Теплообмен при стерилизации консервов в металлической таре Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

Таблица 2

Таблица 3

Показатели Углеводный и витаминный состав овощей

морковь свекла капуста карто- фель кабачки

Потеря массы, % 32 27 39 2 60

Содержание общего сахара, %:

до обработки 4,9 9,9 5,3 1,7 3,1

после обработки , 4,6 9,5 5,0 1,65 3,0

Потеря общего сахара, % 6,1 4,5 6,0 2,9 3,2

Содержание витамина С, мг %:

ДО обработки 2,0 1,8 5,0 3,5 2,5

после „ обработки 1,7 1,3 3,5 3,3 2,0

Потеря витамина С ,^/о 15,0 27,8 30,0 5,1 20,0

Примечание . *— Данные приведены с учетом потери массы

Статистически усредненные результаты исследований изменения углеводного и витаминного состава овощей приведены в табл. 2.

Как видно из табл. 2, потери общего сахара при СВЧ-обработке невелики и составляют 2,9-6,1 % от исходного содержания. Витамин С подвержен разрушению в данном случае в большей степени. Снижение содержания витамина С достигает 30% при обработке капусты.

Однако при традиционных способах кулинарной обработки овощей (припускание, варка, жарка) потери углеводов и витаминов намного больше. Для углеводов они достигают 29-36% [4 ], для витамина С - 50-95% [5 ].

Исследования показали, что СВЧ-обработка не ухудшает, а в большинстве случаев улучшает пищевую ценность приготовленных овощей по сравнению с традиционными методами обработки.

Результаты микробиологических исследований (табл. 3) свидетельствуют, что СВЧ-обработка обладает высоким бактерицидным действием: в смы-

Показатели Микробиологические данные овощей

морковь свекла капуста карто- фель кабачки

Количество ме-зофильных аэробных и фа-культативно-анаэробных микрооргани і -мов, кл'г продукта:

до обработки 3,2 МО2 2,0*102 2,7*102 1 ,з-ю-3 9,8*102

после обработки 0 3,5 0 0 3,0

Количество плесневых грибов и дрожжей, кл ( с п ) / г продукта:

до обработки 2,7 9,1 8,0 9,0 3,0

после обработки 0 0 0 0 0

вах с обработанных овощей высевались единичные клетки.

ВЫВОД

Овощи, термически обработанные в СВЧ-печи, обладают высокой пищевой ценностью и хорошим микробиологическим качеством.

ЛИТЕРАТУРА

1. К вопросу использования СВЧ-энергии для приготовления лечебных мясных блюд /Л. П. Джанги ров// 6-я Всес. науч.-техн. конф.: “Электрофизические методы обработки пищевых продуктов и с.-х сырья”. - М.:1989. - С.260-261.

2. Исследование продовольственных товаров /Борикова Л.А., Гримм А.И , Дорофеев А.Л. и др. //Учеб. гтособ. для товаровед. фак. торг. вузов. - М.: - 1980. - 336 с.

3. Инструкция по санитарно-микробиологическому

контролю сухих й быстрозамороженных продуктов из картофеля. - М.: 1985.

4. Совершенствование техники и технологии предприятий общественного питания. - Свердловск. - 1989. - 119 с.

5. Проблемы влияния тепловой обработки на пищевую ценность продуктов питания //Тез. докл. научной конф., декабрь, 1990. Харьков. - 1990. - С. 15.

Постут^г* 27.02.92 »

баї

664.8.9.036.55

ци

ну

пе

ф£

КО

ТЕПЛООБМЕН ПРИ СТЕРИЛИЗАЦИИ КОНСЕРВОВ В МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ТАРЕ

М.С.МУРАДОВ

Дагестанский политехнический институт

Для аналитического расчета продолжительности прогревания консервов в цилиндрической банке, где тепло от стенки банки к ее центру передается

путем теплопроводности, известна критериальная зависимость [1 ]

Е-МВг.Ро.Ь), (1)

где Е - относительная температура; В1 - критерий Био; Ро - к ритерий Фурье; Ь - критерий формы тела.

