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Thermische Verfahrenstechnik (Subject) / 9. Vorlesung: Kühlen (Lesson)
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- Einfluss der Temperatur auf Mikroorganismen und Enzyme (Kühlschrankttemp) beide deutlich reduziert
- Einfluss Temperatur auf Frischegrad -bei gleicher Lagerzeit deutlich frischer -bei gleichem Frischegrad deutlich länger haltbar
- 3 Prozessziele Kühlung -Konservierung -Gewährleistung Temperaturspektrum spezifische/biochemische Prozesse -zeitweilige physikalisch-chemische Veränderungen zur Durchführung anderer technologischer Prozesse
- 5 Arten Kühlung -Luftkühlung -Wasserkühlung -Kühlung mit Wärmetauscher -Vakuumkühlung -Strahlungskühlung
- Folgen der Kühlung 4 -Verringerung Reaktionsgeschwindigkeit -Herabsetzung Stoffwechselaktivität der MO -Verringerung Enzymaktivität -Reduktion Atmungsaktivtät
- Haltbarkeit in Abhängigkeit der Temperatur Zunahme Haltbarkeit mit Abnahme Temperatur
- optimale Lagerbedingungen versch. LM -kälteunempfindlich, Fleisch, Fertiggerichte: 0-2 °C, 90 % Luftfeuchte -kälteempfindliches Obst und Gemüse: 5-14 °C, 60-70 %
- Temperaturen Kühlschrank, Buffett, Speiseeis, Tiefkühl 0-8 °C 4-8 °C -7 - -10 °C unter -18 °C
- Problemstellung -Wärmeaufnahme aus Umgebung; Wärmeleitung durch KS-Wand -Wärmeabgabe an Umgebung
- Aufbau Kompressorkühlschrank -Verdampfer -Kompressor -Verflüssiger -Drosselorgan
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- Arten Kühlgeräte -Schränke konventionell, TK-Fach, dynamisch -Mehrzonengeräte
- Arten Gefriergeräte -Truhen konventionell, No-frost -Schränke konventionell, No-frost
- 4 Aufstellarten Kühlgeräte -Standgeräte -Unterbau -Einbau -integrierte Geräte
- Kühlschränke Funktionsprinzip Kühlschrank entzieht dem wärmeisolierenden Inneren Wärme und gibt diese an der Rückseite an Umgebung ab
- Abtauautomatik es gibt Abtauheizung und Tauwasserschale
- 4 Alternative Kühlverfahren -Absorptions-Kühlverfahren -Magnetische Kühlung -Secondary refrigeration systems -Co2-Kühlmittel
- 3 Vorteile Absorptionskühlschränke -keine bewegten Teile -kein Geräusch -zur Beheizung können viele Energiequellen eingesetzt werden
- Elemente Absorberkühlschrank -Kocher -Verflüssiger/Kondensator -Absorber
- Ablauf magnetoelektrischer Effekt a) ungeordnete Magnete: Wärmeaufnahme b) Temperaturerhöhung durch Ordnung c) Wärmeabgabe d) Temperaturreduzierung durch Unordnung
- Secondary Refrigeration Systems -Übertragung der Wärme auf Flüssigkeit -Flüssigkeit als Kühlmittel im Kreislauf
- SRS Pro Pro: -Flexibilität in Auswahl Refri -geringe Viskosität reduz. Pumpenergie -Verdampfer voll genutzt
- SRS Contra -zusätzlicher Wärmeaustauscher erhöht die Gesamtpumpenergie -geringere Primärkühlmitteltemperatur beim Verdampfen => weniger Kompressoreffizienz
- Co2-Kühlsysteme Def 2 Arten Co2 als Kühlmittel -Kaskadenschaltung: subkritische Kühlsysteme -Wärmeabgabe oberhalb kritischen Punkted: transkritisch
- Vorteile CO2-Kühlsysteme -hohe Kühlkapazität -geringere Ausdehnung ? => auch geringere Pumpengrößen möglich -nicht korrosiv und entflammbar -geringerer Temperaturabfall -geringere Kompressionskoeff. -weniger Erderwärmungspotential, weniger Kosten
