4 курс / Uchebnoe_pos_Kholod_2016

Задача 1. Определить площадь свиной туши массой 75 кг.

Решение: по формуле (1.2) и таблицы 1.6.

Fт=0,015*75+1,2=2,325 м2.

Задача 2. Определить площадь поверхности бараньей туши массой 27 кг. Задача 3. Масса говяжьей туши 176 кг. Определить площадь поверхности.

К теплотехническим (теплофизическим) свойствам относятся: удельная тепло-

емкость, теплопроводность, температуропроводность и теплосодержание.

Удельная теплоемкость С - количество тепла, необходимое для нагревания или охлаждения 1кг продукта на 1°С. Теплоемкость измеряется в кДж/(кг°С) и определяется для

где Ссв, Св - удельная теплоемкость сухих веществ 1,25-1,67 кДж/(кг°С) и воды 4,19 кДж/(кг°С) содержащихся в продукте соответственно; φ - содержание воды в продукте, доли единиц.

После замораживания в продуктах образуется лед, и удельная теплоемкость для за-

где t - температура продукта на момент определения количества вымороженной воды, °С. Когда количество вымороженной воды равно нулю, тогда температура продукта со-

ответствует криоскопической. Криоскопическая температура - температура начала процесса замерзания соков в продукте, она ниже температуры замерзания воды на 0,4...4,2°С.

В случае ω=1 температура продукта эвтектическая. Она соответствует температуре полного вымерзания соков в продукте (-55...-65°С).

Теплопроводность - распространение тепла в неравномерно нагретом теле, обусловливаемое передачей тепловой энергии непосредственно соприкасающимся частицам тела. Этот вид теплообмена происходит до тех пор, пока температура во всем теле не уравняется. Характеризуется коэффициентом теплопроводности, который равен количеству теплоты, проходящей через 1м2 поверхности продукта в единицу времени при перепаде температур в 1°С на 1м длины нормали к изотермической поверхности. Величина коэффициента теплопроводности зависит от количества воды в нем, химического состава продукта и определяется по формуле:

где λсв, λв - соответственно коэффициент теплопроводности сухих веществ 0,25 Вт/м°С и воды 0,6 Вт/м°С.

Коэффициент теплопроводности большинства скоропортящихся продуктов λ=0,46Вт/м°С, а продуктов, содержащих много жира, λ =0,14 Вт/м°С. Теплопроводность замороженных продуктов увеличивается, так как теплопроводность льда (λ =2,24 Вт/м°С) значительно больше, чем воды. Поэтому замороженные грузы лучше проводят тепло. Коэффициент теплопроводности замороженного продукта определяется по формуле:

где λ - коэффициент теплопроводности продукта до начала льдообразования, Вт/м°С; А, В - эмпирические коэффициенты, рассчитанные для отдельных продуктов.

Температуропроводность - отражает способность продукта изменять температуру за единицу времени, т. е. показывает скорость изменения температуры тела при нагревании или охлаждении. Характеризуется коэффициентом температуропроводности (м2/ч), который прямо пропорционален теплопроводности продукта и обратно пропорционален его аккумулирующей способности или объемной теплоемкости. Коэффициент температуропроводности определяется по формуле:

где λ - коэффициент теплопроводности продукта, Вт/м°С; сρ – объемная теплоемкость, кДж/ м3К

Чем больше воды в продукте, тем больше величина коэффициента температуропроводности.

Величины удельной теплоемкости, коэффициента теплопроводности, температуры замерзания для некоторых продуктов приведены в таблицах 1.7-1.9.

Таблица 1.7 – Удельная теплоемкость, коэффициента теплопроводности.

Таблица 1.8 – Удельная теплоемкость и температура замерзания плодов, ягод и овощей

14

Таблица 1.9 – Удельная теплоемкость и температура замерзания мясо-молочных продуктов и рыбы

Теплосодержание или энтальпия - количество тепла, содержащегося в 1 кг продукта при заданной температуре, кДж/кг (табл. 1.10).

При теплотехнических расчетах необходимо учитывать тепло выделяемое свежими плодоовощами, при перевозке в изотермических вагонах. Выделения тепла плодоовощами зависит от их вида и температуры (табл. 1.11).

