2. Кривые замораживания. Тепло, отводимое от рыбы при замораживании

Кинетику процесс замораживания наилучшим образом характеризует так называемая температурная кривая замораживания (рис. 8). На кривой четко выделяются три основных этапа процесса:

I этап – процесс понижения температуры рыбы от любой начальной до криоскопической;

II этап – процесс кристаллообразования или перехода воды в составе тканей рыбы из одного агрегатного состояния (жидкость) в другое – (кристаллы льда), этап представляет собой фазовый переход, сопровождается выделением скрытой теплоты фазового перехода – выделением скрытой теплоты кристаллизации воды ( кДж/кг); на данном этапе происходит резкое изменение ТФХ рыбы, в ней протекают глубокие физические, биохимические и микробиологические изменения;

III этап – процесс переохлаждения уже замороженной рыбы до требуемой температуры.

t, ºC

τ, c

I

II

III

0

t_o, ºC

t_кр., ºС

Рисунок 8 – Температурная кривая замораживания рыбы

Тепло, отводимое от рыбы при замораживании, называется в холодильной технике расходом холода на замораживание. В соответствии с тремя основными этапами процесса замораживания, расход холода складывается из трех слагаемых.

В первый период происходит отвод тепла от рыбы, при понижении ее температуры от начальной до криоскопической. Это количество тепла может быть рассчитано по формуле

, (59)

где - теплота, отводимая от рыбы, кДж;

- масса рыбы, кг;

- удельная теплоемкость рыбы, кДж/(кг·К);

- начальная температура рыбы, ºС;

- криоскопическая температура рыбы (составляет минус 1 ºС).

На втором этапе замораживания имеет место фазовый переход – изменение агрегатного состояния воды в составе тканей рыбы. Теплота, отводимая от рыбы на этом этапе, может быть рассчитана по формуле

, (60)

где - теплота, отводимая от рыбы, кДж;

- масса рыбы, кг;

- долевое содержание воды в рыбе;

- количество вымороженной воды (рассчитывается по формуле (37) или (38));

- скрытая теплота кристаллообразования, 334 кДж/кг.

На втором этапе замораживания имеет место фазовый переход – изменение агрегатного состояния воды в составе тканей рыбы. Теплота, отводимая от рыбы на этом этапе, может быть рассчитана по формуле

, (61)

где - теплота, отводимая от рыбы, кДж;

- масса рыбы, кг;

- удельная теплоемкость замороженной рыбы, кДж/(кг·К);

- криоскопическая температура рыбы, ºС;

- конечная температура рыбы, ºС.

Тогда, суммарная теплота, отводимая от рыбы при замораживании, или расход холода на замораживание составит

. (62)