зависит от ее вида и упитанности, от
температуры и скорости движения воздуха. При температуре –18 0С и
естественной циркуляции, продолжительность замораживания составляет 48
– 72 ч., температура –23  –26 0С, скорость воздуха 1 – 1,5 м/с, для кур и
уток – 18 – 20 ч, для гусей и индеек – 35 – 40 ч.
Быстро заморозить птицу можно в скороморозильных аппаратах
туннельного типа при –30  –40 0С и интенсивном движении воздуха.
Продолжительность замораживания 4,5 – 10 ч. Сюда поступают разделанные
тушки птицы после разделки, уложенные в мешочки из пленки и далее,
размещенные в коробках, устанавливаемых на транспортер. Длина туннеля
несколько десятков метров.
Охлажденную птицу хранят в ящиках, которые укладывают в штабеля
с промежутками 10 см, температура воздуха 0  –2 0С, относительная
влажность воздуха 80 – 85 %, срок хранения не более 5 суток со дня
выработки. Упаковка в полимерные пленки позволяет снизить усушку в 10
раз, улучшить санитарное состояние.
Подмороженные тушки птицы хранят при температуре
–2 0С,
относительной влажности воздуха 95 % в течение 25 – 30 суток.
Мороженную птицу размещают на хранение также как и охлажденную
при температуре воздуха не выше –12 0С, относительной влажности
155
воздуха 85 – 95 %, срок хранения на распределительных холодильниках не
ниже 3 – 5 месяцев не упакованных птиц, 6 – 8 месяцев – упакованных.
Размораживание производят в воздухе или паро-воздушной смеси,
нагрев в электрическом поле с использованием тока высокой частоты и в
жидкости (воде, рассоле) – обеспечивает наиболее эффективный теплообмен
с продуктом. Проводится путем погружения продукта в упаковке или без
нее в жидкость.
Рыба является крайне нестойким пищевым продуктом по отношению
к тепловым воздействиям. Холодильная обработка рыбы начинается почти
сразу после вылова и производится на рыболовных судах, оснащенных
холодильными
системами – морозильных
рыболовных
траулерах,
рефрижераторных рыболовецких судах, плавучих рыбоперерабатывающих
базах, в портовых холодильниках.
Рыбу охлаждают льдом, охлажденной пресной и морской водой,
холодным
воздухом,
криогенными
жидкостями (жидким
азотом),
применение комбинированных методов (ледяная вода и лед; лед и жидкий
азот). Для охлаждения рыбы льдом используют различные его виды –
чешуйчатый, трубчатый, плиточный. Охлаждение производят в ящиках,
контейнерах, корзинах, мешках. Для этого рыбу тщательно промывают
чистой водой, дают ей стечь, после чего укладывают рыбу в тару со
льдом в неразделанном или разделанном виде. При этом на дно тары
помещают слой мелко дробленного льда толщиной 2 – 3 см, поверх него
укладывают рыбу, затем опять слой льда. Температура рыбы снижается до
0 0С.
Рыбу перед замораживанием сортируют, а у крупной удаляют
внутренности, слизь смывают чистой водой. Существуют следующие
способы замораживания рыбы: в воздухе с помощью естественного холода,
в смеси льда и соли, с помощью искусственного холода (машинным
методом), применение жидкого азота и углекислого газа, в рассоле и
комбинированные методы.
Способ замораживания в смеси льда и соли основан на фазовых
переходах: плавление льда и растворение соли. Продолжительность
замораживания слоя рыбы до 6 см составляет 10 – 11 ч. Замораживание в
камерах с естественной и принудительной циркуляцией воздуха при
температуре –23  –30 0С при скорости воздуха 5 м/с (для крупных
объектов) и 10 м/с (продукты небольшого размера).
Контактный способ с использованием горизонтальных и вертикальных
плиточных морозильных установок применяют для филе рыбы, филе и
фарша, рыбных палочек и порционных продуктов. Мелкую, среднюю и
крупную рыбу помещают в блок – формы (металлические формы с
крышками) массой 12 кг. Рыбу в мелкой фасовке, упакованную в
156
картонные коробки, пакеты из полимерной пленки замораживают в
открытых противнях. Продолжительность замораживания до –18 0С
составляет рыбы в блоках площадью 60 мм – 3 – 5 ч, крупной и средней
рыбы на противнях – 3 – 6 ч, осетровых и других крупных рыб в
подвешенном состоянии – 6 – 10 ч.
Охлажденную рыбу хранят в ящиках со льдом (с применением
антисептиков) не более суток, в холодильных камерах при температуре 0
 –2 0С и относительной влажности воздуха 90 % не более 2 суток.
Поступившую в места потребления охлажденную рыбу следует сразу же
отправлять на реализацию или на кулинарную обработку.
Рыба характеризуется пониженной сохраняемостью в замороженном
состоянии.
При
хранении
жирной
рыбы
решающим
фактором,
определяющим ее стойкость, является окислительное прогоркание,
вызывающие изменение вкуса, а нежирной – свертывание белков, приводит
к ухудшению структуры тканей мяса. Для защиты от обезвоживания
(усушки) и окислительной порчи при хранении мороженную рыбу
глазируют, упаковывают в полимерные пленочные материалы, коробки и
ящики. Упаковка под вакуумом мороженной рыбы позволяет увеличить
срок ее хранения на 3 – 4 мес. Рыбу спецразделки хранят при температуре
–18 0С, относительной влажности воздуха 90 – 95 % в течение 6 мес;
рыбное филе – 5 мес.
Размораживание проводят орошением в специальных помещениях или
аппаратах. Орошение идет с помощью душевых устройств, куда подается
вода с температурой не выше 20 0С. При размораживании крупной рыбы
для последующего ее горячего или холодного копчения ее нужно
просолить. Поэтому целесообразно совместить процесс размораживания
рыбы в растворе хлористого натрия. Длительность процесса составляет 8 –
10 ч. Например, брикет мороженой кильки в воздухе размораживают 10 –
12 ч, в воде 50 – 60 мин, а с использованием ТВЧ – за 4 минуты.
8.2.
Технологии охлаждения, замораживания и хранения плодов и
овощей
Овощи и фрукты во время своего хранения в охлажденном состоянии
не прекращают жизнедеятельности: они поглощают кислород воздуха и
выделяют углекислоту, влагу и тепло. Это приводит к неравномерному
распределению температуры и влажности, образованию зон влажности и
увядания, развитию микроорганизмов. Интенсивность жизнедеятельности
(дыхания) плодов в охлажденном состоянии зависит от температуры,
влажности, состава окружающей среды. Дыхание ослабевает при
понижении температуры и повышении концентрации углекислого газа. В
157
случае замораживания дыхание плодов прекращается, поэтому их хранят в
низкотемпературных камерах.
Предварительное охлаждение плодов и овощей представляет собой
процесс быстрого понижения их температуры. Существуют различные
способы предварительного охлаждения: в потоке воздуха, обусловленном
разностью давлений; жидкостное охлаждение ледяной водой методом
орошения или погружения; вакуумное охлаждение в специальных
вакуумных охладителях, комбинированное охлаждение. В настоящее время
наибольшее распространение получил воздушный способ в разных
модификациях: в обычных камерах холодильного хранения при средней
скорости движения воздуха 1 – 1,5 м/с и умеренной кратности циркуляции
30 – 40 объемов/ч; в туннельных камерах предварительного охлаждения
или камерах другого типа при больших скоростях воздуха 3 – 4 м/с и
повышенной кратности циркуляции 60 – 100 объемов/ч; в специальных
аппаратах интенсивного охлаждения воздухом при повышенных скоростях
движения до 5 м/с и значительной кратности циркуляции до 150
объемов/ч.
Важным элементом технологии предварительного охлаждения является
допустимая продолжительность времени между сбором продукции и
началом ее охлаждения. Для большинства ягод, плодов и овощей
охлаждение необходимо проводить в наиболее короткие сроки после
сбора. Для земляники этот период составляет 1 – 4 ч после сбора, а его
увеличение приводит к возрастанию общих потерь при хранении в 2 – 2,5
раза. При сокращении времени нахождения персиков в саду после сбора с
24 ч до 10 и 4 ч потери массы от усушки сокращаются соответственно в
2 и 4 раза, а перезревших плодов – в 4 и 9 раз.
Для сокращения потерь косточковые и ягоды рекомендуется перед
транспортированием охлаждать до температуры: 3 0С – вишню, черешню,
абрикосы; 4 0С – персики и землянику; 7 0С – сливы. В результате такого
охлаждения сроки последующего хранения при температуре около 1 0С
увеличиваются: земляники и малины – до 10 дней; черной смородины,
крыжовника – до 20 дней; белой и красной смородины – до 45 дней; вишни,
черешни и сливы – 25 – 90 дней.
Воздушное
охлаждение
плодов
и
овощей
проводят
перед
краткосрочным или длительным хранением в специализированных
холодильных камерах или туннелях до температуры 2 – 15 0С в
соответствии с особенностями растительного сырья. Продолжительность
охлаждения составляет от 3 – 5 до 80 – 100 мин и более при
относительной влажности воздуха 80 – 98 %. Например, зеленую фасоль и
огурцы охлаждают и хранят при температуре 5 – 9 0С в течение
158
соответственно 20 и 9 дней. Цветная капуста при 0 0С сохраняется 30 – 40
дней, а сладкий перец при температуре до 2 0С – до 35 дней.
Выделяют следующие
способы замораживания: замораживание
воздушным способом; замораживание в «кипящем слое» контактный
способ замораживания; замораживание с использованием испарительноконденсационного обмена.
Замораживание воздушным способом проводится в морозильных
камерах и туннельных морозильных аппаратах. Последние отличаются
интенсивной скоростью движения воздуха 4 – 12 м/с и незначительной
интенсивной скоростью замораживания. Продолжительность замораживания
плодов и овощей при –25  –45 0С составляет от нескольких минут до
нескольких часов.
Замораживание в «кипящем слое» происходит под воздействием
подаваемого восходящего потока холодного воздуха, достаточного для
поддержания продукта во взвешенном состоянии.
При контактном способе замораживания продукт зажимается между
двумя металлическими плитами, в которой циркулирует жидкий или
кипящий хладоноситель. Контактные плиточные аппараты непригодны для
замораживания продуктов неправильной формы. При температуре кипения
хладагента –35  –45 0С продолжительность замораживания продукта в
упаковке 0,5 кг составляет 1 – 3 ч, а небольших порций при толщине 50
мм – до часа.
Замораживание с использованием испарительно-конденсационного
обмена применяют, как правило, в тех случаях, когда удаление влаги из
продукта способствует проведению какого-либо последующего процесса,
например, сублимационной сушки.
Хранение плодов и овощей должно производиться при температуре
близкой к точке замерзания воды. Для яблок, груш, капусты следует
выбирать температуру –1  +2 0С при относительной влажности воздуха 90
– 95 %. Камеры хранения оснащают вентиляцией. Для снижения потерь
при хранении применяют технологию хранения в холодильно – газовой
среде
с повышенным содержанием углекислого газа – 3 – 6 % и
пониженным содержанием кислорода – 2 – 5 %.
8.3.
Применение холодильной технологии для молочных
продуктов
Для производства, транспортирования, хранения и реализации молока
и молочных продуктов требуется обязательное присутствие холода. Для
сохранения первоначальных свойств и продления бактерицидной фазы
молоко фильтруют и охлаждают сразу же после доения до 2 – 10 0С. В
159
специальных
молочных
охладителях
для
охлаждения
молока
бесконтактным способом применяют холодную воду, рассол. В этом
случае охлаждение осуществляется быстро – в течение нескольких минут.
Если молоко с ферм после каждого доения сразу же отправляют на
завод, то нецелесообразно проводить низкотемпературное охлаждение. В
таких случаях температуру охлаждения выбирают в зависимости от
промежутка времени, которое проходит с момента конца охлаждения
молока на ферме до момента доставки его на завод. Если этот
промежуток не превышает 6 ч, то молоко охлаждают до 10 0С, если 12 ч
– до 8 0С, если 24 ч – до 5 0С. На молочном заводе упакованные продукты
охлаждают в воздушной среде при температуре 0 0С, и скорости движения
воздуха до 1 м/с.
Из
молочных
продуктов
чаще
всего
замораживают
масло,
предназначенный для переработки творог, некоторые кисломолочные
продукты, редко молоко, сыры.
Для холодильной обработки ящики масла укладывают так, чтобы
обеспечить доступ холодного воздуха к каждому пакету или
вертикальному ряду пакетов. Высота
вертикальных рядов грузовых
пакетов не должна превышать при температуре масла ниже 5 0С – трех
рядов; при 5 – 8 0С – двух и выше – одного. Холодильное замораживание
масла считается законченным, если в монолите на глубине 6 – 8 см
температура продукта не превышает –12 0С.
Сметану, упакованную в бочки, фляги и алюминиевые бидоны, хранят
при температуре 0  –2 0С и относительной влажности воздуха 80 – 85 % до 4 мес.
Сыры хранят в камерах холодильников с батарейной или воздушной
системой охлаждения. В первом случае циркуляция воздуха естественная;
в камерах с воздушной системой охлаждения поддерживают скорость
движения воздуха не более 0,4 м/с. Сыры хранят при температуре –4 ÷ 0
0
С и относительной влажности воздуха 85 – 90 %. Сыры в таре (ящиках,
барабанах) укладывают по партиям в штабеля, между рядами
прокладывают рейки.
Мороженое всех видов (кроме мягкого) хранят при температуре не
выше –18 0С. Качество мороженого зависит от колебаний температурного
поля камеры, которые не должны превышать  1 0С. Срок хранения
молочного мороженого фасованного составляет 1,5 мес., сливочного – 2 мес.,
пломбира фасованного – 2 мес.
Сроки хранения сливочного масла зависят от его вида, способа
выработки, упаковки, условий хранения. Масло хранят по складским
партиям (маркам). Каждую партию укладывают в отдельный штабель по
видам и сортам. Срок хранения крестьянского масла при температуре
160
воздуха –12 0С составляет – 1 мес., при –18 0С и ниже – 3 мес. Срок
хранения шоколадного масла при –12 0С составляет 4 мес., при – 18 0С и
ниже – 5 мес. Относительную влажность воздуха в камере хранения масла
поддерживают в пределах 85 – 90 %.
8.4. Технология хранения, замораживания и размораживания
некоторых продуктов в бытовых холодильниках
Приведенные ниже сроки хранения продуктов соответствуют
усредненным рекомендациям отечественных и зарубежных диетологов.
1) +10  +14 0С. Наиболее благоприятные условия для длительного
хранения сухих вин, напитков и соков, солений, многих сортов фруктов и
овощей в свежем виде. Такие температуры обеспечиваются в камерах и
отделениях с регулируемой влажностью. Оптимальная влажность,
необходимая для хранения фруктов и овощей составляет 90 %. При более
высокой влажности фрукты и овощи могут плесневеть, а при пониженной
влажности
они
быстрее
увядают
и
теряют
гастрономическую
привлекательность.
2) +3  +8 0С. Нормальные условия для хранения продуктов
ежедневного
потребления.
Такие
температуры
поддерживаются
в
холодильных камерах. Мясные блюда промышленного приготовления
можно хранить до 6 дней, а домашнего – 2 дня, рыбные блюда
промышленного приготовления – 2 – 3 дня, а домашнего – 3-4 дня, молоко и
хлеб – до 7 дней, творог до 10 дней, масло до 14, сыр – до 20, овощи и
фрукты – от 1 недели (сливы) до 10 месяцев (яблоки), соки и напитки – 1012 месяцев, пиво – 10-14 месяцев.
3) +3  –3 0С. Условия длительного хранения продуктов в
переохлажденном, но не замороженном состоянии, обеспечиваются в
холодильных камерах и камерах нулевых температур, а также под
низкотемпературным отделением в некоторых моделях однокамерных
холодильников. При температурах, близких к точке замерзания, на
поверхности продукта происходит кристаллообразование, а внутри он
остается незамороженным. Биологические процессы, увядание и созревание
существенно замедляются, продукты лучше сохраняют цвет, запах и вкус.
Условия в «сухой зоне» (–3  –0,5 0С при влажности около 50 %)
наиболее благоприятны для хранения птицы и рыбы, морских и молочных
продуктов в течение 1 недели. Сметана хорошо сохраняется в течение 2 –
3 недель. Условия во «влажной зоне» (+0,5  +3 0С при влажности около
90 %) наиболее благоприятны для длительного хранения некоторых видов
овощей, ягод и фруктов.
161
4) –3  –8 0С. Условия непродолжительного хранения замороженных
продуктов в низкотемпературном отделении с одной или двумя
звездочками, либо с тремя звездочками на экономичных режимах. Такие
условия хороши для приготовления и хранения пищевого льда и
мороженого, а также для хранения небольших количеств замороженных
полуфабрикатов и готовых блюд. Молоко, мясные и рыбные блюда
домашнего приготовления можно хранить 2 – 3 недели. Хлеб, масло,
творог, сыр, мясные и рыбные блюда промышленного приготовления – до 4
недель.
5) –12  –15 0С. Условия среднесрочного хранения замороженных
продуктов в низкотемпературном отделении с двумя звездочками на
