Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Понятие вымороженной воды и вычисление количества вымороженной воды



Теплофизические свойства пищевых продуктов

К наиболее важным теплофизическим свойствам пищевых продуктов относят удельную теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность, удельную энтальпию, криоскопическую температуру, плотность, равновесное давление пара.

Удельной теплоемкостью называется величина, численно равная количеству теплоты, необходимому для нагревания или охлаждения 1 кг вещества на 1°С. Изменение удельной теплоемкости продуктов в интервале температур замораживания определяется в основном начальным влагосодержанием продукта и количеством вымороженной воды. Теплоемкость убывает с понижением температуры, стремясь к нулю при абсолютном нуле температуры (третий закон термодинамики). Удельная теплоемкость воды равна 1 Дж/К, углеводов -- 0,34, жиров -- 0,42, белков -- 0,37 Дж/К, поэтому теплоемкость продуктов зависит от их химического соста­ва. Теплопроводность -- один из видов теплопередачи, при котором перенос теплоты имеет атомно-молекулярный характер. Явления теплопроводности возникают при разности температур между отдельными участками тела (продукта). Коэффициент теплопроводности численно равен количеству теплоты, переносимому через единицу площади поверхности в единицу времени при градиенте температуры, равном единице.

При положительных температурах температуропроводность продукта практически неизменна, но с началом льдообразования она резко уменьшается. Это вызвано выделением теплоты кристаллизации. При дальнейшем понижении температуры вследствие роста теплопроводности и уменьшения теплоемкости температуропроводность увеличивается и достигает постоянного значения, когда вода полностью переходит в лед. Энтальпия -- однозначная функция состояния термодинамической системы, часто называемая тепловой функцией или теплосодержанием, измеряется в Дж/кг. Данными об изменении энтальпии продовольственных продуктов в холодильной технологии пользуются обычно для определения отведенной или подведенной теплоты при холодильной обработке продуктов. Энтальпию отсчитывают при какой-либо начальной температуре (обычно ?20°С), при которой ее значение принимается за 0.



Криоскопическойтемпературой называют температуру начала замерзания жидкой фазы продуктов. Тканевый сок продовольственных продуктов представляет собой диссоциированный коллоидный раствор сложного состава, которому соответствует криоскопическая температура ?0,5 + ?5°С.

Плотностью называется отношение массы продукта к его объему. При замораживании плотность продукта уменьшается (на 5-8%), поскольку вода в тканях, превратившись в лед, увеличивается в объеме при неизменной массе. Плотность большинства скоропортящихся продуктов составляет около 1000 кг/м3.

Равновесное давление пара над поверхностью продукта Рп из-за содержания во влаге продуктов растворенных веществ (сахара, соли и др.) несколько ниже давления насыщенного пара Рн при той же температуре даже при полном насыщении.

Отношение давления пара воды, содержащейся в продукте, к давлению пара чистой воды (или льда) при той же температуре называется относительным понижением давления водяного пара.

Сущность замораживания

Замораживание - это процесс частичного или полного превращения тканевой жидкости замораживаемого продукта в лед. К замораживанию пищевых продуктов прибегают для достижения следующих целей:

обеспечения сохранности во время длительного хранения;

отделения влаги при концентрировании жидких пищевых продуктов;



изменения физических свойств продуктов (твердость, хрупкость и др.) при подготовке к дальнейшим технологическим операциям;

при сублимационной сушке;

производства своеобразных пищевых продуктов и придания им специфических вкусовых и товарных качеств (мороженое, пельмени, другие быстрозамороженные продукты).

Наличие фазового перехода - это отличительная особенность процесса замораживания. Скоропортящиеся пищевые продукты замораживают для увеличения сроков хранения (мясо, птица, рыба, овощи) или получения продуктов с новыми вкусовыми товарными качествами (мороженое, плоды, ягоды). Замораживание используется и как составной элемент некоторых технологических процессов - концентрирование плодовых соков, уксуса, сублимационная сушка и др.

Наибольшее распространение замораживание получило как подготовительный процесс для длительного холодильного хранения продуктов. Длительность хранения скоропортящихся продуктов с высоким содержанием влаги в замороженном виде значительно больше, чем в охлажденном. Превращение влаги продукта из жидкого состояния в кристаллическое приводит к существенному торможению жизнедеятельности микроорганизмов, а также значительно снижается скорость биохимических и химических реакций, происходящих в пищевых продуктах. При замораживании в пищевых продуктах происходят изменения, не позволяющие полностью восстановить их первоначальные свойства. Поэтому в технологическом отношении процесс замораживания считается не полностью обратимым. /Технологическая необратимость не является недостатком, если не ухудшаются пищевые и вкусовые показатели, а также товарный вид продукта./

Основное отличие замораживания от охлаждения состоит в том, что замороженные продукты являются более стойкими при хранении, чем охлажденные, поскольку вода в них превращается в лед. При этом прекращается диффузионное перемещение растворимых в I воде веществ и, следовательно, питание микроорганизмов и протекание биохимических (ферментативных) реакций. Эффект замораживания достигается при температуре в центре продукта -6°С и ниже.

