Исследование изобарной теплоемкости некоторых виноградных изделий Азербайджана

Проведено экспериментальное исследование изобарной теплоемкости виноградных продуктов при различных температурах.

Результаты опытов аналитически описаны простыми уравнениями.

В восьмидесятые годы производство винограда в Азербайджане резко увеличилось. Однако, вследствие необоснованной антиалкогольной политики, проводимой руководством бывшего СССР, в конце восьмидесятых годов сократилась как площадь возделывания под виноградниками, так и производство винограда. Это обстоятельство особенно чувствовалось в экономике Азербайджана, находящегося на первом месте по производству винограда. Азербайджан понес существенный экономический убыток. Следует отметить, что необоснованно также резко сократился объем научно-исследовательских работ по технологии виноделия, что привело, следовательно, к уменьшению и снижению ассортимента и качества винных изделий. Это обстоятельство можно проследить из обзора литературы по жидким пищевым продуктам.

В последнее время в связи с переходом к рыночной экономике, вновь возник большой интерес к производству винных изделий из винограда и фруктов. Таким образом, для повышения качества продуктов виноделия и, следовательно, научнотехнического уровня технологии их производства, возникает необходимость изучения термодинамических и переносных свойств вин и виноматериалов Азербайджана. Это может способствовать созданию новой технологической системы и интенсификации существующих производств пищевых продуктов и полупродуктов, в том числе и винных изделий.

По теплофизическим свойствам вин и виноматериалов проведено значительное исследование, но, в основном, в дальнем зарубежье (во Франции, Испании, Италии и, Болгарии).

Азербайджанские вина изучены недостаточно [1-9]. Из стран СНГ хорошо изученными являются вина производства Молдовы, Украины, Крыма, Краснодарского края.

Настоящая работа посвящена изучению теплоемкости винных изделий.

Опыты были проведены методом монотонного нагрева на установке, разработанной в Азербайджанском Техническом Университете.

Для этой цели использована аппаратура ИТ-С-400 конструкции ЛИТМО (Ленинградского института точной механики и оптики), подробно описанная в работе [10].

Изобарная теплоемкость (Ср) жидкости вычислялась по следующему уравнению:

 

где τ⁰_T - время запаздывания температуры на тепломере в опытах с пустой ампулой, в сек; Тт - тоже с заполненной жидкостью ампулой, в сек; Тт = θ_т /b перепад температуры на тепломере, θ_т - тепловая проводимость, определенная из независимых экспериментов, в Вт/К; m_o- масса жидкости в кг.

Опыты проведены с исследуемым слоем (в виде диска) диаметром (15±0,1)х10^-3 м, высотой - (10±0,1)х10^-3 м, с шагом по температуре 10-25К и со скоростью нагрева ~0,1К/с. Для интервала температур t=0-125°С к_Т=0,5Вт/К и τ⁰_T=14 с, в=0,1 К/с при начальном напряжении электрического тока U=40В.

Расчеты показывают, что при измерении Ср винных изделий погрешность опытов составляла максимально 2,7% для области температур t=0-200°C

Для проверки работоспособности прибора предварительно было измерено Ср, модельных жидкостей (вода, метанол). Сравнение полученных результатов с литературными данными удовлетворительно.

При температурах 273-358 К измерено изобарная теплоемкость 12 готовых продуктов переработки винограда. Исследованию подвергались Азербайджанские вина: сухие - Медресели, Ал шераб, Хиндогны, Арпачай; крепленные - Алабашлы, Портвейн 777, Кюрдемир, Агдам, Карабах белый; коньяки - «5 звездочек», Гек-Гель, виноградный спирт. Результаты экспериментов по теплоемкости коньяков приводятся в настоящей работе (табл. 2).

В табл.1 представлены некоторые физико-органолептические показатели коньячного спирта (производства Ханларского винзавода).