холодильных режимах и с тремя звездочками на средних. Хлеб, молоко,
мясные и рыбные блюда домашнего приготовления можно хранить 2 – 3
месяца, масло и рыбные блюда промышленного приготовления – до 4,
творог и сыр – 3-5, мясные блюда промышленного приготовления – 3-8
месяцев.
6) Ниже –18 0С. Условия длительного хранения замороженных
продуктов в низкотемпературном отделении с тремя звездочками на
холодных
режимах, в низкотемпературных камерах двух-, трех- и
многокамерных холодильников, в горизонтальных и вертикальных
морозильниках.
Мясные и рыбные блюда домашнего приготовления можно хранить 3
– 4 месяца, хлеб и молоко – 4-6, рыбные блюда промышленного
приготовления – 5-9,
яйца – 8-10, мясные блюда промышленного
приготовления – 4-12, творог, сыр, масло, овощи и фрукты – 6-12 месяцев.
По международным стандартам температура длительного хранения –18
0
С принята как целесообразный компромисс. При температурах ниже –18
0
С все биологические процессы в продуктах замедляются настолько, что
некоторые из них можно хранить до года без риска причинить ущерб
здоровью. Продукты, которые хорошо сохраняются при –18 0С в течение
года, при –15 0С начинают терять свои свойства уже после 5 месяцев
хранения. При –12 0С мясо и овощи в обычной бумаге могут храниться
до 3 месяцев, а при –6 0С – до двух недель. В случае даже
кратковременного повышения температуры до –9 0С продукты для
длительного хранения непригодны. Их нужно переработать, а затем можно
хранить в переработанном виде.
162
1) МЯСО.
Замораживать можно только мясо хорошего качества.
Разовая загрузка свежего мяса за сутки не должна превышать ¼ объема
морозильной камеры, указанной в инструкции на холодильник или
морозильник. Перед замораживанием вырезать жир и разрезать мясо на
куски толщиной не более 4 – 5 см, пригодные для разового использования.
Разрезанные куски завернуть в металлическую фольгу так, чтобы между
мясом и фольгой осталось как можно меньше воздуха. Свинину и
телятину рекомендуется замораживать в парном состоянии сразу же после
убоя, говядину – после выдержки в течение 4 – 5 дней при температуре 4 – 7
0
С, а баранину – в течение 6 дней.
Размораживать мясо можно при комнатной температуре,
в
холодильной камере или микроволновой печи. Куски мяса по 500 г в
холодильной камере размораживаются за 5 – 6 ч. Размораживание мяса на
глубину 1 см от поверхности происходит в холодильной камере за 3-4 ч,
на воздухе при комнатной температуре – за 2-2,5 ч, в духовке при 50 0С –
за 30 мин. Быстрозамороженные полуфабрикаты и готовые блюда можно
размораживать и разогревать на газовой или электрической плите и в
духовке при 150 – 220 0С. Лучше всего гастрономические свойства продукта
сохраняются при размораживании в микроволновой печи. Под воздействии
СВЧ-излучения продукт равномерно прогревается по всему объему. Не
рекомендуется размораживать распакованное мясо в воде, поскольку с
водой вымываются соки и питательные вещества.
Любое замороженное порционное мясо, кроме свинины, а также
мелкую
птицу
предпочтительно
готовить
к
употреблению
без
размораживания на слабом огне, немного увеличив время доведения до
готовности. Дополнительное время требуется на оттаивание в начале варки
или тушения мяса.
2) ДОМАШНЯЯ ПТИЦА, КРОЛИКИ, ДИЧЬ. Птицу, кроликов и дичь
перед замораживанием выдержать 2 – 3 дня в холодильной камере при
температуре 4 – 7 0С. Размеры порций для замораживания должны быть
такими же, как для употребления. Внутренности упаковать отдельно,
поскольку время их хранения значительно меньше, чем тушек.
Фаршировать тушки перед замораживанием не рекомендуется. Птицу
перед приготовлением полностью разморозить.
3) РЫБА.
Рыбу замораживают только свежую. Не допускается
размораживание и последующее замораживание. Наилучшее качество
продукта достигается, если рыба замораживается не позже чем через 3 ч
после улова. Крупную рыбу перед замораживанием разрезать на порции.
Филе и куски рыбы разделить пленкой или жиронепроницаемой бумагой.
163
По другому способу ее можно заледенить: выдержать 2 – 3 ч в
морозильной камере и опустить на несколько секунд в холодную воду.
После образования ледяной корки рыбу упаковать.
Размораживать рыбу следует в упаковке при комнатной температуре
за 2 – 3 ч до приготовления или в проточной воде. Время размораживания
в холодильной камере составляет 3 – 4 ч на каждые 500 г. Крабов, раков,
креветок перед замораживанием нужно отварить.
4) МОЛОЧНЫЕ ПРОДУКТЫ. Молоко нужно замораживать только
пастеризованное. Простые сливки и майонезы при замораживании
свертываются. Сметана после размораживания расслаивается и теряет свои
гастрономические качества. Твердые сыры для продолжительного хранения
предпочтительно замораживать готовыми к употреблению, натертыми на
терке. Прессованный творог и мягкие сыры можно замораживать для
непродолжительного хранения. Размораживать при комнатной температуре в
течение 2–3 ч или в холодильной камере 4–5 ч.
5) ЯЙЦА. Скорлупа яиц при замораживании лопается, поэтому яйца
перед замораживанием рекомендуется разбить и взболтать вилкой, добавить
немного соли или сахара и хранить в небольших количествах. Можно
заморозить отдельно белок и желток в льдо-форме, добавив немного соли
или сахара в желток, если желательно сохранить его густым.
6) ОВОЩИ. Почти все овощи, кроме тех, что содержат много влаги
(лук, кабачки, помидоры, зеленый перец, сельдерей и т.д.), можно
успешно замораживать. Для замораживания отобрать только свежие овощи
хорошего качества. Предпочтительно замораживать овощи через 2 – 3 ч
после сбора, чтобы в наибольшей степени сохранить их первоначальные
свойства.
Салат не рекомендуется замораживать, поскольку он при этом теряет
свою свежесть и вкусовые качества. Свежие овощи перед замораживанием
бланшировать в кипящей воде: 250 г подготовленных овощей поместить в
проволочный дуршлаг, опустить в 4-х литровую кастрюлю, наполненную
горячей водой и выдержать до кипения. Вместо бланширования овощи
можно опустить на несколько секунд в кипящую подсоленную воду (30 г
соли на 4 л воды) и затем сразу же охладить под струей воды. Дать воде
стечь и хорошо просушить перед упаковкой. Разделить на порции и
упаковать. Мелкие порции можно уложить в емкости большего размера.
164
Все замороженные овощи можно готовить не оттаивая, увеличив
время обычной варки примерно на треть. Свежезамороженные овощи,
бланшированные
перед
замораживанием,
готовятся
быстрее
незамороженных. Самые высококачественные замороженные овощи после
продолжительной варки теряют вкус, аромат и питательные свойства. При
варке быстрозамороженных овощей потери витаминов намного меньше,
чем при варке свежих.
Овощи в количестве 0,5 – 1,0 кг размораживаются на воздухе при
комнатной температуре за 3 – 4 ч, в холодильной камере – за 10 – 12 ч, а в
микроволновой печи – за 4 – 6 мин.
7)
ФРУКТЫ. Замораживать можно любые доброкачественные
фрукты. Поврежденные, недозрелые и перезрелые плоды бракуют.
Крупные плоды перед замораживанием разрезать на тонкие дольки:
если замораживать, например, дыню целиком, то она испортится внутри
еще до полного ее промерзания.
Некоторые фрукты можно готовить в замороженном состоянии, хотя
при этом они склонны терять свою форму. Замороженные ягоды и
фрукты можно без размораживания использовать в качестве начинки для
различных кулинарных изделий. Перед употреблением замороженные
фрукты и ягоды можно залить нагретым сахарным сиропом.
Не следует мыть замороженные продукты (это должно быть сделано
перед замораживанием) и оттаивать их в воде без упаковки.
Замороженные фрукты, ягоды и овощи,
предназначенные для
употребления в сыром виде, рекомендуется размораживать в собственной
упаковке. Плоды в герметичной упаковке рекомендуется размораживать в
горячей проточной воде при 35 – 45 0С или частично заполненной водой и
закрытой крышкой кастрюле.
Фрукты, ягоды и овощи рекомендуется размораживать к моменту
употребления. В размороженном состоянии даже при хранении в
холодильной камере они через несколько часов темнеют, размягчаются,
появляются посторонние запахи и привкус.
Фрукты в количестве 0,5 – 1,0 кг размораживаются на воздухе при
комнатной температуре за 4 – 6 ч, в холодильной камере – за 12 – 15 ч, а в
микроволновой печи – за 4 – 6 мин.
165
Вопросы для самоконтроля
1) Что такое процесс созревания мяса?
2) Какой соблюдают температурно – влажностной режим
замораживании мяса, свинины, баранины?
3) Каким образом охлаждают и размораживают рыбу?
4) Какие продукты хранятся в бытовых холодильниках
температуре 10 ÷ 14 0С?
5) Как замораживают овощи в бытовых холодильниках?
при
при
Тесты
1) При 0 0С мясо крупного рогатого скота созревает за:
а) 5 суток; б) 8 – 9 суток; в) 12 – 14 суток; г) 3 – 4 сутки; д) 17 суток.
2) При продолжительности замораживания битой птицы 48 – 72 ч
температура составит:
а) – 18 0С;
б) – 3 0С;
в) – 40 0С;
г) – 9 0С;
д) – 32 0С.
3) Брикет мороженой кильки с использованием ТВЧ размораживается
за:
а) 1 ч;
б) 30 мин;
в) 3,5 ч;
г) 15 мин;
д) 4 мин.
4) Фрукты в количестве 0,5 – 1 кг размораживаются на воздухе при
комнатной температуре за:
а) 12 – 15 ч; б) 4 – 6 мин; в) 4 – 5 ч; г) 30 – 50 мин; д) 9 – 10 ч;
5) Мясные и рыбные блюда домашнего приготовления можно хранить
при температуре ниже –18 0С:
а) 2 – 3 недели; б) 3 – 4 месяца; в) 3 – 4 года; г) 5 – 8 суток.
Тесты по дисциплине
1. В регулирующем вентиле происходит процесс:
а) расшиерение газа с совершением внешней работы;
б) дросселирование;
в) термоэлектрический эффект;
г) вихревой эффект.
2. Конденсация – это процесс перехода
166
а) из жидкой фазы в паровую при поглощении теплоты;
б) из паровой в жидкую с выделением теплоты;
в) из твердой в паровую с поглощением теплоты;
г) из паровой в твердую с выделением теплоты.
3. Витрины с температурой внутри охлаждаемого объема -6; -8; -12 С
служат для:
а) кратковременной демонстрации замороженных продуктов;
б) длительного хранения замороженных продуктов;
в) долговременного хранения охлажденных продуктов.
4. Для предприятий общественного питания подходят шкафы-витрины с
объемом:
а) 500 – 800 л; б) 1000 – 1200 л; в) 100 – 250 л; г) 400-700 л.
5. Коэффициент теплопроводности измеряется в
а) Вт/(м*К);
б) (Дж/м2*К);
в) м2/с;
г) Вт/(м3*К).
6. Что влияет на снижение криоскопической температуры в область
отрицательных температур?
а) витамины б) ферменты; в) жиры; г) минеральные соли.
7. Зависимость t = f (x, y, z, ) может быть найдена из уравнения
а) Пелетье; б) Джоуля; в) Максвелла; г) Фурье.
8. При отрицательных температурах легко погибают
а) бактерии Coli-формы;
б) споры плесневых грибов;
в) споровые формы бактерий; г) психрофилы.
9. При какой температуре достигается процесс замораживания:
а) –1 0С и ниже; б) –6 0С и ниже; в) –12 0С и ниже; г) 0 ÷ –2 0С.
10. Отепление – это процесс обратный процессу:
167
а) охлаждения; б) замораживания; в) подмораживания.
11.Фрукты в количестве 0,5 – 1,0 кг размораживаются в холодильной
камере за
а) 4 – 6 ч;
б) 12 – 15 ч;
в) 1 – 2 ч;
г) 20 – 25 ч.
9. Список литературы
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Румянцев Ю. Д., Каяюнов В. С. Холодильная техника.Спб.: Профессия,
2005 – 360 с.;
Терехова О. Н. Холодильная техника и технология. Сборник примеров
расчетов и лабораторных работ, Алтай: АлтГТУ, 2005. – 124 с.;
Цуранов О. А., Крысин А. Г. Холодильная техника и технология, Спб:
Лидер, 2004. – 448 с.;
Шмакова Т. А. Научные основы применения холода в производстве
пищевых продуктов. Рабочая программа и методические указания. М.:
МГУТУ, 2008. – 28 с;
Шмакова Т. А. Холодильная технология. Практикум для студентов. М.:
МГУТУ, 2007. – 32 с.;
Шмакова Т. А. Холодильная технология. Научные основы применения
холода в производстве пищевых продуктов. Учебно-практическое
пособие. М.: МГУТУ, 2007. – 64 с.;
Воробьева Н.Н. Холодильная техника и технология. – К.: КТИПП, 2006.
– 268 с.;
Воробьева Н. Н. Теплофизические процессы в холодильной технологии.
– К.: КТИПП, 2007. – 150 с.;
Новикова М. А., Новиков В. И. Холодильная технология. Научные основы
применения холода в производстве пищевых продуктов. Учебнопрактическое пособие. – М.: МГУТУ, 2004 – 64 с.
168
Шмакова Татьяна Анатольевна
Учебное
пособие
Научные основы применения холода в производстве
пищевых продуктов
Подписано к печати
Тираж
Заказ №
Изд. №
169
ПРИЛОЖЕНИЕ 6
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ
ИМ. К. Г. РАЗУМОВСКОГО »
Кафедра Кондиционирования и вентиляции
Научные основы применения холода в
производстве пищевых продуктов
Для специальностей:
260302.65 – Технология рыбы и рыбных продуктов,
260401.65 – Технология жиров, эфирных масел и парфюмернокосметических продуктов,
260202.65 – Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий,
260204.65 – Технология бродильных производств и виноделие
Форма обучения: очная полная, очная сокращенная, заочная полная,
заочная сокращенная
Сроки обучения: очная полная – 5 лет, очная сокращенная- 4 года, заочная
полная- 6 лет, заочная сокращенная- 5 лет
Курс: 2, 3
Москва – 2012
170
УДК
Обсуждена и одобрена на заседании кафедры «Кондиционирования и
вентиляции» Московского государственного университета технологий и
управления им. К.Г.Разумовского (протокол № 9 от «22» мая 2012 г.).
Утверждена на заседании Совета института «Биотехнологий и Рыбного
Хозяйства»
Московского
государственного
университета
технологий
и
управления им. К.Г. Разумовского (протокол № 10 от «25» июня 2012г.).
Составитель:
Шмакова Татьяна Анатольевна
- старший преподаватель кафедры
Кондиционирования и вентиляции (КиВ) МГУТУ им. К.Г. Разумовского
Рецензент:
Борисенко Д. И. – к.т.н., доцент
кафедры КиВ
МГУТУ им. К.Г.
Разумовского
© Шмакова Т.А. Научные
основы
применения
холода
продуктов. Рабочая программа дисциплины Научные
производстве
пищевых
в
основы
производстве
применения
пищевых
холода
в
продуктов. Рекомендуется для подготовки по специальностям
260302, 260401, 260203 и 260204. М.: МГУТУ им. К.Г.Разумовского, 2012.– 24 с.
Настоящая программа представляет цели, задачи, общие требования к
содержанию и уровню усвоения дисциплины, трудоемкость и виды учебной
работы по дисциплине Научные основы применения холода в производстве
пищевых
продуктов для подготовки инженеров по специальностям 260302,
260401, 260203 и 260204 в соответствии с Государственным Образовательным
Стандартом Высшего профессионального образования для специалистов.
 Московский государственный университет технологий и
управления им. К.Г. Разумовского, 2012 г.
109004, Москва, Земляной вал, д. 73.
 Шмакова Т. А.
171
Содержание
1.
Цели и задачи дисциплины
4
2.
Содержание дисциплины
5
2.1. Организационно – методические данные дисциплины
6
2.2. Тематическое содержание рабочей учебной программы
7
2.3. Тематический план аудиторных занятий
11
3.
Лабораторные работы (практические занятия)
16
4.
Самостоятельная работа
18
5.
Учебно- методическое обеспечение дисциплины
20
6.
Материально – техническое обеспечение дисциплины
21
7.
Методические рекомендации по организации изучения
дисциплины
8.
22
Материалы, устанавливающие содержание и порядок
проведения текущего и промежуточного контроля знаний
172
23
1. Цели и задачи дисциплины
Учебная дисциплина «Научные
производстве
пищевых
основы
продуктов»
применения
относится
общепрофессиональным дисциплинам и курсам
по
холода
к
в
ОПД.В.00–
выбору
студента,
устанавливаемые ВУЗом (факультетом) государственного образовательного
стандарта
по специальностям
масел
и
парфюмерно–косметических
хлеба,
кондитерских
бродильных
и
производств
260401.65 - Технология
эфирных
продуктов; 260202.65 – Технология
макаронных
и
жиров,
изделий,
260204.65 – Технология
виноделие, 260302.65 – Технология рыбы и
рыбных продуктов, квалификация (степень) - специалист (инженер).
Цели изучения дисциплины
Целью изучения дисциплины «Научные основы применения холода в
производстве пищевых продуктов» является изучение
принципиальных
положений
теории
и
практики
основных
и
технологий
и
оборудования при производстве замороженных продуктов питания.
Глубокое знание курса способствует формированию специалиста –
инженера – технолога способного предвидеть перспективы применения
использования холода в производстве и переработке пищевых продуктов,
активно участвовать в создании и развитии отрасли производства и
хранения замороженных продуктов, позволяющей решать ряд задач в
обеспечении населения основными продуктами питания.
Задачи изучения дисциплины
В результате изучения данной дисциплины студент должен:

