Изучение кинетики замораживания мясного сырья

Для получения  более точных результатов целесообразно  подставлять в формулы (12, 13 и 14) вместо известной температуры продукта среднюю за процесс температуру продукта, которую рассчитывают как среднелогарифмическую по формуле

 

,                                               (15)

где - криоскопическая температура рыбы, ºС (так как обе температуры в формуле (15) должны находиться в диапазоне от криоскопической до конечной температуры замораживаемого объекта);

      - конечная температура рыбы, ºС, часто находится как средняя конечная за процесс замораживания по формуле

,                                             (16)

 

где - конечная температура в центре замороженного мяса (как правило составляет минус 18 ºС, требуемые нормативной и технической документацией), ºС;

      - конечная температура на поверхности замороженного мяса, величина ее рассчитывается как 80 % от величины температуры охлаждающей среды , ºС.

 

Коэффициент температуропроводности. Этот коэффициент характеризует теплоинерционные свойства продукта, то есть его способность нагреваться или охлаждаться с определенной скоростью.

Коэффициент температуропроводности , м²/ с, мясного сырья и продуктов до начала льдообразования или до достижения им криоскопической температуры, так же как и величины и принимается величиной постоянной. С началом процесса кристаллообразования температуропроводность резко меняется, поскольку одновременно происходит уменьшение теплоемкости и увеличение теплопроводности. Плотность мяса , кг/ м³, в это время меняется очень незначительно, и в инженерных расчетах этими изменениями, как правило, пренебрегают.

Коэффициент температуропроводности , м²/ с, до начала процесса кристаллизации воды в мясе рассчитывают по формуле

 

,                                                        (17)

 

где - объемная масса или плотность продукта, кг/ м³.

 

Для расчета  коэффициента температуропроводности замороженного мяса можно использовать эмпирическую формулу

 

,                                            (18),

 

где и - эмпирические коэффициенты, составляют 0,00214 и 0,482 соответственно;

- температура рыбы, ºС.

 

2 Порядок  выполнения работы

 

Полученное  мясо (свинина) помыли, дали стеч воде, нарезали на небольшие кусочки, уложили в протвишки так, чтобы дно протвишков было полностью заполнено. Затем измерили начальную температуру в геометрическом центре мяса. Вставили туда термопару. И поставили протвишки в морозильную камеру, для проведения замораживания. Через определенные промежутки времени измеряли температуру в течение всего процесса.

 

3 Результат эксперимента

 

Полученные  данные заносим в таблицу 1.1

 

Таблица 1 – Температура в   геометрическом   центре   рыбы в процессе замораживания

 

, мин	0	2	4	6	8	10	15	20	25	30	45	55	75
, °С	12	11	11	11	9	8	6	3	1	0	-1	-1	-1
, мин	95	105	110	117	125	140	155	170	185
, °С	-1	-1	-1	-1,5	-2	-3	-4	-7	-15

 

По полученным экспериментальным данным строим эмпирическую  температурную кривую замораживания  в координатах: ось ординат –  температура в геометрическом центре мяса в процессе замораживания, °С; ось абсцисс – продолжительность замораживания, , мин. Температурная кривая замораживания мяса представлена на рисунке 1.2

 

Рисунок 1.2 - Температурная кривая замораживания мяса

 

4 Расчетная  часть

 

Необходимо  рассчитать экспериментальное значение коэффициента теплоотдачи по формуле  Планка:

                                          (20)

где – продолжительность замораживания, экспериментальное значение, с;

 – плотность замороженного  сырья, кг/м³, для свинины =980 кг/м³;

- криоскопическая  температура, =-1°С;

 – температура  охлаждающей среды, экспериментальное  значение, °С, = -20°С;

Х – для одностороннего замораживания – полная толщина замораживаемого тела в форме пластины, Х=18мм = 0,018м.

 

Среднеконечную температуру замороженного мяса рассчитаем по формуле (15), а по формуле (16)

= °С

°С

Теплоемкость  мяса до начала льдообразования рассчитаем по формуле (8)

С₀=4,2·0,76+1,42·(1-0,76)=3,5328

 

Коэффициент теплопроводности мяса до начала льдообразования  рассчитаем по формуле (13)

 

 

Удельную  теплоемкость мороженного продукта определим по формуле (12)

С_мор.=

Коэффициент теплопроводности замороженного продукта рассчитаем по формуле (14)

 

 

Количество  вымороженной воды определим по формуле (11)

 

 

Удельную  теплоту, отводимую от продукта при  замораживании определим по формуле

q = C₀·(t_нач.-t_кр.)+r·W·w+C_мор.·(t_кр.- t_кон.)·Q,

где r – скрытая теплота льдообразования, кДж/кг.

q=·(12-(-1))+334·0,76·0,774+ ·((-1)-(-15)) = 288

 

Экспериментальное значение коэффициента теплоотдачи  определим по формуле Планка

185·60 = ,

 

            Вывод

 

Из полученных данных можно сделать вывод, что  на скорость и качество заморозки  оказывают влияние:

• толщина замораживаемого продукта
• влажность продукта
• охлаждающая среда
• вид продукта
• способ заморозки

В нашем  случае имеются существенные различия между экспериментальным значением  коэффициента теплоотдачи и теоретическим . Это связано с плотностью контакта замораживаемого сырья с охлаждающей средой. Между сырьем и охлаждающим сырьем находится небольшая прослойка из воздушного пространства, льда и снега, которые существенно влияют на значение коэффициента теплоотдачи. Сырье не имеет контакта с металлической поверхностью в морозильной камере. За счет этого происходят большие потери.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  использованной литературы

 

1. Технология рыбы и рыбныхпродуктов/ Артюхова С.А.,                                Баранов В.В.,Бражная И. Э., Гроховский В.А., и др. /Под ред. А.М. Ершова:учебник. - М.: Колос, 2010. – 1064 с.
2. Гинзбург А.С., Громов М.А., Красовская Г.И. Теплофизические характеристики пищевых продуктов/А.С. Гинзбург, М.А. Громов, Г.И. Красовская. - М.: Агропромиздат, 1990. – 286 с.
3. Шокина Ю.В. Научные основы производства рыбопродуктов. Лабораторный практикум/Ю.В. Шокина. – СПб.: Гиорд, 2003. -88 с.