DETERMINATION OF THE DURATION OF SUBLIMATION OF TABLETED CARBON DIOXIDE UNDER TRANSPORTATION CONDITIONS

Abstract

Проблема и цель. В случае применения сухого льда в установках для охлаждения и хранения продуктов возникает необходимость в регулировании интенсивности процесса сублимации, вызванная требованиями рационального использования CO2 для поддержания заданных температурных условий, в связи с этим целью данной научной статьи является изучение продолжительности сублимации таблетированного диоксида углерода полученного при различных давлениях прессования и температурах хранения в условиях транспортировки пищевых продуктов. Методология. Исследования проведены на базе научно-образовательного центра «ХКТиТ» Кемеровского государственного университета. С целью изучения влияния давления прессования и температуры хранения на интенсивность сублимации таблетированного диоксида углерода была создана установка на базе пресса ПМЭ–20МГ4 для получения твердой углекислоты и последующего его таблетирования. Данная установка для получения таблеток углекислоты в лабораторных условиях в полной мере обеспечивает производство качественных таблеток за небольшой период времени, которые могут использоваться в научных и производственных целях. Прессованный и кристаллический диоксид углерода производится в установке в виде цилиндров диаметром 0,018 м, высотой 0,020 м и массой 7±0,5 грамов. Прессование образцов производилось при давлении: 5, 10, 15, 20 кПа. Температура в камере хранения образцов составляла: -75, -60, -30, -16, 5, 25 ⁰С с относительной влажностью 20 %. Контроль массы таблетированного диоксида углерода производили на аналитических весах. Результаты. В ходе проведенного исследования, выявлена прямая зависимость между продолжительностью сублимации и давлением при котором прессуют снегообразный диоксид углерода, однако разница продолжительности сублимации таблетированного СО2 при 20 кПа и 15 кПа отличается незначительно, что позволяет в практике производства таблетированного диоксида ограничиться давлением 15 кПа. Существует заметная разница в продолжительности сублимации таблетированного диоксида углерода, прессованного под минимальным давлением и навеской, которая не подвергалась прессованию. Сублимация таблетированного образца, прессованного под давлением 5 кН, происходит менее интенсивно, т.к. в теплообмене участвует меньшая площадь поверхности снегообразного диоксида углерода. С увеличением давления расстояние между частицами гораздо меньше, что приводит к снижению теплообмена и потери массы таблетки СО2. Выявлено, что применение прессования и кристаллизации СО2 позволяет снизить интенсивность процесса сублимации тем самым увеличить продолжительность транспортировки продуктов в несколько раз. Заключение. Результаты исследования позволили расширить область применения диоксида углерода, т.к. полученные зависимости позволяют в установках для охлаждения и хранения продуктов регулировать интенсивность процесса сублимации, в результате чего, происходит поддержание заданных температурных условий в грузовых объемах транспортных средств. Problem and purpose. In the case of the use of dry ice in installations for cooling and storage of products, there is a need to regulate the intensity of the sublimation process caused by the requirements of rational use of CO2 to maintain specified temperature conditions, in this regard, the purpose of this scientific article is to study the duration of sublimation of tableted carbon dioxide obtained at various pressing pressures and storage temperatures in food transportation conditions. Methodology. The research was conducted on the basis of the scientific and educational center "HCTiT" of Kemerovo State University. In order to study the effect of pressing pressure and storage temperature on the sublimation intensity of tableted carbon dioxide, an installation based on the PME – 20MG4 press was created for the production of solid carbon dioxide and its subsequent tableting. This installation for the production of carbon dioxide tablets in laboratory conditions fully ensures the production of high-quality tablets for a short period of time, which can be used for scientific and industrial purposes. Pressed and crystalline carbon dioxide is produced in the installation in the form of cylinders with a diameter of 0.018 m, a height of 0.020 m and a weight of 7 ± 0.5 grams. The samples were pressed at a pressure of 5, 10, 15, 20 kPa. The temperature in the sample storage chamber was: -75, -60, -30, -16, 5, 25 ⁰С with a relative humidity of 20%. The control of the mass of tableted carbon dioxide was carried out on analytical scales. Results. In the course of the study, a direct relationship was revealed between the duration of sublimation and the pressure at which snow-like carbon dioxide is pressed, however, the difference in the duration of sublimation of tableted CO2 at 20 kPa and 15 kPa differs slightly, which allows in the practice of production of tableted dioxide to be limited to a pressure of 15 kPa. There is a noticeable difference in the duration of sublimation of tableted carbon dioxide pressed under minimal pressure and a suspension that has not been pressed. Sublimation of a tablet sample pressed under a pressure of 5 kN occurs less intensively, because a smaller surface area of snow-like carbon dioxide is involved in heat exchange. With increasing pressure, the distance between the particles is much smaller, which leads to a decrease in heat exchange and loss of mass of the CO2 tablet. It is revealed that the use of pressing and crystallization of CO2 allows to reduce the intensity of the sublimation process, thereby increasing the duration of transportation of products several times. Conclusion. The results of the study made it possible to expand the scope of carbon dioxide application, since the obtained dependencies allow the intensity of the sublimation process to be regulated in installations for cooling and storing products, as a result of which the specified temperature conditions are maintained in the cargo volumes of vehicles.