Category: наука

Category was added automatically. Read all entries about "наука".

Картинка моя

Азбука сушки

Энергия тратится на испарение влаги с поверхности продукта. Если в камеру вошла 1т сырья, то при выходе готовой продукции, к примеру, 50%, потребуется испарить (подвести тепла к поверхности рыбы) 500кг воды. Чтобы превратить в пар 1 кг воды потребуется 0,63кВт тепла (пересчет по удельной теплоте парообразования воды). То есть, чтобы получить 500кг готовой продукции, на сушку нужно потратить 315кВт тепла. На начальных этапах сушки влагоприток от рыбы большой (рыба сырая), а на завершающих этапах подвод теплоты должен быть значительно снижен, так как лишнее подведенное тепло приводит не к испарению влаги с поверхности, а к повышению температуры продукта и плавлению жира из подкожных слоев - жир вытапливается и начинает окислятся на поверхности, вызывая пожелтение и прогоркание продукта.
Влага с поверхности рыбы под действием тепла превратилась в пар, этот пар повышает влагосодержание пара в воздухе до отметки, когда достигается равенство: сколько молекул воды оторвалось с поверхности рыбы, столько же обратно вернулось на ее поверхность. Это состояние динамического равновесия - главный враг сушки. При любой температуре, этот параметр находится в пределах 75-80% относительной влажности. Выше этого уровня относительная влажность без принудительного увлажнения подняться не может. Совет: если после загрузки камеры и включения сушилки, спустя 20-30 минут уровень на приборах относительной влажности показывает значения выше 80% - значит требуется калибровка прибора или в приборе (где применяется) нет воды или есть проблемы с гигроскопичностью тряпки и требуется ее замена.
Поясню главный постулат, который должен знать каждый. В камере установлена какая-то температура. Скажем, вполне безобидная - 22 0C. При уровне относительной влажности в воздухе 75-80%, за счет энергии в воздухе системы и в самой рыбе, эта энергия передается молекулам воды на поверхности рыбы, делая их подвижными и они отрываются от поверхности рыбы. Энергии в рыбе становится меньше - поверхность рыбы охлаждается. Относительная влажность воздуха увеличивается. Молекулам "становится тесно" и часть молекул прилетает на поверхность рыбы и конденсируется на охлажденной поверхности рыбы, согревая ее. Это и есть гомеостаз - динамическое равновесие системы. Но в сушилках еще есть вентиляторы, которые сообщают дополнительную энергию (тепло). Это тепло повышает температуру камеры. Относительная влажность остается на прежнем максимальном уровне - 75-80%, а в воздух "взлетает" дополнительное кол-во молекул, отбирая энергию от поверхности рыбы, но и такое-же количество молекул "приземляется", возвращая энергию. Температура рыбы, соответственно, повышается.
Статья целиком: http://tmeister.ru/smairflow4.shtml
Картинка моя

Летняя жара и закипание мозга.

Прочел невероятно глупую статью на странице аргументов и фактов,
http://www.aif.ru/realty/house/zhara_idi_von_4_luchshih_sposoba_ohladit_kvartiru_bez_kondicionera
Удивительно, что так высок уровень непонимания процессов, происходящих с воздухом. Вот и автор слабо представляет, что такое теплота и энергия, и законы ее сохранения. К примеру, бытовой кондиционер при потреблении 1кВт электроэнергии за счет сжатия фреона способен забрать из квартиры и выбросить в атмосферу в виде горячего воздуха прим.3кВт теплоты. В час. Этого достаточно, чтобы поддерживать в комнате 22град. при любой жаре за окном. Да пусть 2кВт (маломощный, низкоэффективный кондиционер). Прежде всего, основная энергия тратится на конденсацию водяного пара. Он - наш враг номер один. Когда воздух сухой, жара переносится значительно легче. Сухой воздух позволяет поту эффективнее испаряться с нашей кожи. Летом в воздухе высокое содержание пара. Чем выше температура, тем выше способность воздуха принимать в себя влагу. Пытаться увлажнять воздух (вспомним полотенца) - загонять себя в некомфортные условия высокой относительной влажности. Поту испариться сложнее. К слову, полотенца могут помочь зимой, когда аномально низкая влажность в воздухе. Добавить кусочек или два в увлажнитель - вообще мертвому припарка. Он потребляет 50Вт и на эти 50 вт работает. Как и вентилятор, дующий на воду. Да, c поверхности срываются молекулы воды, которые забирают энергию из воздуха. Но даже с понижением на один градус, который мы вряд-ли заметим, возрастет относительная влажность в помещении и нам станет еще более некомфортно. Так что прежде всего нужно сушить воздух в жару, а не увлажнять его. И еще об одном, что выдает в авторе двоечника. Чтобы сделать лед в домашнем холодильнике, чтобы потом добавить его в таз или бачок увлажнителя, нужно из водопроводной воды забрать тепло и рассеять его в помещении, где холодильник установлен, чтобы потом это тепло из воздуха потратить на таяние этого льда. Улавливаете бессмысленность? Замкнутый круг идиотской трансформации энергии.
Картинка моя

Про посол рыбы.

