2015-01-30
1487
Такие процессы, как охлаждение и замораживание, отепление и размораживание пищевых продуктов являются тепло-массообменными. Расчеты данных процессов можно выполнить, если известны физические, теплофизические, геометрические характеристики. К ним относят: криоскопическую температуру, плотность, теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность, энтальпию и другие.
Плотностью называется отношение массы продукта к его объему и измеряется в [кг/ м3]. g = М / V. Плотность большинства продуктов приближается к плотности воды (1000 кг/м3). Для примера в таблице 4.2. даны плотности некоторых продуктов.
Таблица 4.2. Плотности продовольственных продуктов
| Название продукта | Плотность, кг/м3 |
| Мясо | 1020 – 1070 |
| Молоко | 1028 – 1034 |
| Сливочное масло | 920 – 950 |
| Плоды | 1030 – 1070 |
При замораживании плотность уменьшается на 5 – 8 %, т.к. вода превращаясь в лед, увеличивается в объеме.
В таблице 4.3. даны температуры начала замерзания некоторых продуктов.
Из таблицы видно, что криоскопическая температура продуктов лежит в области отрицательных температур, а не 0 0С, при которой замерзает вода.
Таблица 4.3. Значения криоскопической температуры продуктов
| Объект | Криоскопическая температура, 0С |
| 1) Телятина | –0,8 ¸ –0,9 |
| 2) Птица | –2,0 |
| 3) Сыры твердые | –5,3 ¸ –9,8 |
| 4) Груши | –1,8 ¸ –2,8 |
Во всех продуктах содержится вода (от 15 до 90 %), в которой растворены минеральные соли, сахара. Поэтому она замерзает не при 0 0С, а при более низкой температуре. Например, при –5 0С обычно замерзает около 75 % воды в мясе, при –10 0С – более 80 %, а при –20 0С – около 90 %. Чем больше содержится в продукте низкомолекулярных растворенных веществ (соли, сахаров), тем ниже будет его начальная температура замерзания.
Удельная теплоемкость – величина, численно равная количеству теплоты, необходимому для нагревания или охлаждения 1 кг вещества на 1 0С. Теплоемкость убывает с понижением температуры, стремясь к нулю при абсолютном нуле температуры. В таблице 4.4. приведены значения удельной теплоемкости для некоторых пищевых продуктов.
Таблица 4.4. Значения удельной теплоемкости продуктов питания
| Продукт | Средняя удельная теплоемкость С, кДж/кг*0С |
| 1) Мясо и рыба тощие | 3,8 |
| 2) Мясо и рыба жирные | 2,2 – 2,8 |
| 3) Яйца | 3,1 |
| 4) Фрукты | 3,3 – 4,0 |
| 5) Овощи | 3,6 – 4,1 |
| 6) Масло сливочное | 3,1 |
Количество теплоты, отводимой от продукта, напрямую зависит от его теплоемкости. Следовательно, чем ниже будет теплоемкость, тем меньше тепла будет отводиться от продукта и дольше будет охлаждаться: Q = C * M * ∆ t.
Теплопроводность – один из видов теплопередачи. Явления теплопроводности возникают при разности температур между отдельными участками тела (продукта). Количественно теплопроводность характеризуется коэффициентом теплопроводности и измеряется в [Вт / м*К]. В таблице 4.5. даны величины теплопроводности.
Таблица 4.5. Значения теплопроводности продуктов
| Продукт | Теплопроводность, Вт/м2 * 0С |
| 1) Фрукты | 0,5 – 0,6 |
| 2) Рыба | 0,35 – 0,56 |
| 3) Говядина | 0,48 – 0,5 |
| 4) Картофель | 0,58 |
Продолжительность охлаждения и замораживания зависят от теплопроводности продукта. Пищевые продукты, хранящиеся на холодильниках, имеют очень малую теплопроводность, поэтому их охлаждение происходит медленно – несколько часов и даже суток. Продукты с большим содержанием жира охлаждаются медленнее, так как теплопроводность жира в 3 раза меньше теплопроводности мышечной ткани мяса или рыбы.
Когда в продуктах не происходит льдообразование, то теплопроводность продукта мало изменяется и в расчетах принимается величиной постоянной. При понижении температуры с льдообразованием в продукте теплопроводность увеличивается. В этом случае теплопроводность замораживаемого продукта зависит от количества вымороженной воды.
Температуропроводность (а) продуктов выражается соотношением их теплопроводности, теплоемкости и плотности. а = l /(с* g). Она характеризует изменение температуры в продукте. Резко уменьшается при образовании льда в продукте, т.к. выделяется теплота кристаллизации. При дальнейшем понижении температуры коэффициент теплопроводности увеличивается, теплоемкость уменьшается, температуропроводность увеличивается и достигает постоянного значения, когда вода полностью переходит в лед. В расчетах дают либо как заданную величину, либо рассчитывают по формуле.
Вопросы для самоконтроля
2) Какие продукты называются скоропортящимися?
3) Что такое белки, жиры и углеводы?
4) Что такое криоскопическая температура?
Тесты
1) Ферменты разрушаются при следующей температуре:
а) – 10 0С; б) 70 0С; в) 40 0С; г) 0 0С; д) 20 0С.
2) Плотность измеряется в:
а) кг / м3; б) м3 / кг; в) кг / м2; г) см2 / кг.
3) Для телятины характерна следующая криоскопическая температура:
а) –2 ÷ –3 0С; б) –7 0С; в) –0,8 ÷ –0,9 0С; г) +1 ÷ 0 0С;
д) 0 ÷ –0,2 0С.
4) При –15 0С 1 м3 воздуха воспринимает следующее количество влаги:
а) 17,22 г; б) 4,89 г; в) 0,5 г; г) 1,18 г; д) 1,58 г.
5 ) Температуропроводность выражается соотношением:
а) теплопроводности, теплоемкости, плотности;
б) относительной влажности, криоскопической температуры;
в) теплоемкости, температуры.
