4 курс / Uchebnoe_pos_Kholod_2016

СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Ю.А. Евсейчев И.О. Тесленко

«ХЛАДОТРАНСПОРТ И ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ»

Учебное пособие

НОВОСИБИРСК 2016

УДК 656.225.073.444

Евсейчев Ю.А., Тесленко И.О. «Хладотранспорт и основы теплотехники»:

Учебное пособие. − Новосибирск: Издательство СГУПСа, 2016. − 64 с.

Учебное пособие содержит краткий курс основных разделов дисциплины «Хладотранспорт и основы теплотехники». Рассматривает вопросы определения качественных характеристик скоропортящихся грузов, требование предъявляемые к грузу, таре и подвижному составу при приеме к перевозке, при транспортировании и при выдаче получателю. Приведена краткая характеристика изотермического подвижного состава, используемого для перевозки скоропортящихся грузов, его преимущества и недостатки.

Учебное пособие предназначено для преподавателей и студентов, обучающихся по специальности «Эксплуатация железных дорог».

О т в е т с т в е н н ы й р е д а к т о р канд. техн. наук, проф. В.М.Ушаков

© Евсейчев Ю.А., Тесленко И.О., 2016 © Сибирский государственный университет путей сообщения, 2016

ВВЕДЕНИЕ

Все пищевые продукты по длительности их хранения можно разделить на две группы: продукты, в обычных условиях долго не портятся (мука, крупа, сахар), и продукты скоропортящиеся (мясо, рыба, птица, молоко, овощи и др.), качество которых – вкус, запах, консистенция – при хранении ухудшается.

К факторам, которые вызывают порчу продуктов, относятся влияние кислорода воздуха, солнечного света, чрезмерная низкая или высокая влажность воздуха и т.д. Особенно сильное разрушительное действие на продукты оказывают микроорганизмы и тканевые ферменты.

Все пищевые продукты перевозятся по железной дороги и являются скоропортящимися грузами (далее – СПГ), которые занимают в перевозках 1%, в грузообороте – 2%, а в доходах – 3-4%. В силу своей подверженности порчи, понижению качества в процессе перевозки они требуют особого подхода к решению технических, технологических и других вопросов, возникающих на стадии от приема СПГ к перевозке до его выдачи.

Объем перевозок скоропортящихся грузов по железным дорогам России в 2016 году должен составить около 15 млн. т.

Основным изотермическим подвижным составом сегодня являются 5-вагонные секции БМЗ (около 50%), секции ZB-5 постройки завода Дессау (около 30%) и вагоны-термосы.

Переход экономики на рыночные рельсы привел к появлению большого количества мелких грузоотправителей и грузополучателей СПГ, для которых оптимальной величиной партии является диапазон от 5 до 20 т. Железнодорожный хладотранспорт страны оказался не готов к каким изменениям, поскольку основу парка ИПС составляют 5-вагонные секции, рассчитанные на перевозку 100-180 т груза. В результате этого большая часть грузопотока СПГ перешла на автомобильный транспорт.

Потребление наиболее ценных продуктов питания (мяса, рыбы, масла, фруктов, ягод и др.) в расчете на душу населения уменьшилось в 1,5 – 3,0 раза. Отечественное производство сельхозпродуктов резко снизилось, а доля импортного продовольствия выросла до 40%. Все это отрицательно сказалось на объеме перевозок скоропортящихся грузов.

В 1997 году Указанием МПС было создано Государственное унитарное предприятие «Рефсервис МПС», который с 1 октября 2003 года преобразован в «Рефсервис – филиал ОАО «РЖД». В настоящее время Открытое акционерное общество «Рефсерсис» - дочернее общество ОАО «РЖД» - это крупнейший на территории России и стран СНГ оператор специализированного железнодорожного подвижного состава, предназначенного для перевозки скоропортящихся грузов. Парк компании насчитывает примерно 6500 изотермических вагонов, она располагает тремя рефрижераторными вагонными депо, одним эксплуатационным рефрижераторным участком и восьмью представительствами, охватывающими практически всю сеть российских железных дорог.

