Теплофізичні властивості

Теплофізичні властивості - характеризують швидкість процесів нагрівання та охолодження.

Знання й аналіз теплофізичних характеристик продуктів (теплоємності, коефіцієнта теплопровідності, коефіцієнта температуропровідності) дозволяє вибрати методи й оптимальні режими процесів теплової обробки, правильного зберігання цих продуктів.

Теплоємність - характеризує інтенсивність зміни температури тіла при нагріванні або охолодженні.

Питома теплоємність — це кількість теплової енергії, яка необхідна для підвищення температури 1 кг продукту на 1°С. Вона обчислюється за формулою:

c = Q / m • t;

де с — питома теплоємність, Дж/(кг°С); Q — кількість теплової енергії, Дж; m — маса продукту, кг; t — різниця температур, °С.

Цей показник характеризує здатність продуктів сприймати (віддавати) теплоту. Продукти з високим вмістом води відзначаються високою теплоємністю; жир, навпаки, знижує теплоємність. Найбільшу теплоємність мають: молоко, огірки, морква; найменшу: борошно, пшоно, сушена картопля, олія.

Коефіцієнт теплопровідності — це кількість теплової енергії, яка проходить крізь масу продукту товщиною 1 м на площі м² за годину при різниці температур у протилежних частинах 1°С. Для його обчислення використовується формула:

де λ — коефіцієнт теплопровідності, Вт/(м • °С);

Q — кількість теплової енергії, Дж;

D — товщина шару продукту, м;

S — площа продукту, м²;

(t₁ - t₂) — різниця температур у протилежних частинах, °С;

Z — час, с.

Теплопровідність залежить від температури і масової частки вологи у продукті. Теплопровідність продуктів з високим вмістом вологи (м'ясо, риба, плоди, овочі) близька до теплопровідності чистої води. Для подрібнених продуктів (борошна, круп, цукру-піску) коефіцієнт теплопровідності залежить ще від розміру частинок, шпаруватості, насипної маси. Найбільша теплопровідність у молока, пива, моркви, яблук; значно меншу теплопровідність мають жири, борошно, крупи.

Низька теплопровідність допомагає зберіганню зниженої температури в охолоджених і заморожених продуктах. Але ця властивість може стати причиною самозігрівання продуктів, у яких при зберіганні інтенсивно йдуть екзотермічні процеси (дихання, бродіння).

Коефіцієнт температуропровідності - характеризує швидкість вирівнювання температур у різних точках температурного поля. Він залежить від теплоємності і враховується в технологічних процесах виробництва харчових продуктів, а також при їх зберіганні. Чим вищий коефіцієнт температуропровідності, тим швидше нагрівається або охолоджується продукт. На цей показник впливають хімічний склад (вміст води і жиру) і фізичний стан (шпаруватість, насипна маса) продуктів. Зерно має низьку температуропровідність, оскільки характеризується великою тепловою інерцією (табл.3.1).

Таблиця 3.1

Теплофізичні характеристики деяких харчових продуктів