Returning heat flow during thermal treatment of food

Abstract

Introduction. Adaptation of newest thermophysical measuring devices permit to receive a new information concerning to technological processes, so permit to use sparingly of energy and raw materials. Materials and methods. Highly sensitive and fast-response compact heat meter – disc diameter of 20 mm and a thickness of 1,2 mm – was used during study of hard cheese ripening. The temperature of air in camera was 10±0,25°C in accordance with regulations. Results and discussion. Result of direct measurement of heat flux with heat meter, which was mounted at the top center surface of the piece of a green cheese is unexpected: near 30 % of the heat which is released in the cheese and discharging with the cooling air is returned to the cheese.Return of heat to cheese is a ballast load for the chiller of ripening cheese chamber. Its elimination or minimization is a source of energy and resources saving. The fact that the return (inverse) of the heat flow in the refrigeration of food processing was not known in the world of science. Ballast heat fluxes can occur in the heat treatment of food products, for example, during stabilization of the surface layer of cooked sausages with oscillating infrared roasting. Inversion heat flow occurs when the heat meter is on the opposite side (in shadow) of the transmitter. The selection of the coagulation time and the voltage on the emitter managed to reduce ballast heat flux in the central layers to one-third and the inverse flow of these layers - to zero. The maximum heat flux (and with it the total energy consumption) is reduced by 15-20 %. The cooling process is necessary to make special arrangements. Reducing the temperature control range during refrigerating treatment would reduce the amount of heat ballast, but would be reduced in proportion and amount of heat withdrawn per cycle "on-off". Reduced cycle time would lead to more rapid wear of chiller parts. If is not possible, you need to install a thermostatic switch as far as possible from the chilled goods. Conclusion. Established fact that the possibility of ballast heat flows - one more argument in favor of a change to absorption chillers with heat recovery, the potential of which is large enough for any food enterprises, including dairy and cheese factory. Вступ. Адаптація новітніх теплофізичних вимірювальних приладів дозволяє отримувати нову інформацію про технологічні процеси, а отже, дозволяє економно використовувати енергію та сировину. Матеріали та методи. Під час дослідження дозрівання твердого сиру використовувався високочутливий і швидкодіючий компактний тепломір – діаметр диска 20 мм і товщина 1,2 мм. Температура повітря в камері становила 10±0,25°С згідно з нормативами. Результати і обговорення. Результат прямого вимірювання теплового потоку за допомогою тепломіра, який був встановлений на верхній центральній поверхні шматка сиру, є неочікуваним: близько 30% тепла, яке виділяється в сирі виділяється з охолоджуючим повітрям і повертається до сиру. Віддача тепла сиром є баластним навантаженням для холодильної камери дозрівання сиру. Його усунення або мінімізація є джерелом енергозбереження та ресурсозбереження. Той факт, що зворотний (інверсний) тепловий потік в холодильних установках харчової промисловості не був відомий світовій науці. Баластні теплові потоки можуть виникати при термічній обробці харчових продуктів, наприклад, при стабілізації поверхневого шару варених ковбас коливальним інфрачервоним обсмажуванням. Інверсія теплового потоку виникає, коли теплолічильник знаходиться на протилежній стороні (у тіні) передавача. Підбором часу коагуляції та напруги на емітері вдалося зменшити баластний тепловий потік у центральних шарах до однієї третини, а зворотний потік цих шарів – до нуля. Максимальний тепловий потік (а з ним і загальне споживання енергії) зменшується на 15-20 %. Процес охолодження необхідно влаштувати спеціально. Зменшення діапазону регулювання температури під час холодильної обробки зменшить кількість теплового баласту, але зменшить пропорцію та кількість тепла, що відводиться за цикл «увімкнення-вимкнення». Скорочення тривалості циклу призведе до швидшого зносу частин холодильної машини. Якщо це неможливо, необхідно встановити термостат якомога далі від охолоджених продуктів. Висновок. Встановлено, що можливість баластних теплових потоків ‒ ще один аргумент на користь переходу на абсорбційні чиллери з рекуперацією тепла, потенціал яких досить великий для будь-яких харчових підприємств, у тому числі молокозаводу та сирзаводу. Введение. Адаптация новейших теплофизических измерительных приборов позволяет получать новую информацию о технологических процессах, а значит, позволяет экономно использовать энергию и сырье. Материалы и методы. При исследовании созревания твердых сыров использовали высокочувствительный и быстродействующий малогабаритный тепломер ‒ диаметр диска 20 мм и толщина 1,2 мм. Температура воздуха в камере составляла 10±0,25°С в соответствии с нормами. Результаты и обсуждение. Результат прямого измерения теплового потока с помощью тепломера, установленного на верхней центральной поверхности куска сыра, неожиданный: около 30% тепла, выделяющегося в сыре и отводимого с охлаждающим воздухом, возвращается в сыр. Отдача тепла сыру является балластной нагрузкой для охладителя камеры созревания сыра. Его устранение или сведение к минимуму является источником энерго- и ресурсосбережения. Дело в том, что обратный (инверсный) поток тепла при охлаждении пищевых продуктов не был известен в мировой науке. Балластные тепловые потоки могут возникать при термообработке пищевых продуктов, например, при стабилизации поверхностного слоя вареных колбас при колебательном инфракрасном обжаривании. Инверсионный тепловой поток возникает, когда теплосчетчик находится на противоположной стороне (в тени) от передатчика. Подбором времени коагуляции и напряжения на излучателе удалось снизить балластный тепловой поток в центральных слоях до одной трети, а обратный поток этих слоев ‒ до нуля. Максимальный тепловой поток (а вместе с ним и общий расход энергии) снижается на 15-20 %. В процессе охлаждения необходимо проводить специальные мероприятия. Уменьшение диапазона регулирования температуры при холодильной обработке уменьшит количество теплового балласта, но будет уменьшено пропорционально и количеству тепла, отводимого за цикл «включено-выключено». Сокращение времени цикла приведет к более быстрому износу деталей чиллера. Если это невозможно, необходимо установить термостатический выключатель как можно дальше от охлаждаемых продуктов. Заключение. Установлен факт, что возможность использования балластных тепловых потоков – еще один аргумент в пользу перехода на абсорбционные холодильные машины с рекуперацией тепла, потенциал которых достаточно велик для любых пищевых предприятий, в том числе для молочно-сыродельных заводов.