Визначення втрат плодоовочевої продукції на основі моделі тепло- і масоперенесення
Реалізація необхідних (раціональних) режимів тепло- вологістної обробки плодоовочевої продукції, в частковості, яблук за допомогою сучасних технічних засобів дозволяє суттєво знизити втрати при їх охолодженні і тривалому зберіганні [1,2,3]. Однак використання цих засобів не завжди приводить до очікуваного ефекту. Це пов’язано із малою вивченістю процесів, що відбуваються в об’ємі продукції, яка зберігається.
Процес усушки вологої продукції визначається не тільки комплексом тепло- і вологообмінних явищ між вологим тілом та оточуючим середовищем, а також явищами переносу маси в самому тілі. При обробці плодів повітрям параметри (температура, вологість) якого відрізняються від параметрів самого плоду, а також наявність різниці температури на його поверхні і середині, порушують глобальну рівновагу, в результаті чого виникають потоки теплоти і маси між тілом і оточуючим середовищем. Ці явища і спричиняють втрату маси плодоовочевою продукцією – усушку. Тому для коректного опису процесів тепломасовіддачі з урахуванням особливостей внутрішнього масопереносу в даній статті пропонується визначення потоків маси на основі закономірностей внутрішнього тепло- і масопереносу [4].
Математичною моделлю процесу буде аналітичний розв’язок задачі тепломасопровідності при охолодженні вологого тіла (у формі кулі) з поверхневим випаровуванням вологи в середовищі, температура якої змінюється за часом. Процес переміщення вологи має місце при охолодженні різних плодоовочевих продуктів особливо на початкових стадіях інтенсивного охолодження, оскільки волога яка випаровується з поверхні повинна, певним чином до цієї поверхні дістатись.
За умов відсутності молярного перенесення речовини система рівнянь тепло- і масоперенесення у випадку, що розглядається буде мати вигляд [4]:
Граничні умови для конвекційного теплообміну ускладненого масообміном на поверхні можна записати у вигляді [4]:
Результати чисельного моделювання процесу охолодження плодів (на прикладі яблук) наведено на рис.1. та рис.2. у вигляді зміни градіенту температури та відповідної втрати маси в процесі охолодження.
Порівняння даних втрати маси за часом охолодження отриманих розрахунків за формулами (1-2) з експериментальними даними показує, що криві зміни маси мають однаковий характер, а розбіжності в абсолютних значеннях можна пояснити різними значеннями коефіцієнтів масоперенесення для різних плодів. Тобто отримані аналітичні залежності закономірностей втрати маси плодами при охолодженні і зберіганні, дозволяють визначити вплив температурних режимів охолодження на видалення вологи. Зменшення втрат маси плодами може бути досягнуто шляхом зменшення градіенту температури на поверхні плоду. Таким чином, оскільки градіент температури майже не змінюється за часом охолодження і втрати маси змінюються за лінійним законом.
Список літератури
1. Жадан В. З. Теплофизические основы хранения сочного растительного сырья на пищевых предприятиях. М.: Пищевая промышленность. - 1976.- 235 с.
2. Алямовский І.Г. Теплообмен при охлаждении и хранении плодов и овощей в штабелях. – «Холодильная техника», L, № 5, 1973, стр. 36.
3. Чуклин С., Чумак И., Файнзильберг Е. Современные холодильники для хранения фруктов //Кишинев.1970 «Кафтя Молдовеняскэ»-171с.
4. Лыков А.В. Теория сушки: М., Энергия, 1986.- 471 с.
5. Коновалов В.И., Плановский А.Н., Романков П.Г. и д. Приближенное описание полей влагосодержания и температуры материалов в процессе конвективной сушки/ «Теоретические основы химической технологии», 1975 т IX №6 с.834-841.