Теплофизические свойства товаров

К общим теплофизическим свойствам относятся температура, теплоем­кость и теплопроводность. Единичные экземпляры товаров и их товарная масса характеризуются неоднородной струк­турой, что обусловлено химическими свойствами и соста­вом, строением, а также наличием аэропространства меж­ду отдельными товарами и/или упаковками в товарной партии. Это обусловливает общность и различия показате­лей, характеризующих теплофизические свойства.

Температура – основная физическая величина, кото­рая характеризует теплодинамическое состояние как еди­ничных экземпляров товаров, так и их совокупностей – товарных партий.

Температура товара и товарной партии зависит от тем­пературы окружающей среды. При перемещении товаров из одной среды в другую возникают перепады температу­ры, что может вызвать выпадение конденсата на таре и товарах, а также их увлажнение. Вследствие этого могут увеличиться масса товаров, произойти нежелательные ка­чественные изменения (микробиологическая порча, корро­зия металлов и т.п.).

Температура товаров и товарных партий существенно влияет на их сохраняемость. При высокой температуре увеличивается интенсивность биохимических, микробиоло­гических и некоторых физических процессов (например, усушка), вследствие чего возрастают потери, ухудшается сохраняемость товаров, сокращаются сроки хранения. Низ­кие температуры, снижая интенсивность многих процес­сов, также могут вызывать негативные явления (замерза­ние, застуживание). Поэтому оптимальная температура товаров индивидуальна для каждой товарной группы или даже вида. Например, температура молока должна быть не выше 8°С, но не ниже 0°С.

Особенно важен этот показатель для скоропортящихся пищевых продуктов. Для некоторых из них даже регламен­тируется в стандарте температура самого товара (напри­мер, для молока). В большинстве случаев устанавливается температура не товара, а температурный режим хране­ния, что не всегда одно и то же.

Теоретически температура товара, товарной партии и окружающей среды (температурный режим хранения) должна совпадать, однако практически этого не всегда удается достигнуть, что обусловлено разной теплоем­костью и теплопроводностью единичных товаров, товар­ных партий и воздушной окружающей среды, влияющих на скорость выравнивания температуры всех указанных объектов.

Теплоемкость – количество тепла, необходимое для повышения температуры объекта определенной массы в определенном интервале температур.

Показателем теплоемкости служит удельная теплоем­кость, которая определяется количеством тепла, необхо­димым для повышения температуры 1 кг продукта на 1°С. Выражается показатель в Дж/⁰С или Дж/(кг • К), где К – градус Кельвина. Удельная теплоемкость воды равна 1, углеводов – 0,34, жиров – 0,42, белков – 0,37 Дж/°С.

Теплоемкость (С) рассчитывается по формуле:

,

где Q – количество тепла, Дж;

t₁и t₂ – начальная и конечная температура тела, град.

Удельная теплоемкость разных товаров неодинакова, о чем свидетельствуют данные о теплоемкости пищевых про­дуктов, приведенные в табл. 1.

Таблица 1. – Удельная теплоемкость и коэффициент теплопроводности

отдельных пищевых продуктов

Наименование продуктов	Удельная тепло­емкость сухих ве­ществ, Дж/(кг-К)	Коэффициент теплопровод­ности, Вт/(м • К)
Овощи Мясо (разные ткани) Рыба (разных видов) Молочные продукты	1298-1465 1465-1675 1147-1633 1717-5620	0,60-0,62 0,41-0,56 0,43 -0,55 0,13-0,20

Теплоемкость товаров зависит от их химического со­става и температуры, а товарных партий – еще и от аэро­пространства внутри товарной партии. С увеличением влаж­ности и температуры теплоемкость, как правило, увели­чивается.

Удельная теплоемкость рассчитывается для определе­ния количества тепла, которое нужно передать товару для его нагревания или отнять для его охлаждения. Этот пока­затель применяется для расчета потребностей в холодиль­ном оборудовании или кондиционерах для обогрева.

Теплопроводность – количество тепла, которое про­ходит через массу объекта определенной толщины и пло­щади в фиксированное время при разности температур на противоположных поверхностях в один градус. Показателем этого свойства является удельная тепло­проводность, или коэффициент теплопроводности, кото­рая характеризуется количеством тепла, проходящего через массу продукта толщиной 1 м на площади 1 м² за 1 ч. при разности температур на противоположных поверхнос­тях в один градус.

Единица измерения удельной теплопроводности (λ):

Расчет показателя проводят по формуле:

где Q – количество тепла, прошедшее через слой продукта, кДж;

а – толщина слоя, м;

S – площадь поверхности, м²;

t₁–t₂ – разность температур на противоположных поверхностях, град;

Z – время, ч.

Коэффициент теплопроводности воздуха равен 0,092

сухих веществ – 0,42 – 0,84 .

Очень высокую теплопроводность имеет вода – 2,13 .

Поэтому чем больше в товарной партии аэропространство и ниже влажность товаров, тем меньше теплопроводность. Следовательно, сухие товары с высокой скважистостью медленнее охлаждаются. Поэтому заданные режимы с по­ниженной температурой для сухих товаров устанавлива­ется дольше, чем для влажных или для товаров, не имею­щих аэропространства, но обладающих непрерывной вод­ной фазой. Так, маргарин, расфасованный в коробки моно­литом, охлаждается быстрее, чем маргарин в пачках, или сливочное масло в коробках. Коэффициенты теплопроводности некоторых пищевых продуктов представлены в табл. 1.

Чрезвычайно важно учитывать теплопроводность пи­щевых продуктов, которые хранятся при пониженной тем­пературе (мясо, рыба, плоды и овощи, молочные товары), а также товаров, выделяющих физиологическое тепло (мука, крупа, свежие плоды и овощи). В случае отсутствия еди­ной холодильной цепи в процессе товародвижения тепло­проводность необходимо принимать во внимание при опре­делении предельного времени нахождения товара на опре­деленном этапе движения, а также времени достижения ус­тановленных режимов хранения. В противном случае могут произойти нежелательные изменения товара и в конечном счете – его порча.

Коэффициент теплопроводности используется при оценке качества материалов для изготовления одежды и обуви, характеристике теплоизоляционных материалов. Материалы с низким коэффициентом теплопроводности (вата, мех, пенополиуретан, синтепон, перо, пух и т. п.) применяют в качестве утеплителей для зимней одежды, обуви.

Теплопроводность товарных партий зависит от тепло­проводности единичных экземпляров, параметров штабе­ля, а также способа размещения товаров в штабеле или насыпи. Для повышения теплопроводности штабеля с ящи­ками применяют такие способы укладки, как шахматная, «пятериком» или «колодцем».