hrvatski

Određivanje termofizikalnih svojstava smrznute hrane

U ovom radu , za određivanje toplinske vodljivosti k, početne temperature zamrzavanja Tf, prividne entalpije H i toplinske difuzivnosti alfa, izrađeni su u laboratorijskim uvjetima: uređaj s pravocrtnim izvorom topline za određivanje k impulsnom metodom, DTA-uređaj za određivanje Tf i H kvalitativnom i kvantitativnom analizom DTA-krivulja, te uređaj za određivanje alfa primjenom Dickerson-ove metode. Povezanost mjernih uređaja s računalom, omogućila je neposredno on line pračenje procesa odmrzavanja uzoraka s velikom osjetljivošću mjerenja temperature (10 mK), frekvencijom uzorkovanja (3.5kHz) i statističkom filtracijom izmjerenih vrijednosti temperature i vremena (pravilo+/-3sigma), te jednostavnu obradu i grafičku interpretaciju rezultata. Geometrija mjernih uređaja i primjenjena brzina zagrijavanja uzoraka, osigurali su dominantnost radijalanog jednodimenzonalnog prijelaza topline, minimizaciju utjecaja rubova i mjernih osjetila na raspodjelu temperature u uzorcima, te kvazistacionarnost procesa odmrzavanja čime se osigurava izotermnost uzoraka. Mogućnost određivanja k, Tf, H i alfa primjenom navedenih metoda i izvedenih matemetičkih modela, dobro slaganje eksperimentalnih rezultata s literaturnim, te postignuta reproducibilnost rezultata, potvrđuje uspješnost konstrukcijskih rješenja uređaja (posebice mjernih sustava), te odabir parametara koji definiraju uvjete i način mjerenja. Surimi je pripremljen u laboratorijskim uvjetima od srdele (Sardina pilchardus) uz dodatak NaCl (w=1-10%), karagena (w=1-10%), te smjese NaCl i karagena u masenom omjeru 1:4 (w=1-10%). Maseni udio vode wv u surimiju prije miješanja s dodanim tvarima iznosio je 81.5%. Uzorci kokošjih jaja (melanž, bjelanjaki žumanjak) su u različitim masenim omjerima pomješani s NaCl (w=1-10%). wv u uzorcima bjelanjka, žumanjka i melanža prije mješanja s NaCl iznosili su 88.1%, 47.65% i 64.41%. Kvantitativnom analizom DTA izveden je matematički model H za temperaturno podružje od -25oC do Tf. Osnova modela je primjena postupka kolokacije za numeričku aproksimaciju parcijalne diferencijale jednadžbe prijelaza topline. Određene su H uzoraka surimija s različitim w NaCl i karagena. NaCl pomiješan u jednakim masenim omjerima sa surimijem značajnije od karagena povećava maseni udjel nesmrznute vode wnv, te vrijednosti H. H pri temperaturama zamrzavanja raste u funkciji T od vrijednosti 0 pri -25oC do 350kJ kg-1 pri Tf. Tf uzoraka surimija i jaja određene su iz DTA krivulja. Vrijednosti Tf pokazuju linearnu ovisnost o w dodanih tvari, te su izvedeni regresijski modeli. Najznačajnije smanjenje Tfpokazuju uzorci pomješani s NaCl (w=10%), zatim sa smjesom NaCl i karagena (w=10%), te s karagenom (w=10%), a što je poslijedica relativne molekulske mase dodanih tvari, koja je prema Raoult-ovom zakonu, obrnuto proporcionalna delta T. Tf surimija iznosi -0.95 oC, melanža -0.59oC, bjelanjka -0.5oC, te žumanjka -0.61oC. Tf uzoraka jaja i surimija u funkciji povećanja w dodanih tvari linearno pada, te za : a)surimi pomješan s NaCl (w=10%( iznosi -11.11oC, b) surimi pomiješan s karagenom (w=10%) iznosi -0.73oC, c) surimi pomiješan sa smjesom karagena i NaCl (w=10%) iznosi -9.8oC, d) melanž pomiješan s NaCl (w=10%) iznosi -8.74oC, e) žumanjak pomiješan s NaCl (w=10%) iznosi -20.74oC, f) bjelanjak pomiješan s NaCl (w=10%) iznosi -7.4oC. Matematički model za k izveden je i jednadžbe nestacionarne toplinske kondukcije u konačnom mediju čiji su parametri: k i alfa dio modela rubnih uvjeta. Dokazano je da je odziv mjernog sustava određen eksponencijalno integralnom funkcijom prvog stupnja. U svrhu točnije procjene nagiba linearnog dijela ovisnosti T o ln(t), koji je sukladno matematičkom modelu, obrnuto proporcionalan k, primjenjena je metoda najmanjih kvadrata i Gauss-ove jednadžbe koje daju minimum varijance između izmjerenih podataka i linearne funkcije T(ln(t)). Podaci su rezultat interpretacije temperaturnog odziva pobuđenog toplinskim impulsima s pravocrtnog izvora topline u području snage 1.446-1.889 W m-1. Izmjerenim podacima prilagođen je Schwartzberg-ov model, a valjanost procjene parametara B i k, f, koji su pokazali linearnu ovisnost o w NaCl i karagena, provjerena je statističkom analizom. k surimija linearna je funkcija T iznad Tf, eksponencijalno raste s približno 0.5 W m-2K-1 na približno 1.2 W m-2K-1, dok pri temperaturama ispod Tf umanjene za 5oC, pokazuje blagi linearni porast u funkciji sniženja T. NaCl pri istim w u surimiju značajnije od karagena djeluje na povećanje wnv u uzorcima surimija, te na smanjenje vrijednosti k. Alfa surimija određena je u temperaturnom području iznad Tf i iznosi alfa=1.31 10-7 m2 s-1.

jaja; karagen; mjerne metode za termofizikalna svojstva; matematički modeli prijelaza topline; NaCl u hrani; početna temperatura zamrzavanja; prividna entalpija; surimi; toplinska difuzivnost; toplinska vodljivost

nije evidentirano