Существуют несколько способов получения искусственного холода.
1. Охлаждение при помощи водного льда
Самый простой способ - охлаждение при помощи водного льда или снега, таяние которых сопровождается поглощением довольно большого количества тепла. Если теплопритоки извне малы, а теплопередающая поверхность льда или снега относительно велика, то температуру в помещении можно понизить почти до 0 °С. Практически в помещении, охлаждаемом водным льдом или снегом, температуру воздуха удается поддерживать лишь на уровне 5-8 °С.
При охлаждении водным льдом происходит изменение его агрегатного состояния - плавление (таяние). Холодопроизводительность, или охлаждающая способность чистого водного льда, называется удельной теплотой плавления. Она равна 335 кДж/кг. Теплоемкость льда равна 2,1 кДж/кг×градус.
Водный лед применяется для охлаждения и сезонного хранения продовольственных товаров, овощей, фруктов в климатических зонах с продолжительным холодным периодом, где в естественных условиях в зимний период его легко можно заготовить.
Ледяное охлаждение имеет существенные недостатки: температура хранения ограничена температурой таяния льда (обычно температура воздуха на ледяных складах 5-8 °С), в ледник необходимо закладывать количество льда, достаточное на весь период хранения, и добавлять по мере необходимости; значительные затраты труда на заготовку и хранение водного льда; большие размеры помещения для льда, превышающие примерно в 3 раза размеры помещения для продуктов; значительные затраты труда на соблюдение необходимых требований, предъявляемых к хранению пищевых продуктов и отводу талой воды.
Лъдосоляное охлаждение
Лъдосоляное охлаждение производится с применением дробленого водного льда и соли. Благодаря добавлению соли скорость таяния льда увеличивается, а температура таяния льда опускается ниже. Это объясняется тем, что добавление соли вызывает ослабление молекулярного сцепления и разрушение кристаллических решеток льда. Таяние льдосоляной смеси протекает с отбором теплоты от окружающей среды, в результате чего окружающий воздух охлаждается и температура его понижается.
С повышением содержания соли в льдосоляной смеси температура плавления ее понижается. Раствор соли с самой низкой температурой таяния называется эвтектическим, а температура его таяния - криогидратной точкой. Криогидратная точка для льдосоляной смеси с поваренной солью -21.2 °С, при концентрации соли в растворе 23.1% по отношению к общей массе смеси, что примерно равно 30 кг соли на 100 кг льда.
Температура плавления эвтектического твердого раствора поваренной соли -21.2 °С, а теплота плавления -236 кДж/кг. Эвтектический раствор применяют для зероторного охлаждения. Для этого в зероты- наглухо запаянные формы заливают эвтектический раствор поваренной соли и замораживают их. Замороженные зероты используют для охлаждения прилавков, шкафов, охлаждаемых переносных сумок-холодильников и т.д.
Охлаждение сухим льдом
Охлаждение сухим льдом основано на свойстве твердой углекислоты CO2сублимировать, т.е. при поглощении тепла переходить из твердого состояния в газообразное, минуя жидкое состояние. Физические свойства сухого льда следующие: температура сублимации при атмосферном давлении -78.9 °С, теплота сублимации 574.6 кДж/кг.
Сухой лед обладает следующими преимуществами по сравнению с водным льдом:
• можно получать более низкую температуру;
• охлаждающее действие 1 кг сухого льда почти в 2 раза больше, чем 1 кг водного льда:
• при охлаждении не возникает сырости, кроме того, при сублимации сухого льда образуется газообразная углекислота, которая является консервирующим средством, способствующим лучшему сохранению продуктов.
Сухой лед применяется для перевозки замороженных продуктов, охлаждения фасованного мороженого, замороженных фруктов и овощей.
Получение искусственного холода с помощью снега или льда, а также с помощью охлаждающих смесей имеет существенные недостатки: трудоемкость процессов заготовки льда или снега, их доставки, трудность автоматического регулирования, ограниченные температурные возможности.
Машинное охлаждение
Наиболее распространенным и удобным в эксплуатационном отношении способом охлаждения является машинное охлаждение.
Машинное охлаждение - это способ получения холода за счет изменения агрегатного состояния рабочего вещества холодильной машины - хладагента, при его кипении при низких температурах. Кипение холодильного агента происходит при отводе теплоты от охлаждаемой среды.
На предприятиях торговли и общественного питания используют в основном паровые холодильные машины, действие которых основано на кипении при низких температурах специальных рабочих веществ - хладагентов. Паровые холодильные машины подразделяют на компрессионные, в которых пары хладагента подвергаются сжатию в компрессоре с затратой механической энергии, и абсорбционные, в которых пары хладагента поглощаются абсорбентом (поглотителем).