Материал для новой серии статей, посвященных современным методам посола рыбы.
Немножко теории посола рыбы.
Про тузлук. (Нужно не забыть обязательно подправить Википедию. А то там такой бред написан про тузлук, что хоть стой, хоть падай - курам на смех - особенно про картофелину).
Тузлук – чувашское название раствора поваренной соли, укоренившееся в рыбной промышленности, со времени организации промышленных промыслов рыбы на Волге и ее массовой заготовки. Различают два вида тузлука: натуральный (естественный) и искусственный. Натуральный - образовавшийся за счет гигроскопичности соли и осмотических сил раствор при посоле рыбы сухой солью за счет выделившейся из рыбы влаги. Искусственным тузлуком называют раствор соли, который готовят для посола рыбы вручную или с использованием механических средств, растворяя поваренную соль в воде. Искусственный тузлук может иметь различные концентрации соли.
К натуральным тузлукам условно можно отнести и смесь раствора соли и растворимых веществ, выделившихся при смешанном посоле, когда искусственный тузлук смешивается с выделяющейся из рыбы влагой и повышает свою концентрацию за счет растворения кристаллов соли. Также этот тузлук содержит активные вещества белковой природы – ферменты или энзимы, выделяющиеся из тканей рыбы при посоле. Эти вещества могут ускорять процессы созревания и катализировать эти процессы у различных видов рыб. Так как не все рыбы обладают высокой способностью к созреванию. Для примера, натуральный тузлук, образовавшийся при смешанном посоле сельди (обладающей, вероятно, самыми высокими созревательными возможностями), может значительно ускорить созревание леща, имеющие значительно более низкие созревательные возможности .
Ключевым фактором в технологии производства соленой рыбы является плотность тузлука, измеряемая стеклянным ареометром, так как этот способ не требует сложных приборов и стоек к агрессивному воздействию раствора соли. Подставляя данные плотности раствора в таблицу, можно контролировать концентрации растворов.
Для осуществления процесса посола необходимо, чтобы поверхность рыбы окружал раствор соли. В кристаллическом состоянии соль проникнуть в мясо рыбы не может.
Процесс посола основан на явлениях осмоса и диффузии.
Диффузия (применительно к процессу посола) – выравнивание концентрации растворов хлорида натрия (соли) по всему объему рыбы и раствора, в котором рыба солится.
Осмос – давление, оказываемое более концентрированным раствором хлорида натрия на полупроницаемую мембрану (клеточную оболочку) клеток, из которых состоит рыба.
Так как эти два явления являются взаимно дополняющими друг друга, их принято описывать и упоминать вместе при описании процессов посола.
Благодаря этим явлениям, раствор соли с высокой концентрацией (тузлук) проникает в межклеточную жидкость, проходя слой кожи или поверхностный слой мяса, повышая концентрацию соли в межклеточной жидкости, а затем через стенки клеток, из которых состоит мясо рыбы, соль проникает в клетки. Растворы соли всегда стремятся уравнять свою концентрацию. Другими словами, процесс посола будет продолжаться до тех пор, пока соленость мяса рыбы и посольного раствора не выровняются, благодаря именно диффузии и осмосу.
Помимо осмоса и диффузии, при посоле происходят сложные биохимические процессы, связанные с изменением свойств веществ, входящих в состав рыбы (в большинстве своем изменяются белки). Эти процессы, вызванные изменением концентрации соли в рыбе, приводят к изменению свойств мяса рыбы, называемые созреванием. Благодаря созреванию уходит вкус сырой рыбы, и мы можем наслаждаться вкусом созревшей соленой рыбы. Биохимические процессы в рыбе протекают значительно медленнее, чем осмос и диффузия. И хотя эти биохимические процессы созревания (преобразования белков) начинаются одновременно с процессом просаливания, рационально иметь в виду, что основные и качественные изменения произойдут тогда, когда процесс посола будет завершен (соленость достигнет необходимого уровня по всей толще рыбы).

