5.4. Скорость охлаждения, интенсивность отвода тепла
При расчете процесса охлаждения используют среднюю и истинную скорость охлаждения.
Средняя скорость охлаждения - это отношение разности начальной и конечной температур продукта к найденной продолжительности процесса. Средняя скорость охлаждения является величиной постоянной для данного процесса.
Истинная скорость охлаждения является функцией времени и с развитием процесса уменьшается. Изменение истиной скорости охлаждения определяется условиями процесса охлаждения продукта и его теплофизическими свойствами.
Средней интенсивностью охлаждения называется отношение общего количества теплоты, отведенной от продукта Q, к продолжительности охлаждения τ. Средняя интенсивность охлаждения используется при сравнительной оценке различных режимов охлаждения и расчете охлаждающих приборов.
Истинная интенсивность охлаждения находится из условия, что при простом охлаждении количество отведенной теплоты меняется так же, как температура охлаждаемого продукта, т.е. по экспоненте.
Элементарное количество теплоты,
отведенное от продукта и выраженное
через изменение среднеобъемной,
избыточной температуры (
),
определяется следующим образом:
dQ = - Gcd V.
Учитывая экспоненциальный закон понижения температуры и введя начальную избыточную среднеобъемную температуру продукта vн , получим выражение для определения истинной интенсивности отвода тепла:
.
Придавая различные значения
при постоянстве остальных величин,
получим числовое представление
зависимости интенсивности отвода тепла
от времени, изображенное на рис. 5.3, где
горизонтальной прямой показана средняя
интенсивность отвода тепла. Площади
под кривой и под прямой изображают все
тепло, отведенное от охлаждаемого тела
за время τ, и эти площади равны. Это имеет
практическое значение при расчете,
подборе и эксплуатации охлаждающего
оборудования камер.
Рис. 5.3. Графические характеристики изменения интенсивности отвода тепла
от охлаждаемого тела
5.5. Охлаждающие среды
Охлаждение продуктов производят в различных средах: в воздухе, холодной воде или рассоле, тающем льде или снегу.
Чаще охлаждающей средой служит воздух. Охлаждение в воздухе протекает менее интенсивно, чем, например, в жидкой среде, кроме того, охлаждение в нем сопровождается испарением влаги с поверхности продуктов и, следовательно, потерей их массы. Тем не менее, эта охлаждающая среда является самой распространенной и универсальной для всех продуктов. Воздух не имеет запаха и практически на большинство продуктов не оказывает химического воздействия, если не считать окисляющего действия на жиры содержащегося в воздухе кислорода.
Для интенсификации охлаждения в воздухе применяют разные способы. В первую очередь повышают скорость его движения и увеличивают перепад температур между воздухом и охлаждаемым продуктом.
В воздухе охлаждают мясо и мясные продукты, птицу, яйца, масло и молочные продукты, плоды, овощи, ягоды, кондитерские изделия, кулинарию и другие продукты.
При охлаждении в рассоле продукты погружают в него или орошают им. В ряде случаев перед охлаждением продукт заключают во влагонепроницаемую оболочку. Такое охлаждение называют бесконтактным. Соответственно охлаждение в жидкой среде без оболочки называют контактным. Охлаждение в жидких средах происходит интенсивнее, чем в воздухе, так как коэффициент теплоотдачи к жидкости намного больше, чем к воздуху. Но при охлаждении в жидкости продукт теряет свой внешний вид, просаливается, набухает. При бесконтактном же охлаждении в этой среде снижается теплоотдача и усложняется технологический процесс. Практическое применение жидких охладителей относительно ограниченно. Для охлаждения тушек птицы применяют ледяную воду. Тающий лед или снег используют для охлаждения таких продуктов, как рыба, некоторые овощи и зелень.
Перспективно применение диоксида углерода для охлаждения и замораживания мяса после обвалки в парном виде, охлаждения и замораживания мяса птицы, упаковки продуктов в среде диоксида углерода, охлаждения транспортных средств, реализации мороженого.