ТЕПЛОФІЗИЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗГУЩЕНИХ МОЛОЧНИХ КОНСЕРВІВ
Теплофізичні характеристики згущених молочних консервів
Теплоємність згущеного молока зі знежиреного молока (ЗМ),
напівжирного молока (ПМ) і незбираного молока (НМ) з підвищенням температури
збільшується.
Теплоємність згущеного молока залежно від
температури визначають за формулами, наведеними у табл. 1, а залежно від вмісту
сухих речовин – у табл. 2.
Таблиця 1. Формули
для визначення теплоємності згущеного молока залежно від температури
|
Молоко
|
t, ºC
|
Ж, %
|
n, %
|
с, Дж/(кг·К)
|
|
ЗМ
|
40…70
|
0,26
|
16,24
|
с = 3806 + 1,19t
|
|
0…80
|
−
|
20,0
|
с = 3756 + 3,73t – 0,0054t2
|
|
|
40...70
|
0,43
|
27,16
|
с = 3466 + 2,55t
|
|
|
0...80
|
−
|
30
|
с = 3278 + 16,4t – 0,13t2
|
|
|
0...80
|
−
|
40
|
с = 2964 + 12,3t – 0,02t2
|
|
|
ПМ
|
40...70
|
2,89
|
17,63
|
с = 3697,1 + 1,83t
|
|
40...70
|
4,77
|
29,07
|
с = 3433,3 + 2,47t
|
|
|
НМ
|
40...70
|
6,07
|
21,72
|
с = 3605,0 + 2,19t
|
|
0...74
|
7,0
|
25,0
|
с = 3558,9 – 0,62t + 0,176t2
|
|
|
40...70
|
7,25
|
27,70
|
с = 3424 + 2,83t
|
|
|
40...70
|
10,84
|
39,89
|
с = 3136 + 3,26t
|
Таблиця 2. Формули для визначення теплоємності згущеного молока залежно
від вмісту сухих речовин
|
t, ºC
|
Молоко
|
n, %
|
с, Дж/(кг·К)
|
|
40
|
ЗМ
|
16,24...27,16
|
с = 4229 – 24,2n
|
|
ПМ
|
17,63...29,07
|
с = 4212 – 23,8n
|
|
|
НМ
|
21,72...39,89
|
с = 4195 – 23,3n
|
|
|
50
|
ЗМ
|
16,24...27,16
|
с = 4220 – 22,9n
|
|
ПМ
|
17,63...29,07
|
с = 4195 – 22,3n
|
|
|
НМ
|
21,72...39,89
|
с = 4179 – 21,9n
|
|
|
60
|
ЗМ
|
16,24...27,16
|
с = 4229 – 22,5n
|
|
ПМ
|
17,63...29,07
|
с = 4195 – 21,4n
|
|
|
НМ
|
21,72...39,89
|
с = 4187 – 21,1n
|
|
|
70
|
ЗМ
|
16,24...27,16
|
с = 4216 – 20,9n
|
|
ПМ
|
17,63...29,07
|
с = 4204 – 20,6n
|
|
|
НМ
|
21,72...39,89
|
с = 4179 – 19,8n
|
Узагальнення за теплоємністю с, Дж/(кг·К), для НМ і ЗМ в межах 303
< Т < 353 К; 0 < Ж < 1; 0
< СЗМЗ < 1; 0 < Ц < 1 (Ц – цукор ):
с = 4187 – (4220 – 6,4Т)Ж – (6361 – 13,3Т)СЗМЗ – (3997 – 3,56Т)Ц. (1)
Густина r, кг/м3,
згущеного молока із ЗМ за одночасної зміни двох визначальних факторів (ЗСР =
7,3…37,9 % і Т = 283…358 К) становить:
r =
1122 + 3,71×ЗСР – 0,43Т. (2)
Значення
густини згущеного молока із ЗМ, визначені за рівнянням (2) і за формулами наведеними
в табл. 3, відрізняються менше ніж на 2 %
Таблиця 3. Формули для визначення густини згущеного молока (ЗСР = 10…45 %,
n = 22…28 %)
|
Молоко
|
t, ºC
|
r, кг/м3
|
|
ЗМ
|
5
|
r = 1000 + 3,62∙ЗСР + 0,0183∙СЗР2
|
|
20
|
r = 998 + 3,352∙ЗСР + 0,0178∙СЗР2
|
|
|
35
|
r = 994 + 3,50∙ЗСР + 0,0166∙СЗР2
|
|
|
50
|
r = 988 + 3,57∙ЗСР + 0,0137∙СЗР2
|
|
|
65
|
r = 981 + 3,60∙ЗСР + 0,0131∙СЗР2
|
|
|
НМ
|
5
|
r = 1000 + 2,55n
|
|
20
|
r = 1008 + 2,09n
|
|
|
35
|
r = 1014 + 1,66n
|
|
|
50
|
r = 995 + 2,11n
|
Густину згущеного молока з цукром наведено у табл. 4.
