Yslik nuttig—die yskas
Warm aanbeveel: die boeiende verhaal
Yslik nuttig—die yskas!
Mense weet waarskynlik al duisende jare dat ys kan keer dat kos sleg word. Maar die eerste yskaste van sowat anderhalf eeu gelede was om die minste te sê bra kru as jy dit met vandag se gesofistikeerde elektriese verkoelapparate ver­gelyk…
BO: Verkoelkaste in die moderne selfdienwinkel is vandag onontbeerlik om bederfbare kosse vars en eetbaar te hou. Maar in die negosiewinkels van vanmelewe sou jy nooit so iets gesien het nie. Ook in die huise van ons grootjies of oorgrootjies was primitiewe vries- en yskaste òf 'n rarigheid òf dalk nog heeltemal onbekend.
Foto van www.linde-kaeltetechnik.de, wat gratis joernalistieke gebruik vergun, maar versoek dat krediet daarvoor aan hulle gegee word
BO: Een van ons hipermoderne yskaste met doelmatige termometers. 'n Mens kan jou skaars nog indink in die gesukkel van die Europeërs van die Middeleeue wat maar tevrede moes wees met hul gesoute en gedroogde kos. Die kuns van kosverkoeling wat duidelik al lank tevore deur die mens geleer is, is blykbaar in daardie tyd òf vergeet òf geïgnoreer. Van die 1500's af het yskelders darem toenemend hul verskyning in agterplase in Noord-Europa en ook in Noord-Amerika gemaak. Dit is gevolg deur die ysboks wat deur 'n blok ys verkoel is en toe meganiese yskaste in die 1800's. Maar in Suid-Afrika het die moderne yskas maar eers nagenoeg in die 1950's vry algemeen in gebruik gekom. Trouens, in die vroegste uitgawes van byvoorbeeld Huisgenoot (1916 en daarna) soek 'n mens verniet na enige advertensies van verkoelings­apparate!
Illustrasie: Food Safety and Inspection Service / U. S. Department of Agriculture
N die snerpend koue wêreld van die laaste Ystyd, toe die aarde nog baie jonger was, kon dit vir 'n jagter niks vreemds gewees het om die vleis van 'n wollerige mammoet in die ys te begrawe nie. Daardie vroeë jagters het na alle waarskynlikheid toe al geweet dat kos bewaar kan word deur dit te bevries. (Kyk illustrasie van wollerige mammoete reg onderaan hierdie artikel.)
Watter uitstekende preserveermiddel ys inderdaad is, is reeds met ontelbare proefnemings bewys. Trouens, daar word beweer dat die gaste op 'n wetenskaplike feesmaal al mammoet-steaks geëet het wat eers ná duisende jare ontdooi is. Nou ja, dié storie moet feitlik verseker maar met 'n knippie sout geneem word, maar die praktyk om kos met ys vars te hou, kom stellig van baie ver af.
Minstens 3000 jaar gelede het die antieke Chinese en Mesopotamiërs in die winter blokke ys uit bevrore mere en riviere gesny om dit tussen lae strooi te isoleer.
Hoewel die Europeërs van die Middeleeue tevrede moes wees met gesoute en gedroogde kos, het yskelders van die 1500's af toenemend hul verskyning in agterplase in Noord-Europa en ook in Noord-Amerika gemaak. 'n Yskelder was 'n gat wat in die grond gegrawe is met 'n grondhoop as bedekking bo-op. Dit is eers met 'n laag klippe, stene of hout uitgevoer en daarna met strooi.
Wanneer dit koud was, is ys van bevrore damme en riviere versamel en binne-in gepak, waar dit die hele somer deur bevrore gebly het.
In die 1800's het die koelkas in huise gewild geraak. Dit was toe nog 'n houtkas wat met sink of lood uitgevoer is en uit twee kompartemente bestaan het: die een met 'n blok ys daarin en die ander as bewaarplek vir kos.
Maar wanneer het die meganiese yskas soos ons hom vandag ken sy pad na die kombuis gevind?
BO: 'n Victoriaanse ysboks – 'n houtkas wat met sink of lood uitgevoer is en uit twee kompartemente bestaan het. In die een afdeling was 'n blok ys, terwyl die ander een as be­waarplek vir kos gedien het.
Foto van www.bargainjohn.com
BO: 'n Ou yskas wat uit verskillende vakke bestaan het en waarby aangedui is watter soorte kos waar geberg moes word omdat die temperature daarin so ietwat van mekaar verskil het.
REEDS so vroeg as in die middel 1700's en vroeë 1800's het wetenskaplikes met masjiene geëksperimenteer wat ys kon maak deur vloeistowwe vinnig te laat verdamp. In 1834 het 'n Amerikaanse uitvinder, Jacob Perkins, die eerste dampkompressie-yskas gepatenteer wat eter as die koelmiddel gebruik het.
Omstreeks 1850 het 'n Franse ingenieur, Ferdinand Carre, die eerste dampabsorpsie-yskas vervaardig met ammoniak as die koelgas. Sowat twintig jaar later het 'n Skot wat na Australië geëmigreer het, James Harrison, op Perkin se masjien verbeter en in 1873 het hy 'n openbare feesmaal aangebied met rooi vleis, hoendervleis en vis wat reeds ses maande lank bevrore was.
