슈퍼마켓의 알려지지 않은 영웅들: 냉장 진열장이 식품을 안전하고 신선하게 유지하는 방법

감기의 과학: 보존의 필수 사슬

식료품점에 갈 때마다 암묵적인 동의가 필요합니다. 선반에 있는 음식은 먹어도 안전합니다. 이러한 신뢰를 유지하는 데 있어 중요하지만 종종 간과되는 역할은 냉장 진열장 . 이 빛나는 유리벽과 순환하는 공기는 단순한 차가운 상자 그 이상입니다. 이는 열공학을 정교하게 적용한 것으로, 유제품과 델리 육류부터 신선한 농산물에 이르기까지 모든 것의 품질과 안전을 보존하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다.

기본 냉동 사이클

이러한 사례 뒤에 숨어 있는 물리학은 가정용 냉장고를 냉각시키는 동일한 원리의 확장입니다. 이는 본질적으로 케이스 내부에서 외부 매장 환경으로 열을 이동시키는 냉동 사이클에 의존합니다.

핵심 구성요소는 다음과 같습니다.

• 압축기: 이 기계는 기체 냉매에 압력을 가하여 온도를 높입니다.

• 콘덴서: 뜨겁고 가압된 냉매는 일반적으로 케이스 하단이나 상단에 있거나 매장 외부에 있는 코일을 통해 흐릅니다. 여기서 냉매는 주변 공기로 열을 방출하고 다시 응축되어 고압 액체로 변합니다.

• 팽창 밸브: 이 구성 요소는 액체 냉매의 압력을 갑자기 떨어뜨립니다.

• 증발기: 저압 액체가 증발기 코일을 통과하면서 디스플레이 케이스 내부 공기로부터 열을 빠르게 흡수하여 다시 저압 가스로 변합니다. 이러한 열 흡수로 인해 공기가 냉각되고, 공기는 ​​식품 위로 순환됩니다.

이 주기는 지속적으로 반복되어 농장에서 냉장고까지 이어지는 "콜드 체인"의 중요한 연결 고리를 형성합니다.

다양한 디자인, 다양한 과제

냉장 진열 케이스는 놀랍도록 다양한 디자인으로 제공되며, 각각은 특히 에너지 사용 및 고객 접근성과 관련하여 서로 다른 절충안을 통해 냉장 보관 문제를 다루고 있습니다.

전면 개방형 멀티데크 케이스: 보이지 않는 에어커튼

아마도 가장 눈에 띄는 것은 우유, 요구르트, 음료를 보관하는 높은 개방형 선반일 것입니다. 이들은 다음과 같이 알려져 있습니다. 멀티데크 진열장 물리적인 문 없이 작동합니다. 이들의 전체 냉각 전략은 "에어 커튼"에 의존합니다. 즉, 상단에서 하단의 환풍구까지 열린 전면을 가로질러 찬 공기를 고속으로 분사하는 것입니다.

이 커튼은 눈에 보이지 않는 차가운 장벽 역할을 하여 내부의 차가운 공기와 매장 통로의 따뜻하고 습한 공기를 분리합니다. 디자인은 충동적인 쇼핑과 쉬운 접근에 적합하지만 에너지 효율성이 매우 낮습니다. 케이스 냉각 부하의 상당 부분은 에어 커튼을 통해 "누출"되는 따뜻하고 습한 공기의 침투와 지속적으로 싸우는 데서 발생합니다.

유리문 및 폐쇄형 케이스: 효율성 우선순위

두 번째 주요 디자인은 냉동 식품 및 특수 제품에 가장 일반적으로 사용되는 유리문 또는 뚜껑을 사용합니다. 물리적 장벽을 만들어 이러한 경우 따뜻한 주변 환경과 공기의 교환을 크게 줄입니다. 이 간단한 추가로 냉동 부하를 60% 이상 줄일 수 있어 상당한 에너지 절감 효과를 얻을 수 있습니다.

그러나 유리에는 그 자체의 공학적 장애물인 결로 현상이 있습니다. 외부 유리 표면이 매장 공기의 이슬점 아래로 떨어지면 김이 서리고 제품의 시야를 방해하게 됩니다. 이를 해결하기 위해 일부 경우에는 도어 프레임에 내장된 저에너지 땀 방지 히터를 사용하거나 특수 김서림 방지 유리 코팅을 사용합니다.

지속 가능한 미래를 위한 추진

현대 슈퍼마켓에 있는 냉장 진열 케이스의 수는 매장 전체에서 가장 큰 에너지 소비자 중 하나이며, 전체 전기 요금의 절반을 차지하는 경우도 많습니다. 이는 에너지 효율성과 지속 가능성을 향한 주요 움직임을 주도했습니다.

더욱 스마트한 엔지니어링 및 제어

개방형 케이스와 폐쇄형 케이스 모두의 성능을 개선하기 위해 혁신이 지속적으로 개발되고 있습니다.

• 공기역학적 개선: 개방형 케이스의 경우 엔지니어들은 에어 커튼의 각도와 속도 최적화와 같은 항공학의 원리를 적용하여 따뜻한 공기 침투를 최소화하는 보다 안정적이고 뚫을 수 없는 "공기 장벽"을 만듭니다.

• LED 조명: 기존의 형광등은 열을 방출하므로 냉동 시스템이 열을 제거하려면 더 많은 작업을 수행해야 합니다. 이를 시원하게 작동하는 LED 조명으로 교체하면 전체 열 부하가 줄어들어 직간접적으로 에너지가 절약됩니다.

• 고급 제어: 최신 케이스에서는 디지털 컨트롤러와 센서를 사용하여 제상 주기를 정밀하게 관리하고 제품 온도, 주변 조건, 심지어 매장 이동량에 따라 냉각 용량을 조정하여 효율성을 극대화합니다.

천연냉매

또 다른 대규모 변화는 지구 온난화 지수(GWP)가 높은 오래된 합성 냉매에서 이산화탄소와 같은 천연 대체 냉매로 전환하는 것입니다. $({\text{콜로라도}}_2)$ 그리고 탄화수소. 이사하는 동안 ${\text{콜로라도}}_2$ 보다 복잡한 고압 냉동 시스템이 필요하므로 이는 전체 식품 소매 부문의 환경 영향을 줄이기 위한 중요한 단계입니다. 미래의 냉장 진열장 보다 지속 가능한 지구를 목표로 접근성, 식품 안전 및 첨단 열 과학의 결합입니다.