Методы и средства измерения теплофизических свойств пищевых продуктов, включая область фазовых превращений

• Автор: Прошкин, Станислав Станиславович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 167 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Перечень сокращений и условных обозначений, символов и единиц измерений
Введение
1. Состояние вопроса
1.1. Основные сведения о теплофизических характеристиках пищевых продуктов
1.2. Особенности температурных зависимостей теплофизических характеристик пищевых продуктов
1.2.1. Виды влаги, содержащейся в пищевых продуктах
1.2.2. Особенности температурных зависимостей характеристик пищевых продуктов в области фазовых переходов
1.2.3. Источники тепловыделения в пищевых продуктах
1.3. Экспериментальные методы определения теплофизических характеристик пищевых продуктов
1.3.1. Методы определения удельной теплоемкости
1.3.2. Методы измерения коэффициентов теплопроводности и температуропроводности
1.3.3. Методы определения источников внутреннего тепловыделения
1.4. Выводы по главе
2. Определение теплофизических характеристик пищевых продуктов в условиях фазовых превращений
2.1. Физические основы метода измерений
2.2. Теплоизмерительная ячейка для измерения равновесных ТФХ
2.3. Анализ температурного поля теплоизмерительной ячейки для измерения равновесных ТФХ
2.4. Схема теплоизмерительной ячейки для комплексного измерения равновесных и переносных характеристик пищевых продуктов
2.5. Особенности измерения температуры
2.6. Исходная математическая модель ячейки
2.7. Особенности использования теплофизической ячейки в опытах с фазовым переходом вода—лед
2.8. Методика градуировки теплофизической ячейки
2.9. Выводы по главе

3. Результаты исследований теплофизических характеристик пищевых продуктов и материалов
3.1. Анализ экспериментальных результатов ТФХ пищевых продуктов
3.2. Анализ экспериментальных результатов ТФХ пищевых жиров
3.3. Вы воды по главе
4. Процессы внутреннего тепловыделения в пищевых продуктах
4.1. Особенности процессов внутреннего тепловыделения в пищевых продуктах
4.2. Установка для измерения внутреннего тепловыделения
4.3. Результаты градуировочных опытов
4.4. Экспериментальные результаты измерения внутреннего тепловыделения
4.5. Выводы по главе
5. Результаты исследований равновесных теплофизических харак- 131 теристик пищевых продуктов
5.1. Равновесные ТФХ моркови
5.2. Равновесные ТФХ огурцов
5.3. Равновесные ТФХ яблок
5.4. Равновесные ТФХ ягод морошки
5.5. Равновесные ТФХ сливок различной жирности
5 .6. Равновесные ТФХ пищевого маргарина
5.7. Равновесные ТФХ майонеза и кетчупа
5.8. Равновесные ТФХ яичных белка и желтка
5.9. Равновесные ТФХ меда
5.10. Выводы по главе
Заключение
Список использованной литературы
Приложение

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ, УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И ЕДИНИЦ, ИЗМЕРЕНИЙ
а — 1(с- р) - коэффициент температуропроводности, м2/с;
Ь{т) - скорость изменения температуры, К/с;
с(/) - удельная теплоемкость исследуемого вещества, Дж/(кг-К);
св - удельная теплоемкость воды, Дж/(кг-К);
с л ~ удельная теплоемкость льда, Дж/(кг-К);
Сс - удельная теплоемкость сухого остатка в исследуемом веществе, Дж/(кг-К); сэф(/) - эффективная удельная теплоемкость, Дж/(кг-К);
Сам - полная теплоемкость ампулы, Дж/К;
Степ - полная теплоемкость тепломера, Дж/К;
Ся - полная теплоемкость ядра, Дж/К;
Дь g2> £з> ёп ~ массовые доли компонентов водосодержащей смеси;
Н - удельная энтальпия, Дж/кг;
/?фп (/) - удельная энтальпия плавления свободной и связанной воды (теплота льдообразования), Дж/кг;
*,(/) — тепловая проводимость теплоизоляционной прослойки (тепломера),
Вт/К;
т - темп охлаждения (разогрева), с'1; с/(Д,т) - плотность теплового потока, Вт/м2;
- объемная плотность энергии, Вт/м3; дТ - кондуктивный поток теплоты, Вт/м3; дк - конвективный поток теплоты, Вт/м3; дк - поток лучистой теплоты. Вт/м3;
- объемная мощность внутренних источников энергии, Дж/м3;
Япп ~ удельная теплота плавления (затвердевания) исследуемого вещества,
Дж/кг;
ОЬ) -тепловой поток, (Вт) и теплота, (Дж);
гпл ~ удельная теплота плавления льда, гпл = 334,1 кДж/кг;
Дн - наружный радиус цилиндрического слоя, м;

последнего фактора становится трудной задачей в образцах с плохой теплопроводностью (например жиры), и в образце приходится устанавливать дополнительные нагреватели.
Описываемый метод широко использовался для измерения ТФХ пищевых продуктов; полученные с его помощью результаты в работах Риделя Л. [87, 88] и Чернеевой Л. И. [26] на сегодняшний день являются образцовыми для большого класса продуктов в диапазоне температур от минус 196 до 100 °С.
Порционный подвод теплоты, предложенный Эйкеном А. в 1909 г., применялся в работах Риделя Л. [70 - 74], Рогова Б.А. [38, 77, 81, 82] и Латышева В.П. [40, 79, 80]. При этом установка не претерпевает изменений по сравнению с предыдущим случаем. Отличие заключается в том, что нагреватель выделяет теплоту в течение некоторого конечного промежутка времени. После его отключения системе даётся время для установления теплового равновесия, чтобы подведённая теплота полностью поглотилась образцом с ячейкой. Удельная теплоёмкость находится по формуле:

где () - количество тепла, подведённого к образцу и ячейке.
Адиабатный калориметр с порционным подводом тепла использовался при получении гостированных данных для нескольких десятков пищевых продуктов во ВНИКТИХолодпром [40, 79, 80].
Описанный метод не обладает недостатками, присущими методу смешения, но его проведение в одной серии измерений требует большего времени. Авторы указывают, что длительность работы с одним образцом составляет (150...200) часов. Это необходимо для установления термодинамического равновесия после каждого подвода тепла. Подобное обстоятельство препятствует его использованию для изучения образцов с быстро меняющимися свойствами. Как отмечалось в работе [40], при измерениях в области субкриоскопических температур на каждую экспериментальную точку требуется новая закладка об-
ср(0
£-СоМ