Бланширование плодов и овощей, Исследование динамики их прогрева

Цель работы. Практическое освоение работы с термопарами и измерительными приборами – потенциометрами, исследование характера прогрева овощей и плодов в центральной (внутренней) части и на поверхности, построение кривых нарастания температуры в зависимости от продолжительности бланширования.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Исследование динамики изменения температуры во внутренних и внешних слоях клубней, корнеплодов, плодов и ягод удобнее всего производить с помощью термопар небольших размеров, что позволяет свободно поместить их внутри клубня или корнеплода, и такие термопары отличаются практически нулевой инерционностью [7].

Изготавливают термопары чаще всего из медного и константанового или хромелевого и копелевого проводов 0,10-0,25 мм. Термопара состоит из рабочего («горячего») спая и спая термокомпенсации («холодного»), который обычно термостатируют при 0 ⁰С в сосуде с тающим льдом. Провода между собой сваривают или спаивают оловом. При этом должен быть обеспечен надежный контакт между проводами. Одноименные (медные) свободные концы термопары в соответствующей полярности подключают к измерительному прибору – электронному милливольтметру или потенциометру. Длины медного и константового проводов выбирают исходя из условий постановки опыта (1-2 м). Желательно, чтобы длина проводов рабочего и компенсационного участков термопары была одинаковой или отличалась незначительно.

2. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

2.1. Приборы и материалы: штатив лабораторный; плитка электрическая; стакан из термостойкого стекла вместимостью 0,8-1,0 дм³; мешалка для перемешивания жидкости; термопара или набор термопар; термометр спиртовый с пределом измерения температуры не ниже 100 ⁰С (допускается ртутный термометр); сосуд для тающего льда; милливольтметр или потенциометр; исследуемый материал.

2.2. Для градуирования термопар собирают установку по схеме, изображенной на рис.1.

«Горячий» спай термопары 5 привязывают к шарику термометра 6 и опускают в стакан с водой 3. Стакан ставят на электрическую плитку 2, установленную на штативе 1. Перед началом отсчета температуры и в процессе градуирования термопар воду в стакане непрерывно и тщательно перемешивают мешалкой 4. «Холодный» спай термопары опускают в сосуд 7 со смесью мелко наколотого льда с водой. Свободные концы термопары или набора термопар подключают к измерительному прибору 8. Отсчет температуры на термометре и измерение ЭДС на потенциометре или вольтметре необходимо проводить одновременно, так как от этого будет зависеть точность градуирования термопар.

Градуирование термопар лучше всего проводить при остывании воды, так как при этом для ускорения процесса в стакан можно постепенно добавлять холодную воду. Замеры температуры и ЭДС проводят через каждые 10 ⁰С в пределах от 0 до 100 ⁰С. При необходимости градуирования термопар при температуре выше 100 ⁰С в качестве среды применяют глицерин или минеральное масло.

Результаты измерений вносят в табл.2.

Таблица 2

По данным замеров строят график зависимости ЭДС от температуры (рис.2), которым пользуются при дальнейших измерениях температуры в клубнях и корнеплодах в процессе выполнения работы для перевода ЭДС в температуру.

Для проведения опыта используют ту же установку для градуирования термопар с изменениями, показанными на рис.3.

«Холодный» спай термопары помещают в сосуд (рис.3) со смесью мелко наколотого льда с водой. Свободные (медные) провода термопары подключают к измерительному прибору 8. «Горячий» спай помещают в измеряемую среду 9 (клубень, корнеплод).

Из картофеля (моркови, свеклы) отбирают три одинаковых по форме и размерам клубня (корнеплода) для трех повторностей опыта и тщательно моют их. В один из клубней (корнеплод) закладывают «горячие» спаи термопар, для чего в клубне тонкой иглой прокалывают отверстия на необходимую глубину. Диаметр отверстия должен точно соответствовать диаметру термопары во избежание образования воздушных мешков. Замеры проводят в трех точках по наименьшему и наибольшему диаметру. Подготовленный клубень с термопарами помещают в кипящую воду (в сосуд для бланширования овощей). Через каждые 2 мин замеряют ЭДС. Опыт проводят в течение 20 мин. То же самое повторяют со вторым и третьим клубнями (корнеплодами).

Данные измерений вносят в табл. 3.

Таблица 3

где t - продолжительность опыта (нарастающим итогом), мин;

Dt - интервал времени между двумя последующими замерами, мин;

t_обр – температура среды, в которой происходит бланширование, ⁰С;

ЭДС – значение ЭДС в момент измерения, мВ;

Рис.4. Кривые изменения температуры в слоях клубня (корнеплода) в зависимости от продолжительности нагрева

По полученным данным строят график изменения температуры в клубне (по слоям) в зависимости от продолжительности бланширования (рис.4) и делают соответствующие выводы.

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 6