Охлаждение

Технологический процесс производства продукта должен протекать при строго определенных температурных условиях. Повышение температуры обычно приводит к активизации микроорганизмов, которые могут присутствовать в продукте, а также к ускорению протекания ферментативных реакций. Такой активности нужно всячески избегать, для этого необходимо как можно быстрее после завершения определенного этапа технологического процесса снизить температуру продукта. Следовательно, на молочных заводах потребность в охлаждении достаточно велика, при этом эксплуатационные расходы на холодильное оборудование составляют заметную статью бюджета предприятия.

Принцип охлаждения

Принцип охлаждения основан на поглощении тепла при превращении жидкости в пар. Это явление, теплота испарения, уже упоминалось при описании парового котла. Внутреннее давление в паровом котле выше атмосферного давления, и поэтому вода в котле закипает при более высокой температуре. Когда давление повышено до 1000 кПа (10 бар), вода закипает при 183°С.

И наоборот, если давление понижено, вода закипает при более низкой температуре. При атмосферном давлении вода кипит при 100°С (рис. 6.11.8 В). Если давление ниже атмосферного, создается вакуум, и вода кипит при температуре ниже 100°С. Подключив вакуумный насос к сосуду с водой и снизив абсолютное давление до 50 кПа (0,5 бара), можно заставить воду кипеть при 80°С. А если давление снизить до 1,25 кПа (0,0125 бара), вода закипит при 10°С.

Если в последнем случае сосуд поместить в изолированное помещение, в котором температура воздуха равна 20°С, тепло будет передаваться от воздуха к воде, находящейся в сосуде. Вода в этом случае превратится в пар. Если образовавшийся таким образом пар непрерывно удаляется, так что давление внутри емкости не превышает 1,25 кПа, воздух в помещении будет охлаждаться в процессе передачи тепла воде, находящейся в сосуде, то есть вода будет играть роль хладагента. 1,25 кПа – это очень низкое давление, и поэтому было бы слишком дорого использовать воду в качестве хладагента. Существуют другие жидкости, которые закипают при той же температуре, но гораздо более высоких давлениях. У такой жидкости давление насыщенного пара выше, чем у воды. Возьмем, например, эфир. Если капля этой жидкости попадет на кожу, мы сразу ощутим холод. Причина в том, что тепло от кожи переходит к жидкому эфиру в момент его кипения и преобразования в пар. Эфир кипит при температуре ниже 37°С при атмосферном давлении. Если давление на поверхности жидкости снижать с помощью вакуумного насоса, можно заставить ее закипеть при температурах ниже нуля.