Замораживание продукции

В процессе замораживания продукции происходит вымораживание влаги – превращение воды в лед.

Доля вымороженной влаги по отношению ко всей ее массе, содержащейся во влажной продукции, зависит от вида продукции, криоскопической температуры и конечной температуры замороженной продукции.

Для плодов и ягод установлены следующие значения доли вымороженной влаги в зависимости от температуры замороженного продукта :

, ОС	–4	–6	–8	–10	–14	–18	–20
	0,47	0,58	0,65	0,69	0,75	0,8	0,81

Удельная теплота замораживания, отводимая от замораживаемых продуктов,

, (3.1)

Где и – удельные теплоемкости продукта до и после замораживания, кДж/(кг. К);

И – температуры продукта до и после замораживания, ºС;

– криоскопическая температура, ºС;

– удельная теплота льдообразования, кДж/кг;

– начальная влажность продукта, %.

В случае отсутствия необходимых данных расчет выполняют через разность удельных энтальпий

, (3.1а)

Где и – удельные энтальпии продукта, кДж/кг, при температурах И .

Теплофизические свойства продукции приведены в приложении Б.

Важнейшей характеристикой процесса замораживания является его продолжительность.

В инженерной практике используют расчетную зависимость

, (3.2)

Где – продолжительность замораживания, с;

– плотность продукта, кг/м3;

– удельная теплота замораживания, Дж/кг;

– средняя температура охлаждающей среды, ºС;

и – коэффициенты, зависящие от формы и размеров замораживаемого продукта;

– теплопроводность замороженного продукта, Вт/(м. К);

– термическое сопротивление упаковки продукта, м2.К/Вт.

За определяющий геометрический размер принимают для пластин – толщину, для цилиндра и шара – диаметр.

Коэффициенты формы тела:

– пластина неограниченной длины = 0,125 и = 0,5;

– шар = 0,0417 и = 0,167.

В случае охлаждения продукта в форме пластины (параллелепипеда) значение коэффициентов и зависят от соотношений между размерами продукта. Определяющим геометрический размером принимается наименьший размер (наименьшая толщина пластины).

Формула (3.2) получена при условии предварительного охлаждения продукта к началу замораживания до криоскопической температуры во всех его частях. Допускается ее использовать для процессов охлаждения и замораживания с учетом теплоты, отводимой от продукта при охлаждении и замораживании.

Теплопроводность замороженных продуктов допустимо принять в зависимости от их вида:

– ягоды – 1,1 Вт/(м К);

– вишня – 1,35 Вт/(м К);

– сливы и абрикосы – 1,7 Вт/(м К);

– говядина, птица – 1,45 Вт/(м К).

Задачи

3.1. Определить продолжительность замораживания мясных полутуш до температуры = –15 ºС, в воздушной среде температурой = –30 ºС. Начальная температура полутуши = 10 ºС.

При расчете принять коэффициент теплоотдачи на поверхности продукта
= 20 Вт/(м2 К).

Полутушу рассматривать как пластину, для которой коэффициенты формы = 0,1 и = 0,35. Расчетную толщину принять равной 0,25 м.

3.2. Тушки птицы, упакованные в пленке, охлаждаются и замораживаются от температуры = 5 ºС до температуры = –20 ºС в жидком хладоносителе температурой = –35 ºС.

Определить требуемое значение коэффициента теплоотдачи на поверхности продукта при заданной продолжительности процесса = 1,8 ч.

Тушки птицы считать округлой формы эквивалентным диаметром 0,15 м. Плотность мяса птицы = 1 030 кг/м3, криоскопическая температура = –1,5 ºС. Толщина полиэтиленовой пленки = 0,1 мм.

Контрольная задача 2

Замораживание продукции происходит во взвешенном слое в воздушной среде.

Определить продолжительность замораживания.

Вид продукции принять по табл. 2.1.

Коэффициент теплоотдачи на поверхности продукта , температуры продукта до и после замораживания ( И соответственно) и температуру охлаждающей среды принять по таблице 3.1 в зависимости от предпоследней цифры шифра.

Теплоту замораживания определить по уравнению (3.1) и сравнить с расчетным значением по формуле (3.1а).

Таблица 3.1. Исходные данные

Предпоследняя Цифра шифра	, Вт/(м2 К)	, ºС	, ºС	, ºС
1	80	15	–15	–25
2	100	18	–18	–30
3	120	20	–20	–30
4	150	22	–15	–25
5	200	25	–18	–25
6	80	15	–20	–30
7	100	18	–15	–25
8	120	20	–18	–30
9	150	22	–20	–30
0	200	25	–15	–25