Значения постоянных n1 и т2 теплопроводности продуктов

Увеличение теплопроводности продукта при понижении темпе­ратуры практически завершается с окончанием льдообразования.

Плотность продуктов при замораживании уменьшается тем доль­ше, чем больше воды они содержат и чем ниже температура, кото­рая достигается при замораживании. Это объясняется расширением воды при превращении ее в лед. Учитывая, что изменение плотности при замораживании, как правило, не превышает 5 —8 %, при расчетах ее условно можно считать постоянной.

Температуропроводность продуктов при понижении темпера­туры увеличивается и достигает максимальной величины с завер­шением льдообразования. Коэффициент температуропроводности рассчитывается по формуле

а_м = λ_м /(с_м γ_м), (48)

где λ_м — коэффициент теплопроводности замороженных продук­тов; с_м — удельная расчетная теплоемкость замороженных продук­тов, кДж/(кг • К); γ_м — плотность замороженного продукта, кг/м³.

Для большинства продуктов питания коэффициент температу­ропроводности можно вычислить по формуле

а_м = а₀ + (2,08 • 10^-6) ω, (49)

где а₀ — коэффициент температуропроводности продуктов при температуре выше криоскопической, м²/с; ω — относительное количество воды, вымороженной из продуктов при данной темпе­ратуре.

При повышении содержания воды в продукте числовой коэф­фициент тоже увеличивается.

Температурные графики замораживания характеризуют изме­нения температуры в различных точках продукта во времени и различаются в зависимости от размеров и теплофизических свойств замораживаемых продуктов, а также интенсивности теплоотвода (рис. 18).

По внешнему виду и с точки зрения процессов, протекающих в продуктах, каждый такой график можно разделить на три участка.

Первый участок будет соответствовать охлаждению продукта (различных его частей) до криоскопической температуры. При­чем крутизна этого участка определяется быстротой отвода тепло­ты от продукта.

На втором участке снижение температуры замедляется вслед­ствие выделения скрытой теплоты льдообразования и наклонная кривей может переходить в пологую или даже горизонтальную линию. Замедление снижения температуры для большинства продуктов характерно в диапазоне от -1 до -5 ⁰С, который называют критическим, так как именно в этот период в продуктах происходят наиболее существенные изменения в результате вымораживания воды и увеличения концентрации солевых растворов. Одна из основных целей интенсификации процесса замораживания – быстрое прохождение именно этого участка, что достигается при­менением быстрых и сверхбыстрых способов замораживания (см. рис. 18, б).

Рис. 18. Температурные графики замораживания рыбы:

а — на воздухе при температуре -35 °С и скорости циркуляции воздуха 5 м/с;

б— в растворе хлорида натрия при температуре -20°С

Третий участок графика показывает изменение температуры после перехода основной части воды в твердокристаллическое состояние.

Изменение теплофизических свойств продуктов (увеличение теплопроводности и температуропроводности) стимулирует про­цесс отвода теплоты от их внутренних слоев, что отражается на графике увеличением наклона кривой.

ГЛАВА 12