Это урн знение нельзя использовать для расчета продолжительности прогревания соков с мякотью и других подобных продуктов в цилиндрической бан-

БЯ

сю

КС

ЛІ

М(

ке при стерилизации ротационным способом. Необходимо включить критерий Нуссельта (Ми вн), характеризующий внутренний конвективный теплообмен:

Е=/(Ви Ро, Ь, Ыивн ) (2)

При вращении банки, частично заполненной продуктом, происходит перенос его вращающейся стенкой. При этом в зависимости от частоты вращения внутри банки появляются течения продукта или по концентрическим окружностям, или направленные от стенки банки к ее центру. Эффект перемешивания продукта прямо зависит от высоты уровня, на которую поднимается продукт совместно со стенкой банки. С увеличением частоты вращения банки уровень продукта начинает подниматься по вертикальной оси, постепенно достигая своего максимума и способствуя появлению течений продукта, направленных от стенки к центру. Таким образом, высота уровня продукта и является перемешивающим фактором Н. Частота вращения банки, при которой достигается максимальный перемешивающий фактор Н, и является оптимальной частотой вращения банки при стерилизации. Для определения оптимальной частоты вращения банки при стерилизации нами предложено определить разницу температур продукта у поверхности банки и в центре. При оптимальной частоте вращения банки эта разница температур должна быть минимальной [2 ].

При оптимальной частоте вращения банки п коэффициент теплоотдачи от стенки банки к продукту (X вн ср также будет иметь максимальное значение, что подтверждается опытными данными стерилизации сока сливового с мякотью и сахаром. Максимальное значение коэффициента теплоотдачи достигается при частоте вращения банки в пределах 1,8-1,9 с’ , и при этой п достйгается максимальный уровень сока по вертикальной оси.

Рассматривая физическую основу процесса внутреннего теплообмена при стерилизации продукта гомогенной консистенции в цилиндрической банке, вращающейся вокруг своей оси, можно записать:

« вн ср ■=/ (п, с1, V, Я, р, с, А/:, I, ) , (3) где V - коэффициент кинематической вязкости;

р - плотность продукта; С- удельная теплоемкость продукта;

А I - разность между средними температурами стенки банки и продукта.

Применяя метод анализа размерностей, функцию (3) можно представить в виде уравнения вынужденной конвекции:

Ыи" = СКе'п Рг'1 Сгхх(Рг / Рга )у( Н / с! /. (4)

При п = 1,0 - 2,0с’ происходит интенсивное перемешивание продукта и влияние числа Грасго-фа Ог на теплообмен незначительное. Поэтому искомое уравнение принимает вид:

ЛГИ 0,1 = С Ке ( Рг • • Ь ) "■ (5)

Р >' С1

Обработкой опытных данных для продуктов вязкой консистенции (типа соки с мякотью) получено уравнение

Ыи б" = 3,85 Яе °’24 ( Рг • 1^~ • Ь ) °’4 , (6)

. ■* г а

справедливое при 3500 ^ 1^е :$ 9500.

Для расчета продолжительности прогревания X консервов по уравнению (2) необходимо знать величину числа Ш. Поэтому был изучен теплообмен между металлической поверхностью вращающей-

ся банки и воздушным потоком без и с мелкораспыленными частицами воды. При воздушно-водоис-парительном охлаждении суммарный эффект переноса тепла характеризуется условным коэффициентом теплоотдачи [3 ]. Поэтому в дальнейшем под коэффициентом теплоотдачи подразумевается условный коэффициент теплоотдачи.

На рис. 1 показаны кривые изменения коэффи-

Рис. I

циента теплоотдачи в зависимости от количества мелкодисперсной влаги в воздушном потоке Х«г при различных скоростях его (1 - 4,6; 2 - 3,3; 3 - 2,5; 4 -1,6 м/с).

