Теплофизические свойства муки и теста

Теплофизические свойства муки и теста

Теплофизические свойства обусловливает характер и скорость нагревания и охлаждения материала.

При созревании муки выделяется теплота за счет адсорбции влаги. На созревание влияет и начальные температурные условия - прогрев муки пе­ред загрузкой ее в бункера бестарного хранения и др.

К теплофизическим свойствам муки и теста относят также теплоту, выделяющуюся при физико-химических процессах, и функции состояния (внутреннюю энергию, энтальпию и др.).

Характеристики теплофизических свойств

   λ  – теплопроводность Вт/(м∙К),

α  – температуропроводность, м²  / с

    С – теплоёмкость, Дж/К,

Теплопроводность – перенос теплоты структурными частицами вещества в процессе их теплового движения

Рекомендуемые материалы

Закон Фурье

 вектор потока энергии (количество энергии), проходящей в единицу времени через единицу площади перпендикулярно к  каждой оси.

  коэффициент теплопроводности,     [Вт/(м∙К)]

Температуропроводность – величина, характеризующая скорость изменения температуры.

Численно равна отношению коэффициента теплопроводности к произведению удельной теплоемкости (при постоянном давлении) на плотность.

Коэффициент температуропроводности – физический параметр, характеризующий скорость изменения его температуры в нестационарных тепловых процессах.

α  – температуропроводность, [м²  / с]

На коэффициент теспературопроводности оказывает влияние влажность, температура, пористость, химический состав и рецептура теста-хлеба и т.д.

Теплоемкость – количество теплоты, поглощаемое телом при нагревании на 1 градус.

            С – теплоёмкость, [Дж/К]  ,

                   удельная теплоёмкость,    [Дж/ (кг · К)]

Мука, тесто, хлеб - это влажные капиллярно-пористые тела, каждое из которых представляет собой трехфазную систему, состоящую из твердого каркаса, воздуха в порах и воды. Влага, находящаяся в порах, оказывает большое влияние на теплофизические характеристики.

Процессы тепло и температуропроводности определяются влажностью вещества.

Теплота передается через твердый каркас вещества и воздух в порах конвекцией и изучением между стенками пор. Все виды переноса  теплоты характеризует эквивалентный коэффициент теплопроводности

                                    λэкв=λ +λк +λл,  где

λ - истинный коэффициент теплопроводности  твердого скелета и воздуха в порах, Вт/(м∙К),

 λ _к - коэффициент переноса теплоты конвекцией, Вт/(м∙К)

 λ _л - коэффициент лучистой теплопроводности, Вт/(м∙К).

Можно пренебречь конвективным теплообменом, если диаметр пор менее  5 мм и перепад температур менее 10°С, и лучистым, если диаметр пор менее 0,5 мм. Тогда для сырья и полуфабрика­тов хлебопекарного производства λ _экв = λ.

Для пшеничной муки 1-го сорта с ростом влажности (в интер­вале влажности 10-20 %, наиболее характерной для производст­венных условий) тепло- и температуропроводность равномерно повышаются. Это объясняется тем, что точечное соприкоснове­ние частиц сухого материала с воздушными прослойками стано­вится более тесным посредством прослоек, занятых водой. При увеличении влаги в муке количество воздуха в ней уменьшается, что приводит к заметному увеличению λ. Жидкость в материале перемещается в присутствии "защемленного" в порах воздуха, если связь влаги с материалом осмотическая. Чем мельче и рав­номернее поры, тем больше общая поверхность образования тон­кой водной пленки.

С ростом влажности λ, α = f (W) увеличиваются и в значитель­ной мере зависят от плотности муки, которая находится в бунке­рах бестарного хранения муки. С увеличением плотности муки в бункерах бестарного хранения теплопроводность растет (при од­ной и той же влажности). Это объясняется меньшим содержанием воздуха в материале и более плотным контактом структурных элементов муки и воды.

 Для муки 1-го сорта в интервале W = 10-20 % при t = 20 °С  и

           ρ = 600 кг/м³       λ = 0,14 - 0,15  Вт/(м∙ К),

при  ρ = 800 кг/м³     λ = 0,16 - 0,17 Вт/(м∙К),

при  ρ = 1000 кг/м³  λ = 0,168 - 0,19 Вт/(м∙ К).

Температуропроводность муки в бункере при ρ от 600 до 900 кг/м³ составляет 18,8 - 15,7 м²/с, т.е. изменяется незначительно.

Удельная теплоемкость муки           2,1 кДж/(кг · К)

                                                             0,5 ккал/(кг · К)

Рекомендуем посмотреть лекцию "Культура и стили руководства".

Теплофизические характеристики теста из пшеничной муки 1-го сорта при W = 41-49 % и температуре 28-30°С значительно превышают характеристики муки. Так, если при замесе теста λ = 0,57 Вт/(м∙К), то после 60 мин брожения λ = 0,42 Вт/(м∙К) и т.д.

В процессе брожения, разделки и расстойки плотность теста и муки меняется. Например, при замесе она равна 1180 кг/м³, после брожения - 900, деления - 1040, расстойки - 670, а готового изделия - 400 кг/м³. Следовательно, процесс брожения оказывает большое влияние на плотность массы, поэтому теплофизические характеристики для каждой стадии тестоприготовления должны быть оптимальными.

Обработка экспериментальных данных по коэффициенту теплопроводности теста из пшеничной муки 1-го сорта влажностью W = 41 - 49 % при температуре Т = 301-313 К позволяет для ρ = 585 - 1150 кг/м³ вычислить значение теплопроводности: λ = 0,159 + 0,000263 ρ.

 Более сложны зависимости λ = f (t, τ, ρ) для выпечки теста - хлеба, так как перенос теплоты связан с переносом массы  - термовлагопроводностью.

Удельная теплоемкость теста, Дж /(кг∙К), может быть определена по формуле аддитивности С= 1675 + 25,1∙ W.