Файл: Рогов И.А. Физические методы обработки пищевых продуктов.pdf

охлаждаются до постоянной температуры при помощи проточ­ ной воды, которая поступает в радиометр через штуцер. Горячие спаи термопар для увеличения коэффициента поглощения зачер­ нены ламповой сажей.

Рис. 68. Радиометр системы Бойко:

1— батарея термопар; 2 и 5 — штуцера; 3 — окно; 4 — корпус.

С помощью радиометра измеряют радиационную температу­ ру, равную температуре абсолютно черного тела, излучение ко­ торого равно излучению данного серого тела, т. е.

Из соотношения (II—56) видно, что радиационная температу­ ра ниже истинной температуры

Существует ряд приборов, которые используют в качестве приемников теплового излучения. Одним из них является боло­ метр, принцип действия которого основан на изменении сопро­ тивления зачерненной металлической фольги при нагревании.

8—381 225

Датчики теплового излучения тарируют с помощью моделей абсолютного черного тела.

В основу метода исследования глубины проникновения ин­ фракрасного излучения в материалы положен, как уже указы­

а проницаемость П для интегрального потока ИК-излучения

(%)

Здесь отношение интенсивностей излучения удобно заменить отношением энергий излучения

226

лителей постоянного тока технически усложняет ра­ боту.

При значительной толщине (порядка 20—30 мм) можно счи­ тать, что проницаемость продуктов для интегральных потоков ИК-излучения практически равна нулю. В этом случае опреде­ ляющей оптической характеристикой их является отражатель­ ная способность р и только по ней можно определить коэффи­ циент поглощения а.

Схема установки для определения коэффици­ е н т о в о т р а ж е н и я (МТИММП) для инте­ гральных лучистых по­ токов показана на рис. 70. Источник излучения помещается в кожухе. При помощи коллимаци­ онной трубы вырезают параллельный пучок света и направляют на эталон (исследуемый об­ разец).

Сущность метода со­ стоит в следующем. Если на тело направить поток теплового излучения, то часть его отразится. Сравнивая отраженные потоки от эталонного и исследуемого тел, можно определить коэффициент отражения последнего.

Если для эталонной поверхности, имеющей коэффициент от­

Используемый метод позволяет отказаться от измерения аб­ солютных величин лучистых потоков и нё требует градуировки приемников излучения, так как производимые измерения от­ носительны.

Методика измерений включает настройку системы и собствен­ но измерения. Вначале по зеркальному отражению устанавли­ вают соответствие угла падения лучистого потока на образец углу отражения, затем по четкости светового пятна контроли­

руют параллельность пучка. После этого на место зеркала уста­ навливают исследуемый образец (эталон).

Отражательную способность определяют в следующем поряд­ ке. При закрытой шторке 4 (см. рис. 70) фиксируют показания милливольтметра, соответствующее собственному излучению эта­ лона (образца) Нх, после чего открывают шторку 4 и записы­ вают показаниемилливольтметра, соответствующее величине от­ раженного от эталона излучения Я а. Тогда Я 2 — Нх = Яа — величина, соответствующая потоку ИК-излучения, отраженному от эталона.

Шторку 4 закрывают и помещают исследуемый образец и в том же порядке проводят аналогичные измерения для об­ разца.

Образец (эталон) облучается в течение 10—15 с, чем исклю­ чается возможность его нагревания. Эталон следует выбирать с учетом соответствия углового распределения отражения эта­ лона с гониометрическим распределением отражения образца.

ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

Под оптическими свойствами материала пони­ мают его пропускательную, поглощательную и отражательную способность. Перечисленные характеристики зависят от ряда факторов, в том числе от структуры материала, влагосодержания, форм связи влаги, состояния и цвета поверхности. Пище­ вые продукты содержат значительное количество влаги с разны­ ми формами связи, которые неодинаково отражаются на общем спектре поглощения материала.

Оптические характеристики бывают интегральными и спект­ ральными.

Для практических целей в условиях конкретного излучателя и объема нагрева удобно пользоваться интегральными характе­ ристиками, которые отражают взаимодействие объема с лучис­ той энергией во всем используемом диапазоне длин волн. Интег­ ральные характеристики относятся к длине волны, соответст­ вующей максимуму излучения (Амакс) излучателя. В зависимо­ сти от спектральной характеристики излучателя Хшкс в большей или меньшей степени выражает средний уровень энергии излу­ чения в спектре. Особенно близки эти значения к средним для средневолновой области излучения.

Реальные пищевые продукты обладают четко выраженной селективностью к поглощению ИК-излучения в различных об­ ластях спектра. Поэтому источник ИК-излучения следует выби­ рать с учетом спектральных характеристик материала, к.п.д. аппарата, интенсивности подвода тепла, а также экономических

228

показателей процесса [7]. Для сушки коллоидных капиллярно­ пористых материалов, к которым относится большинство пище­ вых продуктов, важную роль играет поглощательная и пропускательная способность поверхностных слоев. Для обеспечения более интенсивного нагрева и сушки материала желательно, чтобы поверхностные слои его имели большую пропускательную способность, т. е. чтобы зона максимальной температуры значи­ тельно углублялась в материал. С другой стороны, при необхо­ димости проведения процесса обжарки обрабатываемого продук­ та и при сушке тонкослойных материалов необходимо, чтобы падающая на него энергия интенсивно поглощалась в тонком поверхностном слое [6].

Так как в пищевых продуктах содержание воды по объему велико, естественно, вода в значительной мере предопределяет оптические свойства продукта. При анализе проницаемости сло­ ев воды разной толщины от длины волны излучения отчетливо виден ее селективный характер. У пищевых продуктов, содержа­ щих значительное количество воды (60—90%), положения макси­ мумов проницаемости близки к соответствующему положению

229