ЭлБиб

ПИЩЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

7/2009

ТЕПЛО И ХОЛОД В ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВАХ

ТЕМА НОМЕРА

температуры, концентрации и давления

над продуктом [5, 6].

Одна из важных задач современного

этапа развития пищевой индустрии –

совершенствование технологии произ

водства продуктов с разработкой но

вых методов обработки исходного сы

рья и материалов, обеспечивающих

высокие качественные и технико эко

номические показатели. При этом

предполагается создание новых высо

копроизводительных и высокотехно

логичных машин и аппаратов с учетом

использования данных по ряду физи

ко химических и теплофизических

свойств пищевых продуктов, ценность

которых во многом зависит от спосо

бов хранения и переработки сырья.

Теплофизические свойства продуктов,

в том числе теплопроводность, на каж

дом этапе их производства могут слу

жить индикатором их качества. Данные

о различных термических, диффузион

ных и электрофизических свойствах

продукта используют при создании но

вых высокопроизводительных и высо

котехнологичных машин и аппаратов.

Их разработка невозможна без точного

теплового расчета основных элементов

с учетом знания целого ряда теплофи

зических свойств пищевых продуктов.

Надежные данные о теплопроводности

фруктовых соков при различных темпе

ратурах и концентрациях необходимы

для ряда научных и технических прило

жений (развитие процессов обработки

пищевых продуктов, совершенствова

ние оборудования, контроль качества

продуктов, понимание структуры пище

вых продуктов и материалов) во многих

отраслях пищевой индустрии.

Величина теплопроводности суще

ственно меняется при изменении кон

центрации и температуры. В литерату

ре имеются лишь весьма ограничен

ные сведения об этих изменениях. По

этому выявление влияния различных

параметров состояния на теплопро

водность имеет важное значение. В

аппаратах, используемых на различ

ных технологических линиях в про

мышленности, и в частности, при про

изводстве и переработке жидких пи

щевых продуктов, как правило, основ

ное вещество находится в состоянии

движения. Поскольку в литературе от

сутствуют какие либо данные для та

ких жидкостей на практике приходит

ся пользоваться данными для стацио

нарной жидкости. Это приводит к су

щественным отклонениям расчетов

тепломассообменных процессов от

действительных цифр [7].

Хорошо известны методы измерения

теплопроводности жидкостей [5, 8]. К

основным следует отнести метод плос

кого слоя, метод коаксиальных цилин

дров и др. Однако все известные нам

экспериментальные установки измеря

ют теплопроводность жидкостей, нахо

дящихся в стационарном состоянии.

Нами предложен метод измерения теп

лопроводности жидкости в нестацио

нарном состоянии и разработана кон

струкция установки. С помощью этой

установки впервые получены данные о

теплопроводности сока в нестационар

ном состоянии, которые позволяют

точнее проводить тепловой расчет ап

паратов, что обеспечивает сокращение

энергозатрат на производство готовой

продукции.

Действие экспериментальной уста

новки [7, 9] основано на методе коак

сиальных цилиндров (рис. 1). Измери

тельный прибор состоит из двух коак

сиальных цилиндров – внутреннего

и внешнего

. Внутренний цилиндр

неподвижный. Наружный цилиндр

вращается вокруг внутреннего. Враще

ние осуществляется специальным мо

тором

с регулировкой частоты вра

щения. Зазор между цилиндрами за

полняется исследуемой жидкостью.

Ячейка заполняется посредством сосу

да

и трубопроводной системы

ис

следуемой жидкостью

Система цилиндров помещена в воз

душный термостат

, защищенный ко

жухом

, снабженный мешалкой

боковыми и донным нагревателем

большой мощности и регулировочным

нагревателем

, помещенным внутри

термостата. Термостат закрыт крышкой

, закрепленный с помощью болтов к

приваренной к кожуху термостата шай

бе

. Термостат поддерживает постоян

ство температуры при измерении теп

лопроводности с точностью ±0,05 °С.

Внутренний цилиндр имеет диаметр

35,1 мм, наружный цилиндр – 38,1 мм.

Длина внутреннего цилиндра 220 мм.

Внутренний цилиндр содержит нагрева

тель

, выполненный из нихромовой

проволоки малого диаметра.

Температура внутреннего цилиндра

задается с помощью микронагревателя

, подключенного к источнику посто

янного тока

, измеряется тремя хро

мельалюмелевыми термопарами

подключенными к потенциометру

расположенными по высоте цилиндра,

для контроля равномерности темпера

турного поля. Цилиндры фиксируются

при помощи фиксаторов

. Перепад

температур измеряется также диффе

ренциальной термопарой.

Измерения проводят следующим об

разом. С помощью нагревателей в тер

мостате устанавливается заданная тем

пература. Выдерживается определен

ное время для установления темпера

турного равновесия. Затем включается

нагреватель, расположенный во внут

реннем цилиндре. Измеряется напря

жение и сила тока с помощью потен

циометра. Напряжение подается с по

мощью источника постоянного тока

Измеряется перепад температуры в

слое исследуемой жидкости при помо

щи термопар

В работе проведены эксперименталь

ные измерения

для соков апельсина,

винограда, граната (двух сортов) и виш

ни. Опыты проведены при частотах от

50, 100, 150 и 200 с

, для соков вишни и

граната (Иридана) при 30 и 60 с

Для апельсинового сока получено 40

опытных значений коэффициента теп

Рис. 2. Зависимость теплопроводности апельсинового

сока от частоты вращения

λ,

Вт/(мК)

0,63

0,61

0,59

0,57

0,55

0,53

0,51

0 50 100 150 200

, 1/c

λ,