ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Вакуум-сублимапионная сушка лабильных продуктов из "Основы тепломассометрии " Пищевые и другие лабильные продукты являются материалами с сильно размытыми границами фазовых превращений твердое тело — жидкость. Чем меньше содержание воды в продукте, тем более размытыми оказываются эти границы, в особенности для продуктов маслоделия из-за большого числа компонентов, имеющих разные температуры плавления. В этих случаях пользоваться для тепловых расчетов теплотой плавления (затвердевания) каждого компонента или продукта в целом нецелесообразно, так как температурный интервал фазовых превращений может растянуться на десятки градусов, т. е. они будут являться большой частью технологического процесса. Поэтому теплоты плавления — затвердевания включаются в эффективную теплоемкость (6.2). [c.147] Эта величина не должна зависеть от режимных параметров процесса, его направления (нагрев или охлаждение). Теплоемкость за счет фазовых превращений Сф, наоборот, может зависеть от этих параметров. Надо полагать, наличие гистерезиса на кривых с (1) (рис. 6.8) определяется не только физико-химическими, но и тепловыми факторами — перегревом триглицеридов при плавлении и переохлаждении при отвердевании из-за необходимости переноса теплоты через низкотеплопроводный материал — при нагревании пик смещается в сторону больших температур, т. е. гистерезис связан главным образом с теплоемкостью за счет фазовых превращений. [c.148] Проинтегрировав (6.17) по t, получим, что первое слагаемое (6.16) практически не зависит от вида функции х i). Отсюда следует, что и второе слагаемое, равное L по (6.15), до.тно быть инвариантно. С использованием зависимостей Ст t) И Сж t) И (см. рис. 6.8) была построена диаграмма Сф(0 для молочного жира с йодным числом 37 (рис. 6.14). Планиметрирование площадей под линиями Сф t) при охлаждении и нагревании этих образцов, а также жира с другими йодными числами дало значения близкие к 84 кДж/кг. [c.149] Выпечка хлебобулочных и кондитерских изделий. Исследование интенсивности тепломассопереноса при выпечке хлебобулочных изделий проводится в лабораторных и заводских условиях. Измерение плотности теплового потока, передаваемого различными способами в процессе лабораторной выпечки, преследует цель выбора рациональных режимов и установления связи между основными параметрами процесса. Подготовка к тепломассометрии производственных печей включает подбор параметров измерительных элементов, выяснение возможности измерения эффективных ТФХ теста-хлеба непосредственно в процессе выпечки, что особенно важно для лабильных продуктов, получение данных об уровне тепловых нагрузок (для определения ТФХ продуктов на специальных установках, см. гл. 6). [c.151] В предварительных опытах выпекали, в частности, сдобный хлеб развесом 0,4 кг в печи с автоматическим поддерживанием теплового режима. Чтобы получить плоские заготовки, позволяющие производить измерения тепловых потоков на поверхности и по слоям теста-хлеба, последнее закладывают в прямоугольную металлическую форму с габаритными размерами 150 X 100 х 60 мм. На рис. 7.1 представлены результаты опыта с режимом обогрева, близким к оптимальному для получения более высоких плотностей теплового потока, когда требуется добавочная энергия на испарение влаги при формировании корки, температура греющей среды (кривая 10) плавно повышается в течение 2/3 временного интервала процесса, а затем плавно снижается. [c.151] Второе устройство — тепломассомер, тепловые потоки через сплошную и перфорированную секции представлены линиями 5 и 6, а массообменная составляющая с отрицательным знаком — линией 7. В какой-то мере линия 7 является зеркальным отражением линии 10, что указывает а приближение к рациональному режиму выпечки. Различие кривых / и 5 примерно на 10 % вызвано неравномерностью теплопритоков к заготовке, а также возможной не-идентичностью ТФХ теста под сплощной и перфорированной секциями, и может служить верхним пределом погрешности тепломассометрии процесса выпечки хлеба. [c.152] Измерение температуры медной пластины тепломассо-мера (кривая И) показало, что при температуре среды 220 °С корка хлеба может нагреваться до 200 °С. Повторная градуировка тепломассомеров после эксплуатации в этих уровнях показала полную стабильность их характеристик, что дает возможность установить верхний предел в 200 С рабочей температуры базовых элементов, изготовляемых на основе эпоксидной смолы ФАЭД. [c.152] Поскольку кривые 5 и 9 дали замкнутую фигуру, ее площадь пропорциональна энергии, накопленной слоем теста-мякиша, расположенным между секциями блока, что дает возможность определить изменение его энтальпии, а в совокупности с данными об изменении температуры слоя — и теплоемкость мякиша ср. Результаты расчета по формуле (2.62) дали значение ср = 0,86МДж/(м К) при средней температуре 64 °С, что почти совпадает с данными для мякиша сдобных изделий. [c.153] В связи с разработкой технологии выпечки бисквитных полуфабрикатов для тортов и пирожных в промышленных хлебопекарных печах возникла потребность в тепломассометрическом исследовании этого процесса. Для выявления рационального режима выпечки бисквитных полуфабрикатов было исследовано влияние температуры