Таблиця 4. Густина
згущеного молока з цукром
|
Продукт
|
Т, К
|
r, кг/м3
|
|
Пастеризоване молоко
|
293
|
1029...1031
|
|
Молоко з вакуум-апарата
|
293
313...333
|
1060...1110
1060...1090
|
|
Молоко після всмоктування
цукрового сиропу
|
293
313...333
|
1260...1290
1240...1270
|
|
Готове згущене молоко з цукром
|
293
|
1290...1310
|
Узагальнення за густиною для НМ і ЗМ у тих
самих межах параметрів:
r
= 1152 – 0,51Т – (63 + 0,08Т)Ж + (323 + 0,17Т)×СЗМЗ +
(630 – 0,22Т)Ц. (3)
Теплопровідність згущеного молока за
температурою T = 313 К подано в табл. 5.
Таблиця 5. Теплопровідність
згущеного молока при Т = 313 К
|
ЗСР,%
|
Ж, %
|
l, Вт/(м·К)
|
ЗСР,%
|
Ж, %
|
l, Вт/(м·К)
|
|
16,2
|
0,23
|
0,590
|
27,1
|
0,42
|
0,567
|
|
16,7
|
2,80
|
0,557
|
27,6
|
4,7
|
0,520
|
|
|
|
|
27,0
|
7,6
|
0,509
|
Зі збільшенням вмісту ЗСР, наприклад при Ж =
10 % і Т = 313 К, теплопровідність згущеного молока зменшується, Вт/(м·К),
l = 0,636
– 0,00437×ЗСР. (4)
Формула (4) справедлива при ЗСР = 10 … 40 %.
Теплопровідність згущеного молока можна
визначити за формулами, наведеними у табл. 6.
Таблиця 6. Формули
для визначення теплопровідності згущеного молока
|
Вид молока
|
Ж,%
|
ЗСР,%
|
l, Вт/(м·К)
|
|
ЗМ
|
0,23
|
16,2
|
l = 0,055 + 0,0021Т – 73·10-7(Т – 273)2
|
|
−
|
20,0
|
l = 0,088 + 0,0015Т
|
|
|
0,42
|
27,1
|
l = 0,048 + 0,0020Т – 71·10-7(Т − 273)2
|
|
|
−
|
30,0
|
l = 0,089 + 0,0014Т
|
|
|
−
|
40,0
|
l = 0,100 + 0,0013Т
|
|
|
ПМ
|
2,8
|
16,7
|
l = − 0,052 + 0,0020Т − 53·10-7(Т − 273)2
|
|
4,7
|
27,6
|
l = 0,144 + 0,0012Т − 11·10-7(Т − 273)2
|
|
|
НМ
|
10
|
10
|
l = 0,248 + 0,0011Т
|
|
10
|
20
|
l = 0,144 + 0,0012Т − 11·10-7(Т − 273)2
|
|
|
5,9
|
21,6
|
l = − 0,092 + 0,0021Т − 102·10-7(Т − 273)2
|
|
|
7,6
|
27
|
l = 0,303 + 0,00066Т
|
|
|
7,3
|
28,7
|
l = 0,0495 + 0,0015Т − 67·10-7(Т − 273)2
|
|
|
10
|
33
|
l = 0,117 + 0,0012Т
|
|
|
11,2
|
40
|
l = 0,159+ 0,00095Т − 11·10-7(Т − 273)2
|
|
|
10
|
50
|
l = 0,094 + 0,00077Т
|
Узагальнення за теплопровідністю для НМ (при
273< Т < 333 К)
l = – 0,519
+ 0,0019Т +
0,46(Ж + СЗМЗ). (5)
Теплометричне дослідження теплопровідності
знежиреного молока різної концентрації СЗМЗ (0,092 < СЗМЗ < 0,5) і
температури (0 < t < 90) узагальнено формулою
l = 0,201
+ 1,278×10–3(t + 273) –
0,279×СЗМЗ. (6)
Температуропровідність згущеного молока
наведено у табл. 7.
