Сопротивление влагообмену в камерах холодильников и плодоовощехранилищах Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

что можно считать спецификой рассматриваемого процесса.

ВЫВОДЫ

1. Исследован характер движения жировых шариг ков в межтарелочном пространстве барабана сепаратора при разделении подсырной сыворотки.

2. Влияние периферийного перетока продукта, безусловно, сказывается на разделении частиц в межтарелочном пространстве и должно учитываться при конструировании двухсекционных барабанов сепараторов для сыворотки.

ЛИТЕРАТУРА

1. Липатов Н.Н., Чеботарев Е.А. Гетерогенные свойства подсырной сыворотки // Изв. вузов. Пищевая технология. — 1981. — Л» 2. — С. 41—44.

2. Чеботарев Е.А., Храмцов А.Г., Новиков О.П. Сепарирование подсырной сыворотки. — М.: ЦНИИТЭИмясомол* пром, 1980. — 22 с.

3. Липатов Н.Н. Сепарирование в молочной промышленности. — М.: Пищевая пром-сть, 1971. — 400 с.

4. А.с. 108fi.360CC.CP. Прибор для взятия проб жидкости / Чеботарев Е.А., Липатов П.П.. Новиков О.П.. Нестеренко Г.Г. — Опубл. в Б.И. — 1984. — № 14.

Кафедра оборудования предприятий

пищевой промышленности

Поступила 20.И.92

634.11.076.037.004.162

СОПРОТИВЛЕНИЕ ВЛАГООБМЕНУ В КАМЕРАХ ХОЛОДИЛЬНИКОВ И ПЛОДООВОЩЕХРАНИЛИЩАХ

В.З. ЖАДАН, С.В, КОШОЛАП

Одесский институт низкотемпературной техники и энергетики

Инженерно-технологический институт «Биотехника» Украинской академии аграрных наук

агообмен — энергетический процесс, осуществляющийся под действием теплоты на покровный слой продуктов. При 0°С на испарение 1 кг воды расходуется 2500 кДж теплоты.

Установлено [1], что количество влаги, теряемое продуктом, прямо пропорционально теплоприто-кам и обратно пропорционально сопротивлению влагообмену. Цель работы — получение простых расчетных формул для определения последнего показателя.

Температура в камерах холодильников при хранении плодоовощной продукции находится в пределах от -3 до 3°С соответственно режимам хранения лука и картофеля или яблок. При хранении замороженных продуктов (ягоды, мясо в полуту-шах, четвертинах и др.) температура в камерах составляет -10 ... -30'С.

На основании термодинамической теории влаго-обмена продуктов с охлаждающим воздухом получена расчетная формула [1]:

Р=0/е, (1)

где — усушка продуктов животного или растительного происхождения за полный период холодильной обработки или определенный период хранения при использовании искусственного или естественного холода, кг;

<2 — теплоприток к охлаждающему воздуху в штабеле за тот же период, кДж;

Е — тепловлажностная характеристика внут-риштабельного процесса (сопротивление влагообмену), кДж/кг.

В общем виде сопротивление влагообмену определяется [2]:

Е = Ы/Ас1, (2)

где-Д/ — приращение энтальпии воздуха, кДж/кгс.в.;

Аё — приращение влагосодержания воздуха, кг/кг с.в.; в развернутом виде — формулой:

Е = [1,61(?2 - и)Р/(Р"п2- Р'щ)] + Г, (3)

где 1,61 — произведение теплоемкости сухого

компонента газовой смеси на отношение молекулярных масс сухого компонента и водяного пара;

?2 - П —подогрев охлаждающего воздуха, °С;

Р —давление воздуха, Па;

Р „2 — парциальное давление насыщенного пара при температуре воздуха на выходе из штабеля (при температуре в камере), Па;

Р п< — то же при температуре на 1°С ниже, Па;

г —теплота фазового превращения влаги, кДж/кг.

Подогрев охлаждающего воздуха в штабеле продуктов (г2 _П) колеблется обычно в пределах от 0,5 до 1,5°С.

Чем больше £, тем меньше усушка продукта. Если — причина усушки, то £ — фактор, ослабляющий этот вредный процесс.

В области отрицательных температур

г = 2833 - 4,6?, (4)

где Г - температура, °С.

3-4, ГЛ

войства

ехноло-

париро-

ІСОМОЛ-

ышлен*

зботарев Г.Г. -

і

04.162

і внутренне

у опре-

(2)

|'кгс.в.;

уха,

I (3)

I

ко

кошеном ПО-

, °С;

5го па-

ходе

імере),

иже,

аги,

ле пробах от

одукта.