XV = \Ууд — (Хр — Хо), (7)

где \¥хд - ~ - удельный унос воды воздухом, о

кг/кг; V/ - расход воды, кг/с; С - расход воздуха, кг/с; Хр - влагосодержание воздуха после обработки, соответствующей состоянию насыщения, кг/кг; Х0 - влагосодержание воздуха до обработки, кг/кг.

Как видно из рис. 2, с увеличением Ху/ при постоянной скорости потока коэффициент теплоотдачи (X сначала возрастает резко, а после достиже-ния определенного расхода воды - совсем

Рис. 2

незначительно. Кривые а =/ (Хщ ^показывают, что для исследованных скоростей воздушного потока оптимальное содержание мелкодисперсной влаги в 1 кг сухого воздуха составляет 0,025 - 0,035 кг/кг.

Обработкой экспериментальных данных получены уравнения для расчета коэффициента теплоотдачи: между воздушным потоком и вращающейся поверхностью:

N11 = 1,028 Ле 0,55 , (8)

между вращающейся поверхностью банки и увлажненным воздушным потоком с мелкодисперсными частицами воды:

Ии •=0,139 • Ю2 Ке ^ ' (9)

Формула (8) справедлива при значениях 104 < Яе < 3,3« 104.

Формула (9) справедлива при

104 < Яе <3,3*10\

10-2 < х„ < 3‘10-2 и является приближенным описанием процесса, ибо такая зависимость физически более сложна, зависит не только от величин Ле и X«-, но и от размеров капель, равномерности распределения их в воздушном потоке и др.

Функцию (2) можно представить в виде:

Е = KNu A]BlA2FoA3LA4,

(10)

Обозначив через /#£ = Т, = М, = С,

1%В1 =.В, lgN и= N и 1%К= Аз,

получим полином

Т = А^ + А2В + АзМ + А4С+Аз. (11)

Коэффициенты уравнения (11) были рассчитаны методом наименьших квадратов на ЭВМ. После округления и подстановки получено уравнение для расчета продолжительности прогревания вязких продуктов (типа соки с мякотью) в цилиндрической металлической банке

60

13 1,83.

в воздушном потоке

E = Nu О,2* bi0'48 Fd0’25 L5'6.

(12)

банке N 9,5 14

* 170 * 20

Как следует из рис. 2, величины фактической летальности, рассчитанные с использованием формул (6), (8), (9), (12) и данных эксперимента, отличаются друг от друга незначительно (2 уел. мин). Поэтому уравнение (12) можно рекомендовать для расчета продолжительности прогревания продуктов.

ВЫВОДЫ

Полученные критериальные уравнения можно использовать для определения коэффициента теплоотдачи от металлической поверхности вращающейся цилиндрической банки к продукту (типа соки с мякотью) и воздушному потоку без и с мелкораспыленными частицами воды, а также для расчета продолжительности прогревания продуктов (типа соки с мякотью) в цилиндрической металлической банке при ротационной стерилизации в воздушном потоке.

ЛИТЕРАТУРА

1. Федоров Н,Е. Расчеты и анализ теплообмена при стерилизации мясных консервов. - М.: ЦНИИТЭИ, 1968.

2. Аминов М.С., Мурадов М.С., Ахмедов М.Э. Способ определет я оптимальной скорости вращения консервных банок в процессе ротационной стерилизации пищевых продуктов. - Л.с. N 535073. - Опубл. в Б.И. - 1976. - N 42.

3. Сатановский А.Л. Исследование теплообменных процессов

в установках для воздушно-водоиспарительного охлаждения кабин машинистов кранов в горячих цехах/ Сб. трудов: Теплообмен и гидродинамика. Киев: Изд-во АН УССР, 1958. - N 14. -С.75-93.

На рис. 2 показаны расчетные (1) и опытные кривые (2) фактической летальности режима стерилизации “Сока сливового с мякотью и сахаром”

Кафедра технологии и машин Поступила 10.10.91

н,

П

м

/ п

м

Г

л