Таблица 1.11 – Выделение плодоовощами биологического тепла при перевозке, кДж/(т·x)

15

Окончание таблицы 1.11.

1.3. Основные принципы консервирования

Консервирование - метод сохранения скоропортящихся продуктов путем воздействия на ферменты и микроорганизмы, а также защита от воздействия кислорода, ультрафиолета, низкой или высокой влажности окружающей среды. По классификации существует четыре принципа консервирования [11, 12, 13]:

биоз - поддержание жизненных процессов в продукте с живой тканью и использование для этой цели его иммунитета. На принципе биоза основаны методы сохранения живой рыбы, скота, птицы при перевозке и хранении, а также плодов, овощей и яиц;

анабиоз - торможение развития микроорганизмов и активности тканевых ферментов путем физического и химического воздействия. Анабиоз осуществляют путем сушения продуктов, вяления их, посола, консервирования в сахарных сиропах и кислых средах, хранения в атмосфере газообразного диоксида углерода и при низких температурах. Сушение широко применяют в промышленности для консервирования мяса, рыбы, молока, яиц, овощей и фруктов. Консервирование в растворах поваренной соли или сахара основано на повышении осмотического давления, препятствующего жизнедеятельности микроорганизмов. Развитие большинства гнилостных микробов угнетается при консервировании различными маринадами, в состав которых входят пищевые кислоты. При нарастании концентрации диоксида углерода замедляются окислительные процессы и прекращается рост микроорганизмов;

ценоанабиоз - торможение жизнедеятельности вредных микроорганизмов путем использования полезной микрофлоры. Принцип ценоанабиоза лежит в основе производства молочнокислых продуктов. Получение простокваши, ацидофилина, сметаны, кефира связано с созданием благоприятных условий для развития молочнокислых микроорганизмов. В результате их деятельности углеводы распадаются с образованием молочной кислоты, оказывающей угнетающее действие на гнилостную микрофлору. Аналогично осуществляют квашение капусты и других растительных продуктов;

абиоз - прекращение жизнедеятельности микроорганизмов и действия тканевых ферментов. На принципе абиоза основаны такие методы консервирования, как пастеризация, стерилизация, действие антисептиков, антибиотиков, лучевой энергии. Пастеризацию проводят при температуре 63-92°с в зависимости от продолжительности нагрева. В пастеризованных продуктах могут сохраняться споры некоторых микроорганизмов. В процессе стерилизации при нагревании до температуры выше 100°С уничтожаются и споровые формы микроорганизмов. Стерилизации подвергают различные баночные консервы, предназначенные для долговременного хранения. В качестве антисептиков применяют продукты перегонки дерева (копчение), бензойнокислый натрий, сернистую кислоту и другие вещества, вступающие во взаимодействие с белками микробиальных клеток. При копчении снижается содержание влаги в продукте, что тоже способствует его лучшему хранению. Антибиотики являются продуктами жизнедеятельности некоторых микроорганизмов и действуют угнетающе на вредную микрофлору продуктов. Широко применяют для консервирования продуктов биомицин, стрептомицин и другие антибиотики.

16

Таблица 1.10 – Энтальпия пищевых продуктов при различных температурах, кДж/кг

17

Для создания гибельной или неблагоприятной для микроорганизмов среды используют следующие способы консервирования продуктов:

химические — соление, копчение, маринование и засахаривание с применением соответствующих консервантов. При этом снижается или значительно изменяется питательность, внешний вид и вкус продукта. Возможны также обработка поверхности некоторых продуктов антибиотиками, хранение в регулируемой газовой среде со строго определенным газовым составом из кислорода, углекислого газа и азота;

физические — стерилизация (обработка при температурах свыше 100°С), пастеризация, охлаждение, замораживание, высушивание (для ягод, плодоовощей, грибов, рыбы, мяса), а также применение ионизирующей радиации (для задержки прорастания картофеля и овощей);

биологические — использование молочнокислых бактерий для подавления микробов, вызывающих гниение.

Некоторые способы консервирования (химические, высокими температурами, высушивание), как правило, придает продуктам новые вкусовые качества и в большинстве случаев снижает их питательную ценность. Консервирование низкими температурами сохраняет

восновном все качества и свойства пищевых продуктов (вкус, аромат, витамины, питательные свойства), подавляя микробиальные и ферментальные процессы, и увеличивает срок хранения продуктов.

