Тепловой баланс в основе цикла охлаждения
Время, необходимое для охлаждения партии продукта в вакуумном охладителе, зависит от общего количества тепла, которое необходимо отвести, и холодопроизводительности системы. Базовая формула: Q = m × Cp × ΔT + Lv × Δm, где Q — общее тепло (kJ), m — масса продукта (kg), Cp — удельная теплоёмкость (kJ/kg·K), ΔT — разность температур (K), Lv — удельная теплота парообразования (2,257 kJ/kg), Δm — масса испарённой воды (kg).
Формула состоит из двух частей, и они ведут себя по-разному. Первый член, m × Cp × ΔT, — это явное тепло: он зависит только от того, сколько продукта имеется и насколько должна снизиться его температура. Второй, Lv × Δm, — это тепло, уносимое водой, покидающей продукт в виде пара. Поскольку удельная теплота парообразования велика, именно этот член обеспечивает работу вакуумного охлаждения — продукт охлаждает себя, испаряя часть собственной влаги.
Справочные времена циклов
| Продукт | Начальная температура | Целевая температура | Время |
|---|---|---|---|
| Листовые овощи | 28°C | 2°C | 25 минут |
| Грибы | 25°C | 4°C | 20 минут |
| Брокколи | 30°C | 2°C | 30 минут |
| Готовые блюда | 90°C | 10°C | 8 минут |
Строки для растительной продукции начинаются с температуры окружающей среды, в диапазоне 25–30°C, типичном для свежеубранных овощей. Строка для готовых блюд начинается с горячего продукта при 80–90°C, который несёт больше явного тепла на килограмм, но и испаряется быстрее.
Что сокращает или удлиняет цикл
Оценка — это отправная точка, поскольку несколько переменных смещают её в ту или иную сторону:
- Диапазон температур. Большая ΔT увеличивает член явного тепла и удлиняет цикл.
- Структура продукта. Листовые и пористые продукты свободно отдают влагу; плотные или богатые сахаром продукты ограничивают путь пара и требуют больше времени.
- Загрузка и упаковка. Плотно уложенные лотки, герметичные плёнки или тяжёлые картонные коробки препятствуют выходу пара; та же масса, загруженная свободно, охлаждается быстрее.
- Состояние оборудования. Производительность насоса и мощность конденсации определяют достижимую скорость; изношенное уплотнение двери или загрязнённый конденсатор снижают её.
Использование оценки
Рассматривайте расчётное время как плановый показатель и подтверждайте его пробным испытанием на фактическом продукте и загрузке, поскольку плотность загрузки, масса партии и вид продукта смещают результат. Поэтому практический показатель следует указывать для каждого продукта и каждой партии: там, где материал и масса партии различаются, вместе с ними различается и время цикла.