{штор,

В табл. 1 представлены результаты расчета сопротивления влагообмену в различных городах с учетом преобладающего значения барометрического давления [3]. Как видно, его влияние на усушку продуктов тем ощутимее, чем ниже температура в камере.

Таблица /

Город Барометрическое давление Р. кГІа Сопротивление влагообмену Е, кДж/кг, при температуре в камере, °С

0 -10 -20 -30

Москва, Киев, Минск, Кишинев 100 6139 10129 19883 46070

Ленинград. Астрахань, Батуми, Одесса 101 6172 10205 20060 46466

Ашхабад, Красноярск. Свердловск 97 6037 9904 19355 44729

Иркутск, Караганда, Тбилиси 95 5974 9769 19040 43879

Душанбе. Ереван, Самарканд 91 5842 9478 18360 42153

Ленинакан 83 5577 8896 17000 38703

Таблица 2

Расчетная формула Сопротивление влагообмену. кДж/кг, при температуре в камере. °С

0 -2 -4 -6 -8 -10

^эм 6140 6682 7352 8150 9076 10130

Е 6139 6697 7350 8122 9015 10129

Еэм ~ ^ ■ 100% 0,02 -0.22 0,03 0.34 0,68 0,01

= [0,056;/ СРР / (Р"п2 - Р”п{)] + л, (5) где /і — молекулярная масса сухого компонента охлаждающей газовой среды (для углекислого газа ц = 44);

СР — теплоемкость сухого компонента (для углекислого газа Ср = 0,81 кДж/(кг - К)).

С

Приняв Р = 1 • 10 Па и /2 ~ /і = 1, вычислив и аппроксимировав Е = /(/), получили для температур от 0 до - 10°С

Еэм = 6140 - 239? + 16/ ;

(6)

от -10 до -20°С

Еэм - 6140 - 112/ + 28/ . (7)

Расчетные значения сопротивления влагообмену, определенные по формулам (3) и (6), приведены в табл. 2; (3) и (7) — в табл. 3.

Таблица 3

Расчетная

формула

Сопротивление влагообмену, кДж/кг, при температуре в камере. "С

-10 -12 -14 -16 -18 -20

10060 11516 13196 151 СЮ 17228 19580

10129 11427 13013 14825 17075 19883

-0,68 0,78 1.41 1.85 0,90 -1.52

Аппроксимация зависимости разности упругостей водяного пара от температуры для области от -10 до -30°С имеет вид:

Еэм = | 1,61Р /(39.5+2.09/+0.03Г) 1 +г. (8)

Для области температур от 0 до Еэм = 6140 - 225/ + 4/ - /

-30°С

(9)

При замене сухого воздуха каким-либо другим высокомолекулярным безвредным газом Е следует рассчитывать по формуле:

В табл. 4 приведены расчетные значения сопротивления влагообмену, рассчитанные по формулам (3) и (8), в табл. 5 — (3) и (9). Как видно, на усушку Продуктов влияют только три фактора: теплопритоки, без которых не происходит испарения влаги, температура и давление охлаждающей газовой среды.

Усушка снижается при холодильной обработке продуктов в закрытых аппаратах под избыточным

Таблица 4

Расчетная Сопротивление влагообмену. кДж/ кг, при темлеї іатуре в камере, г

формула -10 ! -12 -14 -16 -18 -20 I -22 -24 \ -26 -28 -30

Є эм 10333 11479 12885 14624 16795 19523 22959 27264 32548 38740 45339

Є 10129 11427 13013 14825 17075 19883 23037 27066 33046 38364 46070

Є3м ~ £ •100% 2,01 0.46 -0,98 -1,36 -1,64 -1.81 -0,34 0.73 -1.51 0.98 -1.59

давлением с применением экологически чистых высокомолекулярных газов.

Усушка продукта за период охлаждения, в %,

пох = іооси* - /к) /(6140 - 225Г + 4г2 - г\ (10)

где С — теплоемкость продукта, кДж/(кг- К);

Гн, 1К — начальная и конечная температура продукта. °С

мороженого мяса при -20 к -30°С в камере увеличивает теплоприток п 2,9 раза. Сопротивление влагообмену при этих условиях (Р = 1 • 10'’ Па) возрастает, согласно (3), в 2,3 раза, т.е. технологическая эффективность низкотемпературного холода в рассматриваемом случае оказывается отрицательной: потери продукта возрастают, несмотря на дополнительные расходы, связанные с производст-