получить
представление
о
методах
замораживания пищевых
продуктов;

познакомиться с ассортиментом замораживаемой продукции;

изучить технологии производства основных видов замороженных
продуктов;
173

познакомиться
с исследованиями по тепло - и массообмену при
замораживании пищевых продуктов;

иметь представление о технике при производстве замороженных
продуктов;

получить
представление
о
конструктивном оформлении процесса
замораживания пищевых продуктов.
Место дисциплины в структуре образовательной программы
Дисциплина относится к компоненту ОПД.В.00 - общепрофессиональным
дисциплинам и курсам
по
выбору
студента, устанавливаемые
ВУЗом
(факультетом). Для ее изучения необходимы знания изучающих дисциплин:
физики, математики, теплотехники. Она является предшествующей для
изучения дисциплины «Холодильная техника и технология».
Изучение дисциплины происходит на 2 курсе в 4 семестре для
специалистов очных полных, очных сокращенных, заочных сокращенных
форм обучения и на 3 курсе в 6 семестре для специалистов заочных
полных форм обучения.
2. Содержание дисциплины
Предметная
область
поставленных целей,
дисциплины, обеспечивающая достижение
включает
изучение
методов
получения
низких
температур, принципа работы парокомпрессионных холодильных машин,
холодильных технологий при производстве пищевых продуктов.
Главной
содержательной
формирование
знаний
основ
частью
предметной
холодильной
техники
области
и
является
технологий
в
производстве продуктов питания.
Объектами
изучения
в
дисциплине
являются
продовольственное
сырье и продовольственные товары растительного и животного происхождения
(натуральные растительные масла, маргарин, мыло, глицерин (260401.65), вино,
174
пиво, безалкогольные напитки и другие продукты переработки винограда
(260204.65), рыба и рыбные продукты, ракообразные, моллюски (260302.65),
хлеб, кондитерские и макаронные изделия (260202.65) а именно, изучаются:
состав и свойства пищевых продуктов, физические и теплофизические их
характеристики, их изменения при понижении температуры, необходимые
в расчетах процессов холодильных технологий, микрофлора пищевых
продуктов и причины их порчи. Также объектами изучения в данной
дисциплине
является
необходимые
для
холодильная техника – холодильные
реализации
процессов
охлаждения,
машины –
замораживания,
хранения, транспортировки, отепления и размораживания продуктов.
При изучении дисциплины рассматриваются:

различные методы получения низких температур;

элементы холодильной техники и принцип их работы;

теплофизические характеристики и состав пищевых продуктов в
холодильной технологии;

физика процессов охлаждения и замораживания;

устойчивость микроорганизмов к отрицательным температурам;

методы консервирования;

