Библиографическое описание:

Искаков Р. М. Экспериментальное определение теплофизических характеристик отходного птичьего сырья и птичьей мясокостной муки // Молодой ученый. — 2012. — №4. — С. 22-24.

В технологических процессах пищевых и комбикормовых производств значительную роль играют явления тепло- и массопереноса, где сложные нестационарные параметры изменяются во времени. Для коллоидных капиллярно-пористых материалов потенциал влагопереноса, энергия связи влаги обосновываются в зависимости от формирования и способности к разрушению и самопроизвольному восстановлению структуры. Поэтому весьма важно нормирование качества и установление для видов продукции какой-либо основной нормы, ориентируясь на систему изменения показателей.

Целесообразное применение достижений науки на практике требует знания свойств различных материалов и продуктов, которые подвергаются хранению, технологической обработке и употреблению. Среди этих свойств значимое место занимают теплофизические свойства и их количественные характеристики.

Теплофизические характеристики исследуемых объектов, зависящие от химического состава и влажности, изменяются в процессе обработки, и их значения необходимо увязать с параметрами состояния температуры. Ранее полученные другими исследователями данные о теплофизических характеристиках птичьего сырья и птичьей мясокостной муки являются не совсем полными, в связи с чем потребовалось дополнительное их изучение [1, с. 56 -57].

Для экспериментального исследования тепломассопереноса и определения теплофизических характеристик отходного птичьего сырья и готового продукта – птичьей мясокостной муки был использован стенд [2, с. 6. - 3, с. 101], принципиальная схема которого представлена в соответствии с рисунком 1.

Опыты проводились с трехкратной повторностью по следующей методике. Образцы отходов птичьего сырья (обезжиренное птичье мясокостное сырье, трупное мясо кур) и птичьей мясокостной муки доводились до требуемого влагосодержания, которое определялось путем сушки или увлажнения и последующего взвешивания и затем располагались относительно нагревателя.

Коэффициенты теплопроводности и температуропроводности а определялись стационарным методом двух пластин с охранным кольцом. Сущность метода заключается в том, что для создания одномерного теплового потока образцы пластин Р1 и Р2 исследуемого материала окружали теплоизоляционными кольцами Р1* и Р2*, в центре которых располагали основной плоский нагреватель Н. Систему из нагревателя и двух пластин окружали охранным приспособлением, состоящим из кольцевого нагревателя Нк и двух одинаковых теплоизоляционных колец Р1* и Р2*. К ним и к пластинам Р1 и Р2 плотно прижимали одинаковые массивные охлаждающие камеры К1 и К2, через которые пропускали воду постоянной температуры.

В соответствии с рисунком 1а буквами a, b, C, G, C,* d, f, f* обозначены спаи термопар (места заложения), внизу представлено сечение прибора плоскостью, проходящей через горячую поверхность одной из пластин. Контрольно-измерительная аппаратура представлена в соответствии с рисунком 1б. Так как система полностью симметрична, т.е. пластины имеют равную толщину и одинаковые свойства, то коэффициент теплопроводности вычислялся по формуле:


а–принципиальная схема; б–расположение спаев термопар внутри прибора Пенсгена на поверхности массивных коробок: 1–железная плита (толщиной 8 мм); 2–спай; 3–термоэлектроды; 4–покровная металлическая пластина; 5–стеклянные трубочки (электроизоляция); Н–центральный основной плоский нагреватель; Р1 и Р2–пластины с исследуемым материалом; Нк– кольцевой нагреватель; Р1*, Р2*-теплоизоляционные кольца; К1 и К2– охлаждающие камеры; a, b, C, G, C,* d, f, f*-спаи термопар; Е–узкая кольцевая прослойка

Рисунок 1 – Стенд для определения теплофизических характеристик отходного птичьего сырья и птичьей мясокостной муки

= (1)

Постоянный тепловой поток создавался с помощью регулируемого источника питания. Поддерживая вручную или автоматически разность температур между нагревателями, тепловой поток направлялся от основного нагревателя в сторону испытуемого материала. Изменение температуры регистрировалось термоэлектродами и потенциометром марки ТСПУ 9313 И (0-300 0С). Изменение теплофизических характеристик сводится к фиксированию промежутков времени, соответствующих двум заданным изменениям показаний потенциометра.

Коэффициенты температуропроводности вычисляли по формуле:

а= (2)

Теплофизические характеристики измельченной птичьей мясокостной муки и сырья для ее производства изучались при температурах 293–373 К, при режимах, соответствующих обработке и хранению изделий на производстве.

Значения теплофизических характеристик измельченной птичьей мясокостной муки и сырья для ее производства приведены в соответствии с таблицами 1 - 2.

Таблица 1

Теплофизические характеристики птичьей мясокостной муки

Теплофизические характеристики

птичьей мясокостной муки

Температура нагрева Т, К

293

313

333

353

373

, Вт/мК

0,1

0,12

0,14

0,13

0,12

а108, м2

12

15

18

20

21

Таблица 2

Теплофизические характеристики падежа птиц

Теплофизические характеристики

падежа птиц

Температура нагрева Т, К

293

313

333

353

373

Вт/мК

0,28

0,3

0,33

0,37

0,35

а108, м2

28

30

40

58

61


Характерным здесь является то, что теплопроводность исследуемых материалов тем больше, чем больше в ней массовая доля влаги. Опытными экспериментами установлено, что коэффициент теплопроводности достигает максимума при температуре 333-353 К, при дальнейшем повышении температуры значение коэффициента теплопроводности понижается, так как начинается дезагрегация коллагена, проявляющаяся разрывом солевых и водородных поперечных связей, удерживающих полипептидные цепочки в структуре коллагена.

Таблица 3

Теплофизические характеристики обезжиренного отходного сырья птиц

Теплофизические характеристики

обезжиренного

отходного птичьего сырья

Температура нагрева Т, К

293

313

333

353

373

Вт/мК

0,2

0,24

0,3

0,32

0,31

а108, м2

26

28

30

49

53


Параллельно с этим, наблюдается ослабление структуры соединительно тканых образований, в состав которых входит коллаген. Это облегчает процесс выделения жира из жировых клеток, а увеличение количества свободного жира обусловливает уменьшение коэффициента теплопроводности.

Коэффициенты температуропроводности растут с увеличением влажности и повышением температуры нагрева. Это обосновывается тем, что менее влажный материал имеет низкую теплопроводность в результате низкого теплового взаимодействия между отдельными частицами. Присутствие водной пленки в местах контакта частиц улучшает тепловой контакт: влага не только соединяет отдельные частицы друг с другом, но и облегчает переход теплоты от одной частицы к другой через тонкую водяную пленку посредством теплопроводности вместо передачи тепла конвекцией от воздуха.

Полученные теплофизические характеристики для исследуемых материалов хорошо согласуются с данными других авторов и практически могут применяться при технологических расчетах оборудования и выборе режимных параметров сушильного процесса.


Литература:

1. Искаков Р.М. Исследование теплофизических характеристик сырья мясокостной муки.//Научный журнал «Пищевая технология и сервис». – Алматы: Алматинский технологический университет, 2004, № 1. – с. 56 -57.

2. Гинзбург А.С., Громов М.А., Красовская Г.И., Уколов В.С. Теплофизические характеристики пищевых продуктов. – Москва: Пищевая промышленность, 1980. – с. 6.

3. Искаков М.М., Искаков Р.М. Ветеринарные конфискаты и их переработка. Учебное пособие. – Алматы, 2011. – с. 101.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle