Автор: Искаков Руслан Маратбекович

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №4 (39) апрель 2012 г.

Статья просмотрена: 125 раз

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.

Основные термины (генерируются автоматически): птичьей мясокостной муки, теплофизических характеристик, теплофизических характеристик отходного, теплофизических характеристик универсального, Экспериментальное определение, Теплофизические характеристики, птичьего сырья, характеристик отходного птичьего, характеристик универсального сушильного, статических характеристик технологического, базе статических характеристик, характеристик технологического процесса, Экспериментальное определение коэффициентов, отходного птичьего сырья, определение теплофизических характеристик, универсального сушильного стенда, теплофизических характеристик измельченной, определения теплофизических характеристик, Изменение теплофизических характеристик, коэффициент теплопроводности.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос