Ход работы:

1. Изучите методические указания

2. Найдите типовой геометрический размер продукта, его начальную температуру (t_н) и температуру замораживающей среды (t_с). Установите в продукт термопары термометра цифрового (в центр и на поверхность).

Заложите продукт в морозильный шкаф и производите замеры температур продукта с интервалом в 15 минут до достижения температуры в центре продукта (t_кц) -6 ⁰С; результаты опытов сведите в таблицу 1

Таблица 1 Результаты опытов

Наименование продукта	Продолжительность замораживания τ, ч
	0,25	0,5	0,75
Поверхности картофеля
Центра картофеля
Поверхности моркови
Центра моркови

Примечание: * - величина характерного размера (2l) соответствует для пластины полной ее толщине, для цилиндра и сферы – диаметру.

3. Рассчитайте продолжительность замораживания продукта.

Для выполнения расчетов выбираются исходные данные из таблицы 2 согласно варианту.

Таблица 2.

№ варианта	Продукт	Физическая модель	Характер- ный размер, 2l, м	Температура продукта, конечная, tк, 0C	Температура охлаждаю- щей среды, tс, 0С	Температура продукта, начальная, tн, 0С	Вид охлаждающей среды	Масса продукта, G, кг
1	Говядина	Пластина	0,02	-9	-20	23	Воздух	60
2	Рыба	Сфера	0,06	-11	-21	24	Воздух	65
3	Яблоко	Цилиндр	0,09	-20	-35	27	Воздух	70
4	Говядина	Цилиндр	0,07	-10	-19	17	Воздух	55
5	Помидор	Сфера	0,06	-17	-29	19	Воздух	54
6	Клубника	Сфера	0,03	-22	-37	18	Воздух	48
7	Морковь	Цилиндр	0,05	-15	-22	21	Воздух	30
8	Свинина	Цилиндр	0,06	-18	-23	20	Воздух	25
9	Картофель	Пластина	0,09	-13	-20	22	Воздух	20
10	Птица	Сфера	0,08	-18	-30	25	Воздух	15

1) Определите значение критерия Био:

l – половина характерного размера продукта, м

 - коэффициент теплоотдачи от продукта к охлаждающей среде, Вт/м² * К, равен  210 Вт / м² * К,

_охл – коэффициент теплопроводности охлажденного продукта, Вт/м*К (выбирается из таблицы 3 для данного продукта, выше t_кр);

2) Рассчитайте безразмерную температуру для режима охлаждения до момента достижения криоскопической температуры на поверхности продукта;

t_кр – криоскопическая температура продукта, ⁰С (выбирается из таблицы 3 для данного продукта);

t_с – температура охлаждающей среды, ⁰С,

t_н – начальная температура продукта, ⁰С.

3) По номограмме для полученных расчетом Bi и _п на поверхности продукта, с учетом конкретной физической моделью (цилиндр, шар или пластина) определите критерий F₀^охл .

4) Рассчитайте продолжительность процесса охлаждения:

[ч], [c]

а_охл – коэффициент температуропроводности охлажденного продукта, м²/ч или м²/с, определяется по формуле:

где С_охл, ρ_охл – удельная теплоемкость и плотность для данного продукта соответственно, выбираются из таблицы 3. Значения берутся выше t_кр.

5) По формуле Планка рассчитывают длительность процесса замораживания:

[ч], [с]

- плотность замороженного продукта, берется из таблицы 2.3.

А_ф – коэффициент формы (А_ф = 1 для неограниченной пластины, А_ф = 0,5 для цилиндра, А_ф = 0,33 для шара);

q_зам – удельная теплота замораживания продукта, определяемая по формуле:

[кЖж/кг]

W – влагосодержание продукта в долях единицы (выбирается из таблицы 3; r = 335 кДж/кг – удельная теплота замерзания 1 кг воды;

ω – количество вымороженной воды, определяемая по формуле:

t_к – конечная температура, берется по абсолютной величине, т.е. со знаком «+».

6) Рассчитайте критерий Био для замороженного продукта:

где берется из таблицы 3 ниже t_кр (т.к. идет процесс замораживания).

7) Определите безразмерную температуру в центре продукта по его абсолютной конечной величине заданной температуры

8) По номограмме для найденных Bi_зам и _ц в центре продукта с учетом конкретной физической модели (шара, цилиндра или пластины) найдите значение F₀.

9) Рассчитайте продолжительность третьего периода процесса замораживания:

[ч], [с]

где а_зам – коэффициент температуропроводности замороженного продукта, м²/ч или м²/с, определяется по формуле:

где С_зам, ρ_зам – удельная теплоемкость и плотность для данного продукта соответственно, выбираются из таблицы 3. Значения берутся ниже t_кр.

10) Определите полную длительность процесса:

[ч], [c]

11) Рассчитайте количество теплоты, отведенное от продукта по формуле:

[кДж]

G_пр – масса продукта, кг.

Таблица 3 Теплофизические характеристики пищевых продуктов

Наименование Продукта	Влагосо- держание W, %	Криоско- пическая температура tкр, 0С	Плотность ρ, кг/м3	Теплоемкость, С [кДж/(кг*К)] при температуре		Коэффициент теплопроводности, λ, [Вт/(м*К)] при температуре
				ниже tкр	выше tкр		ниже tкр	выше tкр
Говядина	62 - 80	-1,7	960 - 1070	1,59 - 1,8	2,93 - 3,52		0,94 - 1,53	0,48 - 0,5
Свинина	48 - 55	-1,7	900 - 1030	1,3 - 1,34	2,01 - 2,26		0,77 - 1,39	0,46 - 0,49
Птица	69 - 74	-1,8	980 - 1070	1,68 - 1,88	3,18 - 3,3		1,5	0,41 - 0,51
Рыба	62 - 82	-2,2	950 - 1070	1,26 - 1,84	2,76 - 3,6		0,81 - 1,16	0,35 - 0,56
Картофель	78	-1,2	920 - 1020	1,68 - 1,8	3,43 - 3,68		1,09	0,58
Томаты	94 - 95	-0,9	940 - 1064	2,05 - 2,09	3,98 - 4,05		2,16	0,51 - 0,57
Яблоки	84,1	-1,5	804 - 889	1,88	3,64 - 3,85		1,45	0,49 - 0,6
Клубника	89,9	-0,9	840 - 900	1,75	3,85		1,1	0,48
Морковь	78 - 89	-1,6	970 - 1035	1,93	3,77		1,3	0,46