Процеси та устаткування для холодильної обробки харчових продуктів, торговельне устаткування (стр. 11 )

При досягненні постійної температури у вітрині (робота № 6) в охолоджуваний обсяг помістити частину тушки птаха й по мірі охолодження знімати температуру.

Дані зміни температури в тушці птаха занести в таблицю 8.2.

Таблиця 8.2 - Температура тушки птаха

t, хв	0	5	10	15	20	25	30
t, оС продукту

На підставі даних таблиці 8.2 побудувати графік залежності температури тушки птаха від часу охолодження, проаналізувати його, зробити висновки.

Заморожування харчових продуктів – це процес повного або часткового перетворення в лід вологи, що утримується в них, внаслідок відводу теплоти при зниженні температури нижче кріоскопічної. Перетворення в лід вологи починається в інтервалі температур 0…-1,5оС. Заморожування застосовується для підготовки продукту до тривалого зберігання.

Тепловий розрахунок процесу заморожування.

У завдання розрахунку входить визначення тривалості заморожування харчових продуктів і витрата холоду при заморожуванні.

Тривалість процесу заморожування можна визначити, представляючи продукт у вигляді тіл простої стереометричної форми (пластини, циліндра, кулі, паралелепіпеда). У холодильній технології найбільш широко використовується формула Планка. Як фундаментальна ця формула включена в рекомендації Міжнародного інституту холоду:

, (8.6)

де t - тривалість заморожування, год; q3 – повна питома теплота, що відводиться від продукту при заморожуванні від заданої початкової температури продукту до заданої середньої кінцевої, кДж/кг;

,

де iн – ентальпія продукту при початковій температурі, кДж/кг; iс. к – ентальпія продукту при середній кінцевій температурі, кДж/кг; r - щільність замороженого продукту, кг/м3; l – товщина продукту, м; tкр – початкова кріоскопічна температура продукту, оС; tс – температура тепловідводячого середовища, К; lм – коефіцієнт теплопровідності продукту при середній температурі його в процесі заморожування між кріоскопічною і середньою температурами, Вт/(м2К); a – коефіцієнт тепловіддачі до тепловідводячого середовища, Вт/(м2К); А – коефіцієнт, значення якого залежить від форми тіла, що заморожується: для плоскопаралельної пластини при двостороннім заморожуванні А=2, для нескінченного прямого круглого циліндра А=4, для кулі А=6; l - характерний розмір, м; для плоскопаралельної пластини l - товщина пластини, для нескінченного круглого прямого циліндра l - діаметр циліндра, для кулі l - діаметр кулі.

Тіло у вигляді циліндра замерзає в 2 рази швидше, а тіло у вигляді кулі - в 3 рази швидше, ніж тіло у формі пластини.

Для тіл неправильної геометричної форми, які наближаються до кулі, можна у формулу Планка підставити середнє значення dr, замість l:

, (8.7)

де V – обсяг тіла неправильної геометричної форми, що наближається до кулі, м3.

Тривалість заморожування тіла у формі прямокутного паралелепіпеда розмірами l´b´d розраховують по формулі:

, (8.8)

де t - тривалість заморожування, год; d - товщина паралелепіпеда (найменший із трьох його розмірів), м; R і Р - допоміжні коефіцієнти, значення яких залежить від співвідношення розмірів паралелепіпеда й напрямку теплових потоків.

Позначення інших величин, що входять у формулу, ті ж що й для залежності (8.6).

Для плоскопаралельної пластини (плити) товщиною d нескінченної довжини при однобічному відводі теплоти Р=1 і R=0,25, при двосторонньому відводі теплоти Р=0,5 і R=0,125.

Для прямокутної плити необмеженої довжини шириною b і товщиною d при відводі теплоти від чотирьох граней значення коефіцієнтів Р и R наведені в табл. 1 додатку 10.

Для паралелепіпеда довжиною l, шириною b і товщиною d при відводі теплоти від всіх шести граней значення коефіцієнтів Р и R представлені в табл.2. додатку 10.

Визначення кількості теплоти, що відводиться при заморожуванні продуктів. Кількість теплоти (у Дж), що відводиться від продуктів при заморожуванні, визначається по формулі:

, (8.9)

де М – маса продукту, що заморожується, кг; с - питома теплоємність продукту при температурі вище початкової кріоскопічної, Дж/(кг×К); t1 - початкова температура продукту (вище кріоскопічної), К; tкр - початкова кріоскопічна температура, К; rл - схована теплота замерзання води, Дж/кг; W - відносний зміст води в продукті; w - кількість замороженої води в продукті, визначена при середній кінцевій температурі; см – теплоємність мороженого продукту, обумовлена при середній температурі tср між кріоскопічною і середньою кінцевою, Дж/(кг×К); t2=tc. к – середня кінцева температура продукту, К.

Перший доданок у прямих дужках формули (9) виражає теплоту охолодження, що віднімається від продукту при зниженні його температури від початкової t1 до кріоскопічної tкр.

Другий доданок у цій формулі найбільше, тому що велике значення має питома теплота льодоутворення rл (335кДж/кг).

