Analytical studies of the rapid cooling process blanched vegetable products nitrogen gas

Abstract

Аналитические исследования процесса быстрого охлаждения бланшированной растительной продукции газообразным азотомПредложена универсальная математическая модель расчета продолжительности быстрого охлаждения блан-шированной растительной продукции газообразным азотом. Модель рассматривает два этапа перемещения температурных фронтов в продукте и позволяет учесть симметричные или несимметричные условия тепло-обмена. Получены новые конечные уравнения для расчета продолжительности охлаждения, а также конечной температуры в термическом центре продукта. Получено уравнение для определения начальной температуры продукта в случае, когда после бланширования и перед началом охлаждения продукт пребывает некоторое вре-мя на открытом воздухе и охлаждается в условиях естественной конвекции. Предложена методика расчета коэффициента теплоотдачи и получены результаты его определения, в виде табличных значений и графических зависимостей, а также результаты оценки степени влияния на его величину толщины продукта, температуры и скорости циркуляции газообразного азота. Получены результаты расчетов продолжительности охлаждения, с учетом двух вариантов условий теплообмена, представленные графическими ее зависимостями от основных процессных параметров в широком их интервале: толщины продукта, температуры и скорости циркуляции газообразного азота, температуры отработанных паров криоагента. Представлены результаты оценки степени влияния этих параметров на величину продолжительности охлаждения. Ключевые слова: математическая модель, быстрое охлаждение, газообразный азот, растительная продукция, бланширование. Информация о статье: ru Moscow National University of Food ProductionThe article deals with a universal mathematical model for calculating the length of blanched vegetable products' rapid cooling with nitrogen gas. The model takes into account two stages of movement of temperature fronts in the product and allows to consider symmetric or asymmetric heat transfer conditions. Novel fi nal equations for calculating the duration of the cooling and fi nal temperature in the thermal center of the product are obtained. An equation for determining the initial temperature of the product in the case when, after blanching and before cooling, the product remains outdoors for some time and is cooled under natural convection. A method of calculating heat transfer coeffi cient is proposed and its results are obtained in the form of table values and graphic dependences. The infl uence degree of the product thickness, temperature, and nitrogen circulation rate on the coeffi cient is shown. Cooling duration, taking into account the two variants of heat transfer conditions presented by their graphic dependences on the wide range of key process parameters (product thickness, the temperature and circulation rate of nitrogen gas, the exhaust temperature of cooling agent vapor) is calculated. The results of the these parameters' effect on the cooling duration are assessed.