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凍干產(chǎn)品冷凍時(shí)間的簡單計(jì)算方法
更新時(shí)間:2021-12-14 點(diǎn)擊次數(shù):3719

對于純水,如果已知初始溫度和要求的最終溫度,則可以通過(1)計(jì)算為了達(dá)到冷凍而需要的熔化熱(Qtot)。

Qtot=Cw(T1-T0)+Qe+Ce(T0-T2)KJ/Kg (1)

式中Cw——水的比熱容;

Qe——冰的熔化熱;

Ce——冰的比熱容;

T0——冰的冷凍溫度;

T1——水的初始溫度;

T2——冰的最終溫度。

Cw為溫度在+20~ 0℃,Ce為溫度在 0~50℃的平均值。

 

對于溶液和混懸液而言必須識別出其固體成分。

Qtot=[CwXw+CfXf)(T1-T0]+Xw Qe+[CwXw+CfXf)(T0- T2] (2)

式中:Cw——溫度高于0℃的水的比例;

      Cf——固體物的比熱容;

      Xf——固體比例;

Xw——冰的比例,一直冷凍到溫度為T2。如果溫度達(dá)到了T2后并非所有水都被冷凍,則必須引入另外一個(gè)術(shù)語,以反映未冷凍水的冷卻。

 

1列出了不同食品中不可凍結(jié)水(UFW)。在將這些數(shù)據(jù)與其他文獻(xiàn)相比較時(shí),可能發(fā)現(xiàn)數(shù)值偏小。這不僅取決于不同的原材料以及測量之前探頭的使用歷史,也與測量方法有關(guān)。在一個(gè)高度濃縮的溶液中有一定量的水不能結(jié)晶,水分子不可能再移動到已有的晶體上,這一事實(shí)對生物制品的冷凍是重要的。


冷凍出水百分比.png

食品在不同溫度的焓值。-40℃時(shí)的焓值設(shè)定為0kJ/kg。

產(chǎn)品焓值.png

在表3中列出了藥品中使用的產(chǎn)品的不可凍結(jié)水(UFW)數(shù)據(jù)

不可凍結(jié)水.png

可通過如下步驟以簡化的方式描述計(jì)算的能量從產(chǎn)品冷凍區(qū)向冷卻介質(zhì)的傳遞過程:設(shè)產(chǎn)品為一無限大平板,只從一邊冷卻,而能量則僅沿垂直方向無限延伸。而結(jié)晶能則從結(jié)晶區(qū),通過已冷凍的冰,再通過容器底部傳遞到擱板,而后進(jìn)入冷卻用鹽水。

 

冷凍時(shí)間(Te)可由下列算式近似計(jì)算

計(jì)算式.png

式中:

Te——冷凍時(shí)間;

ΔJ——初始冷凍點(diǎn)和最終溫度之間的焓差;

ΔT——冷凍點(diǎn)和冷卻介質(zhì)之間的溫度差;

d——平行于主熱傳遞方向上產(chǎn)品的厚度;

ρg——冷凍產(chǎn)品的密度;

λg——冷凍產(chǎn)品的熱導(dǎo)率;

Ksu——冷卻介質(zhì)和冷凍區(qū)之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù);

w——導(dǎo)熱項(xiàng)

u——傳熱項(xiàng)


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