Основные фонды ОАО «Рефсервис» включают: парк изотермических вагонов, ремонтные мощности, объекты социальной сферы.

Подавляющее большинство станции на сети железных дорог России грузят или выгружаю скоропортящиеся грузы. Таким образом, к обслуживанию СПГ в той или иной степени причастны десятки тысяч человек, начиная от работников линейных предприятий и заканчивая аппаратом управления ОАО «РЖД». От их компетенции и квалификации зависит правильность выбора подвижного состава под погрузку СПГ, умение качество и транспортабельность груза, правильное размещение и крепление груза в вагоне, в конечном счете, сохранность и рентабельность перевозок. Работники железных дорог, причастных к перевозке СПГ, должны иметь представления об особенностях устройства и обслуживания изотермических и, прежде всего, рефрижераторных вагонов, сферах их возможного и целесообразного использования, особенностях документального оформления перевозки.

Железнодорожный транспорт является основным связующим звеном непрерывной холодильной цепи между потребителями и пунктом заготовки скоропортящейся продукции и постоянно нуждается в дальнейшем совершенствовании технических средств и организации перевозок.

5

Учебное пособие написано на основе анализа современного состояния грузовой и коммерческой работы при перевозках скоропортящихся грузов в условиях реформирования железнодорожного транспорта с использование Устава железнодорожного транспорта Российской Федерации, Правил перевозок скоропортящихся грузов, Типового технологического процесс работы грузовой станции и других отраслевых нормативных документов.

Учебное пособие служит основой для получения глубоких и всесторонних знаний в области технологии перевозок скоропортящихся грузов.

1. СКОРОПОРТЯЩИЕСЯ ГРУЗЫ И ИХ СВОЙСТВА. УСЛОВИЯ ХРАНЕНИЯ

1.1. Номенклатура скоропортящихся грузов. Характеристика грузопотоков

К скоропортящимся относят грузы, которые требуют в пути защиты от воздействия высоких или низких температур, т.е. специальных условий транспортировки - охлаждения, отопления, вентилирования, ухода или контроля за их состоянием [1].

Скоропортящиеся грузы, перевозимые железнодорожным транспортом, классифици-

руются:

по происхождению - растительные и животные; способу обработки - натуральные и переработанные;

состоянию термической обработки - мороженые, охлажденные и неохлажденные. Скоропортящуюся продукцию различных наименований, предъявляемую к перевоз-

ке, объединяют по сходным признакам или свойствам в укрупненные номенклатурные груп-

пы [2].

Структура грузопотоков СПГ представлена в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Структура грузопотоков СПГ

Из таблицы видно, что основную часть грузопотока составляет перевозка пива, консервов и соков, менее всего мясных полуфабрикатов, фруктов, маргариновой продукции.

Одной из отличительных особенностей перевозок скоропортящихся грузов являетсясезонность их производства, а следовательно, и неравномерность перевозок. Так, объемы перевозок фруктов и овощей осенью, в период сбора урожая, увеличивается в несколько раз, перевозка рыбы связана с весенней и осенней путиной и т.д.

1.2. Химический состав и свойства скоропортящихся грузов

Химический состав скоропортящихся грузов сложен и многообразен. В состав скоропортящихся грузов входят органические и неорганические соединения [1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9].

К органическим соединениям относятся: белки, жиры, углеводы, витамины, ферменты, кислоты. К неорганическим соединениям - вода и минеральные вещества. Химический состав некоторых скоропортящихся грузов приведен в табл. 1.2 и 1.3.

Белки - высокомолекулярные органические соединения, состоящие из двадцати различных аминокислот. Они играют первостепенную роль в жизнедеятельности всех организмов, участвуя в их строении, развитии и обмене веществ. Организм человека не способен синтезировать аминокислоты из простых неорганических веществ и имеет ограниченные возможности превращения одной аминокислоты в другую. Существуют аминокислоты, синтез которых в организме невозможен. Они должны быть получены с пищей. Бесконечное многообразие белковых молекул, обусловленное различной последовательностью аминокислотных соединений, определяет различия их пространственной структуры, химические и физические свойства.

Белки бывают твердые (белки волос, ногтей, копыт), жидкие (белки молока, плазмы крови), полужидкие (белки мышц). Именно две последние категории белков делают продукт скоропортящимся. В неблагоприятных условиях белки изменяют свои свойства и качество продукта. Белки набухают, за счет поглощения воды увеличиваются в два раза, а затем образуют коллоидные растворы различной консистенции. Вода, проникая в белок, нарушает его структуру и часто даже растворяет белок. На этот процесс оказывают влияние внешние факторы (изменение температуры, воздействие солнечного света, кислот или щелочей и др.).

При нарушении температурного режима, под воздействием кислот или щелочей происходит нарушается структура белка (денатурация). Также белки могут коагулировать (свертываться), при этом выделять влагу (процесс дегидратации). Эти процессы могут происходить в пределах нормы, когда свойства продуктов изменяются, но при этом они не теряют пищевой ценности (замораживание, соление и т. д.). Если же процесс перешел допустимые параметры, тогда белки гниют, т. е. разлагаются на составные элементы.

Таблица 1.2 – Химический состав продуктов животного происхождения

7

Продолжение таблицы 1.2.

8

Окончание таблицы 1.2.

Таблица 1.3 – Химический состав продуктов растительного происхождения

9

Окончание таблицы 1.3.

Жиры - полные сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и жирных кислот. В продуктах жиры содержатся в виде протоплазматического и резервного жира, отложенного в жировых тканях. Жиры отличаются друг от друга природой входящих в них кислот, преимущественно пальмитиновой, стеариновой и олеиновой. Первые две кислоты и их глицериды при комнатной температуре имеют твердую консистенцию, а олеиновая - жидкую. Под воздействием высоких температур, солнечного света жиры изменяют свою структуру. Они расщепляются на составные части, меняют вкус и запах продукта и, наконец, полностью разлагаются.

Жиры являются энергетическими источниками, способствуют обмену веществ в клетках и растворяют некоторые витамины. При длительном ограничении потребления жиров нарушается деятельность центральной нервной системы, ослабляется иммунитет.

Углеводы - соединения и компоненты всех без исключения живых организмов. Они сосредоточены в основном в продуктах растительного происхождения (до 80% из расчета на сухое вещество), в продуктах животного происхождения их около 2%.

Углеводы подразделяются на три группы:

моносахариды - простые углеводы - глюкоза (виноградный сахар), фруктоза (плодовый сахар);

полисахариды первой группы - сахароза (свекловичный, тростниковый сахар), лактоза (молочный сахар), мальтоза (солодовый сахар);

полисахариды второй группы - крахмал, гликоген (животный крахмал), клетчатка, пектиновая кислота.

Углеводы являются главным энергетическим источником. Отсутствие или недостаток в организме клетчатки способствует развитию ожирения, заболеваниям желудочнокишечного тракта и сердечно-сосудистой системы.

Кислоты - содержатся почти во всех продуктах. В растительных пищевых продуктах чаще встречаются органические кислоты (яблочная, лимонная, винная, щавелевая, молочная). Они входят в состав продукта в свободном или связанном состоянии в виде солей и эфиров. Некоторые из этих веществ придают продуктам характерный вкус и аромат. Ряд кислот широко используются в пищевой промышленности для изготовления различных напитков, кондитерских изделий и другой продукции.

Вода - самое распространенное неорганическое вещество в продуктах. В продуктах растительного происхождения воды больше, чем в продуктах животного происхождения. Вода в продуктах может быть в свободном и связанном состоянии. Свободная вода (до 90%

10

от общего количества воды в продуктах) находится в межклеточных пространствах и входит в состав ткани продуктов в виде мельчайших капель. Вода в таком состоянии легко отделяется от продукта (сушка, выпаривание и др.) и также легко поглощается им. Часть воды (около 10%) прочно связана электрическими зарядами с молекулами белка и других веществ. Температура замерзания воды в связанном состоянии составляет -40°С. Она практически неотделима от продукта, а при выделении не поглощается продуктом обратно.

