Короткий И.А., Расщепкин А.Н., Федоров Д.Е.

ФГБОУ ВПО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности, Россия

Изменение теплофизических характеристик плодов и ягод при вакуумной сушке

Для моделирования процессов, происходящих при переработке пищевого сырья, сопровождающихся повышением или понижением температуры необходимо знать об изменениях теплофизических свойств продукта [1, 2]. Одним из таких процессов является вакуумная сушка, которая получила широкое распространение в пищевой промышленности благодаря своей эффективности.

Целью данной работы являлось исследование динамики теплофизических свойств таких плодов и ягод как ирга, жимолость и брусника в процессе вакуумной сушки.

Плотность ягод определяли по следующей формуле:

(1)

где c_к - массовая доля компонента; r_k – плотность компонента.

Удельную теплоемкость ягод рассчитывали по формуле (4.2) в соответствии с правилом аддитивности:

(2)

где с_к – теплоемкость компонента.

Для определения коэффициента теплопроводности был также использован метод аддитивности. При расчете теплопроводности данный метод обеспечивает достаточную степень точности для пищевых продуктов [3]. В данном случае использовали формулу Лихтнекера:

(3)

где l_эф – эффективный коэффициент теплопроводности продукта; l_k – коэффициент теплопроводности компонента; V_k – объем, занимаемый компонентом; V – полный объем продукта.

Расчетная температуропроводность определялась по следующей формуле:

(4)

Результаты расчета теплофизических свойств представлены в виде графиков на рис. 1.

Рисунок 1 – Изменение теплофизических свойств плодов и ягод в процессе вакуумной сушки

В процессе вакуумной сушки наблюдается снижение плотности продукта вследствие образования микропустот с воздухом, причем чем выше исходная плотность ягоды, тем более линейный характер имеет эта зависимость. В процессе вакуумной сушки плотность ягод снижается в среднем на (18÷46) %.

Зависимости теплоемкости и теплопроводности от содержания влаги имеют линейный характер. Начальные величины теплоемкости и теплопроводности ягод составляют соответственно (3440÷3755) Дж/(кг·К) и 0,47÷0,53 Вт/(м·К). В процессе вакуумного обезвоживания данные показатели снижаются до (1254÷1267) Дж/(кг·К) и (0,090÷0,094) Вт/(м·К) соответственно.

Что касается температуропроводности, то для каждого вида ягоды соответствует свое содержание влаги, при котором наблюдается наибольшее значение данного показателя. Так, для ягод брусники наибольшая температуропроводность в 1,32·10⁷ м²/с наблюдается при содержании влаги (70÷80) %. Для плодов ирги наибольший коэффициент температуропроводности (1,42·10⁷ м²/с) приходится на содержание влаги порядка 40 %. Для ягод жимолости наибольшее значение данного показателя наблюдается при содержании влаги (30÷40) % и составляет 1,82·10⁷ м²/с.

Таким образом, в ходе исследований были установлены зависимости теплофизических свойств плодов и ягод при вакуумной сушке, которые могут быть полезны работникам пищевой промышленности при разработке соответствующих технологий обезвоживания данного вида сырья.

Литература:

1. Короткий, И.А. Теплофизические характеристики ягод облепихи / И.А. Короткий // Вестник КрасГАУ. -2008, Выпуск 2. – С. 287-290.

2. Короткий, И.А. Исследование и разработка технологий замораживания и низкотемпературного хранения плодово-ягодного сырья Сибирского региона: дисс. док. тех. наук: 05.18.04/ Короткий, Игорь Алексеевич. – Кемерово, 2009. - 410 с.

3. Латышев, В.П. Стандартизация данных о теплофизических свойствах пищевых продуктов и материалов / В.П. Латышев, Н.А. Цирульникова // Холодильная техника. – 1986. – №4. – С. 46-47.