Продуктов и температурные графики

Вымораживание воды в биологических системах при пониже­нии их температуры ниже криоскопической существенно изменя­ет теплофизические свойства продуктов. Основной причиной из­менения теплофизических свойств продуктов при замораживании является превращение воды в лед, так как свойства сухих веществ практически постоянны.

Полная удельная теплоемкость продуктов при замораживании включает скрытую теплоту фазового превращения (льдообразова­ния) воды. Ее значение максимально при начальной криоскопи­ческой температуре продукта и уменьшается с понижением температуры.

В тепловых расчетах процесса замораживания пользуются ус­ловной теплоемкостью замороженных продуктов, в которую не включают скрытую теплоту льдообразования.

Условная удельная теплоемкость, Дж/(кг • К)

c_м = с_с (1 - W) + с_ЛWω + c_B W (1- ω), (41)

где c_c — удельная теплоемкость сухих веществ, Дж/(кг • К); ДЛЯ продуктов животного происхождения она составляет 1,34—1,68 кДж/(кг • К), растительных — не более 0,9 кДж/(кг · К); с_л — удельная теплоемкость льда — 2,12 кДж/(кг • К); с_в — удельная теплоемкость воды — 4,24 кДж/(кг • К); W— массовая доля воды в про­дуктах; ω — относительное количество вымороженной воды (опре­деляется при температуре вычисляемой удельной теплоемкости).

Преобразовав выражение и подставив в него значения с_л и с_в, получаем

с_м = с₀ - 2,12 Wω, (42)

где с₀ — удельная теплоемкость незамороженного продукта (при начальной температуре), кДж/(кг • К).

Теплоту льдообразования для единицы массы продукта при изменении температуры на один градус находят по формуле

q_ω = (ω₂ – ω₁) W r_л, (43)

где (ω₂ – ω₁) - разность относительных количеств вымороженной воды при изменении температуры на один градус; W — массовая доля воды в продуктах; r_л — удельная скрытая теплота льдообра­зования, кДж/(кг • К); r_л = 335 кДж/(кг · К) при 0°С.

Удельную теплоту льдообразования при различных температу­рах приближенно вычисляют по формуле, кДж/(кг · К),

r_л = 335 + 2,12 t, (44)

где t— температура замороженного продукта, °С, взятая по абсолютной величине.

Полная удельная теплоемкость замороженного продукта со­ставит

с_ω = с_м + q_ω, (45)

где с_м — условная удельная теплоемкость замороженного продук­та, кДж/(кг · К); q_ω — теплота льдообразования единицы массы продукта при изменении температуры на один градус, кДж/(кг · К).

Разница между значениями с_ω и с_м максимальна при началь­ной криоскопической температуре, когда с_м = с₀, a q_ω имеет наи­большее числовое значение. После окончания вымерзания воды q_ω ис_ω равны с_м.

Для вычисления полной удельной теплоемкости некоторых продуктов при температурах ниже криоскопической пользуются приближенной эмпирической формулой

с_ω = n - m/t, (46)

где п и т — постоянные теплоемкости продуктов, их значения приведены в табл. 2; t — температура, при которой определяется полная теплоемкость мороженого продукта, °С.

Таблица 2