Третій доданок визначає кількість теплоти, що відводиться від замороженого продукту в інтервалі температур від кріоскопічної до середньої кінцевої tс. к.

Кількість теплоти, яку потрібно відвести від продукту при його доморожуванні від початкової температури , що лежить нижче початкової кріоскопічної, до кінцевої tс. к, можна визначити наступним чином:

, (8.10)

де й – кількість вимороженої води при температурі й відповідно; – початкова температура продукту, що надходить на доморожування (визначається як середньооб’ємна), оС; tс. к – середня кінцева температура продукту, оС; см – питома теплоємність продукту, її знаходять при середній температурі по формулі (2) для інтервалу температур від до tс. к, Дж/(кг×К).

При розрахунку холодильного обладнання для заморожування продуктів кількість теплоти, що відводиться від них, визначають по наступній залежності:

, (8.11)

де Q – кількість теплоти, що відводиться від продуктів, що заморожуються, Дж; М - маса продуктів, що перебувають одноразово в заморожуючому пристрої, кг; i1 - ентальпія продуктів, що надходять на заморожування при початковій температурі, кДж/кг (табл. 4 додатка 1); i2 – ентальпія продуктів, що вивантажуються з морозильного пристрою при середній кінцевій температурі, кДж/кг (табл. 4 додатка 1).

Самостійно вирішити завдання щодо визначення кількості теплоти, що відводиться при заморожуванні продуктів.

Дані для розрахунку кількості теплоти, що відводиться при заморожуванні продуктів наведені в таблиці 8.3. Варіант вибрати залежно від прізвища студента.

Таблиця 8.3 - Дані для розрахунку кількості теплоти, що відводиться при заморожуванні продуктів

Номер варіанта	Перша буква прізвища	Вид продукту	Маса продукту, кг	Початкова температура, оС	Середня кінцева температура продукту, оС
1	А, Х, Є	М'ясо яловиче (худе)	1500	12	-20
2	Е, Л	Морський окунь	750	-2	-23
3	Б, Ж, М	Сир жирний	650	2	-18
4	С, Ц, Ю	Свинина (худа)	2520	10	-19
5	В, З, Н	М'ясо яловиче (жирне)	1725	14	-25
6	Т, Ч, Я	М'ясо яловиче (худе)	1750	11	-18
7	Г, І, О	Свинина (жирна)	850	15	-24
8	У, Ш, Р	Тріску	900	0	-25
9	Д, Ф, Щ	Форель	620	-1	-28
10	К, П	Навага	950	-4	-27

Проаналізувати результати розрахунку кількості теплоти при заморожуванні продуктів, зробити висновки.

Методичні вказівки до рішення завдання.

Кількість теплоти, що відводиться при заморожуванні продуктів визначаємо по формулі (8.9).

Питому теплоємність (с), початкову кріоскопічну температуру (tкр), відносний зміст води в продукті визначаємо за додатком 1 (табл. 6).

Кількість вимороженої води в продукті розраховуємо по формулі Рауля-Чижова при середній кінцевій температурі

, (8.12)

де tкр – початкова кріоскопічна температура продукту, К; tс. к – середня кінцева температура продукту, К.

Теплоємність мороженого продукту визначаємо по вираженню:

, (8.13)

де со – питома теплоємність продукту при температурі вище початкової кріоскопічної, Дж/(кг×К); W – відносний зміст води в продукті; w - відносна кількість вимороженої води.

Схована теплота заморожування води 335кДж/кг.

Утеплення й розморожування продукту.

Утеплення й розморожування - заключні операції в безперервному холодильному ланцюзі, здійснювані безпосередньо перед випуском харчових продуктів у роздрібний продаж, перед промисловою переробкою або кулінарною обробкою. Ціль цих операцій - привести продукт у стан, зручне для подальшого використання й близьке до стану, властивому натуральному продукту.

Тривалість розморожування в повітрі можна розрахувати по формулі, що рекомендується ,

, (8.14)

де t - тривалість розморожування, год; q – кількість теплоти, необхідна для розморожування одиниці маси продукту, кДж/кг; r - щільність продукту, кг/м3; l – товщина розмороженого продукту, м; tc – температура зовнішнього повітря, оС; tкр – кріоскопічна температура розмороженого продукту, оС; lоб – коефіцієнт теплопровідності розмороженого продукту, Вт/(м2К); Ф – коефіцієнт, що характеризує форму продукту (для яловичої напівтуші або туші Ф=0,57); m - множник, що враховує тривалість першого етапу розморожування (m=1,3).

Тести до роботи №8

Питання 1

По якій формулі визначається тривалість охолодження харчових продуктів?

а. ;

б. ;

в. .

Питання 2

По якій формулі визначається тривалість заморожування харчових продуктів?

а. ;

б. ;

в. .

Питання 3

По якій формулі визначається тривалість розморожування харчових продуктів у повітрі?

а. ;

б. ;

в. .

Питання 4

По якій формулі визначається кількість теплоти, що відводиться при заморожуванні харчових продуктів?

а. ;

б. ;