Обработка результатов эксперимента

 

1. Определить продолжительность охлаждения продукта, пользуясь номограммами для тел правильной геометрической формы (пластины, цилиндра, шара), приведенными в приложении 3.

2. Теплофизические свойства некоторых пищевых продуктов приведены в приложении 4.

3. Определить значения безразмерной избыточной температуры:

 

,                                                  

 

где t_Н, t_К - температура либо в центре, либо на поверхности продукта в начале и конце охлаждения;

t_С - температура охлаждающей среды, ºС.

4. Каждой линии номограммы соответствует определенное значение критерия Bi, характеризующего соотношение внутреннего и внешнего термических сопротивлений переноса теплоты:

 

,                                                

 

где a - коэффициент теплоотдачи от поверхности продукта к охлаждающей среде, Вт/(м²×К);

l_ПР - коэффициент теплопроводности продукта, Вт/(м×К).

При охлаждении продуктов воздухом и в жидких средах отвод тепла продуктов осуществляется, в основном, конвекцией: коэффициент теплоотдачи конвекцией определяют из уравнений, учитывающих зависимость a от скорости движения охлаждающей среды.

При охлаждении продуктов воздухом a можно определить ориентировочно по формуле Юргеса:

,                            (4)

или по формуле:

,                               (5)

 

где v - средняя скорость движения воздуха, м/с.

5. На пересечении линии, соответствующей безразмерной температуре θ и линии, соответствующей критерию Bi определяют критерий Фурье Fo.

 

Критерий Фурье характеризует безразмерное время

.

6. По найденному значению Fо определяют продолжительность охлаждения:

^,                                                                              (6)

где t - продолжительность охлаждения, с;

 - коэффициент температуропроводности продукта, м²/с;

  - половина толщины пластины; радиус для цилиндра и шара, м.

Коэффициент температуропроводности продукта определяется по формуле:

.                                                    (7)

 

Используя в работе номограммы, можно определить продолжительность охлаждения при изменении критерия Фурье Fо в широком диапазоне.

7. Найденноеэкспериментальное значение продолжительности охлаждения сравнить стеоретическим. Для этого определить продолжительность охлаждения продуктов правильной геометрической формы пользуясь формулой А. Фикиина и И. Фикииной:

 

,          (8)

 

где А_ф - эмпирический коэффициент, учитывающий форму продукта (А_ф =1 для пластины; А_ф = 0,5 для цилиндра; А_ф = 1/3 для шара).

8. Определить среднюю тепловую нагрузку на охлаждающие приборы, т.е. теплоприток от продукта, который определяется как среднее количество теплоты, отводимой в единицу времени:

,                                            (9)

 

где Q_пр - теплоприток от продукта, кВт;

Q - количество тепла, отводимого от продукта при охлаждении, кДж;

t - продолжительность охлаждения, с.

 

 

Количество тепла, отводимого от продукта при охлаждении, определяется по формуле:

 

,           (10)

 

где G_ПР - масса продукта, кг;

с_ПР - удельная теплоемкость продукта, кДж/(кг·К);

t_VН, t_vk - соответственно, начальная и конечная среднеобъемная температура продукта, ^оС;

h_Н, h_K – соответственно, удельная энтальпия продукта при его начальной и конечной среднеобъёмной температуре. (Значения удельных энтальпий пищевых продуктов приведены в приложении 5).

Расчетную нагрузку на приборы охлаждения принимают на 30% выше средней, ввиду циклической подачи в них холодильного агента.

9. На основании полученных данных строятся температурные графики охлаждения, т.е. графики зависимости температуры на поверхности продукта t_П, в центре t_Ц, среднеобъемной t_V от времени охлаждения t = ¦(τ).

 

Контрольные вопросы

 

1. Что такое охлаждение пищевых продуктов?

2. Какие существуют способы охлаждения пищевых продуктов?

3. Как влияет температура, циркуляция воздуха, упаковка на процесс охлаждения?

4. Что характеризуют критерии Bi и Fo?

5. Как определить продолжительность процесса охлаждения?

6. Что такое криоскопическая температура?