виды процессов холодильной технологии пищевых продуктов.
2.1. Организационно – методические данные дисциплины
Общая
трудоемкость
специальностей
дисциплины
260204.65 – Технология
составляет:
бродильных
60
часов
для
производств и
виноделия; 50 часов - 260202.65 - Технология хлеба, кондитерских и
макаронных
продуктов,
изделий, 60 ч – 260302.65 – Технология
50 ч - 260401.65 – Технология
жиров,
рыбы
эфирных
и
рыбных
масел
и
парфюмерно–косметических продуктов, очных и заочных форм обучения.
175
Рекомендуемое распределение трудоемкости дисциплины по видам учебной
работы представлено в таблице 1.1.
Таблица 1.1
Распределение трудоемкости дисциплины по видам учебной работы для студентов
очной и заочной формы обучения специальностей 260204.65, 260202.65, 260302.65,
260401.65
Самост.
Форма Лекции Лаб.раб. Практич. Контр.
Всего
работа, Экз.
Спец. Курс
обуч.
(часы)
(часы)
зан. (ч.) раб.(ч.)
Зач. (часы)
ч
260202
3
зчн.плн.
2
6
42
1
50
260202
2
зчн.скр
4
6
40
1
50
260202
2
очн.плн.
20
14
16
1
50
260202
2
очн.скр.
6
6
38
1
50
260204
3
зчн.плн.
2
6
52
1
60
260204
2
зчн.скр
4
8
48
1
60
260204
2
очн.плн
20
14
26
1
60
260204
2
очн.скр.
6
6
48
1
60
260401
3
зчн.плн.
2
6
42
1
50
260401
2
очн.плн.
20
16
24
1
60
260302
3
зчн.плн.
2
4
54
1
60
260302
2
зчн.скр
2
4
54
1
60
К видам учебной работы отнесены: лекции, консультации, семинары,
практические
занятия,
лабораторные
работы,
контрольные
работы,
коллоквиумы, самостоятельные работы, научно-исследовательская работа,
курсовое проектирование (курсовая работа).
Вуз может устанавливать другие виды учебных занятий.
К формам контроля относят: собеседование, коллоквиум, зачет, экзамен,
тест, контрольная работа, эссе и иные творческие работы, реферат, отчет (по
практикам, научно-исследовательской работе, курсовая работа (проект) т.е.
письменные работы, выпускная квалификационная работа).
2.2. Тематическое содержание рабочей учебной программы
Тема 1. Элементы холодильной техники.
Тема 1.1. Методы получения низких температур
176
Определения: температуры, давления. Единицы измерения температуры
и давления. Диапазоны низких температур: деление на две группы –
области
умеренного
холода
и
глубокого
холода,
их
температурные
интервалы и применения в холодильной технике и технологии.
Фазовые
состояния
вещества
и
переходы
в
другое
агрегатное
состояние – твердое, жидкое и газообразное. Диаграмма состояния воды,
условия равновесия между различными фазами в диапазоне давлений
0–
0,1 МПа. Естественное и искусственное охлаждение и их осуществление –
аккумулирование
естественного
холода,
выражение
второго
закона
которых
происходит
фазовый переход
термодинамики.
Физические
вещества:
процессы,
плавление,
при
конденсация,
испарение,
сублимация,
кипение.
Определения основных понятий и рассмотрение каждого процесса более
углубленно.
Искусственное охлаждение за счет расширения газа с совершением
внешней
работы,
дросселирования
(эффекта
Джоуля – Томпсона)
и
термоэлектирического эффекта (эффекта Пелетье).
Тема 1.2. Парокомпрессионные холодильные машины
Определение
холодильной
машины.
Классификация
промышленных
холодильных машин на 3 группы: компрессионные (паровые и газовые),
теплоиспользующие
парокомпрессионных
компрессор,
и
термоэлектрические.
холодильных
испаритель,
Схема и
машин (ПКХМ).
конденсатор,
принцип работы
Элементы
регулирующий
ПКХМ:
вентиль.
Их
назначение при осуществлении холодильного цикла. Производительность
компрессора. Тепловой
охлаждение.
рассолы,
поток
Qк. Непосредственное
Хладагенты (аммиак
жидкий
диоксид
и
фреоны)
углерода
и
и
т.д.),
и
хладоносители
используемые
осуществлении непосредственного или косвенного охлаждения.
177
косвенное
(вода,
при
Тема 2. Физика процессов холодильных технологий
Тема 2.1. Процесс охлаждения
Математические
методы
расчета
процесса
охлаждения:
теория
теплопроводности, определение температуры t тела как функции координат
какой-то точки и времени (t = f (x, y, z,  нестационарные процессы.
Дифференциальное
уравнение
теплопроводности
Фурье.
Решение
уравнения Фурье с учетом граничных и временных условий.
Готовые
расчетные формулы для трех задач – неограниченной пластины, цилиндра
бесконечной длины и шара. Безразмерные комплексы – критерии Био и
Фурье, безразмерные координата и температура.
Определение продолжительности охлаждения. Номограммы для трех
задач. Количество теплоты, отводимой от продуктов при охлаждении.
Алгоритм расчета задач процесса охлаждения. В задачу расчета
входит
определение
Алгоритм
температуры
включает
в
центре
следующие
охлажденного
этапы:
продукта.
нахождение
температуропроводности, расчет критериев Био и Фурье, нахождение по
номограмме
безразмерной
температуры
и
определения в конце
этапа
температуры в центре продукта.
Тема 2.2. Процесс замораживания
Математические
методы
расчета
процесса
замораживания:
теория
теплопроводности, определение температуры t тела как функции координат
какой-то точки и времени (t = f (x, y, z,  нестационарные процессы.
Дифференциальное
уравнение
теплопроводности
Фурье.
Решение
уравнения Фурье с учетом граничных и временных условий.
Готовые
расчетные формулы для трех задач – неограниченной пластины, цилиндра
бесконечной длины и шара. Безразмерные комплексы – критерии Био и
Фурье, безразмерные координата и температура.
178
Определение
трех
задач.
продолжительности
Количество
теплоты,
замораживания.
Номограммы для
отводимой
продуктов
от
при
замораживании.
Алгоритм расчета задач процесса замораживания. В задачу расчета
входит
определение
отводимого
продолжительности
количества
теплоты
от
замораживания
продукта.
продукта
Алгоритм
и
включает
следующие стадии: определение критерия Био и безразмерной температуры
для процесса охлаждения, нахождение критерия Фурье по номограмме,
расчет продолжительности охлаждения, определение по формуле Планка
продолжительности замораживания, расчет критерия Био и безразмерной
температуры для замороженного продукта, нахождение по номограмме
критерия Фурье и определения периода домораживания продукта, расчет
полной
продолжительности
процесса
замораживания
и
количества
отведенной теплоты от замороженного продукта.
Тема 3. Холодильные технологии при производстве и хранении пищевых
продуктов
Тема 3.1. Процессы охлаждения и замораживания. Холодильное хранение
пищевых продуктов.
Общие
сведения:
определения понятий холодильной
охлаждения, подмораживания и
технологии,
замораживания, цели и задачи данных
процессов.
Зависимость
продолжительности
охлаждения и замораживания от
различных факторов – теплопроводности и толщины продукта, состава и
вида
продуктов,
температуры
окружающей
среды.
Температурно –
влажностной режим процессов охлаждения и замораживания.
Два метода подмораживания. Виды
подмораживания
первым
и
вторым
179
продуктов
для
процесса
методом. Отличия
процессов
охлаждения и
замораживания.
Отличия
замороженных
продуктов
от
охлажденных по внешним и физическим признакам и свойствам.
Непрерывная
базисные,
холодильная
цепь.
Классификация
холодильников –
распределительные, производственные, торговые, бытовые,
их
назначение.
Холодильное хранение пищевых продуктов: длительность и основные
цели холодильного хранения пищевых продуктов, средство достижения
целей. Температурный режим холодильного хранения. Общие обязательные
условия: доброкачественность, чистота камер, поддержание темперурновлажностного
режима,
скорости
циркуляции
воздуха,
вентиляции,
размещение и укладка скоропортящихся продуктов, принцип товарного
соседства.
Технологии процессов охлаждения, замораживания и холодильного
хранения мясных продуктов, птицы, рыбы, плодов и овощей, молочных
продуктов в пищевой промышленности.
Тема 3.2. Процессы отепления и размораживая продуктов
Процессы отепления и размораживания как заключительные этапы в
непрерывной
цепи
холодильной
технологии.
Определения
понятий
отепления и размораживания. Цель данных процессов.
Продукты,
подверженные
отепления – системы
отеплению.
кондиционирования
Оборудование
воздуха.
для
процесса
Продолжительность
процесса отепления и ее зависимость от ряда факторов – размера продуктов
и их теплофизических свойств, вида тары, упаковки, скорости движения
воздуха, начальной и конечной температуры продукта.
Временные интервалы процессов размораживания и замораживания.
Влияние различных параметров на качество размороженных продуктов –
скорость замораживания, конечная температура замораживания.
180
Технологии процессов отепления и размораживания мясных продуктов,
птицы,
рыбы,
плодов и
овощей,
молочных
продуктов
в
пищевой
промышленности.
2.3. Тематический план аудиторных занятий
В таблицах 2.1 – 2.4 представлены рекомендуемая трудоемкость и
виды учебной работы в соответствии с темами дисциплины для студентов
очной и заочной форм обучения специальностей 260401.65, 260202.65,
260302.65 и 260204.65.
Таблица 2.1
Базовые темы дисциплины, рекомендуемая трудоемкость и виды учебной работы для
студентов очной формы обучения специальностей 260401.65, 260202.65
академические часы
1
2
3
4
5
6
7
1. Элементы
холодильной
техники
Тема1. Методы
получения низких
температур
Тема 2.
Парокомпрессионн
ые холодильные
машины
2. Физика
процессов
холодильных
технологий
Тема 3. Процесс
охлаждения
Тема 4. Процесс
замораживания
3. Холодильные
технологии при
производстве и
260202.65
Лабораторные
работы
Самостоя
тельная
работа
Лекции
Сфо (офо)
Самостоя
тельная
работа
Всего
Лабораторные
работы
Лекции
Пфо (офо)
Самостоя
тельная
работа
Всего
ТЕМ
Лабораторные
работы
п/п
Лекции
НАИМЕНОВАНИЕ
Всего
№
260401.65
Пфо (офо)
16
6
4
6
14
6
4
4
14
2
2
10
6
2
2
2
6
2
2
2
6
1
1
4
10
4
2
4
8
4
2
2
8
1
1
6
22
8
6
8
18
8
6
4
16
2
2
12
10
4
2
4
8
4
2
2
8
1
1
6
12
4
4
4
10
4
4
2
8
1
1
6
18
6
6
6
14
6
4
4
16
2
2
12
181
2
4
2
6
2
2
2
8
1
1
6
10
4
2
4
8
4
2
2
8
1
1
6
6
6
34
10
Зачет
4
11
Всего на
дисциплину
«Научные основы
применения
холода»
60
4
20
16
20
4
50
20
14
12
50
Таблица 2.2
Базовые темы дисциплины, рекомендуемая трудоемкость и виды учебной работы для
студентов очной формы обучения специальности 260204.65
академические часы
260204.65
Лабораторные
работы
Самостоя тельная
работа
1. Элементы холодильной
техники
1
18
6
4
8
20
2
2
16
Лекции
ТЕМ
Сфо (офо)
Всего
п/п
Всего
НАИМЕНОВАНИЕ
Самостоя тельная
работа
Пфо (офо)
№
Лабораторные
работы
9
8
Лекции
8
хранении
пищевых
продуктов
Тема 5. Процессы
охлаждения и
замораживания.
Холодильное
хранение пищевых
продуктов.
Тема 6. Процессы
отепления и
размораживания
продуктов.
2
Тема1. Методы получения
низких температур
8
2
2
4
10
1
1
8
3
Тема 2. Парокомпрессионные
холодильные машины
10
4
2
4
10
1
1
8
4
2. Физика процессов
холодильных технологий
22
8
6
8
20
2
2
16
10
4
2
4
10
1
1
8
12
4
4
4
10
1
1
8
16
6
4
6
16
2
2
12
5
6
7
Тема 3. Процесс охлаждения
Тема 4. Процесс
замораживания
3. Холодильные
182
8
9
технологии при
производстве и хранении
пищевых продуктов
Тема 5. Процессы
охлаждения и
замораживания.
Холодильное хранение
пищевых продуктов.
Тема 6. Процессы отепления
и размораживания
продуктов.
6
2
2
2
8
1
1
6
10
4
2
4
8
1
1
6
6
6
44
10
Зачет
4
11
Всего на дисциплину
«Научные основы
применения холода»
60
4
20
14
22
60
Таблица 2.3
Базовые темы дисциплины, рекомендуемая трудоемкость и виды учебной работы для
студентов заочной формы обучения специальностей 260401.65, 260202.65
академические часы
1
2
3
4
5
6
7
1. Элементы
холодильной
техники
Тема1. Методы
получения низких
температур
Тема 2.
Парокомпрессионн
ые холодильные
машины
2. Физика
процессов
холодильных
технологий
Тема 3. Процесс
охлаждения
Тема 4. Процесс
замораживания
3. Холодильные
технологии при
производстве и
Лабораторн
ые
работы
Самостоя
тельная
работа
Лекции
Сфо (зфо)
Лабораторн
ые
работы
Самостоя
тельная
работа
Всего
Пфо (зфо)
Лекции
ТЕМ
260202.65
Лабораторн
ые
работы
Самостоя
тельная
работа
Всего
п/п
Лекции
НАИМЕНОВАНИЕ
Всего
№
260401.65
Пфо (зфо)
14
-
2
12
14
-
2
12
16
2
2
12
7
-
1
6
7
-
1
6
8
1
1
6
7
-
1
6
7
-
1
6
8
1
1
6
16
2
2
12
16
2
2
12
16
2
2
12
8
1
1
6
8
1
1
6
8
1
1
6
8
1
1
6
8
1
1
6
8
1
1
6
16
-
2
14
16
-
2
14
14
-
2
12
183
хранении
пищевых
продуктов
Тема 5. Процессы
охлаждения и
замораживания.
Холодильное
хранение пищевых
продуктов.
Тема 6. Процессы
отепления и
размораживания
продуктов.
7
-
1
6
7
-
1
6
7
-
1
6
9
-
1
8
9
-
1
8
7
-
1
6
10
Зачет
4
11
Всего на
дисциплину
«Научные основы
применения
холода»
50
4
6
36
8
9
4
2
6
38
4
50
2
6
38
50
Таблица 2.4
Базовые темы дисциплины, рекомендуемая трудоемкость и виды учебной работы для
студентов заочной формы обучения специальностей 260302.65, 260204.65
академические часы
1
2
3
4
5
6
7
1. Элементы
холодильной
техники
Тема1. Методы
получения низких
температур
Тема 2.
Парокомпрессион
ные холодильные
машины
2. Физика
процессов
холодильных
технологий
Тема 3. Процесс
охлаждения
Тема 4. Процесс
замораживания
3. Холодильные
260204.65
Самостоя
тельная
работа
Лабораторные
работы
Лекции
Всего
Сфо (зфо)
Самостоя
тельная
работа
Лабораторные
работы
Лекции
Пфо (зфо)
Самостоя
тельная
работа
Всего
Лабораторные
работы
Лекции
Всего
ТЕМ
Лабораторные
работы
Самостоя
тельная
работа
Всего
НАИМЕНОВАНИЕ
п
/
п
Лекции
260302.65
Пфо (зфо)
Сфо (зфо)
№
18
-
2
16
18
-
2
16
18
-
2
16
20
2
2
16
9
-
1
8
9
-
1
8
9
-
1
8
10
1
1
8
9
-
1
8
9
-
1
8
9
-
1
8
10
1
1
8
20
2
2
16 20
2
2
16
20
2
2
16
22
2
4
16
10
1
1
8
10
1
1
8
10
1
1
8
11
1
2
8
10
1
1
8
10
1
1
8
10
1
1
8
11
1
2
8
18
-
-
18 18
-
-
18
18
-
2
16
14
-
2
12
184
8
9
технологии при
производстве и
хранении
пищевых
продуктов
Тема 5. Процессы
охлаждения и
замораживания.
Холодильное
хранение
пищевых
продуктов.
Тема 6. Процессы
отепления и
размораживания
продуктов.
8
-
-
8
8
-
-
8
9
-
1
8
7
-
1
6
10
-
-
10 10
-
-
10
9
-
1
8
7
-
1
6
4
8
44
1
0
Зачет
4
1
1
Всего на
дисциплину
«Научные
основы
применения
холода»
60
4
2
4
50 60
4
2
4
50
60
4
2
6
48
60
3. Лабораторные работы (практические занятия)
Лабораторные
работы
или
практические
занятия
являются формой
групповой аудиторной работы в малых группах. Основная цель лабораторных
работ
или
практических
занятий – это приобретение инструментальных
компетенций и практических навыков в области технологии продукции,
знакомство с приборами и средствами измерения, способами контроля и
измерения показателей качества продовольственных товаров. Лабораторные
работы или практические занятия рекомендуется проводить в основном по всем
темам. Содержание лабораторных работ или практических занятий должно
соответствовать профессиональной области знаний, по которой осуществляется
обучение. В табл. 3.1, представлен перечень лабораторных работ (практических
занятий), рекомендуемый для различных областей знаний, а также определены
его основные цели, которые должны быть достигнуты.
185
Таблица 3.1
Лабораторные работы (практические занятия) для студентов очной и заочной
форм обучения специальностей 260401.65, 260302.65, 260202.65 и 260204.65
№
п
/
п
1
2
Учебнообразовательная
тема.
Цели
лабораторных
работ
(практических
занятий)
Тема 1.
Цели:
ознакомление
с
теоретическими
основами
элементов
холодильной
техники.
определения
принципа работы
парокомпрессион
ных холодильных
машин.
методов
получения низких
температур.
Тема 2
Цели: выявление
влияния
температуры
на
биохимические,
биофизические и
физические
характеристики
пищевых
продуктов;
- исследования и
расчеты
теплового
состояния тел в
холодильной
технологии
на
применении
закона
теплопроводности
.
Примерный
перечень
лабораторных
работ
(практических
занятий)
1. Методы
получения
низких
температур.
Естественное
и
искусственное
охлаждение.
2. Испытания
малых
холодильных
установок.
Академические часы
260401
.65
(офо)
260202.65
(офо)
260204.65
(офо)
260401. 260202.65
65 (зфо)
(зфо)
сфо пфо сфо пфо
260302.65 260204.65
(зфо)
(зфо)
пфо
пфо
пфо сфо пфо сфо пфо сфо
2
2
1
2
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
1
2
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
1
2
1
1
1
1
1
1
1
2
4
4
1
4
1
1
1
1
1
1
1
2
3.
Определение
длительност
и процесса
охлаждения
4.
Определение
длительност
и процесса
замораживан
ия
186
6 Тема 3
Цели:
ознакомление
с
состоянием
производства
и
потребления
продовольственны
х
товаров
растительного и
животного
происхождения,
средствами
измерений
и
нормативными
документами
Всего
5. Процессы
охлаждения,
замораживани
я и
холодильного
хранения
4
2
1
2
1
1
1
1
-
-
1
1
6. Процесс
отепления и
размораживан
ия продуктов
2
2
1
2
1
1
1
1
-
-
1
1
16
14
6
14
6
6
6
6
4
4
6
8
Лабораторные
работы
или
практические
занятия
должны быть
полностью обеспечены учебными и методическими пособиями и указаниями
по каждой работе, а также средствами измерений и приборами, лабораторной
посудой и реактивами, необходимыми для учебного процесса. Перед
проведением лабораторных занятий студенты должны освоить требуемый
теоретический материал и процедуры выполнения лабораторных работ по
предварительно полученным учебным и методическим материалам.
4. Самостоятельная работа
Самостоятельная работа студентов должна составлять не менее 50% от
общей
трудоемкости
образовательного
дисциплины
процесса,
и
является
формирующим
важным
личность
компонентом
студента,
его
мировоззрение и культуру профессиональной деятельности, способствует
развитию
способности к самообучению и постоянному повышению своего
профессионального уровня.
Цели самостоятельной работы.
Формирование способностей к самостоятельному познанию и обучению,
поиску литературы, обобщению, оформлению и представлению полученных
результатов, их анализу, умению принять решение, аргументированному
187
обсуждению предложений, умений подготовки выступлений и ведения
дискуссии.
Организация самостоятельной работы.
Самостоятельная работа заключается
в изучении тем программы
дисциплины по рекомендуемой учебной литературе, в изучении тем лекций, в
подготовке к лабораторным занятиям, в
подготовке
и
выполнении
контрольной работы, в подготовке и презентации реферата, зачету.
В самостоятельную работу необходимо включать подготовку рефератов,
доклада
и презентации
по
теме реферата,
подготовку и
выполнение
контрольной работы. В начале учебного процесса после вводной лекции, в
которой указывается структура и общее содержание дисциплины, проблемы
и практическая значимость, студентам предлагается перечень тем рефератов и
контрольных работ в рамках существующих проблем данной дисциплины, из
них студенты выбирают тему реферата и контрольных работ, студент может
предложить свои индивидуальные темы в рамках общей тематики. Тема
реферата и контрольной работы должна быть проблемной и профессионально
ориентированной, требующей самостоятельной творческой работы студента и
при необходимости использования практического материала.
Содержание самостоятельной работы
Тематика самостоятельной работы определяется вузом и должна иметь
профессионально-ориентированный
характер
и
непосредственную
связь
рассматриваемых вопросов с будущей профессиональной деятельностью
выпускника. Тематическая направленность должна инициировать активную
творческую
работу
студента.
Возможная
рефератов представлена в табл. 4.1.
188
тематическая
направленность
Таблица 4.1