Die vernaamste dryfveer vir die ontwikkeling van metodes vir meganiese verkoeling was om vars vleis oor die oseane van Australië, Nieu-Seeland, Argentinië en die weste van Noord-Amerika af na die dig bevolkte stede van Europa te verskeep – 'n vaart wat twee of drie maande kon duur.
Huishoudelike verkoeling sou eers 'n rukkie later kom – vir die eerste keer eers in die laat 1870's toe prof. Carl von Linde van Duitsland tuisverkoeling deur middel van die herhaalde kompressie en verdamping van ammoniak bekend gestel het. Von Linde se masjien was so gewild dat hy 12 000 daarvan binne die eerste twee jaar verkoop het.
Teen die 1900's het dit moontlik geword om karkasse vir verskeping te diepvries. Huishoudelike yskaste met diepvries-kompartemente het van die laat 1930's op die mark verskyn.
Die vroeë yskaste is deur olie, gas of stoom aangedryf. Die eerste yskas wat met 'n elektriese motor gewerk het, het in 1923 op die toneel verskyn. Met die Sweedse ingenieurs Von Platen en Munters as die vervaardigers, het elektriese verkoeling 'n omwenteling in die bewaring van kos teweeggebring.
Die werking van yskaste het in die jare daarna verbasend min verander -- hoewel giftige koelmiddels soos ammoniak en swawelsuur grootliks deur ander stowwe vervang is. Freon-chloorfluoorkoolstowwe, wat eens algemeen as koelgas gebruik is, is vervolgens meestal in die 1990's uitgefaseer, omdat hulle skadelik is vir die aarde se osoonlaag. Die tussentydse plaasvervangers vir chloorfluoorkoolstowwe is hidrochloorfluoorkoolstowwe, waarvan die chloor ook stratosferiese osoon vernietig, maar nie so hewig as chloorfluoorkoolstowwe nie. Die doelwit is om uiteindelik slegs hidrofluoorkoolstowwe te gebruik, wat wesenlik geen osoon vernietig nie.
Hoe die yskas werk
'N YSKAS werk volgens die beginsel dat vloeistowwe hitte absorbeer wanneer hulle verdamp (in 'n gas oorgaan). Kyk self wat met jou hande gebeur as jy hulle in water druk en dan rondswaai. Jy voel dadelik hoe hulle koud word. Yskaste maak van verdigte koelgas gebruik om hulle te verkoel.
Lug sirkuleer deur middel van konveksie: koue lug daal, onttrek die hitte uit die kos, en ietwat warmer lug styg dan op om aan die bokant van die yskas weer verkoel te word.
Dit gebeur deurdat koelgas wat tot vloeistof saamgepers is in die windingspype in die verdamper verdamp. Met die verdamping word hitte uit die vrieskompartement onttrek en word die temperatuur aan die bokant van die yskas verlaag. Die gas vloei nou na 'n elektries aangedrewe kompressor wat die gas saampers en dit weer in 'n vloeistof laat verander. Wanneer dit gebeur, word hitte in die kamer buitekant die yskas vrygestel en die kringloop begin van voor af.
Maar kom ons bekyk hierdie verkoelingsiklus 'n bietjie van naderby om die werkinge beter te probeer snap.
Die verkoelingsiklus nader omskryf
– wat basies in jou vries- of yskas gebeur
VIR die tegnikus is dit algemene kennis, maar hoe moet die leek verstaan hoe ons yskaste en vrieskaste die verkoelingsiklus gebruik om ons kosse teen bederf te beskerm? Sonder om op die skeikundige eienskappe van verkoelingstowwe in te gaan, verduidelik ons hieronder die basiese fisiese beginsels waarvolgens 'n verkoelingsmiddel koue toestande binne-in 'n eenheid skep.
Koue is 'n nuttige woord om te gebruik, maar dit bestaan nie rêrig nie. Hitte bestaan wel, want dit is 'n vorm van energie. Koue is die afwesigheid van hitte, maar as 'n mens die absolute nulpunt op die Kelvin-skaal sou kon bereik, te wete minus 273,15 grade Celsius (waar alle hitte ontbreek), sou selfs daardie definisie ook nie meer geld nie.
Daar is niks daarmee verkeerd om die binnekant van ons vrieskas as koud te beskryf nie, solank ons net besef dat dit minder warm is as enigiets wat ons daarmee vergelyk (gewoonlik die temperatuur van die kamer waarin die eenheid staan of ons liggaamstemperatuur).
'n Kouer stof of voorwerp absorbeer altyd hitte tensy dit algeheel geïsoleer is. 'n Blokkie ys in ons koeldrank verkoel die vloeistof omdat smeltende ys (water wat van 'n vaste toestand, oftewel soliede toestand, in 'n vloeibare toestand oorgaan) 'n klomp hitte absorbeer uit die vloeistof waarin dit gehul is. Sodra die ys gesmelt het, absorbeer ons koeldrank weer hitte uit die lug daar bokant en begin dit weer warmer word.
