Устойчивость микроорганизмов к отрицательным температурам зависит и 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, индивидуальной устойчивости вида микробов.
Контрольные вопросы:
1. Классификация микроорганизмов по отношению к температурным условиям?
2. Каковы фазы жизни микроорганизмов?
3. Как действуют низкие температуры на рост и развитие микроорганизмов?
4. Какие микроорганизмы могут выживать при температуре – 8 °С?
Задание для СРСП:
1.Воздействие низких температур на клетки, ткани и организмы.
2. Вспомогательные средства, применяемые при холодильной обработке и хранении..
Задание для СРС: оформить результаты практической работы № 1. Ответить на вопросы для самопроверки. Подготовиться к опросу. Составить 10 тестовых заданий по темам лекции и СРСП.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2
Тема: ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ХОЛОДИЛЬНЫХ АГЕНТОВ.
Цель: Рассмотреть применение холодильных агентов в различных видах холодильных машин.
Методическое обеспечение
1. Методические указания по выполнению практических работ.
Аммиак (R717), хладоны R12 и R22 используют в компрессионных холодильных машинах для получения температур кипения от -30 до -40 °С без вакуума в системе охлаждения. Хладон R12 применяют в одноступенчатых холодильных машинах с температурой конденсации не более 75 °С и температурой кипения не ниже -30 °С, в бытовых холодильниках, кондиционерах, водоохлаждающих холодильных машинах. Хладон R22 используют в машинах с поршневыми и винтовыми компрессорами одно- и двухступенчатого сжатия, а также в бытовых холодильных машинах. Диапазон температур кипения от +10 до -70 0С при температуре конденсации не выше 50 0С. Одноступенчатое сжатие рекомендуется применять до температур кипения не ниже -35 0С.
Холодильный агент R502 применяют в низкотемпературных одноступенчатых холодильных машинах при температуре конденсации до 50 °С, кипения до -45 "С.
Широкое распространение получили появившиеся в 1930-е годы галогенизированные хладагенты R12, R22 и др. Только в России в начале 1990-х годов работало более 50 млн бытовых холодильников и сотни тысяч единиц промышленного, торгового и других видов холодильного оборудования, в которых использовались эти хладоны. Однако в ходе исследований «озоновых дыр» (значительного уменьшения содержания озона на высоте 20 — 25 км в земной атмосфере) было установлено, что промышленные и бытовые отходы, содержащие атомы хлора, в том числе хладоны, достигая атмосферы, высвобождают хлор, который участвует в разрушении озонового слоя. Известно, что озоновый экран (среднее содержание озона в атмосфере 0,001 %) защищает поверхность Земли от избыточных ультрафиолетовых лучей, большая доза которых способна уничтожить все живое. Поэтому Международной конвенцией в Вене в 1985 г., Протоколом в Монреале в 1987 г. и последующими протоколами с участием представителей крупнейших стран мира были приняты решения о прекращении к 2000 г. производства и использования озоноопасных хладонов, в первую очередь Rll, R12, R113, R114, R115. Хладагенты R22, R123, R124,R141 и R142 разрешены в качестве переходных для замены запрещаемых. Но и они должны быть исключены из использования к 2040 г., а по возможности и раньше (к 2020 г.)
Взамен вышеперечисленных хладонов предлагаются гидрофторуглеводороды (ГФУ) и гидрохлорфторуглеводороды (ГХФУ), которые благодаря содержанию водорода разлагаются гораздо быстрее, чем хлорфторуглеводороды, в нижних слоях атмосферы, не достигая озонового слоя. На мировом рынке такие озонобезопасные хладоны предлагает, например, фирма «Дюпон» (США) под торговой маркой «СУВА». «Дюпон» поставляет на рынок хладагент НР62 (К404а), имеющий при давлении 0,1 МПа температуру кипения порядка -46°С, гидрофторуглеводород R134a (CH2FCF3) и др. В России также освоен выпуск R134a. Он может полностью заменить R12. Для R134a подобраны и синтетические масла (ХС-22, ХФС-134). Температура кипения R134a при давлении 0,1 МПа составляет -26,5 0С. В выпускаемых в России холодильниках и морозильниках «Стинол» (г. Липецк) используется преимушественно R134a.