Возможная тематика рефератов для студентов очных и заочных форм обучения всех
специальностей
№
п/п
Учебнообразовательная
тема
1
Тема 1
2
Тема 2
3
Тема 3
Для
Возможная тематика рефератов для самостоятельной работы
1. История развития холодильной техники и технологии
производства пищевых продуктов.
2. Холодильные машины.
3. Холодильные установки.
4. Рабочие вещества парокомпрессионных холодильных
машин
5. История развития холодильной техники и технологии
производства пищевых продуктов.
6. Основные процессы и изменения, происходящие в
продуктах животного и растительного происхождения.
7. Переохлаждение и замерзание влаги в пищевых
продуктах.
8. Роль микроорганизмов в холодильной технологии.
9. Охлаждение пищевых продуктов как способ
консервирования.
10.
Подмораживание
и
замораживание
пищевых
продуктов как способ консервирования.
11. Холодильное хранение пищевых продуктов.
12. Процессы отепления и размораживания пищевых
продуктов.
13.
Холодильное
оборудование
для
предприятий
общественного питания и торговли
заочной
формы
обучения
предусмотрены
выполнение
контрольной работы. Контрольная работа выполняется по теме 2 - физика
процессов холодильных технологий и включает в себя решение задач по
темам: процесс охлаждения и процесс замораживания.
5. Учебно – методическое обеспечение дисциплины
а) основная
литература
189
1.
Воробьева Н. Н.
Теплофизические
процессы в холодильной
технологии. – К.: КТИПП, 2007. – 150 с.;
2.
Воробьева
Н.Н.
Холодильная техника и технология. – К.:
КТИПП, 2006. – 268 с;
3.
Шмакова
Т. А. Холодильная
применения
холода
в
технология.
производстве
Научные
пищевых
основы
продуктов.
Учебно-практическое пособие. М.: МГУТУ, 2007. – 64 с.;
б)
дополнительная
1.
Шмакова
литература
Т. А.
Холодильная
технология.
Практикум
для
студентов. М.: МГУТУ, 2007. – 32 с.;
2.
Шмакова
Т. А. Научные
производстве
пищевых
основы
применения
продуктов.
холода
в
Рабочая программа
и
методические указания. М.: МГУТУ, 2008. – 28 с.;
3.
Цуранов О. А., Крысин А. Г. Холодильная
техника
и
технология, Спб: Лидер, 2004. – 448 с.;
4.
Терехова О. Н. Холодильная техника и технология. Сборник
примеров расчетов и лабораторных работ, Алтай: АлтГТУ, 2005. –
124 с;
5.
Румянцев Ю. Д., Каяюнов В. С. Холодильная
Профессия, 2005 – 360 с.
в) Периодические издания (журналы)
1. Масложировая промышленность
2. Виноделие и виноградарство
3. Молочная промышленность
4. Пиво и напитки
5. Производство спирта и ликероводочных изделий
6. Консервная и овощесушильная промышленность
7. Продукты длительного хранения
190
техника. Спб:
8. Пищевые ингредиенты: сырье и добавки
9. Товароведение
10. Холодильная техника
11. Холодильный бизнес
12. Торговое оборудование в России
13. Производство спирта и ликероводочных изделий
14. Хранение и переработка сельскохозяйственного сырья
15. Консервная и овощесушильная промышленность
16. Продукты длительного хранения
17. Пищевые ингредиенты: сырье и добавки
18. Тара и упаковка
19. Торговля
20. Товароведение
21. Хлебопродукты
22. Холодильная техника
23. Плодоовощное хозяйство
24. Холодильный бизнес
25. Торговое оборудование в России
6. Материально – техническое обеспечение дисциплины
Для
проведения
лабораторных
занятий
используются
специализированные лаборатории, приборы и оборудование, учебный класс
для самостоятельной работы
по дисциплине, оснащенный компьютерной
техникой, необходимым программным обеспечением, электронными учебными
пособиями и законодательно – правовой и нормативной поисковой системой,
имеющий выход в глобальную сеть, оснащенную аудиовизуальной техникой
для презентаций студенческих работ. В табл. 5.1 представлен перечень
материально-технического
обеспечения
дисциплине.
191
лабораторного
практикума
по
Таблица 5.1
Материально-техническое обеспечение дисциплины
№
п/п
Рекомендуемое материально-техническое обеспечение дисциплины
1
2
3
Калориметрический стенд
Сборно-щитовая холодильная среднетемпературная камера на 6 м 3
Сборно-щитовая среднетемпературная камера фирмы «Север» с
моноблоком на 6 м3
Камера сборно-щитовая фирмы «Diamond» с агрегатом фирмы
Bitzer на 4 м3
низкотемпературный прилавок фирмы «Ar neg» автоматизированный
с микропроцессорами «Эливел»
прилавок среднетемпературный фирмы «Igloo»
шкаф низкотемпературный фирмы «Helkama»
прилавок для вторых блюд фирмы «Росторгтехника»
прилавок для вторых блюд фирмы «Росторгтехника»
кондиционеры фирмы «General» - сплит-система
моноблок фирмы «General»
кондиционер ВК-2000-моноблок
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Компьютерное и программное обеспечение
Компьютерный класс с выходом в интернет, оснащенный
электронной законодательно-поисковой базой (Консультант или
Гарант), электронными учебно-методическими пособиями
Стандарты различных видов и категорий (ГОСТы, СНиПы)
Таблицы равновесной влажности
7. Методические рекомендации по организации изучения
дисциплины
Примерная программа предусматривает возможность обучения в рамках
традиционной
поточно-групповой
системы
обучения.
При
этом
последовательность изучения тем определяется его номером. Обучение для
специалистов рекомендуется в течение одного семестра – на 2 курсе в 4
семестре
для
специалистов очных полных, очных сокращенных, заочных
сокращенных форм обучения и на 3 курсе в 6 семестре для специалистов
заочных полных форм обучения.
192
8. Материалы, устанавливающие содержание и порядок
проведения текущего и промежуточного контроля знаний
В
конце
процесса
обучения
по
дисциплине
«Научные
основы
применения холода в производстве пищевых продуктов» проводится зачет
для специальностей 260401.65, 260202.65, 260204.65 и 260302.65 очной и
заочной форм обучения. Список вопросов для подготовки к сдаче зачета
прилагается ниже.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
Фазовые состояния вещества. Фазовые переходы. Диаграмма
состояний веществ (на примере воды);
Методы охлаждения за счет фазовых превращений (плавление
водного льда и растворов солей, сублимация, кипение и
конденсация);
Методы охлаждения за счет расширения газов с совершением
внешней работы, дросселирования и термоэлектрического
эффекта;
Элементы
холодильных
машин.
Схема
простейшей
парокомпрессионной холодильной машины;
Холодильное оборудование для предприятий общественного
питания и торговли. Морозильные ванны, холодильные витрины и
прилавки; холодильные шкафы;
Состав пищевых продуктов. Вода, белки, жиры, углеводы,
витамины, минеральные вещества и ферменты. Их изменения в
процессах холодильной обработки пищевых продуктов;
Физические и теплофизические характеристики пищевых
продуктов. Плотность, криоскопическая температура, удельная
теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность;
Микроорганизмы пищевых продуктов в холодильной технологии.
Классификация, микрофлора воздуха и пищевых продуктов.
Устойчивость микроорганизмов к отрицательным температурам;
Консервирование
пищевых
продуктов
в
холодильной
технологии. Холодильная технология как наука. Причины
порчи продуктов;
Методы консервирования: физические, физико-химические,
химические, биохимические и комбинированные;
Вспомогательные средства, применяемые в холодильной
технологии.
Ультрафиолетовое
излучение,
применение
193
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
антисептиков, регулируемая и модифицированная газовые
среды;
Виды процессов холодильной технологии пищевых продуктов.
Цели и задачи охлаждения. Выбор конечной температуры и
продолжительность охлаждения;
Процесс подмораживания. Основные пути подмораживания;
Замораживание продуктов питания. Основные цели, отличие
процесса замораживания от охлаждения. Продолжительность
замораживания и механизм отвода теплоты от продуктов;
Холодильное хранение. Цели и задачи. Общие обязательные
условия хранения продуктов;
Процессы отепления и размораживания. Цели и задачи;
Технологии
охлаждения,
замораживания,
хранения
и
отепления мясных продуктов;
Технологии
охлаждения,
замораживания,
хранения
и
отепления в птицеперерабатывающей промышленности;
Применение
холодильной
технологии
в
рыбной
промышленности;
Применение
холодильной
технологии
в
молочной
промышленности;
Технологии охлаждения, замораживания и хранения плодов,
овощей и фруктов;
Сроки хранения продуктов при различных температурах в
бытовых холодильниках;
Холодильные технологии, применяемые в бытовой холодильной
техники.
194
Шмакова Татьяна Анатольевна
Рабочая программа по дисциплине
Научные основы применения холода в производстве
пищевых продуктов
Подписано к печати:
Тираж:
Заказ №
195
ПРИЛОЖЕНИЕ
7
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ
ИМ. К. Г. РАЗУМОВСКОГО »
Кафедра Кондиционирования и вентиляции
Шмакова Т. А.
Научные основы применения холода в
производстве пищевых продуктов
Методические указания к выполнению самостоятельной работы
для специальностей:
260302.65 – Технология рыбы и рыбных продуктов,
260401.65 – Технология жиров, эфирных масел и парфюмернокосметических продуктов,
260202.65 – Технология хлеба, кондитерских и макаронных
изделий,
260204.65 – Технология бродильных производств и виноделие
Форма обучения: очная сокращенная, очная полная, заочная полная,
заочная сокращенная
Сроки обучения: очная полная – 5 лет, очная сокращенная- 4 года, заочная
полная- 6 лет, заочная сокращенная- 5 лет
Курс: 2, 3
Москва – 2012
196
УДК
ББК
Д
 Шмакова Т.А. Научные основы применения холода в производстве
пищевых продуктов. Методические указания к выполнению самостоятельной
работы. – М.: МГУТУ им. К. Г. Разумовского, 2012. – 24 с.
Данное пособие по дисциплине «Научные основы применения холода в
производстве пищевых продуктов» включает методические указания по
изучению дисциплины и задания на выполнение самостоятельной контрольной
работы для закрепления теоретических знаний, приобретенных во время
обучения. Предназначено для студентов специальностей 260302.65 –
Технология рыбы и рыбных продуктов, 260401.65 – Технология жиров,
эфирных масел и парфюмерно-косметических продуктов, 260202.65 –
Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий, 260204.65 –
Технология бродильных производств и виноделие всех форм обучения.
Автор: Шмакова Татьяна Анатольевна
Рецензент: к.т.н., доц. кафедры «Кондиционирования и вентиляции»
МГУТУ им. К.Г. Разумовского, Борисенко Д. И.
 Московский государственный университет
технологий и управления им. К.Г. Разумовского, 2012г.
109004, Москва, Земляной вал, 73.
 Шмакова Т. А.
197
Содержание
1. Учебно – методическое обеспечение дисциплины………………… 4
1.1. Основная и дополнительная литература……………………….. 4
1.2. Методические указания по изучению дисциплины…………… 4
1.3. Методические указания по выполнению самостоятельной
работы…………………………………………………………….. 5
1.4. Порядок выполнения контрольной работы…………………….. 6
1.4.1. Алгоритм расчета процесса охлаждения………………… 6
1.4.2. Алгоритм расчета процесса замораживания…………….. 8
1.4.3. Тесты………………………………………………………
15
2. Материалы, устанавливающие содержание и порядок проведения
текущего и промежуточного контроля знаний……………………... 20
198
1. Учебно – методическое обеспечение дисциплины «Научные основы
применения холода в производстве пищевых продуктов»
1.1. Основная и дополнительная литература
1.1.1. Основная литература
1.
Воробьева Н. Н. Теплофизические процессы в холодильной технологии.
– К.: КТИПП, 2007. – 150 с.;
2.
Воробьева
Н.Н.
Холодильная техника и технология. – К.: КТИПП,
2006. – 268 с;
3.
Шмакова Т. А. Холодильная технология. Научные основы применения
холода в производстве пищевых продуктов. Учебно-практическое
пособие. М.: МГУТУ, 2007. – 64 с.;
1.1.2. Дополнительная литература
a.
Шмакова Т. А. Холодильная технология. Практикум для студентов.
М.: МГУТУ, 2007. – 32 с.;
2.
Шмакова Т. А. Научные основы применения холода в производстве
пищевых продуктов.
Рабочая программа и методические указания.
М.: МГУТУ, 2008. – 28 с.;
3.
Цуранов О. А., Крысин А. Г. Холодильная техника и технология, Спб:
Лидер, 2004. – 448 с.;
4.
Терехова О. Н. Холодильная техника и технология. Сборник примеров
расчетов и лабораторных работ, Алтай: АлтГТУ, 2005. – 124 с;
5.
Румянцев Ю. Д., Каяюнов В. С. Холодильная техника. Спб: Профессия,
2005 – 360 с.
1.2.
Методические указания по изучению дисциплины
Курс «Научные основы применения холода в производстве пищевых
продуктов» изучается в рамках цикла ОПД.В.00 – общепрофессиональных
199
дисциплин
курсы
по
физики,
выбору
студента. Предлагаемая дисциплина опирается на
математики,
тепловых и массообменных процессов в
холодильных системах, термодинамики.
Изучение данного предмета основывается на основной литературе [1 – 3] и
дополнительной [1 – 5].
В теме 1 рассмотрены вопросы, связанные с методами получения
низких температур . Указаны недостатки и достоинства того или иного метода.
[1, 3].
Тема № 2 является продолжением темы № 1. В данном разделе
рассмотрены принципы
работы
холодильных
машин.
Дается
принципиальная схема работы парокомпрессионных холодильных машин.
[1, 3, 5].
Темы № 3 и 4 посвящены физическим основам тепло-массообменных
процессов пищевых продуктов. Студенты должны уметь производить
расчеты процессов охлаждения и замораживания. [1,2, 3].
Тема № 5 посвящена видам процессов холодильной технологии – это
процессы охлаждения, замораживания и холодильного хранения. Даны
общие сведения и температурно – влажностные режимы.[1, 2, 4, 5].
Тема № 6 посвящена видам процессов холодильной технологии – это
процессы отепления и размораживания. Даны общие сведения.[1, 2, 4, 5].
1.3. Методические указания по выполнению самостоятельной работы
Для приобретения практических навыков и закрепления теоретических
знаний, приобретенных во время обучения, каждый студент специальностей
260401.65 - Технология жиров, эфирных масел и парфюмерно–
косметических продуктов; 260202.65 – Технология хлеба, кондитерских и
макаронных изделий, 260204.65 – Технология бродильных производств и
виноделие, 260302.65 – Технология рыбы и рыбных продуктов, выполняет
контрольную работу по индивидуальному заданию. Студенты выполняют
контрольную работу самостоятельно, вне аудиторных занятий. Выполнение
контрольной работы невозможно без знаний по теме «Физика процессов
холодильной технологии». Данные знания частично даются на лекциях, а
недостающие – студенты с помощью литературы, указанной в разделе 1.1
получают и закрепляют самостоятельно.
200
Выбор исходных данных осуществляется по трем цифрам шифра. Если
шифр состоит из одной или двух цифр, то перед этими цифрами прибавляют
два нуля или один, чтобы иметь трехзначную цифру. Например, 002, 045 и т.д.
При четырехзначном шифре первая его цифра не учитывается, например:
для шифра 2145 задание выбирают по цифрам 145.
Контрольная работа выполняется в тетради. На обложке указываются:
название дисциплины, фамилия и инициалы студента, шифр, факультет,
курс.
Все расчеты выполняются в системе СИ.
1.4. Порядок выполнения контрольной работы
Контрольная работа состоит из двух задач.
В первой задаче необходимо определить температуру в термическом
центре охлаждаемого продукта по истечении заданного отрезка времени
холодильной технологии. Ниже прилагается алгоритм решения задач процесса
охлаждения.
Во второй задаче производится расчет продолжительности замораживания
продукта до достижения в его термическом центре заданной конечной
температуры. К решению задач на процессы замораживается дан алгоритм.
1.4.1. Алгоритм расчета процесса охлаждения
ЗАДАЧА № 1.
Расчет температуры в термическом центре охлаждаемого продукта.
Для выполнения расчетов выбираются исходные данные из табл. 1.1
согласно шифру студента.
Алгоритм выполнения расчетов
2) Определяют температуропроводность продукта:
aохл 
охл
Сохл 
[м2/c], [м2/ч]
охл - коэффициент теплопроводности продукта, Вт/м*К;
Сохл – теплоемкость продукта, кДж/кг*К;
 - плотность продукта, кг/м3 .
201
(1)
Значения , С и  выбираются из таблицы 1.3. Значения берутся как
средние арифметические и выше tкр (т.к. происходит процесс охлаждения).
2) Рассчитывают критерий Био:
Bi 
l
охл
(2)
 - коэффициент теплоотдачи между продуктами и охлаждающей
средой, Вт/м2*К,   210 Вт / м2 * К (для охлаждающей среды – воздух, для
приближенных расчетов);
l – половина
продукта, м;
величины
характерного
размера
(толщины,
диаметра)
3) Рассчитывается критерий Фурье:
F0 
аохл 
l2
(3)
4) По
номограмме
находят
значение
величины
безразмерной
температуры (θц) в центре продукта с учетом конкретной физической модели
(шара, цилиндра или пластины) и найденных критериев Bi и F0.
5) Подставляя в выражение (4) tс, tн и ц :
ц 
t к .ц .  t с
tн  tc
определяют tк.ц.,
где tс – температура среды, 0С;
tн – начальная температура продукта, 0С.
202
(4)
Таблица 1.1. Задания для задачи № 1
Ц
И
Ф
Р А
Ш И Ф Р
ПОСЛЕДНЯЯ
ВТОРАЯ
П
Е
Цифра
П р о д у к т
продолжитель- ТемператуШифра
Вид
Физическая Характерный ность охлаж- ра продукмодель
размер,
дения,
та началь2l, м*
мин
ная, tн, 0С
0
Говядина Пластина
0,09
70
24
1
Рыба
Цилиндр
0,05
95
15
2
Яблоко
Шар
0,06
65
18
3
Свинина Пластина
0,01
40
12
4
Помидор
Шар
0,02
55
20
5
Клубника
Шар
0,03
100
25
6
Морковь Цилиндр
0,04
120
27
7
свинина Цилиндр
0,08
60
21
8
Картофель Пластина
0,04
150
29
9
Птица
Пластина
0,07
180
30
А
Р
В
А
Я
Темпера- Вид охлажтура сре
дающей
ды,
среды
tS, 0С
1
Воздух
0
Воздух
2
Воздух
0
Вода
1
Раствор СаСl2
2
Воздух
3
Воздух
0
Раствор СаСl2
1
Вода
3
Раствор СаСl2
Примечание: * - величина характерного размера (2l) соответствует для
пластины полной ее толщине, для цилиндра и сферы – диаметру.
Допускается, что продукт не имеет упаковку независимо от свойств (вида)
охлаждающей среды.
1.4.2. Алгоритм расчета процесса замораживания
ЗАДАЧА № 2.
Расчет продолжительности замораживания продукта.
Для выполнения расчетов выбираются исходные данные из табл. 1.2
согласно шифру студента.
Алгоритм выполнения расчетов
1) Определяется значение критерия Био:
Bi 
l
охл
(5)
l – половина характерного размера продукта, м
203
 - коэффициент теплоотдачи от продукта к охлаждающей среде,
Вт/м2 * К, равен  210 Вт / м2 * К,
охл – коэффициент теплопроводности охлажденного продукта,
Вт/м*К (выбирается из табл. 1.3. для данного продукта,
выше tкр);
3) Рассчитывается безразмерная температура для режима охлаждения до
момента достижения криоскопической температуры на поверхности
продукта;
t t
 п  кр . с
(6)
tн  tc
tкр – криоскопическая температура продукта, 0С (выбирается из табл.
1.3 для данного продукта);
tс – температура охлаждающей среды, 0С,
tн – начальная температура продукта, 0С.
3) По номограмме для полученных расчетом Bi и п на поверхности
продукта, с учетом конкретной физической моделью (цилиндр, шар или
пластина) определяется критерий F0охл .
6) Рассчитывается продолжительность процесса охлаждения:
F0охл l 2
[ч], [c]
1 
aохл
(7)
аохл – коэффициент температуропроводности охлажденного продукта, м 2/ч
или м2/с, определяется по формуле:
aохл 
охл
Сохл  охл
(8)
где Сохл, γохл – удельная теплоемкость и плотность для данного продукта
соответственно, выбираются из табл. 2.3. Значения берутся выше tкр.
204
7) По
формуле
замораживания:
Планка
 2  Aф
рассчитывают
q зам  зам l
t кр  t c
 l
1