Немножко про методы.
Сухой, смешанный и мокрый… Продолжение будет!
Картинка моя

Теоретическое обоснование сушки. Наследие А.В.Лыкова.

Продолжение серии статей про холодную сушку и вяление.
В 1932-1935 гг. Алексей Васильевич Лыков много и плодотворно работал над проблемой переноса в коллоидных, капиллярно-пористых телах. Им был разработан новый метод определения теплофизических характеристик влажных материалов. В 1935 г. он обнаружил новое явление - термическую диффузию влаги в капиллярно-пористых телах.

При неизотермическом переносе влаги, когда режим прогрева влажного материала обусловливает появление в нем градиента не только влажности, но и температуры, влага внутри материала будет перемещаться как за счет градиента влажности (явление влагопроводности, или концентрационная диффузия), так и благодаря градиенту температуры (явление термовлагопроводности, или термическая диффузия). Эта фундаментальная работа молодого ученого получила широкую известность в СССР и за рубежом. Она была доложена на секции Лондонского королевского общества и опубликована в его протоколах. В литературе явление термовлагопроводности известно под названием эффекта Лыкова. Оно подобно явлению термодиффузии в газах и растворах (эффект Соре). В 1935 г. А. В. Лыков успешно защищает кандидатскую диссертацию на эту тему.

Движение влаги под действием температурного градиента (термовлагопроводность) в коллоидах и капиллярно-пористых телах представляет собой сложный процесс, который включает следующие явления:

1) молекулярную термодиффузию влаги главным образом в виде молекулярного течения пара, происходящую вследствие разной скорости молекул нагретых и холодных слоев материала;

2) капиллярную проводимость, обусловленную изменением капиллярного потенциала, зависящего от поверхностного натяжения, которое с повышением температуры уменьшается, а поскольку капиллярное давление над вогнутым мениском отрицательно, уменьшение давления повышает всасывающее усилие, вследствие чего влага в виде жидкости уходит от нагретых слоев тела к более холодным;

3) перемещение влаги под действием "защемленного" воздуха, поскольку при нагревании материала воздух в порах расширяется и проталкивает жидкость к слоям с более низкой температурой.

Термовлагопроводность является причиной перемещения влаги по направлению потока тепла. Однако при конвективной сушке создается градиент температуры, противоположный градиенту влажности, что препятствует передвижению влаги изнутри к поверхности материала. Но если направления градиента влажности и температурного градиента совпадают, то совпадают и направления соответствующих потоков влаги, которые в сумме дают общий поток влаги. Введенный А. В. Лыковым термоградиентный коэффициент показывает, какой перепад влагосодержания создается в материале при перепаде температуры, равном 1град.С.

А. В. Лыковым показано, что термоградиентный коэффициент зависит от влажности материала, т. е. от термического перемещения влаги, и так же, как и влагопроводность, обусловлен формой связи влаги с материалом.

На основе явлений влагопроводности и термовлагопроводности А. В. Лыков раскрыл механизм усадки и растрескивания материала в процессе сушки, а также переноса водорастворимых веществ и показал, что основным препятствием для быстрой сушки многих материалов является их растрескивание. Причиной появления трещин (локальное разрушение), а также полного разрушения (потеря целостности структуры) является развитие объемного напряженного состояния сушимого материала свыше предельно допустимого, обусловленного прочностью материала. Это напряженное состояние создается недопустимой усадкой, которая в свою очередь возникает в результате неравномерного распределения влагосодержания и температуры внутри материала. Следовательно, основной причиной трещинообразования в процессе сушки является наличие полей влагосодержания и температуры со значительными перепадами этих величин.

Используя эти явления, А. В. Лыков ввел критерий трещинообразования. Зная допустимую величину критерия трещинообразования, всегда можно получить высушиваемый материал высокого качества.

Разработанная А. В. Лыковым теория переноса водорастворимых веществ позволяет регулировать этот процесс. Жидкость во многих материалах содержит в себе растворимые вещества, которые при движении жидкости переносятся с ней и концентрируются на поверхности материала вследствие испарения жидкости. Следует отметить, что для одних материалов это является нежелательным, а для других технологических процессов и материалов - необходимым условием.

Особенно эффективным методом управления переносом вещества является изменение температурного градиента внутри материала. Изменяя величину и направление Δt, можно создать разнообразные условия для перемещения влаги и тем самым воздействовать на физико-химические и биологические свойства материала.

А. В. Лыковым были созданы экспериментальные методы определения удельной массоемкости, потенциалов переноса влаги, коэффициентов влагопроводности и термовлагопроводности.