Тепловой расчет процесса замораживания
При тепловых расчетах замораживания задаются начальная и конечная температура продуктов. Конечная температура замораживания никогда не бывает одинаковой во всех точках продукта к концу процесса. Поэтому рассчитывают среднюю температуру продукта за процесс в интервале t1 и t2 при условии, что оба эти значения лежат в области от криоскопической температуры до температуры окончания льдообразования:
(7)
В задачу теплового расчета процесса замораживания входит определение продолжительности замораживания и количества теплоты,
отводимой при этом от продукта.
Продолжительность замораживания – время, необходимое для понижения температуры продукта от начальной до заданной конечной, при которой большая часть воды, содержащаяся в тканях, превращается в лед. Определяется по формуле Планка:
(8)
где q3 – полная удельная теплота, отводимая от продукта при замораживании от заданной начальной температуры продукта до заданной средней конечной, кДж / кг; q3 = iн - iск, где iн – энтальпия продукта при начальной температуре, кДж/кг; iск - энтальпия продукта при средней конечной температуре продукта, кДж/кг; g - плотность замороженного продукта, кг/м3; tкр – начальная криоскопическая температура, 0С; tс – температура теплоотводящей среды, 0С; lз - коэффициент теплопроводности продукта при средней температуре его в процессе замораживания между криоскопической и средней конечной, Вт/м*К; a - коэффициент теплоотдачи от теплоотводящей среды, Вт/м*К; А – коэффициент, значение которого зависит от формы замораживаемого тела для плоскопараллельной пластины А = 2, для бесконечного прямого круглого цилиндра А = 4, для шара А = 6, при l – толщине пластины, диаметра цилиндра и шара.
При расчетах по формуле Планка можно получить лишь приблизительные значения, т.к. они не учитывают теплоемкость замороженной части тела, а также особенности строения и специфические свойства пищевых продуктов.
Количество теплоты, отводимой от продуктов при замораживании, определяют по формуле:
Qм = G [C0 (tн – tкр) + r*W*ω + Cм (tкр–tск)](9)
где G – масса замораживаемого продукта, кг; С0 – удельная теплоемкость продукта при температуре выше начальной криоскопической, Дж/кг*К; tн – начальная температура продукта (выше криоскопической), 0С; tкр – начальная криоскопическая температура, 0С; r – скрытая теплота замерзания воды, Дж/кг; W – относительное содержание воды в продукте; w - количество замороженной воды в продукте, определяемое при средней конечной температуре, 0С; См – теплоемкость мороженного продукта, Дж/кг*К; tск – средняя конечная температура продукта, 0С.
Вопросы для самоконтроля
1) Как рассчитывается безразмерная температура ?
2) Что характеризует критерий Био ?
3) Как определяют критерий Фурье ?
Тесты
1) При τ → ∞ к чему стремится t и θ:
а) t → tн; θ → 0; б) t → tс; θ → 0; в) t → tн; θ → ∞; г) t → tс; θ → ∞.
2) Коэффициент температуропроводности продукта измеряется в:
а) м2 / с; б) м3 / с; в) с / м3; г) Вт / (м2 * К); д) м / с.
3) Критерий Био определяется по формуле
а) 
; б) 
; в) 
; г) 
.
4) Средняя температура при замораживании рассчитывается по формуле
а) tср = (t2 - t1) / (2,31 * lg (t2/t1));б) tср = (t2 – t1) / (2,31 * lg (t1/t2));
в) tср = (t1 - t2) / (2,31 * ln (t2/t1)); г) tср = (t2 + t1) / (2,31 * lg (t1/t2)).
5) Критерий Фурье определяется по формуле
а) 
; б) 
; в) 
; г) 
.
Дата добавления: 2015-09-18; просмотров: 761;