 
 2 зам  
длительность
[ч], [с]
процесса
(9)
 зам - плотность замороженного продукта, берется из таблицы 2.3.
Аф – коэффициент формы (Аф = 1 для неограниченной пластины, Аф = 0,5
для цилиндра, Аф = 0,33 для шара);
qзам – удельная теплота замораживания продукта, определяемая по
формуле:
(10)
q зам  W r  [кЖж/кг]
W – влагосодержание продукта в долях единицы (выбирается из табл. 1.3;
r = 335 кДж/кг – удельная теплота замерзания 1 кг воды;
ω – количество вымороженной воды, определяемая по формуле:
1,105
(11)

0,31
1
lg( t к .ср .  (1  t кр )
tк.ср. берется по абсолютной величине, т.е. со знаком «+».
7) Рассчитывается критерий Био для замороженного продукта:
l
Biзам 
(12)
 зам
где  зам берется из табл. 2.3 ниже tкр (т.к. идет процесс замораживания).
8) Определяется безразмерная температура в центре продукта по его
абсолютной конечной величине заданной температуры
t t
 ц  к .ц . с
(13)
t кр  t c
8) По номограмме для найденных Biзам
и
ц в центре продукта с
учетом конкретной физической модели (шара, цилиндра или пластины)
находят значение F0.
9)
Рассчитывается продолжительность третьего периода
процесса замораживания:
F0зам l 2
[ч], [с]
(14)
3 
a зам
205
где
азам – коэффициент температуропроводности
2
продукта, м /ч или м2/с, определяется по формуле:
a зам 
замороженного
зам
С зам  зам
(15)
где Сзам, γзам – удельная теплоемкость и плотность для данного продукта
соответственно, выбираются из табл. 2.3. Значения берутся ниже tкр.
12)
Определяется полная длительность процесса:
   1   2   3 [ч], [c]
(16)
13)
Рассчитывается количество теплоты, отведенное от продукта по
формуле:
Qзам  Gпр Сохл t н  t кр   qзам  Сзам t кр  t к  [кДж]
(17)
Gпр – масса продукта, кг.
Таблица 1.2. Задания для задачи № 2
Ц
и
ф
П о с л е д н я я
№
цифры
Вид
Шифра
р
а
ш
и
ф
р
а
В т о р а я
П е р в а я
Температура Температура Температура Вид ох- Масса
ХарактерПродукта
Физическая
ный
продукта,
охлаждаю- продукта, лаждаю,
Размер,
Модель
2l, м
конечная,
щей среды, начальная,
щей
Gпр, кг
0
0
0
tк, C
tS, С
tн, С
среды
Пластина
0,04
-10
-25
24
Воздух
70
Пластина
0,05
-12
-26
25
Раствор
65
1
2
Говядина
Рыба
3
4
Яблоко
Говядина
шар
Цилиндр
0,06
0,05
-21
-11
-28
-20
27
17
5
Помидор
шар
0,05
-15
-29
18
6
Клубника
шар
0,03
-20
-35
19
СаCl2
Азот
Диоксид
углерода
20
21
22
СО2
Воздух
Воздух
Раствор
40
35
30
23
СаCl2
Азот
25
7
8
9
0
Морковь
Свинина
Картофель
Птица
Цилиндр
Цилиндр
Пластина
Пластина
0,04
0,06
0,04
0,04
-14
-17
-16
-24
-22
-28
-18
-32
206
СаCl2
Воздух
Раствор
60
55
50
45
Таблица 1.3. Теплофизические характеристики пищевых продуктов
ВлагосоНаименование держание
Продукта
W, %
Криоскопическая
Плотность
Теплоемкость, С [кДж/(кг*К)] Коэффициент теплопроводности,
при температуре
λ, [Вт/(м*К)] при температуре
температура
γ, кг/м3
ниже tкр
Выше
tкр
ниже tкр
выше tкр
960 - 1070
900 - 1030
980 - 1070
950 - 1070
920 - 1020
940 - 1064
804 - 889
840 - 900
970 - 1035
1,59 - 1,8
1,3 - 1,34
1,68 - 1,88
1,26 - 1,84
1,68 - 1,8
2,05 - 2,09
1,88
1,75
1,93
2,93 - 3,52
2,01 - 2,26
3,18 - 3,3
2,76 - 3,6
3,43 - 3,68
3,98 - 4,05
3,64 - 3,85
3,85
3,77
0,94 - 1,53
0,77 - 1,39
1,5
0,81 - 1,16
1,09
2,16
1,45
1,1
1,3
0,48 - 0,5
0,46 - 0,49
0,41 - 0,51
0,35 - 0,56
0,58
0,51 - 0,57
0,49 - 0,6
0,48
0,46
0
Говядина
Свинина
Птица
Рыба
Картофель
Томаты
Яблоки
Клубника
Морковь
62 - 80
48 - 55
69 - 74
62 - 82
78
94 - 95
84,1
89,9
78 - 89
tкр, С
-1,7
-1,7
-1,8
-2,2
-1,2
-0,9
-1,5
-0,9
-1,6
207
208
209
1.4.3. Тесты
В конце всех занятий по дисциплине «Научные основы применения
холода в производстве пищевых продуктов» студентам предлагаются тесты
для закрепления их знаний, полученных в процессе всего обучения.
ТЗ № 1
Диапазон области умеренного холода составляет … С:
:  100   200
:  20   120
:  105   246
:  120   273
ТЗ № 2
Соответствие между прямым фазовым переходом вещества и обратным
210
I:
II:
:
:
:
:
Льдосоляная
:
:
:
:
:
:
плавление
кипение
кристаллизация
конденсация
сублимация
испарение
ТЗ № 3
смесь включает в себя
лед
воду
хлорид кальция
фреон
этиленгликоль
этан
ТЗ № 5
Вещества в порядке возрастания скрытой теплоты парообразования при
атмосферном давлении
: фреон-12
: фреон-502
: фреон-22
: аммиак
: вода
ТЗ № 6
Соответствие между составными частями продуктов и их процессами,
имеющими значение в холодильной технологии
I: вода
II: жиры
III: белки
: превращение в лед
: окисление
: свертываемость
: нагревание
211
: растворение
ТЗ № 7
Соответствие между понятиями и свойствами продукта
I: плотность
II: удельная теплоемкость
III: консистенция
IV: удельная площадь поверхности
: физическое свойство
: теплофизическое
: механическое
: геометрическое
: гигротермическое
: гигроскопическое
ТЗ № 8
Правильная последовательность расположения
понижения их криоскопической температуры в С
: яйца
: телятина
: зеленый горошек
: груши
: твердые сыры
продуктов
в
порядке
ТЗ № 9
Удельную теплоемкость охлажденных продуктов определяют по формуле
: c  свW  cc (1  W )
: c  свW (1   )  cc (1  W )
: c  4,19W  cc (1  W )
: c  2,1W  cc (1  W )
 в л
: c  с0  c  с W
ТЗ № 10
В задачу теплового расчета процесса охлаждения входит определение
212
: продолжительности охлаждения
: количества теплоты
: криоскопической температуры
: величины вымороженной воды
ТЗ № 11
Критерий Био вычисляется по формуле
:
:
R