среды пекарной камеры в интервале 140...200°С. Температура поддерживалась постоянной или изменялась по некоторому закону. Изменялась также доля теплоты, подводимой к заготовке сверху и снизу. Исследования носили комплексный характер измерялись теплопритоки сверху (лучистый и конвективный ), сбоку и снизу через форму, температуры по горизонтальным слоям заготовки и ее сечениям продольным и поперечным, а также убыль массы. [c.153] В опытах тепловой баланс сводился тремя способами по уравнению расхода теплоты на прогрев, физико-химические и фазовые превращения (интегральные величины), по сумме локальных теплопритоков и по результатам анализа температурных полей заготовки в процессе выпечки. Во всех опытах совпадение результатов было удовлетворительным, поступление теплоты по показаниям датчиков было, как правило, несколько завышенным, по-видимому, из-за того, что они располагались в центральной, наиболее обогреваемой части каждой поверхности заготовки, но поскольку расхождение не превысило 11 %, дополнительных измерений эпюров тепловых потоков не проводилось. [c.153] В некоторых опытах, как и при выпечке хлебобулочных изделий, базовые элементы закладывались на различной глубине заготовки. Изучение кинетики тепловых потоков по слоям показало, что протекают волнообразные процессы, причем отдельные горизонтальные слои в связи со сдвигом фазы и разным значением амплитуды волн можно рассматривать как участки адиабатического калориметра с направленным транзитом или накоплением энергии. Это позволяет применить методику комплексного определения ТФХ, разработанную для лабораторных условий с отбором пробы, непосредственно в процессе выпечки изделий [56]. [c.154] Все эти результаты хорошо согласуются с ТФХ бисквитного теста той же рецептуры (см. п. 6.2). Ход плотности теплового потока 2 через нижний элемент блока подтверждает обнаруженную в опытах по исследованию температурных полей аномалию для центрального слоя под верхней коркой к моменту образования корки теплопритоки резко уменьшаются, ас 15-й минуты становятся даже отрицательными, в результате чего этот слой пропекается в последнюю очередь. [c.155] Эти опыты позволили провести сравнение теплоприто-ков при выпечке бисквитов в металлических формах (традиционный способ) и в таких же формах, но с вкладышем из антиадгезионной бумаги, позволяющим сократить число поломок при извлечении бисквита из форм и улучшить санитарные условия изготовления. Кроме того, использование вкладыша приводит к снижению толщины нижней корки бисквита за счет снижения теплопритоков к ней. [c.155] Приведенные данные были подтверждены при производственных испытаниях и наладке печи ПХС-25 для выпечки бисквитного полуфабриката [5]. Методы тепломас-сометрии были использованы также при разработке технологии выпечки штучных кексов в формах разового использования. [c.156] Пекарная камера тандыра имеет форму горизонтально расположенного горшка с открытой узкой частью, через которую на разогретую с помощью инфракрасной горелки поверхность свода лепятся плоские тестовые заготовки круглой формы. Таким образом, подвод теплоты осуществляется от свода теплопроводностью, и от керамической поверхности топки — излучением. Поэтому в опытах устанавливали (вдавливали в центр поверхности) с обеих сторон лепешки базовый элемент с термопарой, а в центр заготовки — отдельную термопару. Измеряли также температуру среды пекарной камеры и убыль массы лепешки. Усредненные в результате статистической обработки данные шести выпечек лепешек оби-нон развесом 0,2 кг при температуре 175...185°С (рис. 7.5, кривая 1), дают простые кинетические зависимости для температур нижней, обращенной к своду (2), и верхней (3) поверхностей лепешки и центра 4), а также и для тепловых нагрузок от свода (5) и Qb от излучателя (6). [c.157] Балансовые измерения дали положительные результаты теплота подводилась от свода (в расчете на 1 кг хлеба) Qh = 72 кДж/кг, конвективно-лучистый теплоподвод составил Qb = 233 кДж/кг, расчет по уравнению теоретического расхода теплоты с учетом расхода на упек дал QBbm== = 293 кДж/кг, разница в суммарном расходе теплоты составила 4,1 %. [c.157] Зависимости (7.1) и (7.2) адекватны опытным данным с погрешностью не более 3,5 %. Поскольку обе зависимости соответствуют условию (2.55), для решения в численном виде было принято уравнение (2.56). [c.158] Подстановка коэффициентов из (7.1) и (7.2), а также опытных значений ТФХ лепешек оби-нон X = 0,29. .. 0,26 Вт/(м К) и а = (2...4) 10 м /с в (2.56) дала возможность сопоставить опытные и расчетные данные по температуре в центре лепешки. При расчете /ц (т) по (2.56) учитывалось изменение толщины лепешки h при выпечке по простейшей линейной зависимости h (т) (поскольку h измеряли лишь в начале и в конце выпечки), а также изменение эффективной а за счет теплоты испарения влаги. Расчет был проведен для т = 0 1 2 3 4 мин и, как видно из рис. 7.5, на котором расчетные данные нанесены кружками, совпадение опытных и расчетных данных оказалось вполне удовлетворительным. В дальнейшем по результатам подобных комплексных исследований можно будет судить о том, в каком состоянии — в виде воды или пара — перемещается влага внутри теста-хлеба в любой момент времени. [c.158] Вернуться к основной статье