ХЛАДОНОСИТЕЛЬ ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ И ЗАМОРАЖИВАНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ Российский патент 2005 года по МПК C09K5/00 C09K5/08 

Изобретение относится к хладоносителям, применяемым в закрытых системах теплообменного оборудования различного назначения.

В настоящее время большое внимание уделяется разработке экологически чистой технической продукции. Особое значение это приобретает при использовании хладоносителей в производстве пищевой продукции.

Так, для охлаждения и глубокого замораживания пищевых продуктов, таких как мясо, рыба, молоко и молочные продукты, сыры, используют технические жидкости - хладоносители, представляющие собой водные растворы солей или некоторых органических веществ.

Основным недостатком водных растворов солей является высокая коррозионная активность, приводящая к быстрому износу аппаратурной части системы охлаждения. К сожалению, нетоксичных присадок-замедлителей коррозии к растворам хлоридов пока не создано. Хроматы и молибдаты, существенно снижающие коррозионную активность хлоридов, в пищевой промышленности не применимы, так как являются сильными ядами.

К недостаткам солевых растворов низких концентраций относится также возможность поселения в них и размножения микроорганизмов, в том числе болезнетворных. При применении солевых растворов высоких концентраций, которые являются антисептическими, появляется другой недостаток - высокая вязкость, требующая повышения энергетических затрат на создание циркуляции хладоносителя в системе охлаждения.

Такими же недостатками обладают водные растворы глицерина и пропиленгликоля: разбавленные растворы являются средами, в которых развиваются микроорганизмы, а концентрированные растворы имеют вязкость, превосходящую таковую у солевых растворов.

Для нужд пищевой промышленности необходим хладоноситель, обладающий свойствами, перечисленными ниже:

1. Растворимость в воде - способность образовывать растворы любых концентраций от весьма разбавленных со свойствами, подобными "ледяной воде", до высококонцентрированных с температурой замерзания минус 70°С и ниже для быстрого замораживания.

2. Большая теплоемкость и высокая теплопроводность.

3. Низкая вязкость.

4. Отсутствие коррозионного воздействия на металлы и неметаллические материалы системы охлаждения.

5. Экологическая безопасность.

6. Низкая цена, оправдывающая экономическую целесообразность применения.

За прототип взят хладоноситель, содержащий, масс.%: этиловый спирт - 3,7; гидроксид калия - 20-22; уксуснокислый натрий - 20-22 и воду - остальное (SU 834087 А, 1981). К недостаткам прототипа относятся довольно высокая вязкость и коррозионная активность в отношении амфотерных металлов - алюминия, цинка, сплавов на их основе, а также латуни, которые интенсивно разрушаются в щелочных средах.

Техническим результатом данного изобретения является создание хладоносителя, отвечающего всем вышеперечисленным требованиям, предъявляемым к хладоносителям для охлаждения и замораживания пищевых продуктов, но лишенного недостатков прототипа.

Указанный технический результат достигается за счет того, что хладоноситель, содержащий этиловый спирт, воду, дополнительно содержит ингибитор коррозии при следующем соотношении ингредиентов, % масс.:

этиловый спирт 15,0-96,7

скипидар 0,01-0,10

ингибитор коррозии 0,038-0,390

вода остальное

В качестве ингибитора коррозии применяют триэтаноламин и фосфорную кислоту в соотношении 5:1.

Данный ингибитор коррозии обеспечивает защиту стали - 20, нержавеющей стали, меди, латуни, алюминия и других металлов от коррозии во всем интервале рабочих концентраций хладоносителя: коррозионные потери на один-два порядка меньше допустимой ГОСТ 28084-89 величины - 0,1 г/(м²*сут).

Предлагаемый ингибитор экологически безвреден.

Триэтаноламин и фосфорная кислота образуют буферный раствор с обеспечением в заданном соотношении (5:1) рН среды, равной 8-9. Именно при этих условиях данный ингибитор коррозии обеспечивает защиту металлов от коррозии.

Каждый компонент ингибитора коррозии в отдельности не обеспечивает противодействие металлов коррозии: триэтаноламин не защищает от коррозии алюминий, цинк; фосфорная кислота вызывает коррозию практически всех металлов, кроме черных.

Количественное соотношение компонентов хладоносителя выбрано из требований, предъявляемых к хладоносителям (см. выше), а также к денатурированным спиртам: создание легко распознаваемого денатурирующего эффекта и предотвращение использования его не по целевому назначению.

Денатурирующая добавка - скипидар.

В зависимости от соотношения спирта и воды разработанный хладоноситель применим в диапазоне температур от 0°С до минус 100°С.

Хладоноситель имеет в зависимости от концентрации температуру замерзания от 0 до минус 100°С, низкую вязкость (от 20 до 80 сП).

Плотность хладоносителя во всем диапазоне рабочих температур меньше единицы.

Удельная теплоемкость хладоносителя в рабочем интервале температур и концентраций равна 2,5-3,9 кДж/(кг*град), то есть, находится в интервале значений для воды и спирта. Теплопроводность хладоносителя равна 0,22-0,46 Вт/(м*град) (таблица 1).

При температурах эксплуатации от плюс 10°С и ниже хладоноситель любых концентраций не горюч.

Удельная теплоемкость и теплопроводность спиртоводных растворов в исследуемых интервалах температур и концентраций изменяются незначительно.

Основным компонентом хладоносителя является этиловый спирт, который вырабатывается в России в достаточном количестве как из пищевого, так и не пищевого растительного сырья, а также гидратацией этилена. Технический этиловый спирт является сравнительно дешевым продуктом.

Хладоноситель получают смешением ингредиентов при комнатной температуре.

Примеры компоновки хладоносителя приведены в таблице 2.

Таблица 2ИнгредиентыКоличество, % масс 12345Этиловый спирт1530507096,7Скипидар0,010,020,040,060,10Ингибитор коррозии*0,3900,3250,2400,1530,038ВодаОстальноеОстальноеОстальноеОстальноеОстальное* Ингибитор коррозии: смесь триэтаноламина с фосфорной кислотой в соотношении 5:1

Таким образом, разработанный хладоноситель отвечает всем необходимым требованиям: имеет низкую температуру замерзания, малые вязкость и плотность, высокие теплопроводность и теплоемкость, безопасен и безвреден, не оказывает коррозионного воздействия на металлы, не является дефицитным и дорогим.

Изобретение относится к хладоносителям, применяемым в закрытых системах теплообменного оборудования различного назначения. Хладоноситель имеет следующий компонентный состав, % масс.: 15,0-96,7 этилового спирта, 0,01-0,10 скипидара, 0,038-0,390 ингибитора коррозии, остальное - вода. В качестве ингибитора коррозии он содержит триэтаноламин и фосфорную кислоту в соотношении 5:1. Хладоноситель применим в диапазоне температур от 0 до минус 100°С, имеет малую вязкость; теплофизические характеристики, близкие к воде; экологически безопасен, не горюч при температурах от плюс 10°С и ниже. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Хладоноситель, содержащий этиловый спирт, воду, денатурирующую добавку, отличающийся тем, что дополнительно содержит ингибитор коррозии, в качестве денатурирующей добавки содержит скипидар при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Этиловый спирт 15,0-96,7

Скипидар 0,01-0,10

Ингибитор коррозии 0,038-0,390

Вода Остальное