Косновным методам холодильной обработки относят охлаждение, замораживание, холодильное хранение.

Охлаждение продуктов заключается в понижении их температуры посредством теплообмена с окружающей средой до температуры не ниже криоскопической. Срок их хранения, как правило, не превышает нескольких дней.

Замораживание пищевых продуктов - это процесс полного или частичного превращения в лед содержащейся в них влаги вследствие отвода теплоты при понижении температуры ниже криоскопической. Превращение в лед содержащейся в продуктах влаги начинается обычно в интервале температур 0 и -1.5°С. Замораживание применяют, чтобы подготовить продукт к длительному хранению.

При охлаждении и замораживании подавляется жизнедеятельность микроорганизмов (некоторые из них отмирают, однако полной стерильности продукта не наблюдается), действие ферментов замедляется, но не прекращается.

В настоящее время холод успешно применяют в сочетании с различными физическими и химическими методами консервирования. К физическим методам относят применение вакуумной упаковки, предохраняющей продукт от окислительного действия воздуха и подсыхания поверхностного слоя. Особое значение применение вакуумной упаковки приобрело в связи с расширением выпуска фасованных товаров.

Одним из перспективных физических методов консервирования считают сублимационную сушку, позволяющую уменьшить массу и объем продуктов, а следовательно, облегчить их хранение и транспортировку. В процессе сублимационной сушки влага удаляется при отрицательных температурах (в таких условиях действие ферментов и микроорганизмов замедляется), что делает этот метод обезвоживания наиболее эффективным. Следует учитывать, что полностью микрофлора не уничтожается, поэтому сублимационной сушке можно подвергать только доброкачественные в санитарном отношении продукты.

Применение ультрафиолетового облучения в сочетании с понижением температуры (в области температур выше 0°С) позволяет увеличить сроки хранения некоторых продуктов

в2-2,5 раза. Для подавления жизнедеятельности микроорганизмов в пищевых продуктах отдельных видов можно применять ионизирующее облучение при одновременном воздействии холодом. С этой целью используют катодные, рентгеновские и радиоактивные гамма-лучи. При использовании ультрафиолетового и ионизирующего облучения эффект достигается не только в результате физического воздействия, но и в результате химических изменений в тканях продукта и микробиальных клетках.

18

К числу химических методов, успешно применяемых в сочетании с обработкой холодом, относится применение антибиотиков, антиокислителей, сернистого газа, газообразного диоксида углерода и озона.

В промышленности наиболее часто применяют озон для подготовки камер к приему продуктов на длительное хранение. Глазирование мороженой рыбы и мяса в блоках льдом с антиокислителями позволяет увеличить срок их хранения в охлажденном и замороженном состоянии.

Режимы термической обработки различных продуктов и сроки их хранения в охлажденном и замороженном состоянии представлены в табл. 1.12, 1.13, 1.14.

Таблица 1.12 – Режимы и сроки хранения скоропортящихся продуктов

19

Окончание таблицы 1.12.

Таблица 1.13 – Режимы охлаждения мяса

20

Таблица 1.14 – Режим и предельные сроки хранения мяса с момента убоя

1.5. Причины порчи скоропортящихся продуктов

К порче продуктов приводит целый ряд причин. Основными из них являются наличие воды, органических веществ и ферментов, а также наличие в продуктах и на их поверхности микроорганизмов и возникновение условий, благоприятных для развития микробиальных и ферминтальных процессов.

Вопросы для самопроверки:

1.Какие грузы называются скоропортящимися?

2.Назовите химические составляющие продукта, особенно влияющие на условия и сохранность перевозки?

3.Назовите физические свойства продукта, влияющие на условия перевозки?

4.Основные способы консервирования продуктов растительного происхождения? 5.Назовите физические методы консервирования продуктов?

1.6. Расход холода при охлаждении и замораживании продукта

Охлаждение продукта это процесс тепло- и массообмена от продукта окружающей среде и обратно. Существует воздушное охлаждение и в жидкой среде. Во втором случае процесс теплопередачи происходит во много раз быстрее, однако, в этом случае существует отрицательное воздействие жидкости на продукт.

