3 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, м^2.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 изависят 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.