 R2

a
R2
a
:
R
:
ТЗ № 12
Правильная последовательность вычисления параметров продуктов в
тепловом расчете задач процесса замораживания
: безразмерная температура на поверхности
: продолжительность охлаждения
: длительность замораживания
: безразмерная температура в центре
: продолжительности домораживания
: полная длительность процесса замораживания
ТЗ № 13
Бактерии растут и размножаются с большой скоростью, которая зависит от
: температуры
: влажности
: кислотности среды
: состава продуктов
: присутствия азота
ТЗ № 14
213
Правильная последовательность убывания устойчивости к отрицательным
температурам микроорганизмов
: брюшнотифозная палочка
: почвенные бактерии
: плесневые грибы
: клетки плесневых грибов и дрожжей
ТЗ № 15
Холодильная технология как наука изучает:
: влияние холодильной обработки на продукты
: определяет оптимальные условия замораживания
: разрабатывает методы снижения потерь массы продуктов
: совершенствует холодильное оборудование
: жизнедеятельность микроорганизмов
ТЗ № 16
Проникающая способность УФ-лучей в продукты не превышает ### мм
: 0,1
: 0,6
: 0,9
: 0,4
ТЗ № 17
Основными целями замораживания являются ### пищевых продуктов
: обеспечение стойкости
: производства своеобразных
: отделение влаги при концентрировании жидких
: приведение в состояние, близкое к натуральному
: сохранение первоначального качества
ТЗ № 18
Правильная последовательность проведения процессов
: охлаждение
: подмораживание
: замораживание
214
: холодильное хранение
: размораживание
ТЗ № 19
Продукты, нуждающиеся в отеплении
: плоды
: баночные консервы
: сливочное масло
: соленая рыба
ТЗ № 20
### - это технологический процесс превращения льда, содержащегося в
продуктах в жидкую фазу
: (напишите слово)
2. Материалы, устанавливающие содержание и порядок проведения
текущего и промежуточного контроля знаний
В
конце
процесса
обучения
по
дисциплине
«Научные
основы
применения холода в производстве пищевых продуктов» проводится зачет
для специальностей 260401.65, 260202.65, 260204.65 и 260302.65 очной и
заочной форм обучения. Список вопросов для подготовки к сдаче зачета
прилагается ниже.
1) Фазовые состояния вещества. Фазовые
состояний веществ (на примере воды);
переходы.
Диаграмма
2) Методы охлаждения за
счет фазовых превращений (плавление
водного льда и растворов солей, сублимация, кипение и
конденсация);
3) Методы охлаждения за счет расширения газов с совершением
внешней работы, дросселирования и термоэлектрического эффекта;
4) Элементы
холодильных
машин.
Схема
парокомпрессионной холодильной машины;
215
простейшей
5) Холодильное оборудование для предприятий общественного питания и
торговли. Морозильные ванны, холодильные витрины и прилавки;
холодильные шкафы;
6) Состав пищевых продуктов. Вода, белки, жиры, углеводы, витамины,
минеральные вещества и ферменты. Их изменения в процессах
холодильной обработки пищевых продуктов;
7) Физические и теплофизические характеристики пищевых продуктов.
Плотность, криоскопическая температура, удельная теплоемкость,
теплопроводность, температуропроводность;
8) Микроорганизмы пищевых продуктов в холодильной технологии.
Классификация, микрофлора воздуха и пищевых продуктов.
Устойчивость микроорганизмов к отрицательным температурам;
9) Консервирование пищевых продуктов в холодильной технологии.
Холодильная технология как наука. Причины порчи продуктов;
10) Методы
консервирования:
физические,
физико-химические,
химические, биохимические и комбинированные;
11) Вспомогательные средства, применяемые в холодильной технологии.
Ультрафиолетовое излучение, применение антисептиков, регулируемая
и модифицированная газовые среды;
12) Виды процессов холодильной технологии пищевых продуктов. Цели
и
задачи
охлаждения.
Выбор
конечной
температуры
и
продолжительность охлаждения;
13) Процесс подмораживания. Основные пути подмораживания;
14) Замораживание продуктов питания. Основные цели, отличие
процесса
замораживания
от
охлаждения.
Продолжительность
замораживания и механизм отвода теплоты от продуктов;
15) Холодильное хранение. Цели
условия хранения продуктов;
и
задачи.
Общие
16) Процессы отепления и размораживания. Цели и задачи;
216
обязательные
17) Технологии охлаждения,
мясных продуктов;
замораживания,
хранения
и
отепления
18) Технологии охлаждения, замораживания, хранения и отепления в
птицеперерабатывающей промышленности;
19) Применение холодильной технологии в рыбной промышленности;
20) Применение холодильной технологии в молочной промышленности;
21) Технологии охлаждения, замораживания и хранения плодов, овощей
и фруктов;
22) Сроки хранения продуктов при различных температурах в бытовых
холодильниках;
23) Холодильные
техники.
технологии,
применяемые
217
в
бытовой
холодильной
Шмакова Татьяна Анатольевна
Методические указания к выполнению самостоятельной работы
Научные основы применения холода в производстве
пищевых продуктов
Подписано к печати
Тираж
Заказ №
Изд. №
218
ПРИЛОЖЕНИЕ 8
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ
ИМ. К. Г. РАЗУМОВСКОГО »
Кафедра Кондиционирования и вентиляции
Шмакова Т. А.
Научные основы применения холода в
производстве пищевых продуктов
Лабораторные работы для специальностей:
260302.65 – Технология рыбы и рыбных продуктов,
260401.65 – Технология жиров, эфирных масел и парфюмернокосметических продуктов,
260202.65 – Технология хлеба, кондитерских и макаронных
изделий,
260204.65 – Технология бродильных производств и виноделие
Форма обучения: очная сокращенная, очная полная, заочная полная,
заочная сокращенная
Сроки обучения: очная полная – 5 лет, очная сокращенная- 4 года, заочная
полная- 6 лет, заочная сокращенная- 5 лет
Курс: 2, 3
Москва – 2012
219
УДК
ББК
Д
 Шмакова Т.А. Научные основы применения холода в производстве
пищевых продуктов. Лабораторные работы для студентов. – М.: МГУТУ им.
К. Г. Разумовского, 2012г. – 19 с.
Данное пособие включает лабораторные работы по дисциплине «Научные
основы
применения
холода
в производстве пищевых
продуктов».
Предназначено для студентов специальности 260302.65 – Технология рыбы и
рыбных продуктов, 260401.65 – Технология жиров, эфирных масел и
парфюмерно-косметических продуктов, 260202.65 – Технология
хлеба,
кондитерских и макаронных изделий, 260204.65 – Технология бродильных
производств и виноделие очных и заочных форм обучения.
Автор: Шмакова Татьяна Анатольевна
Рецензент: к.т.н., доц. кафедры «Кондиционирования и вентиляции»
МГУТУ им. К. Г. Разумовского, Борисенко Д. И.
 Московский государственный университет
технологий и управления им. К.Г. Разумовского, 2012г.
109004, Москва, Земляной вал, 73.
 Шмакова Т. А.
220
Содержание
1. Задания и методические рекомендации по проведению
лабораторных работ (лабораторных практикумов)
4
1.1. Тематический план лабораторных работ с указанием
4
часов
1.2. Методические
рекомендации
по
проведению
лабораторных работ (лабораторных практикумов)
4
1. Лабораторная работа № 1
4
2. Лабораторная работа № 2
6
3. Лабораторная работа № 3
7
4. Лабораторная работа № 4
9
5. Лабораторная работа № 5
13
6. Лабораторная работа № 6
18
221
1. Задания и методические рекомендации по проведению
лабораторных работ (лабораторных практикумов)
1.1.
Тематический план лабораторных работ с указанием часов
Таблица 1
Лабораторные работы (практические занятия) для студентов очной и заочной форм
обучения специальностей 260401.65, 260302.65, 260202.65 и 260204.65
№
п
/
п
1
2
Учебнообразовательная
тема.
Цели
лабораторных
работ
(практических
занятий)
Тема 1.
Цели:
ознакомление
с
теоретическими
основами
элементов
холодильной
техники.
определения
принципа работы
парокомпрессион
ных холодильных
машин.
методов
получения низких
температур.
Тема 2
Цели: выявление
влияния
температуры
на
биохимические,
Примерный
перечень
лабораторных
работ
(практических
занятий)
1. Методы
получения
низких
температур.
Естественное
и
искусственное
охлаждение.
2. Испытания
малых
холодильных
установок.
Академические часы
260401
.65
(офо)
260202.65
(офо)
260204.65
(офо)
260401. 260202.65
65 (зфо)
(зфо)
сфо пфо сфо пфо
260302.65 260204.65
(зфо)
(зфо)
пфо
пфо
пфо сфо пфо сфо пфо сфо
2
2
1
2
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
1
2
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
1
2
1
1
1
1
1
1
1
2
3.
Определение
длительност
и процесса
охлаждения
222
биофизические и
физические
характеристики
пищевых
продуктов;
- исследования и
расчеты
теплового
состояния тел в
холодильной
технологии
на
применении
закона
теплопроводности
.
6 Тема 3
Цели:
ознакомление
с
состоянием
производства
и
потребления
продовольственны
х
товаров
растительного и
животного
происхождения,
средствами
измерений
и
нормативными
документами
Всего
1.2.
4.
Определение
длительност
и процесса
замораживан
ия
4
4
1
4
1
1
1
1
1
1
1
2
5. Процессы
охлаждения,
замораживани
я и
холодильного
хранения
4
2
1
2
1
1
1
1
-
-
1
1
6. Процесс
отепления и
размораживан
ия продуктов
2
2
1
2
1
1
1
1
-
-
1
1
16
14
6
14
6
6
6
6
4
4
6
8
Методические рекомендации по проведению лабораторных работ
(лабораторных практикумов)
Лабораторная работа № 1
Тема: Методы получения низких температур. Естественное и
искусственное охлаждение
1.Цель работы: познакомиться
с методами получения низких
температур, определить длительность охлаждения конкретного продукта при
заданных условиях; исследовать влияние на длительность охлаждения формы
геометрических размеров продукта, разности температур.
2.Оборудование, приборы, материалы: бытовой холодильник, миска со
льдом, пищевой продукт, термометр цифровой, анемометр.
3.Ход работы:
223
3.1.Ознакомьтесь с рабочей схемой стенда, основными правилами техники
безопасности, методикой проведения испытаний и обработки результатов;
3.2. Найдите типовой геометрический размер продукта, его начальную
температуру (tн) и температуру охлаждающей среды (ts). Установите в продукт
термопары термометра цифрового (в центр и на поверхность);
3.3.Заложите продукт в бытовой холодильник и в в миску со льдом и
производите замеры температур продукта с интервалом в 10 минут до
достижения температуры в центре продукта (tкц) +4 0С; результаты опытов
сведите в таблицу 1;
Таблица 2
Результаты опытов
Продолжительность охлаждения,
«» Температура, t, ºС
10
мин.
20
мин.
30
мин.
40
мин
50
мин
60
мин
Поверхности говядины
Центра говядины
Поверхности свеклы
Центра свеклы
3.4.Рассчитайте продолжительность режима охлаждения продукта (до
момента достижения на поверхности продукта криоскопической температуры)
F  R2
  о
1
aЗ
(2)
где
F0 - критерий Фурье, найденный по номограмме для полученных
расчетом числа Био (Bi) и безразмерной температуры на поверхности продукта
( п).
где:
R – половина характерного размера продукта, м ;
а – коэффициент температуропроводности продукта , м2/с;
t
кр s
Θ 
п t t
н s
t
224
3.5.Построить полученные температурные графики, проведите сравнение
с аналитическими расчетами, сделайте выводы.
4.Содержание отчета: аналитические расчеты; схема экспериментального
стенда, описание лабораторной работы;
термограммы, выполненные в
масштабе;
анализ результатов аналитических и экспериментальных
исследований.
Лабораторная работа № 2
Тема: Испытания малых холодильных установок (бытовых
холодильников)
1.Цель работы: ознакомление с устройством домашних холодильников
и с методикой испытания.
2.Оборудование, приборы, материалы:
электросчетчик, датчики температуры.
бытовой
холодильник,
3.Ход работы:
3.1. Ознакомиться с правилами техники безопасности, рабочей схемой
испытания, устройством холодильника, методиками проведения и
обработки результатов испытания.
3.2. Установить переключатель термореле в заданное положение. В
моменты включения и выключения компрессора, фиксируемые по
сигнальной электрической лампе, произвести измерения температур воздуха
внутри шкафа и в непосредственной близости от него, по счетчику
определить расход электроэнергии, потребляемой компрессором за время
одного цикла. Потребляемую мощность определить в момент включения
компрессора и за 10 – 20 с до его выключения. Зафиксировать время
включения и выключения компрессора. Данные занести в журнал.
3.3. Установить термореле в другое положение, повторить наблюдения и
произвести записи данных измерения в журнал наблюдений.
3.4. По окончании испытания определить для каждого режима: среднюю
температуру
воздуха
в
шкафу,
среднюю
условную
холодопроизводительность, средний коэффициент рабочего времени,
225
часовой расход электроэнергии, потребляемым компрессором, удельную
эффективную холодопроизводительность.
Таблица 3. Журнал наблюдений
№
цик
ла
Время
замера
Вк
л.
T1
Вык
. Т2
Время
Работ
ы
Траб
стоя
нки
Тнр
Температура воздуха в
шкафу
Цикла
Тц
Навер
ху
Тк1,
Тк2
Посер
едине,
Тк3
В
ниж
ней
част
иТ
к4
Температур
а
окружающе
го воздуха
Вве Сбо
рху,
ку,
Тв
Тб
Потребляемая
мощность N,
Вт
Показ
ания
счетч
ика,
W1?
W2,
Вт*ч
Расход
электроэне
ргии за
цикл, Wц =
W2 – W1,
Вт*ч
мин., с
Средние значения за режим
4.Содержание отчета: журнал наблюдений, техническая характеристика
холодильника, аналитические расчеты; схема экспериментального стенда,
описание лабораторной работы; обработка результатов испытаний, анализ
результатов аналитических и экспериментальных исследований.
Лабораторная работа № 3
Тема: Определение длительности охлаждения пищевых продуктов
1.Цель работы:
определить длительность охлаждения конкретного
продукта при заданных условиях; исследовать влияние на длительность
охлаждения формы геометрических размеров продукта, разности температур;
найти количество теплоты, отводимой при охлаждении продукта.
2.Оборудование, приборы, материалы: среднетемпературная
пищевой продукт, термометр цифровой, анемометр.
витрина,
3.Ход работы:
3.1.Ознакомьтесь с рабочей схемой стенда (рис.1), основными правилами
техники безопасности, методикой проведения испытаний и обработки
результатов;
3.2.Найдите типовой геометрический размер продукта, его начальную
температуру (tн) и температуру замораживающей среды (ts). Установите в
продукт термопары термометра цифрового (в центр и на поверхность);
226
3.3.Заложите продукт в среднетемпературную витрину и производите
замеры температур продукта с интервалом в 15 минут до достижения
температуры в центре продукта (tкц) +4 0С; результаты опытов сведите в
таблицу 1;
Таблица 4
Результаты опытов
15
минут
Продолжительность охлаждения, «»
температура, t, ºС
30
минут
45
минут
Поверхности картофеля
Центра картофеля
Поверхности моркови
Центра моркови
3.4.Определите количество теплоты, отводимой от охлажденного продукта
Q = G С0 (t н - tк ) ,
(1)
где G - масса продукта, кг;
с0 - удельная теплоемкость охлажденного продукта, кДж/ (кг К);
tн , tк - соответственно среднеобъемная начальная,
температура продукта, ºС;
и конечная
3.5.Рассчитайте продолжительность режима охлаждения продукта (до
момента достижения на поверхности продукта криоскопической температуры)
F  R2
  о
1
aЗ
(2)
где
F0 - критерий Фурье, найденный по номограмме для полученных
расчетом числа Био (Bi) и безразмерной температуры на поверхности продукта
( п).
где:
R – половина характерного размера продукта, м ;
а – коэффициент температуропроводности продукта , м2/с;
227
t
кр s
Θ 
п t t
н s
t
3.5.Обработайте полученные температурные графики, проведите сравнение
с аналитическими расчетами, сделайте выводы.
4.Содержание отчета: аналитические расчеты; схема экспериментального
стенда, описание лабораторной работы;
термограммы, выполненные в
масштабе;
анализ результатов аналитических
и экспериментальных
исследований.
Лабораторная работа № 4
Тема: Определение длительности замораживания пищевых продуктов
1.Цель работы: определить длительность замораживания конкретного
продукта при заданных условиях; исследовать влияние на длительность
замораживания формы геометрических
размеров продукта, разности
температур; найти количество теплоты, отводимой при замораживании
продукта.
2.Оборудование, приборы, материалы: шкаф морозильный, пищевой
продукт, термометр цифровой, анемометр.
3.Ход работы:
3.1.Ознакомьтесь с рабочей схемой стенда (рис.1), основными правилами
техники безопасности, методикой проведения испытаний и обработки
результатов;
3.2.Найдите типовой геометрический размер продукта, его начальную
температуру (tн) и температуру замораживающей среды (ts). Установите в
продукт термопары термометра цифрового ( в центр и на поверхность );
3.3.Заложите продукт в морозильный шкаф и производите замеры
температур продукта с интервалом в 15 минут до достижения температуры в
центре продукта (tкц) -6 0С; результаты опытов сведите в таблицу 1;
Таблица 5
Результаты опытов
Продолжительность замораживания, «»
Температура, t, ºС
228
15
минут
30
минут
45
минут
Поверхности картофеля
Центра картофеля
Поверхности моркови
Центра моркови
3.4.Определите количество теплоты, отводимой от замораживаемого
продукта
Q = G [С0 (t н - tкр ) + r W w + Cз (t кр - t) ] ,
(1)
где G - масса продукта, кг;
с0 , сз - удельная теплоемкость соответственно охлажденного и
замороженного продукта, кДж/ (кг К);
t н , tкр , t - соответственно среднеобъемная начальная, криоскопическая
и конечная температура продукта, ºС;
r - удельная теплота кристаллизации, кДж/кг;
W - исходная влажность продукта, в долях единицы;
ω - количество вымороженной воды в продукте, в долях единицы.
Допуская, что теплоемкость льда не зависит от температуры, можно
принять:
Сз = С0 - 2,1 W ω
(2)
В соответствии с эмпирической зависимостью Г.В.Чижова

