食品的热特性.ppt

第五章 食品的热特性 冷藏、烹制、焙烤、巴氏灭菌、冷冻和干燥过程都要涉及到热传递，为了更好的设计工艺和设备，必须了解关于食品热特性的知识。 食品生产中，常遇到的并非是单纯的热对流方式，而是流体流过固体表面时发生的热对流和热传导联合作用的传热过程，即热由流体传递到固体表面(或反之)的过程，通常将它称为对流传热(也称给热)。其特点是靠近固体壁面附近的流体中依靠热传导方式传热，而在流体主体中则主要依靠对流方式传热。 特点： 可在真空中传播 能量传递同时伴随有能量的转换 任何物体只要在绝对零度以上，都能发射辐射 能，但是只有在物体温度较高时，热辐射才能成为主 要的传热方式。 实际进行的传热过程，往往不是上述三种基本 方式单独出现，而是两种或三种传热的组合，而又以 其中一种或两种方式为主。 第二 节 食品传热特性的主要参数 一、比热 1 概述 物质的比热Cp是单位质量的物质温度每 升高一度所需的热量。比热的单位为kJ/kg℃。 引入比热后，可用下面的方程计算质量为M 的食品温度从T1升至T2时所需的热量Q： Q=MCp(T2-T1) 其中Cp为恒压下的比热，它应用在几乎所有食 品加热和制冷加工上，只有带有气体的食品计算时 需要区别Cp和恒容比热Cv；M为食品质量（单位 kg）。 3、比热的测定 混合法： 将一已知质量 Ms的样品加热至温度 Ts，然后将其放入一盛放某流体的铜制 （或铝）容器内，容器质量为 Mc，流 体质量为 Mf，容器和流体的温度 均为 Tf ， 。为了防止热量散失到周围的空 间里，量热器绝热良好。用一个热电偶 或温度计监视流体和样品混合物的温 度，当温度达到 Tav 的平衡值时测出该 值。 如果流体热容 Cpf，金属容器热容 Cpc 已知， 那么就可计算出样品热容。假设没有与周围发生 传递，那么样品损失的热量等于量热器和流体获 得的热量。样品的热容可以按下式计算： Cps=（McCpc+MfCpf）×（Tav-Tf）/Ms（Ts-Tav） 混合法测定比热所需设备简单、操作较方 便，能适应多种物料测定。由于量热器测 定时不可避免的热泄漏，因此对其测定结 果往往要进行误差校正。 差示扫描热量测定 1) DSC的结构与原理 在升温或降温的过程中，物质的结构(如相态)和化学性 质发生变化及光、电、磁、热、力等物理性质也会发生相 应的变化。热分析技术就是在改变温度的条件下测量物质的物 理性质与温度的关系的一类技术。在食品科学中，人们利用这 一技术检测脂肪、水的结晶温度和融化温度以及结晶数量与融 化数量；通过蒸发吸热来检测水的性质；检测蛋白质变性和淀 粉凝胶等物理化学变化。差式扫描量热技术应用为广泛， 它是样品和参照物同时程序升温或降温，并且保持两者温度相 等的条件下，测定流入或流出样品和参照物的热量差与温度关 系的一种技术。 根据测量的方法不同，分两种类型：热流型DSC 和功率补偿型DSC 。 二、导热系数 1 概述 导热率又称导热系数，反映一种物质的传热能 力的大小，单位为 W/m℃。 稳定状态的热传导可以由Fourier定律描述。 在x方向的温度梯度， 为单位时间内通过物体 横截面积的热量，A为垂直于热流方向的面积 将傅立叶定律整理，得导热系数定义式 物理意义：导热系数在数值上等于单位温度梯度下 的热通量。因此，导热系数表征物体导热能力的大 小，是物质的物性常数之一。其大小取决于物质的 组成结构、状态、温度和压强等。 导热系数大小由实验测定，其数值随状态变化很大。 固体的导热系数 液体的导热系数 金属液体：其λ比一般液体高，其中纯Na最高 非金属液体：纯液体的λ比其溶液的大. (金属液体,非金属液体) t↑， λ ↓(水、甘油除外) 在缺乏实验数据时，溶液的导热系数可按经验公式估算，导热系数估算式为： 有机化合物水溶液： λ m=0.9∑aiλi a 组分的质量分率,下标 m表示混合液,i表示组分的序号 有机化合物的互溶混合液： λ m=∑ai λ i 温度的影响：t↑， λ ↑ P的影响: 一般压强范围内， λ随压强变化很小，可忽略 过高(2×105kPa)、过低(3kPa)时，P ↑， λ ↑ 气体的导热系数小，对导热不利，但有利于保温、绝热. 常压下气体混合物的导热系数的估算式：