Продукты можно подмораживать до температуры -2…-3ºС или -4…-5ºС, чем выше температура подморозки тем качество, например мяса, лучше.

Домораживание производят, в случае частичной дефростации продукта, до температуры хранения. Cуществует однофазный и двухфазный способы замораживания. Во втором случае парное мясо в тушах, полутушах после первичной обработки охлаждают до температуры 4ºС при температуре воздуха 0ºС, а затем замораживают до температуры -12ºС в специальных камерах. Однофазным способом эти продукты замораживают сразу до температуры -12ºС.В растительных и животных тканях значительная часть влаги находится в связанном состоянии и не замерзает при первых минусовых температурах. Основная часть влаги в мясе и рыбе вымерзает при температуре около -5ºС (от 80 до 85%). У фруктов при температуре -5ºС свободная вода вымораживается от 40 до 55%.

Мясо в тушах, полутушах, четвертинах подвешивают в морозильных камерах и замораживают. Рыбу замораживают в воздушной среде или в рассоле. Некоторые продукты (битая птица) замораживают в таре. Существуют нормы усушки при контактном воздушном замораживании, эта норма колеблется от 1 до 2%.

Количество тепла, отводимое при охлаждении продуктов, принято называть расхо-

где Gп – масса охлаждаемого продукта, кг;

t1, t2 – начальная и конечная температуры продукта, ºС; сп – теплоёмкость продукта, кДж/(кг*град.);

i1, i2 – энтальпия продуктов при начальной и конечной температурах.

При замораживании процесс отвода тепла несколько изменяется, так как в продукте

где см – теплоёмкость мороженого продукта, кДж/кг*град.; tкр – криоскопическая температура продукта, ºС;

f, ω – доля воды в продукте и доля льда, доли единицы; r – скрытая теплота замерзания воды, 335 кДж/кг.

Охлаждение и замораживание каждого вида продукта имеет свои специфические особенности.

О х л а ж д ё н н ы м называется продукт, в толще которого темпратура поддерживается от 0 до +4ºС.

При охлаждении приостанавливаются микробиальные и ферментальные процессы, длительное время сохраняются вкусовые, ароматические и питательные свойства продуктов.

Яйца охлаждают на воздухе до - 1…- 2ºС, при этом предусматривается постепенное понижение температуры через каждые 1 – 2 часа. Воздушная камера (пуга) яйца в процессе хранения увеличивается за счёт интенсивного испарения.

При охлаждении плодов и овощей необходимо учитывать влияние низких температур на качество тех или других продуктов.

Лук и капуста после незначительного подмораживания могут восстановить свои качества. Бананы при температуре ниже +10ºС заболевают и гибнут. При охлаждении плодов и овощей резко снижается интенсивность их дыхания и появляются дополнительные тепловыделения, которые необходимо учитывать при хранении. При охлаждении плодоовощей до-

Gп – масса продукта, кг.

П о д м о р о ж е н н ы м и считаются продукты, температура которых на 1 – 2ºС ниже криоскопической.

З а м о р о ж е н н ы м и называют продукты, в толще которого температура поддерживается на уровне не выше - 8…- 10ºС.

Р а з м о р а ж и в а н и е (дефростация) скоропортящихся продуктов это придание им, в пределах возможного, первоначальных свойств и качеств. Хранить размороженные продукты не рекомендуется.

Задача 4. Определить расход холода на охлаждение 27 т мяса, если начальная температура мяса +22ºС, а конечная 0ºС.

Решение: Пользуясь формулой (1.19) и (1.10), таблицей 1.9, находим :

Qохл. =27000*3,18 (22 – 0) = 1888920 кДж.

Qохл = 27000(303,4 – 234,5) = 1860300 кДж.

Задача 5. Определить количество отводимого тепла при охлаждении 28 т летних яблок до 2ºс, температура плодов после сбора 20ºс.

Решение: По формулам (1.9) и (1.10) и таблицам (1.8) и (1.9) находим:

Qохл = 28000*3,86 (20 – 2) = 1945440 кДж.

= 28000 (347,4 – 279,5) = 1901200 кДж.

Если груз находится в таре (ящики, коробки), то в расчёт расхода холода включают дополнительно Gт.

22