Роль воды в организме чрезвычайно важна. Она служит растворителем для большинства компонентов и участвует в биохимических реакциях, регулирует многочисленные физические и химические процессы. В скоропортящихся грузах вода активизирует деятельность ферментов и способствует развитию микроорганизмов, вызывающих порчу. Количество воды в тканях имеет большое значение при обработке продукта и его хранении.

Витамины - низкомолекулярные органические соединения различной химической природы, выполняющие важные биохимические и физиологические функции в живых организмах. Витамины требуются в организме в очень небольших количествах (от нескольких микрограмм (мкг) до нескольких миллиграмм (мг) в сутки), так как обладают высокой биологической активностью. Человек не синтезирует витамины или синтезирует их в недостаточном количестве (никотиновая кислота) и поэтому должен получать их с пищей. Основной источник витаминов - растения, в которых могут содержаться провитамины (каротины). Важная роль в образовании витаминов принадлежит микроорганизмам. Витамины бывают:

- водорастворимые: тиамин Вт, рибофлавин В2, ниацин РР, аскорбиновая кислота С

и др.;

- жирорастворимые: ретинол А, кальциферол D и др.

При недостаточном потреблении витаминов могут развиваться авитаминозы, сопровождаемые различными тяжелыми заболеваниями. Отсутствие витамина С вызывает заболевание цингой, а витамина D - рахитом.

При выборе метода обработки продуктов следует стремиться к максимальному сохранению витаминов. Содержание витаминов в продуктах незначительно и выражается в миллиграммах на 100 г вещества (табл. 1.4).

Ферменты - специфические белки, присутствующие во всех живых клетках и играющие роль биологических катализаторов. С помощью ферментов реализуется генетическая информация и осуществляются все процессы обмена веществ и энергии в живых организмах. Каждый фермент способен ускорять определенную реакцию разложения или синтеза веществ. Наибольшую активность фермент проявляет лишь в определенных условиях. К изменению температуры и реакции среды ферменты чрезвычайно чувствительны. При температуре более +80°С они разрушаются, а при низких температурах способствуют замедлению происходящих в них биохимических процессов.

Ферментативные процессы широко используются в промышленности для получения многих продуктов: дозревание сыров, вин, кисломолочных продуктов и др. Однако при хранении и транспортировке некоторые ферменты играют отрицательную роль: нередко их деятельность приводит скисанию, брожению, перезреванию. При этом ухудшается качество груза и его товарный вид.

Таблица 1.4 – Содержание витаминов, мг %

11

Минеральные вещества в виде органических соединений и растворимых солей составляют около 1-2 % общего веса пищевых продуктов. Кальций, фосфор и магний входят в состав тканей скелета. Натрий и калий необходимы для обменных процессов в крови. Медь переносит кислород. Йод и цинк участвуют в образовании гормонов. Недостаток в питании человека минеральных веществ приводит к серьезным заболеваниям.

Различают механические и теплотехнические (теплофизические) свойства скоропортящихся грузов [3, 4, 10].

К механическим свойства относятся плотность, консистенция, сопротивление нагрузкам, площадь поверхности.

Плотность продукта - это отношение массы продукта к его объему. Плотность (табл. 1.5) зависит от химического состава и строения продукта, количества содержащейся в нем воды и определяется как средневзвешенная величина всех составных элементов по формуле:

где ρ1,…,ρn - плотность составляющих частей продукта, кг/м3; q1,…, qn - масса составляющих частей продукта, кг;

G - масса продукта, кг.

Консистенция продукта - совокупность свойств продукта, определяется осязанием (вязкость, твердость, упругость и др.). Она не имеет количественного выражения и оценивается органолептическим методом.

Сопротивление статическим нагрузкам, т. е. сжимающим, действующим под воз-

действием верхних слоев груза, и динамическим нагрузкам - ударным, возникающим при падении продукта, при транспортировке.

Таблица 1.5 – Расчетные значения плотности некоторых скоропортящихся продуктов

Площадь поверхности зависит от геометрической формы продукта. Для определения поверхности мясных туш применяется эмпирическая зависимость.

F = aG + b, (1.2)

где а, b - коэффициенты, значения которых приведены в табл. 1.6.

Таблица 1.6 – Значение коэффициентов для определения площади поверхности мясных туш

12