Замороженный продукт отличается от охлажденного рядом внешних и физических признаков и свойств: твердостью - результат превращения воды в лед; яркостью окраски - результат оптических эффектов, вызываемых кристаллизацией льда; уменьшением удельного веса - следствие расширения воды при замораживании; изменением термодинамических характеристик (теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность).

При замораживании, в отличие от охлаждения, происходит частичное перераспределение влаги, травмирование тканей продукта кристаллами льда, а также иногда частичная денатурация белка. В общей сложности все это может снизить вкусовые и питательные достоинства продукта, если замораживание осуществлено неправильно.

В технологическом отношении замораживание вызывает изменения в продукте, препятствующие полному восстановлению первоначальных свойств. Поэтому говорят о неполной обратимости замораживания пищевых продуктов, в отличие от их охлаждения. Замораживая продукт, необходимо стремиться прежде всего сохранить его питательные и вкусовые свойства. Для этого необходимо добиться максимальной обратимости явлений, происходящих в процессе замораживания.

Замораживание требует более сложного холодильного и технологического оборудования, чем охлаждение. Процесс замораживания более длительный и энергоемкий, что приводит к увеличению стоимости замороженных продуктов по сравнению с охлажденными.

Понятие вымороженной воды и вычисление количества вымороженной воды

Процесс замораживания тканей – это прежде всего замерзание тканевой жидкости, т.е. раствора небольшой концентрации. Поскольку в воде продукта растворены минеральные и органические вещества, фазовое превращение начинается при отводе теплоты в момент нарушения состояния переохлаждения. При этом понижение температуры сопровождается соответствующим изменением концентрации жидкого раствора.

Криоскопическая температура – температура начала льдообразования. Она зависит от конц. раствора, степени диссоциации растворенных веществ и свойств растворения. Для продуктов животн. происхождения она ниже 0°С: мясного сока -1...-1,5°С, крови -0,55...-0,56°С, яичного белка -0,45 °С, яичного желтка -0,65 °С.

При замораживании разбавленных растворов вначале вымерзает чистая вода.

Количество воды в мясе убойных животных составляет 53-75%, а в рыбе - 55-80%. Пo существующей классификации в пищевых продуктах различают связанную (гидратационную) и свободную воду. Содержание связанной воды почти постоянно и составляет около 10% ее общего количества в продукте. Дипольные час-тицы воды посредством адсорбции прочно связаны c ионами и полимерными группами белков. При замораживании продуктов связанная вода не участвует в фазовых превращениях.

Свободная вода находится в межклеточном пространстве продукта и является растворителем минеральных веществ. При температуре ниже кpиоскопической она превращается в лед. Пo мере вымораживания свободной воды увеличивается концентрация солей в незамерзшем межклеточном растворе, что приводит к смещению криоскопической температуры в область более низких температур. При этом вымораживание воды происходит постепенно, с повышением концентрации оставшегося раствора. При достижении концентрации, определенной для данного раствора (тканевого сока), он застывает в сплошную твердую массу, назы-ваемую эвтектикой; температура ее образования называется эвтектической.

В холодильной технологии воду, перешедшую в твердое состояние, принято называть вымороженной.

Количество вымороженной воды ? определяется отношением влаги, превращенной в лед, к общему ее количеству:

? = Gл/(Gл + Gв),

где Gл, Gв - количество соответственно льда и влаги при данной температуре, доли единицы.

Количество вымороженной воды можно найти и по другой формуле: ? = 1 – tкр/t, где tкр – криоскопическая температура, т.е. температура начала замерзания тканевого сока, °С; t – температура, для которой вычисляется количество вымороженной воды.

Наибольшее количество влаги во влагосодержащих продуктах (мясо, рыба, овощи и фрукты) вымерзают в узком интервале температур –2,5…-0,5°С. Понижение температуры продуктов ниже этого уровня приводит к вымерзанию 60-75% влаги. В продуктах, в которых влаги мало или она связана, например в бананах, влага вымерзает в широком интервале температур. Считается, что полное вымораживание свободной воды продовольственных продуктов происходит при снижении их температуры до -30°С.

Т.о., количество вымороженной воды зависит только от свойств продукта и температуры, до которой заморожен продукт, и не зависит от интенсивности теплоотвода.


Просмотров 1202

Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2020 год. Все права принадлежат их авторам!