- Co2 Kühlsysteme Nachteile -hohe Drücke -hohe Installationskosten -höhere Systemkomplexizität -mehr Pumpenwanddicke wegen den Drücken
- Umluftkühlung 4 Charakteristika -Luftzirkulation: Temperatur ortsunanhängig und exakt definiert -no-frost: Eisansatz nur am Verdampfer -elektronische Reglung: nur sehr geringe Temperaturschwankungen -Wasserdampf-Sperrfolie
- Split-Kühlaggregat Trennung Verflüssiger und Verdampfer durch wärmegedämmte Trennwand
- Cook und Chill Prozessschritte -Vorbereitung, Garen, Abschmecken -Schnellkühlen -Kühllagern -Teller anrichten, lagern, regenerieren, servieren
- Schnellkühler 2 Elemente Folgen -leistungsfähige Kühlaggregate -starke Ventilatoren => kurze Abkühlzeiten => schnelles Erreichen von 3 °C und schnelles Durchschreiten des kritschen Temperaturbereiches (65 - 10 °C)
- Abkühlung Tierkörperhälften Temperaturen -nach Schlachtung haben Tierkörperhälften wegen Glykolyse 39 °C -müssen in 6 h auf 5 °C
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- Abkühlung Tierkörperhälften Prozess -Luftumlauf bei hängend -Abführung Wärme und Verdunstung von Feuchtigkeit an der Oberfläche
- 10 Einflussfaktoren Abkühlgeschwindigkeit LM: -Eingangstemp -Feuchtigkeit -Wärmekapazität -Wärmelf -Größe, Form, Struktur Schnellkühler: -Kühlleistung -Lufttemp -Luftgeschwindigkeit -Strömungsgeschwindigkeit -Beladungskapazität
- Wärmeübergangskoeffizienten bei verschiedenen Kühlmedien im Vergleich -still 7-15 W / m2 * K -Kaltluftstrom -Kontaktplatten -Kaltsole -siedener Stickstoff bis 220 W / m2 * K
- Gefrieren Def Änderung des Aggregatzustandes von der wässrigen in die feste Phase
- 3 Teilprozesse Gefrierprozess -Gefrieren -Lagern -Auftauen
- Bedeutung Gefriergeschwindigkeit entscheidener Einfluss auf Produktstruktur Wasser bildet Kristalle, deren Volumen größer als in flüssiger Form ist
- Gefahr>Einfrieren zu langsam Zerstörung Zellstrukturen unerwünschte Struktur
- Ziel Gefrieren Lebensmittel möglichst schnell einfrieren, um unerwünschte Strukturveränderungen zu vermeiden
- amorphes Einfrieren Gefriergeschwindigkeit gegen Null
- nomielle Gefriergeschwindigkeit v = l /tn l: kürzester Abstand Oberfläche und Kern tn: Gefrierzeit um Produkt 0 °C bis Kerntemperatur 10 K darunter
- Gefriertruhe Aufbau Unterschied: stärkere Wärmedämmung ansonsten gleiche Elemente wie Kühlschrank
- Bedeutung Lagersymbole beim Gefriergut und Gefriergerät keins: 0 °C 1 Tag * -6 °C 3 Tage ** -12 °C 2 Wochen *** - 18 °C 3 Monate *** -18 °C 3-12 Monate
- gewerbliches Gefrieren -25 °C und kälter
- Behandlung vor Gefrieren 4 -Vorbehandlung wie Blanchieren -Portionieren -Verpacken: Sauerstoffeinwirkung, Austrocknen, Farb- und Geschmacksübertragung -Einlagern: Vorgefrierfach, Menge entspr. Gefriervermögen
- Oberflächen und Kerntempverlauf Gefrieren Oberfläche immer tiefer
- Temperaturverlauf Einfriervorgang -flüssig absenkung -Unterkühlung -Phasenumwandlung konstant -fest Absenkung
- Ziel Einfrieren Keimbildungsgeschwindigkeit größer als Keimwachstumsgeschwindigkeit
- Gefrierkennlinien tieffrieren und superfrieren supergefrieren ist schneller
- Wirkung vorher eingelagerter beschleunigt die Abkühlung
- Sicherstellung der Gefrierleistung durch vorhergehenden Dauerbetrieb des Kompressors Je mehr rein desto länger Dauerbetrieb vorher bis 24