Таблиця 7. Температуропровідність
згущеного молока а·108, м2/с
|
ЗСР,%
|
Температура,
К
|
|||
|
283
|
303
|
323
|
343
|
|
|
16
|
13,3
|
14,2
|
15,0
|
15,7
|
|
20
|
12,5
|
13,1
|
13,7
|
14,3
|
|
30
|
12,5
|
12,5
|
12,9
|
13,6
|
Температуропровідність для НМ при 293 < Т < 333 К:
а·108 = – 1,96
+ 0,0072Т + 120 (Ж + СЗМЗ). (7)
Автори провели комплексне теплометричне
дослідження теплофізичних характеристик згущеного молока з цукром (Ж = 8,5 %; Ц
= 43,5 %; W = 43,5 %) за температури
від 20 до 80 ºС та узагальнили результати у вигляді таких
формул:
с = 2450 + 3,694t ± 3,2 %, Дж/(кг∙К); (8)
l = 0,344
+ 0,00154t ± 2,7%, Вт/(м·К ). (9)
В’язкість та число Прандтля згущеного молока
на кілька порядків вищі, ніж незбираного або знежиреного (табл. 8).
Таблиця 8. Густина, в’язкість і число Прандтля молока
|
Молоко
|
t, ºC
|
r, кг/м3
|
m·104, Па·с
|
n·106, м2/с
|
Pr
|
|
Незбиране
|
15
|
1031
|
18,04
|
1,754
|
14,40
|
|
Знежирене
|
15
|
1036
|
17,36
|
1,680
|
14,75
|
|
Згущене з цукром
|
−
|
1280
|
12454
|
973
|
10500
|
|
Згущене знежирене
|
−
|
1100
|
4903
|
446
|
4590
|
Вязкість згущеного ммолока з цукром залежить від температури пастеризації (табл. 9).
Таблиця 9. Залежність
в’язкості згущеного молока з цукром від температури пастеризації
|
Температура пастеризації, ºС
|
m, Па·с
|
|
85...87
|
3,0
|
|
85...87
|
2,9
|
|
85...87
|
4,0
|
|
92...95
|
4,0
|
|
104...106
|
3,7
|
|
104...106
|
4,1
|
|
104...106
|
4,2
|
|
110...112
|
2,9
|
|
110...112
|
2,6
|
|
110...112
|
2,9
|
Таблиця 10. Вплив
температури пастеризації на в’язкість згущеного молока з цукром
|
t, ºC
|
m
молока, Па·с
|
||
|
пастеризації
|
після регенерації
|
свіжого
|
після зберігання при 30 ºС
|
|
103…106
|
Без регенерації
|
7,3
|
17,3
|
|
103…106
|
72...75
|
3,2
|
13,3
|
|
110...115
|
76...78
|
5,8
|
15,5
|
|
95...96
|
65...70
|
2,0
|
3,7
|
|
95…96
|
Без регенерації
|
7,5
|
−
|
В'язкість згущеногомолока з цукром змінюється в процесі зберігання залежно від кількості внесених солей (табл. 11).
Таблиця 11. Зміна
в’язкості згущеного молока з цукром у процесі зберігання залежно від кількості
внесених солей
|
Внесена сіль
|
Кількість солі,
%
|
Кислотність,
ºТ
|
m, Па·с, у процесі зберігання
протягом місяців
|
||
|
2
|
3
|
6
|
|||
|
Без солі (контроль)
|
−
|
39,1
|
15,8
|
29,2
|
45,7
|
|
Хлорид кальцію
|
0,02
|
39,2
|
13,6
|
26,4
|
38,2
|
|
Однозаміщений
фосфорнокислий натрій
|
0,02
|
39,3
|
12,0
|
41,8
|
91,8
|
Активність води та осмотичний тиск молока зазначено у табл. 12.
Таблиця 12. Активність
води та осмотичний тиск молока
|
Продукт
|
Активність води,
аw
|
Осмотичний тиск pосм,
мПа
|
|
Незбиране молоко
|
0,95...0,90
|
0,6...0,7
|
|
Згущене молоко без цукру
|
0,90...0,88
|
3...4
|
|
Згущене молоко з цукром
|
0,85...0,83
|
16…18
|
Коментарі
Дописати коментар