Таблица 1. Физико-химические характеристики коньячного виноградного спирта

Анализ полученных результатов опыта показывает, что Ср коньяков и виноградного спирта с увеличением температуры повышается. Причем термический коэффициент теплоемкости для коньяков больше, чем для виноградного спирта, т.к. концентрация этанола в коньяках меньше.

Сравнение изобарной теплоемкости виноградного спирта с таковой для этилового спирта (96% по объему) из [11] показало, что они хорошо согласуются.

Таблица 2. Изобарная теплоемкость Ср, кДж/(кг*К); коньяков и коньячного спирта:

 

Для обобщения экспериментальных данных по Ср коньяков и коньячного спирта использовано уравнение в виде полинома второго порядка

где а_i - коэффициенты; Т - абсолютная температура.

 

С учетом значения коэффициента а; уравнение (2) передает экспериментальные данные исследованных продуктов виноделия с максимальной погрешностью во всем диапазоне температур, не превышающей 0,3%.

Значения а_i представлены в табл. 3.

Таблица 3. Значения коэффициентов а_i в уравнении (2) для вычисления Ср, кДж/(кг*К)

 

Представляет интерес также установление взаимозависимости между изобарной теплоемкостью и плотностью в виноградных изделиях. В работе [12] экспериментально определена плотность исследуемых здесь продуктов в зависимости от температуры. На базе этих данных можно рекомендовать использование следующей зависимости:

 

где ρ- плотность продукта; в_i - коэффициенты, зависящие от рода продукта.

Значения коэффициентов даны в табл 4.

Согласно зависимости (3), кривые Ср = f (р) имеют вогнутость. Увеличение плотности сопровождается снижением значения теплоемкости. Однако, это изменение нелинейно.

Таблица 4. Значения коэффициентов в_i в уравнении (3).

 

Используемая литература

1. Гинзбург А.С., Громов М.А., Красовская Г.И. Теплофизические характеристики пищевых продуктов. Справочник. М.: Пищевая промышленность. 1980 - 286 с.

2. Субботин В.А., Тюрин С.Т., Валуйко Г.Г. Физико-химические показатели вин и виноматериалов. М.: Пищевая промышленность. 1972 - 161 с.

3. Чубик И.А., Маслов А.О. Справочник по теплофизическим характеристикам пищевых продуктов и полуфабрикатов. М.: Пищевая промышленность.1970-183 с.

4. Справочник по производству спирта /Богданов Ю.П., Зотов В.Н., Колосков С.П. -М.: Легкая и пищевая промышленность. 1983 - 480 с.

5. Аскеров Н.Р. Теплофизические свойства виноградных изделий Азербайджана. Автореф. диссертации канд. тех. наук. Баку. АЗИНЕФТЕХИМ. 1987 - 22 с.

6. Назиев Я.М., Аскеров Н.Р., Бадалов Ю.А. Изобарная теплоемкость бинарных и тройных смесей // Изв. ВУЗов СССР. Пищевая технология. 1985. №6, с.64.

7. Чернеева А.И. Экспериментальное исследование тепловых свойств вин // Холодильная промышленность. 1957 №1, с. 50.

8. Rha Chokyun. Thermal properties of foad material - Dordrech - Baston. 1975. p. 312 -352.

9. Bach H.P., Kohe E., Wintrich K.H. Der Einflub des Lesezeitpunktes auf den Wein // Dtsch/ Weinbau. 1992. Bd. 47. №21 - s. 1025.

10. Naziev J.Y. Maye va qazlarin istilik tutumunun ol^lmasi metodikasi. Baki. ELM. 2001 - 157s.

11. Парфентьева Т.Л., Щульгин А.В., Пестунова С. А. Влияние температуры и состава коньяков на их теплоемкость // Изв. ВУЗов СССР. Пищевая технология. 1982. №5 -с.43.

12. Назиев Я.М., Алиев А.Д., Мирзалиев А.А. Исследование плотности продуктов виноделия Азербайджана // Ученые записки АзТУ. Баку. 1993. №4 - с. 80.