Внутрішнє тепломасоперенесення при випіканні

Закони перенесення вологи в тісті-хлібі при випіканні

В тісті-хлібі, що випікається, діють дві основні сили переміщення вологи (волого-або масоперенесення):

Перша – вологопровідність, яка виникає під впливом різниці концентрацій вологи в різних шарах вологого капілярно-пористого матеріалу (тіста-хліба) в процесі випікання. Переміщення називається концентраційним або вологопровідністю і відбувається від дільниць з більшою концентрацією до дільниць з меншою концентрацією вологи.

Друга – термовологопровідність, яка виникає під впливом різниці температур в різних шарах вологого капілярно-пористого матеріалу (тіста-хліба) в процесі випікання. Переміщення називається тепловим або термовологопровідністю і відбувається від дільниць з більш високою температурою до дільниць з меншою температурою.

При випіканні тіста-хліба має місце одночасно велика різниця вологостей, наприклад шарів кірки і м’якуша, і значна різниця температур між поверхневими і центральними шарами, при чому названі сили направлені в протилежні сторони (рис. 2) [4].

Переміщення вологи може відбуватися:

§ шляхом дифузії пари при випаровуванні адсорбційної і капілярної вологи, при цьому потенціалом перенесення є парціальний тиск пари.

§ у вигляді рідини шляхом дифузії осмотично зв’язаної вологи, коли потенціалом є осмотичний тиск, і шляхом гідродинамічного переміщення по капілярах під впливом капілярних сил.

Закон вологопровідності або концентраційного переміщення вологи формулюється таким чином:

Щільність потоку вологи, який переміщується за одиницю часу через одиницю поверхні прямо пропорційна градієнту вологовмісту і протилежно спрямована, про що свідчить знак “-”:

і_и = -а´*ρ_о* u,

де і_u  -щільність потоку вологи під впливом різниці концентрацій

        вологи в шарах, кг/(м²*с);

а´ - коефіцієнт дифузії вологи або потенціалопровідності

       масоперенесення, м²/с;

ρ_о – щільність сухого матеріалу в одиниці об’єму вологого тіла, кг/м³;

u – градієнт вологовмісту, .

Закон термовологопровідності або теплового переміщення вологи формулюється так:

Щільність потоку вологи, який переміщується за одиницю часу через одиницю поверхні прямо пропорційна градієнту температури і протилежно спрямована:

i_t = -а´*ρ_о*δ* t,

де і_t -щільність потоку вологи під впливом різниці температур в шарах,

      кг/(м²*с);

δ – відносний коефіцієнт термовологопровідності або термодифузії

       вологи, .

Градієнт температури спрямований як вектор по нормалі до ізотермічної поверхні в бік збільшення температури, але протилежно направленню теплового потоку (рис. 2) [4].