食品冷冻保鲜原理与设备第三章.ppt

第三章 食品冷却及冻结过程中的传热计算3-1 固体食品的冷却计算一、小块食品的冷却计算根据牛顿冷却定律：（3-1）式中：m食品的质量；CP食品的比热；h食品与冷却介质之间的表面换热系数；A食品的表面积；-食品的表面温度与冷却介质温度之差,；食品的体积平均温度与冷却介质温度之差,；-食品的表面温度;-食品的体积平均温度;-冷却介质的温度.令,即,则上式为:其通解为:即物体内部的温度是均匀的。由此可推导出冷却速度为：（3-2）将食品从 冷却到 所需要的时间为：（3-3）在经过时间 后，食品的温度为：（3-4）二、大块食品的冷却计算大块食品在冷却过程中，内部存在温度梯度，热阻由外部热阻 和内部热阻 两部分组成。它们的比值为：（3-5）式中，毕沃特数；S块状食品厚度的一半（S=H/2），或圆柱形和球型食 品的半径 R。下面介绍三种简化的数值计算公式。1、鲁托夫（Rutov）方法。（1）厚度为2s的块状食品（双面冷却）：（3-6）（2）半径为R的圆柱状食品：（3-7）（3）半径为R的球状食品（3-8）式中，冷却时间，h;导温系数，；食品的初始温度和最终温度，；冷却介质的温度，。上面的公式仅适合于 和 的情况。2、贝克斯特朗法 这种方法适用于扁平的，规则或不规则形状的食品，按照这种方法，（3-6）（3-8）中的 应考虑为食品的平均温度，即（3-9）（3-10）（3-11）（3-12）（3-13）（3-14）式中：食品初始平均温度，；食品冻结后的最终平均温度，；食品表面的温度，；食品中心的温度，；k传热系数，kcal/m2h；D板状食品的厚度，m；h放热系数，kcal/m2h；导热系数，kcal/mh；q热流量，Kcal/h。3-2 固体食品冻结时间的计算 基于Plank公式的近似计算公式。总的冻结时间为：(3-15)式中：从 冷却到 所用的时间，可按照3.1中的公式计算。从 降到 所用的时间，的近似计算公式为：（3-16）式中，；冻结点温度。从 到 之间的焓差，（3-17）其中，总表面放热系数;包括包装品内的空气在内的包装品热阻,m2h/kcal;B、C食品的形状系数。不规则几何形状的食品可用下式计算冻结时间。（3-18）对于平行六面体形状的食品，其热流是三元的，冻结时间为：（3-19）式中，式中，b、L分别是食品的宽度和长度，m;D与热交换方向平行的食品的厚度，m；r容重，kg/m3；A面积，m2.