То блица 5

/, оС -10 -12 -14 -16 -18 -20 -22 -24 -26 1 -28 [ -зо

р сЭМ ! 0312 11454 12855 14590 16757 19480 22912 27212 32492 38679 45274

Є 10129 11427 13013 14825 17075 19883 23037 27066 33046 38364 46070

£эм £ і 00% е 1,81 0.24 -1.21 -1,59 -1,86 -2.03 -0,54 0,54 1.68 0,82 -1,73 Таблица 6

і. < 0 -2 -< -6 о "8 -10 -12 -15 -20 -25 | -30

6140 6614 7168 7850 8708 9790 11144 13790 20240 29890 43490

Е 6139 6697 7350 8122 9015 10129 11427 13852 19883 28050 46070

£ ЭМ ~ £ •КЮ% ІГ 0.02 -1.24 -2.48 -3.35 -3.41 -3.35 -2.48 -0.45 1.80 6.56 5.60

В табл. 6 сопоставляются расчетные и опытные 14} значения усушки мяса при -0,5 и -4,5°С. Расхождение составляет 10 и 8% соответственно.

При хранении мясопродуктов удельная потеря влаги в граммах на 1 кДж теплопритока определяется по уравнению:

«V = Ю00( 1 - £т_*)/(6140 - 225Г + 4Г2 - Л (11)

где Ет.э — коэффициент технологической эффективности системы охлаждения, представляющий собой часть теплопритока в помещение, перехватываемого охлаждающими приборами.

Ет.э не зависит от температуры в камере. На основании обобщенных опытных данных его целесообразно принимать: для воздушной системы охлаждения с общеобменной вентиляцией — 0,15; для батарейной - 0,2—0,3. В соответствии с рекомендацией (5] хранить жиросодержащие продукты при температуре не выше ~30°С, разработаны типовые проекты холодильников емкостью 250— 5000 т из легких металлических конструкций с поддержанием в них указанной температуры независимо от климатической зоны. В районах с низкой температурой наружного воздуха это не уменьшает, а увеличивает потери замороженных продуктов. Так, средняя температура в Новосибирске с ноября по март |3] — 14,7°С. Переход от хранения

вом низкотемпературного холода.

Установленные закономерности носят обобщенный характер Они распространяются на холодильные камеры и хранилища, использующие искусственный и естественный холод, и охватывают интервал температур в пределах от 0 до — 30°С.

Снижение температуры хранения без изменения теплоизоляции тем ощутимее, чем выше температура наружного воздуха.

При удельной площади поверхности наружных ограждений 2 м /т и климатических условиях южной зоны внешние теплопритоки при полной загрузке хранилищ отражаются на усушке плодов и овощей в 2—4 раза меньше, чем ка усушке мяса, хранящегося при — 18‘5С.

ЛИТЕРАТУРА

1. Жадан В.З. Влагооймен в плодоовощехранилишах. — М.: Агрогпчмиздат. 19КГ». — 147 с

2. Жадан В.З. Закономерности усушки пищевых продуктов // Междуна[к>дный агропромышленный журнал. — 1990. — .\»2. — С 112—123.

3. СНиП 2.04.05.—86. Отопление, вентиляция и кондиционирование. — М.: ЦИТ11 Госстроя СССР. — 1987. — 136 с.

4. Курылев Е.С., Герасимов Н.А. Холодильные установки. — Л.: Машиностроение. 1980. — 672 с.

5. Заседание секции Научного совета ГКМТ СССР в Ленинграде / / Холодильная техника. — 1979. — Л"» 7. — С. 59.

Кафедра кондиционирования воздуха

Поступила 04.10.91

6 \

м.ал;

.Км'^й.-.Г.ГЦ

Птшб

Т'£л поло ІН/ЛСТН, ноге Г и дг,і нунц СТИЙ, и: ГНТСА ц

пиляєте! в ге ас Ниг- Кґї’’ Ж КПІЖІЙ

могут с] Миль:, п Сіїкг^р'н руїі-вккі

ИЛИ

н 0|>Г31[| ЧИС С Ю1

хярклнаї тору I ин нему ла

)5КЮ 1|-.4,

тез лрос| іК'.ІКІГ и ИІ.ІЙ эфф микеммї Уґга іі I иле к ны

ґх;-НОГП

П.) И го 1№>мыс к

О-С ич

гичмехум

Пени*

ОбОЛП'ИЦ

полнсплз мі'мбраїм клетям н і» ласп., 7

-ПІ ГОП р гг г

Паї м -і ег его П| таксичли

^'ІЛ-ИС к