Разработаны заменители и для других хладонов. Так, альтернативным для R22 может быть R407C или R290. Расширяется использование аммиака, не влияющего на окружающую среду. Аммиак в два раза легче воздуха и при утечке быстро поднимается в атмосферу, где разлагается в течение нескольких дней. При выбросе жидкий аммиак немедленно испаряется. Но следует иметь в виду, что он ядовит, горюч и взрывоопасен. Если ранее аммиак использовали преимущественно в крупных по холодопроизводительности холодильных машинах, то теперь промышленность осваивает конструкции средних и малых аммиачных компрессоров и холодильного оборудования на их основе.
Контрольные вопросы:
1. В каких холодильных машинах используют аммиак?
2. Преимущества гидрофторуглеводородов перед хлоруглеводородами?
3. Какие хладагенты запрещены дли использования?
5. Какой хладон используется в холодильниках Российского производства?
Задание для СРСП:
1. Типы холодильных машин: газовые и вихревые, компрессионные паровые холодильные машины.
2. Типы холодильных машин: адсорбционные и сорбционные, пароэжекторные холодильные машины.
Задание для СРС: оформить результаты практической работы № 2. Ответить на вопросы для самопроверки. Подготовиться к опросу. Составить словарь определений по темам лекции и СРСП.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3
Тема: ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР
Цель: Изучить физические принципы получения низких температур.
Методическое обеспечение
1.Методические указания по выполнению практических работ.
Охлаждение — процесс понижения температуры тела. Для охлаждения нужно иметь два тела: охлаждаемое и охлаждающее — источник низкой температуры. Охлаждение продолжается, пока между телами происходит теплообмен. Источник низкой температуры должен функционировать постоянно, так как охлаждение следует осуществлять непрерывно. Это возможно при достаточно большом запасе охлаждающего вещества или если постоянно восстанавливается его первоначальное состояние. Последнее широко применяется в холодильной технике с использованием различных холодильных машин.
Различают естественное и искусственное охлаждение. При естественном охлаждении теплота от более нагретого тела переходит к менее нагретому (среде). Искусственное охлаждение предполагает получение температуры охлаждаемой среды ниже температуры окружающей среды. Низкие температуры получают путем физических процессов, при протекании которых происходит поглощение извне теплоты без повышения температуры тела.
К основным физическим процессам, сопровождающимся поглощением теплоты, относятся фазовые переходы вещества: плавление или таяние при переходе тела из твердого состояния в жидкое; испарение или кипение при переходе тела из жидкого состояния в парообразное; сублимация или возгонка при переходе тела из твердого состояния непосредственно в газообразное.
Искусственное охлаждение может быть основано и на других физических процессах, например адиабатическом дросселировании газа с начальной температурой меньшей, чем температура верхней точки инверсии; адиабатическом расширении газа с отдачей полезной внешней работы; вихревом эффекте.
Фазовый переход вещества при плавлении или таянии, испарении или кипении, сублимации или возгонке происходит при соответствующих температурах и давлениях с поглощением значительного количества теплоты.
Для получения низких температур (но не ниже 0°С) может быть применен водный лед, который в условиях атмосферного давления плавится при 0°С и имеет сравнительно большую величину удельной теплоты плавления — 335 кДж/кг. Если давление ниже атмосферного, сублимация водного льда происходит при температуре ниже 0°С, что используют в сублимационной сушке пищевых продуктов.
Более низкие температуры плавления можно получить, смешивая лед с некоторыми солями, например с хлоридом кальция.
Более широко распространено получение низких температур с использованием процесса кипения. С помощью одного вещества можно получить определенный интервал температур, поскольку температура его кипения зависит от давления: с уменьшением давления температура кипения понижается, и наоборот. С помощью различных веществ можно получать низкие температуры в широком диапазоне. Процесс испарения используют, например, для понижения температуры воды или влажных поверхностей.
Адиабатическим дросселированием называют процесс необратимого перехода газа (жидкости) с высокого давления на низкое (расширение) при прохождении через сужение поперечного сечения (перегородка с отверстием, пористая перегородка и т.д.) без совершения внешней работы и отдачи или получения теплоты.
При адиабатическом расширении газа с отдачей полезной внешней работы получение низких температур возможно при любом его состоянии, так как температура изменяется в сторону понижения. В отличие от адиабатического дросселирования в этом случае эффект возможен и для идеального газа, при этом понижение температуры в процессе адиабатического расширения при прочих равных условиях бывает более значительным, чем при дросселировании.
Адиабатическое расширение газа в детандере (расширителе) используют для получения криогенных температур.