NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT TRUYỀN NHIỆT TRUYỀN CHẤT TRONG VẬT LIỆU SẤY
3.2.3. Xác định các thông số nhiệt vật lý của cà rốt
Thông số nhiệt vật lý của VLS là một trong những yếu tố có ảnh hƣởng rất lớn đến kết quả tính tốn, vì vậy việc xác định chính xác các giá trị này là điều rất quan trọng và có nghĩa khi sử dụng vào tính tốn QTS. Ở đây chúng tôi giới thiệu và lựa chọn một số các kết quả đã đƣợc cơng bố và áp dụng phổ biến trong tính tốn các đại lƣợng này.
3.2.3.1.Nhiệt dung iêng củ c ốt
Nhiệt dung riêng Cp, kJ/kgK, là lƣợng nhiệt, kJ, cần thiết để làm thay đổi nhiệt độ của một đơn vị vật chất một đơn vị nhiệt độ, K. Một số công thức thực nghiệm thƣờng dùng xác định nhiệt dung riêng đều dựa vào tính theo thành phần của thực phẩm. Công thức ra đời sớm nhất đƣợc Siebel giới thiệu năm 1982 đƣợc Rahman trình bày lại trong [81] với hai giới hạn trên (3.16) và dƣới (3.17) điểm đóng băng:
Cp = 0,837 + 3,348Mw (3.16)
Cp = 0,837 + 1,256Mw (3.17) ở đây, Mw (kgâ/kgVLÂ) là độ chứa ẩm theo cơ sở ƣớt.
Công thức của Seiebel giới thiệu chỉ biểu diễn sự phụ thuộc của nhiệt dung riêng theo độ chứa ẩm trong vật liệu. Khi kể đến thành phần chất béo, nhiệt dung riêng ở trên điểm đơng có thể đƣợc tính bằng cách chia ra ảnh hƣởng của chất béo F, của
phần không chứa chất béo NF và thành phần độ chứa ẩm M theo công thức: Cp = 1,674F + 0,837NF + 4,187Mw (3.18) Sau đó, một số tác giả đã đƣa thêm thành phần chất béo, protein, tro… vào tính tốn Cp và gần đây là Heldman 2002 [61] đã xây dựng biểu thức tính nhiệt dung riêng ở 20oC:
Cp = 1,424XCHO + 1,549XP + 1,675XF + 0,837XASH + 4,187M (3.19) ở đây, XCHO, XP, XF, XASH, M lần lƣợt là thành phần carbonhydrate, đạm, chất béo, tro và độ chứa ẩm. Theo [83] thì cơng thức của Siebel rất chính xác so với số liệu thí nghiệm đối với các loại thực phẩm nhƣ rau quả và các loại thực phẩm không chứa chất béo ứng với độ chứa ẩm M > 0,7. Để mở rộng phạm vi sử dụng tác giả Choi và Okos [48] đã đề nghị một cơng thức tính nhiệt dung riêng theo các thành phần có kể đến sự ảnh hƣởng của nhiệt độ:
Cp=xpCp,p+ xFCp,F +xCHOCp,CHO+ xFiCp,Fi+ xASHCp,ASH+ xwCp,w (3.20) trong đó, xi là thành phần khối lƣợng của thành phần i trong thực phẩm. Các giá trị nhiệt dung riêng Cp đƣợc cho trong bảng 3.1:
Bảng 3.1. Nhiệt dung riêng thành phần của thực phẩm theo nhiệt độ [48]
Nhiệt dung riêng thành phần Sự phụ thuộc vào nhiệt độ Cp,p 2,0082 + 1,2089x10-3 t - 1,3129x10-6t2 Cp,F 1,9842 + 1,4733x10-3 t – 4,8008x10-6t2 Cp,CHO 1,5488 + 1,9625 x10-3t - 5,9399x10-6t2 Cp,Fi 1,8459 + 1,8306 x10-3t - 4,6509x10-6t2 Cp,ASH 1,0926 + 1,8896 x10-3t – 3,6817x10-6t2 Cp,w (0oC ÷ 150oC) 4,1762 - 9,0864x10-5t + 5,4731x10-6t2 Cp,w (-40oC ÷ 0oC) 4,0817 – 5,3062 x10-3t + 9,9516x10-4t2 Đối với các tính tốn trong luận án, chúng tôi sử dụng quan hệ (3.20) để xác định nhiệt dung riêng của VLS.
3.2.3.2.Hệ số dẫn nhiệt củ c ốt
Hệ số dẫn nhiệt của cà rốt ,W/mK, tƣơng tự nhƣ nhiệt dung riêng ảnh hƣởng của nhiệt độ đến hệ số dẫn nhiệt đã đƣợc nhiều cơng trình nghiên cứu nhằm đƣa ra
kết quả phục vụ cho tính tốn, đối với cà rốt, Rao và cộng sự trong [80] cũng trình bày lại cơng thức tính tốn xác định hệ số dẫn nhiệt của thực phẩm theo cách của [48] nhƣ sau:
( )t xw w xp p xF F xFi Fi xCHO CHO xASH ASH