1,105
0,31
1
lg [t  ( 1  t
(3)
кр
)]
Значения t и t кр берутся в абсолютных величинах.
3.5.Рассчитайте продолжительность режима охлаждения продукта (до
момента достижения на поверхности продукта криоскопической температуры)
F  R2
  з
1
aЗ
229
(4)
где
FЗ - критерий Фурье, найденный по номограмме для полученных
расчетом числа Био (Bi) и безразмерной температуры на поверхности продукта
(Оп) .
где:
R – половина характерного размера продукта, м ;
 – коэффициент теплоотдачи продукта , Вт/(м2. К);
 – коэффициент теплопроводности охлажденного продукта,
Вт/(м·К);
t t
кр s
Θ 
п t t
н s
3.6.Расчитайте длительность процесса замораживания продукта по формуле
Планка:
 R
qR
1

 
ф (t  t )  2

кр s  3

 A
2
(5)
где:
Аф - коэффициент формы;
q
формуле
- удельная теплота кристаллизации продукта, определяемая по
q = r W ω , кДж/кг ,
где: r - удельная теплота кристаллизации 1 кг воды, равная 350 кДж/кг;
з - коэффициент теплопроводности замороженного продукта.
3.7.Расчитайте длительность третьего периода процесса замораживания
продукта до заданной температуры
F  R2
  З
3
a
3
230
(6)
где:
Fo - критерий Фурье, найденный по номограмме для полученных
расчетом числа Biз (замороженного продукта) и безразмерной температуры в
центре продукта Өц .
t t
кц s
Θ 
ц
t t
н s
Bi 
R

з
где:
tкц - конечная величина заданной температуры;
R – половина характерного размера продукта, м ;
 - коэффициент теплоотдачи продукта, Вт/(м2. К);
з
Вт/(м .К);
-
коэффициент
теплопроводности
замороженного
продукта,
аз – коэффициент температуропроводности замороженного продукта,
2
м /с.
3.8.Определите полную длительность процесса
 = 1 + 2 + 3
.
3.9.Обработайте полученные температурные графики, проведите сравнение
с аналитическими расчетами, сделайте выводы.
4.Содержание отчета: аналитические расчеты; схема экспериментального
стенда, описание лабораторной работы;
термограммы, выполненные в
масштабе;
анализ результатов аналитических
и экспериментальных
исследований.
Лабораторная работа № 5
Тема: Процессы охлаждения, замораживания и холодильного
хранения. Исследование процесса замораживания пищевых продуктов
231
1. Цель работы: Познакомиться с технологией процесса отвода теплоты при
замораживании продукта, методами и способами определения температурных
полей, механикой их измерения в продукте.
2.Оборудование, средства и материалы: шкаф морозильный, пищевой
продукт, потенциометр КСП-4 с термопарами хромель-копель, секундомер.
3*.
Ход работы:
3.1.Ознакомьтесь с рабочей схемой стенда (рис.1), основными правилами
техники безопасности, методикой проведения испытаний и обработки
результатов.
3.2.Проверьте состояние и работоспособность измерительных приборов,
термопар, секундомера.
3.3.Придайте продукту каноническую форму - пластина (рис.2).
3.4.Включите самописцы, прогрейте их и установите термопары и тепломер
в исследуемый продукт согласно схеме (рис. 3) .
3.5.Поместите продукт в низкотемпературное отделение холодильника,
отметьте этот момент на лентах приборов-самописцев.
3.6.При достижении тепловым потоком величины, близкой к нулю (не более
5% от начальной), выключите самописцы, выньте продукт из холодильника и
снимите датчики.
3.7.Параллельно с процессом замораживания продукта проведите
аналитический расчет среднеобъемной температуры продукта в соответствии с
приведенной ниже методикой.
3.8.Обработайте полученные температурные графики (термограммы) и
график теплового потока, проведите сравнения с аналитическими расчетами,
сделайте выводы.
4.Содержание отчета:
аналитические расчеты;
схема
экспериментального стенда, описание лабораторной работы; термограммы,
выполненные в масштабе;
анализ результатов аналитических
и
экспериментальных исследований.
*Примечание: охлаждающий шкаф должен быть включен до начала
лабораторных работ для достижения требуемого температурного режима.
232
Основы теории процесса замораживания пластины
В расчетах процесса замораживания стремятся определить температуры на
поверхности (tп) и в термическом центре (tц) объекта, а также
продолжительность самого процесса ( ) . Математически их зависимость от
условий холодильной обработки пластины можно получить совместным
решением дифференциальных уравнений теплопроводности
dt
d 2t
a
dn
dx 2
и теплообмена ( граничное условие третьего рода)

dt
 a (t  t )
n s
dn
В процессе холодильной обработки при замораживании характер
изменения температуры продукта происходит по закону, графическое
изображение которого соответствует графику, представленному на рис.5. Для
удобства анализа и математического описания график разбивают на три участка
с определенной длительностью:
1 - продолжительность предварительного охлаждения объекта до
момента достижения на поверхности криоскопической температуры (tкр);
2 - продолжительность самого процесса замораживания, т.е. начала
льдообразования и до его окончания (окончание льдообразования определяется
моментом начала понижения температуры в термическом центре ниже
криоскопической);
3 - продолжительность понижения температуры продукта до заданной
темепературы в термическом центре продукта (t кц).
Наклон и величина каждого участка кривой зависят от условий
теплообмена t, 0С
233
Рис.1 График (термограмма) изменения температур исследуемого объекта
при его замораживании:
1 - на поверхности (tп );
2 - в термическом центре (tц );
3 - среднеобъемная температура ( t ).
Таким образом общая длительность процесса замораживания будет
определяться
 = 1 + 2 + 3
Аналитические методы расчета каждого участка
Так как участки 1 и 3 не имеют фазовых превращений, то их
длительность, распределение температур рассчитываются по методике для
охлаждения.
Участок 2 характеризуется наличием фазового перехода. Если принять
процесс изотермическим, т.е. процесс кристаллообразования проходит при
постоянной температуре, то для замороженного слоя dx продукта с единицы
площади поверхности необходимо отвести количество теплоты:
dq = r ρ dx ,
(1)
где:
r - удельная теплота льдообразования;
234
ρ - плотность продукта.
В процессе замораживания тепло передается к внешней среде через
замороженный слой толщиной X. Температура на внутренней границе
замороженного слоя равна tкр , на внешней - в соответствии с температурой
охлаждающей среды ts и условиями теплообмена (коэффициента теплоотдачи
 ).
Pис.2 Схема замораживания неограниченного тела
с плоской поверхностью
1 - замерзшая зона;
2 - незамерзшая зона:
х - толщина замороженного слоя за время τ;
dx - толщина замороженного слоя за время dτ.
Принимая распределение температуры в замерзшем слое по линейному
закону, имеем:
t t
dq
кр s

x 1
d



2
откуда:
dq 
t
кр
x

t

2
Приравниваем (1) и (2)
235
s
d
1

(2)
тогда: rdx 
t
кр
x

2
t

s
d
1

d 
r
x 1
(
 )dx
t t 

кр s
2
(3)
После интегрирования найдем частное

rR
R
1
(
 )
t  t 2

кр s
2
(4)
При
двустороннем
замораживании
пластины
толщиной
продолжительность процесса рассчитывается по формуле Р.Планка
2R
Для бесконечного цилиндра с радиусом R формула Р.Планка имеет вид:

rR
(
R
2 t  t  2 2
 кр s 

1

)

1
(5)
Для шара с радиусом R:

rR
(
R
3 t  t  2 2
 кр s 

)
(6)
При замораживании
пластины в воздухе ее среднеобъемную
температуру при параболитическом законе распределения определяют через
температуру среды ts по уравнению:
Bi
t t 
(t  t ) ,
ц 3Bi  2 ц s
(5)
где:
t , tц , ts - температура пластины соответственно среднеобъемная, в
термическом центре, охлаждающей среды.
Лабораторная работа № 6
Тема: Процесс отепления и размораживания продуктов. Камера
размораживания мяса.
236
1. Цель работы: Познакомиться с технологией процесса отвода теплоты при
размораживании продукта, научиться рассчитывать основные параметры
камер размораживания.
2.Оборудование, средства и материалы:
задание
преподавателя,
принципиальная схема размещения воздушных каналов с соплами в камере
размораживания мяса.
3. Ход работы:
3.1. Преподаватель выдает задание в начале лабораторной работы
студенту.
3.2.
В
отведенное
время
(см.тематический
план
проведения
лабораторных работ) студент должен выполнить расчет по заданию
преподавателя.
4.Содержание отчета: аналитические расчеты; принципиальная схема
камеры
размораживания
мяса, анализ результатов аналитических
исследований.
Камера размораживания мяса в полутушах имеет производительность G
(т в сутки). Полутуши мяса размораживаются в воздухе. Система
воздухораспределения состоит из каналов с цилиндрическими соплами
диаметром d (мм). Скорость движения воздуха в зоне расположения
бедренной части полутуши w (м/с). Температура воздуха в камере
размораживания tк ( 0С), начальная температура размораживаемого мяса t1
(0С), конечная t2 ( 0С). При расчете камеры размораживания требуется
определить тепловой поток, подводимый к мясу, продолжительность
размораживания полутуш мяса, емкость камеры при непрерывном процессе
размораживания и ее габаритные размеры, число воздушных каналов,
количество сопел, начальную скорость, выходящего из сопла воздуха, его
теплопередающую площадь поверхности.
237
238