Die meeste mense dink dat 'n ysblokkie die koeldrank verkoel omdat dit smelt en koue water dan met die koeldrank vermeng. Dit is waar dat die gesmelte ysblokkie koue water in ons koeldrank agterlaat, maar die meeste verkoeling vind plaas omdat die ysblokkie van toestand verander (solied tot vloeistof) en in die proses hitte absorbeer uit die vloeistof waarin dit voorkom.
As ons só sou kon "toor" dat ons die water van ons ysblokkie weer bymekaar kon kry en dit kon herbevries, sou dit die energie prysgee wat dit geabsorbeer het toe dit van 'n soliede toestand in 'n vloeistof verander het.
Die enigste manier waarop ons die geabsorbeerde hitte uit ons water kan kry, is om dit êrens te plaas waar dit kouer as 0° Celsius (die vriespunt van water) is, sodat die hitte-energie van die water na die kouer omgewing kan vloei wat 'n veranderde toestand van 'n vloeistof na 'n soliede stof tot gevolg het. Dit is wat ons doen wanneer ons 'n bakkie ysblokkies laat bevries.
Noudat ons weet dat dit energie verg om 'n soliede stof in 'n vloeistof te verander, kom ons beskou ander stowwe as water. Die meeste metale is solied by kamertemperatuur. Jy het bes moontlik al prente gesien van smeltoonde wat gebruik word om staal te smelt. Om staal in 'n vloeistof te verander, verg sommer baie hitte-energie, maar gesmelte staal in nuttig omdat ons dit in vorms kan giet soos benodig. Sodra die vloeibare staal uit die hittebron van die smeltoond verwyder word, gee dit hitte af aan die veel kouer omringende lug en word dit weer solied.
Alle stowwe verander van toestand afhangende van die temperatuur (en druk). Sommige gasse moet tot uiters lae temperature afgekoel word om hulle te laat kondenseer (van 'n gas in 'n vloeistof te laat verander). Vloeibare suurstof en vloeibare stikstof is twee voorbeelde.
Water kook op seevlak by 100° C. Party koelmiddels kook by nagenoeg minus 30°. Dit kan vir ons vreemd klink dat iets wat koud genoeg is om ons vel te bevries, besig is om te kook. Maar namate die koelmiddel van 'n vloeistof in gas verander, is dit besig om hitte te absorbeer (selfs al voel daardie hitte vir ons baie koud).
Wanneer 'n vloeibare koelmiddel die verdamper van 'n yskas of vrieskas binnevloei, absorbeer dit hitte terwyl dit in 'n gas verander (verdamp). Selfs al is die vrieskas koud (sê minus 18 tot minus 12° Celsius) is dit steeds warmer as die koelmiddel, en daarom vloei hitte na die koelmiddel. Wanneer die hitte in die vrieskas na die koelmiddel vloei, word hitte-energie uit die lug en uit die dinge binne-in die vrieskas onttrek en dit raak kouer.
BO: Vier basiese dele van 'n verkoelingstelsel.
Verdampers is só ontwerp dat die vloeibare koelmiddel verdamp (hitte absorbeer) en die winding as 'n gas verlaat. Die kompressor pomp die gas uit die verdamper-winding deur die suigleiding. Die kompressor pomp die koelgas in die kondensator in en verhoog die druk van minder as 0,7 bar tot nagenoeg 9 bar. Dit pers die gas saam en verhoog sy temperatuur (dit is waarom kondensators warm is).
Die koelmiddel in die kondensator gee hitte af (hitte geabsorbeer uit die binnekant van die vrieskas) aan die omringende lug namate dit tot 'n vloeistof kondenseer. Omdat die koelmiddel onder 'n hoër druk verkeer, kondenseer dit by 'n hoër temperatuur. Die vloeibare koelmiddel word deur die drukking van die kompressor in die haarbuis ingeforseer om nou weer na die verdamper te beweeg. Hierdie siklus word volgehou solank as wat die kompressor aan die loop is.
Die haarbuisie is 'n klein koperleiding met 'n mikroskopies klein interne boorwydte wat die kondensator met die verdamper verbind. Dit handhaaf die drukverskil tussen die hoë druk aan die een kant by die kondensator en die lae druk aan die ander kant by die verdamper.
Dit is 'n baie vereenvoudigde en basiese beskrywing van die verkoelingsiklus, maar alle meganiese verkoelingstelsels werk ooreenkomstig hierdie beginsels.
BO: Wollerige mammoete op die Siberiese toendra. Dit was bes moontlik reeds vir die vroeë jagters van die laaste Ystyd niks vreemds om die vleis van hierdie massie­we prehistoriese soort olifant te bewaar deur dit onder die ys te begrawe nie.
Illustrasie: Mauricio Anton,
Dit verskyn in 'n publikasie van die Public Library of Science. Op hul webwerf word verklaar dat die inhoud van alle PloS-publikasies ingevolge die Creative Commons Attribution 2.5-lisensie gepubliseer word. Kortom, die vrye verspreiding en wysiging daarvan word vergun mits die nodige erkenning gegee word.