HEAT EXCHANGE DURING FINISHING STERILIZATION OF LIQUID FOOD SYSTEMS WITH DIFFERENT VISCOSITY
Authors: КОРОЛЁВ А.А. , ПОКУДИНА Г.П. , СЕНКЕВИЧ В.И. 
Published: December 2023

Представлены результаты исследований теплообмена при финишной стерилизации жидких пище- вых систем, различных по плотности, вязкости и теплопроводности. Воду, сахарный сироп концентрацией 20, 40 и 60%, водный раствор карбоксиметилцеллюлозы концентрацией 0,5 и 1% дозировали по 370 мл в цилиндри- ческие металлические банки. Пищевые системы (ПС) с контролем температуры tFS(τ) термостатировали до созда- ния в них изотермического поля tFS(τ) = 60°C. ПС нагревали в термостате при температуре tster = (95 ± 0,2)°С и ох- лаждали в воде при температуре (22 ± 2)°С. Температуру tFS(τ) измеряли термопарами с автоматическим термометром, передававшим данные в ПК по интерфейсу RS 485. Зоны измерения tFS(τ) располагали по оси бан- ки на высоте 3–35 мм от дна с шагом 8 мм. Определена локализация наименее прогреваемой зоны по оси ПС на высоте 10–15% от дна. Анализ tFS(τ) в зонах измерения показал различие тепловой инерции на 2% для воды и си- ропа и на 6% для 1%-го раствора карбоксиметилцеллюлозы. Установлено, что значения коэффициентов суперпо- зиции экспоненциальных функций, полученные при аппроксимации tFS(τ) с погрешностью меньше 4%, разли- чаются по вертикальным зонам измерений, и при нагреве больше, чем при охлаждении. Зависимость тепловой инерции термообработки жидких ПС от вязкости нелинейная. Теплообмен вязких ПС в начальной стадии нагре- ва у дна банки при бифуркации изменяется с теплопроводного на конвективный (изменение типа теплопередачи).
The results of studies of heat exchange during the final sterilization of liquid food systems (FS) of different density, viscosity and thermal conductivity are presented. Water, sugar syrup with a concentration of 20, 40, 60%, an aqueous solution of carboxymethylcellulose with a concentration of 0,5 and 1% were dosed with 370 ml in cylindrical metal cans. FS with temperature control tFS(τ) were thermostated until an isothermal field tFS(τ) = 60°C was created in them. FS was heated in a thermostat at a temperature of tster = (95 ± 0,2)°C, cooled in water at a temperature of (22 ± 2)°C. The temperature of tFS(τ) was measured by thermocouples with an automatic thermometer that transmitted data to the PC. The measurement zones tFS(τ) were located along the axis of the jar at а height of 3–35 mm from the bottom in 8 mm increments. The localization of the least heated zone along the FS axis at a height of 10–15% from the bottom was determined. The analysis of tFS(τ) in the measurement zones showed a difference in thermal inertia by 2% for water and syrup and by 6% for 1% solution carboxymethylcellulose. It is established that values of the coefficients of the functions obtained by approximating tFS(τ) by a superposition of exponential functions with an error of less than 4% are greater when heated than when cooled and differ in vertical measurement zones. The dependence of thermal inertia of heat treatment of liquid FS on viscosity is nonlinear. The heat exchange of viscous FS in the initial stage of heating at the bottom of the jar changes during bifurcation from heat conducting to convective (a change in the type of heat transfer).