CCF20110131006 (2)

WYKONANIE ĆWICZENIA

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z procesem utrwalania surowców i półproduktów spożywczych metodą zamrażania, uwzględniając rodzaj surowca i stopień rozdrobnienia oraz rodzaj stosowanych dodatków; poznanie metod teoretycznego wyznaczania czasu mrożenia i szybkości mrożenia, a także porównanie różnych technik rozmrażania.

Wyznaczenie krzywej mrożenia

1.    Zmierzyć za pomocą termopary temperaturę powietrza w zam rażarce.

2.    Surowiec przeznaczony do zamrażania (mięso) należy wykroić w postaci prostopadłościanu o dokładnie odmierzonych wymiarach 100 x 75 x 50 mm, w którego środku geometrycznym należy umieścić termoparę.

Tak przygotowaną próbę umieszcza się w zamrażarce.

Co 10 minut trwania mrożenia należy mierzyć zmiany temperatury. Pomiary prowadzi się do momentu uzyskania temperatury zamrożenia próby bliskiej temperaturze środowiska zamrażarki.

3.    Mięso należy rozdrobnić w wilku, dodać jajko, niewielką ilość soli, pieprzu i przypraw ziołowych. Uformować prostopadłościan o wymiarach podanych powyżej (takich samych jak opisana pierwsza próba), obtoczyć w bułce, w środku geometrycznym umieścić termoparę, a następnie materiał umieścić w zamrażarce. Pomiary prowadzić według podanego powyżej schematu.

Otrzymane wyniki zmiany temperatur w czasie dla obydwu prób należy nanieść na wykres wykorzystując do tego celu papier milimetrowy. Na osi odciętych należy odłożyć czas [min], natomiast zmiany temperatury zarejestrować na osi rzędnych [°C]. Na krzywej mrożenia zaznaczyć charakterystyczne punkty, tj. moment oziębienia ciała do temperatury zamrażania, temperaturę zamrażania, punkt domrażania produktu oraz punkt właściwego zamrożenia do temperatury środowiska.

Obliczanie teoretycznego czasu zamrażania

Wyliczenie teoretycznego czasu zamrażania jest bardzo przydatne w technologii zamrażalniczej i pozwala na dokładne zaplanowanie procesu, z czym wiąże się uzyskanie wysokiej jakości produktu zamrożonego oraz optymalizacja wykorzystania energii (zamrażanie jest procesem bardzo energochłonnym).

Przybliżony teoretyczny czas zamrażania (x) oblicza się przy dokonaniu pewnych założeń (uproszczeń teoretycznych), które są następujące:

O jednorodne ciało zawierające wodę przed początkiem zamarzania zostaje ochłodzone do temperatury krioskopowej;

O powstawanie lodu w tym ciele następuje bez przechłodzenia i przebiega izotermicznie w temperaturze krioskopowej;

rj ciepło właściwe zamrożonej części ciała jest równe zeru;

-j przewodność cieplna właściwa zamrożonego ciała jest stała i niezależna od temperatury;

j temperatura medium odprowadzającego ciepło oraz współczynnik wnikania ciepła są stałe

(Źródło: Inżynieria procesowa i aparatura przemysłu spożywczego, tom 2 [pod red. P.P. Lewickiego], 1990; WNT, Warszawa)

Obliczenia czasu zamrażania można dokonać, biorąc pod uwagę wiele czynników związanych z sarnym surowcem oraz ze środowiskiem, w którym przebiega proces. Dlatego wzorów stosowanych do wyliczenia tej wartości jest wiele, ale wszystkie wywodzą się ze wzorów Pianka, który wyliczył czas mrożenia dla ciała w kształcie płyty, walca i kuli.

Obliczając teoretyczny czas zamrażania na ćwiczeniach należy skorzystać ze wzorów:

-) [h]

<?.- 'P,, ,/ l²

x =-— ■ (— + —

2A T a 4X

gdzie:

x - teoretyczny czas zamrażania [h],

ą, - ciepło jednostkowe zamarzania [kJ/kg]

p,,, - gęstość właściwa produktu w stanie zamrożonym [kg/m³],

AT_cr- różnica temperatur między temperaturą krioskopową produktu i medium [K],

/    - grubość produktu, bok sześcianu, średnica walca lub kuli w stanie zamrożonym [m],

a - współczynnik przejmowania ciepła [W/m²-K],

X_pz - współczynnik przewodzenia ciepła produktu w stanie zamrożonym [W/m-K] (Źródło: Gruda Z., Postolski J., 1999; Zamrażanie żywności', WNT, Warszawa)

Wszystkie obliczenia należy wykonać uwzględniając jednostki. Końcowy czas zamrażania powinno się wyrazić w godzinach [h]. Obliczenia wszystkich wzorów (obydwu na czas zamrażania oraz wzoru na szybkość zamrażania dla surowca nieroz-drobnionego i rozdrobnionego) muszą znaleźć się w sprawozdaniu.

2.

x. = -

<7.-P«    /

4A T

(P-+R.

a X

l-

)[h]

gdzie:

X_z - teoretyczny czas zamrażania [h], ą_: -jednostkowe ciepło zamarzania ciała [kJ/kg], pp_Z - gęstość ciała w stanie zamrożonym [kg/m³],

AT_cr - różnica temperatur między temperaturą krioskopową produktu i medium [K],

— 61 —