Effect of concentration on the phys

Effect of concentration on the physical properties of cashew juice
Patricia Moreira Azoubel a,*, D
ebora Cristina Cipriani b, ^Anoar Abbas El-Aouar b,
Graziella Colato Antonio b, Fernanda Elizabeth Xidieh Murr b
a Embrapa Semi-Arid, BR 428, Km 152, P.O. Box 23, Petrolina, PE 56302-970, Brazil
b Department of Food Engineering, College of Food Engineering, State University of Campinas, P.O. Box 6121, Campinas, SP 13083-970, Brazil
Received18 November 2003; accepted4 April 2004
Abstract
Thermal conductivity, thermal diffusivity, density and viscosity of cashew juice were measured at 30
C for soluble solids content
ranging from 5.5 to 25
Brix. Thermal conductivity and diffusivity were determined using a linear heat source probe. Both properties
were found to decrease with the increase of soluble solids content, while density and viscosity increased. Empirical models were fitted
to the experimental data for each property and the accuracy of those models was checked.
 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.
Keywords: Cashew juice; Density; Thermal properties; Thermal diffusivity; Thermal conductivity; Viscosity
1. Introduction
Cashew juice is widely available on the Brazilian
market. This juice, which is a complex mixture of vitamins,
polyphenols, sugar, mineral salts, organic acids
andamino acids, is an excellent source of vitamin C,
containing approximately six times more vitamin C than
orange juice (da Silva, Collares, & Finzer, 2000; Soares
& Maia, 1970).
A knowledge of thermal properties is necessary for
effective design of food processing equipment, such as
heat exchangers andother equipment requiring pumping
of the product (de Moura, Germer, Jardim, &
Sadahira, 1998).
Over the years both measuredvalues of thermophysical
properties of foodas well as the mathematical
models for their calculation have been published
(Bhumbla, Singh, & Singh, 1989; de Moura et al., 1998;
Dickerson, 1968; Polley, Synder, & Kotnour, 1980; Riedel,
1949). However, the majority of the available data
for fruits are for sub-tropical ones. Little published
information is available about the thermal properties of
tropical fruit products like juices.
The objective of this work was to determine density,
thermal conductivity, thermal diffusivity and the rheological
behaviour of cashew juice as a function of soluble
solids content and to compare the experimental data
andthe values obtained from the mathematical models
foundin the literature.
2. Theory
Several methods are available to measure physical
properties of food. The line heat source probe can be
employed for the determination of thermal conductivity
andtherm al diffusivity simultaneously (Choi & Okos,
1983; Nix, Lowery, Vachen, & Tanger, 1967). Advantages
of this methodare the short duration of the
experiments, simplicity, speedan drelative ly small sample
requirement (AbuDagga & Kolbe, 1997; Tocci,
Flores, & Mascheroni, 1997).
The theory of this methodis presentedin detail by
many researchers (Blackwell, 1954; Nix et al., 1967) and
is basedon the fact that the temperature rise at a point
close to a line heat source, in a semi-infinite solid, subjectedto
a step change heat source, is a function of time,
the thermal properties of the solidandthe source
strength (Choi & Okos, 1983). The expression in which
the thermal conductivity may be obtained is
Journal of FoodEnginee ring 66 (2005) 413–417
www.elsevier.com/locate/jfoodeng
* Corresponding author. Tel.: [phone]; fax: [phone]-
1744.
E-mail address: [e-mail] (P.M. Azoubel).
0260-8774/$ - see front matter  2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.
doi:10.1016/j.jfoodeng.2004.04.008
k ¼
Qlnðt2  t0Þ=ðt1  t0Þ
4pðT2  T1Þ
; ð1Þ
where k is the thermal conductivity of the sample
(Wm1 K1), Q is the heat source strength (Wm1), t1
and t2 are the initial andfinal times (s), respectively,
when lnðtÞ versus T plot becomes linear and T1 and T2
are the temperature (K) at times t1 and t2, respectively.
A time correction factor (t0) was introduced to correct
the effect of finite heat diameter and finite heat
resistance between the heat source andthe sample (Van
der Held & Van Drunen, 1949).
The determination of thermal diffusivity using the line
source technique is possible without information of
density and specific heat by using the following expression
(Choi & Okos, 1983):
T ¼
Q
2pk
Z a
b
expðb2Þ
b
db; ð2Þ
where b is inversely proportional to ðaÞ0:5:
b ¼
r
2 ffiffiffiffi at
p ; ð3Þ
where r is the distance from the heat line (m) and a is the
thermal diffusivity (m2 s1).
Nix et al. (1967) give the following series expression
for evaluation of the above integral:
T ¼
Q
2pk


Ce
2
 ln b þ
b2
2  1!

b4
4  2!
þ  

; ð4Þ
where Ce is Euler constant (0.577).
Nix et al. (1967) foundthat the first 40 terms of the
above equation needto be evaluatedto insure convergence.
However, for values of 0 < b < 0:16, the residual
error occurs if only the first two terms within the
brackets are taken. That condition is easily attained if
the probe andthe point where temperature is measured
are closely locatedandthe time is larger (order of
minutes; Urbicain & Lozano, 1997).
3. Material and methods
3.1. Materials
Cashew juice at various soluble solids content (5.5–25

Brix) was made from a 9.6
Brix pulp obtainedin a
local market of Campinas, Brazil. The main characteristics
of this pulp juice are summarizedin Table 1.
The 5.5
Brix juice was made by reconstituting the
original pulp with distilled water. The concentration of
cashew juice was carriedout in a rotary evaporator, in
which the evaporation chamber was rotating at a constant
speedin a water bath at 54
C. The solutions were
concentratedto 11.3, 15.5, 17.0, 20.0, 23.4 and25.0

Brix. All the obtainedjuice s were filtered to remove
suspended particles using a 50 mesh sieve with an
opening width of 300 lm. The total soluble solids were
measuredby a bench refractometer (PZO Warszawa).
Each juice sample was placedin 50 ml beakers. Error
due to natural convection was avoided by adding 2%
agar to the juice.
3.2. Thermophysical properties
The thermophysical properties were determined at 30

C, accurately controlledwith a constant temperature
circulation bath. Experiments were conducted in triplicate.
A Pycnometric methodwas usedto determine the
density of cashew apple. Pycnometers of 25 ml capacity
were usedan dthey were calibrated with water. A water
bath was usedfor controlling temperature.
A probe was usedto measure simultaneously thermal
conductivity and thermal diffusivity. The probe encloses
a heater wire anda thermocouple junction containedin
a hypodermical needles (L ¼ 5 cm, D ¼ 0:2 cm for the
thermal conductivity probe and L ¼ 5 cm, D ¼ 0:1 cm
for the thermal diffusivity probe). Construction of the
line heat source probe is described by Choi and Okos
(1983).
A constant electrical current of 3.6 A was appliedto
the heater wire. The system was computerizedanda
Scanlog data aquisition software recorded the thermocouple
reading every 4 s for a total duration of 20 min
(Fig. 1). A digital multimeter was used to check the
voltage during data collection.
The thermal conductivity and the thermal diffusivity
probes were positionedin the samples in such a way that
Table 1
Specifications of the 9.6
Brix cashew juice
Moisture (%) 90.4
Total sugars (%) 10.24
Reducing sugars (%) 9.85
pH 3.88
Fibers (%) 0.24
Fig. 1. Thermal conductivity and diffusivity measurement apparatus.
414 P.M. Azoubel et al. / Journal of Food Engineering 66 (2005) 413–417
the full length of the probes were covered. Thermal
conductivity was calculated on the basis of Eq. (1). The
heat input Q in this equation was calculatedfrom the
resistance of the constantan heater andthe electrical
current, according to the equation Q ¼ I2R. The probe
was tested by determining thermal conductivity and
thermal diffusivity of water (2% agar).
A programmable Brookfieldrheomet er (LV DV-II+)
was usedto determine the viscosity andshear rate of
juice. The sample was put in the concentric cylinder of
the rheometer andheated in a water bath at 30
C. The
power law parameters were determined from the
apparent viscosities measuredat different shear rates.
4. Results and discussion
4.1. Thermal conductivity and thermal diffusivity
Experimental results of thermal conductivity (k) and
thermal diffusivity (a) at eight selectedsoluble solids
levels ranging from 5.5 to 25
Brix at 30
C are shown in
Figs. 2 and3, respectively. There was a strong dependence
of these properties on concentration and a
noticeable decrease was observed as concentration increased.
With an increase in water fraction of fruit juices,
there is an increase in these thermal properties of
fruit juices because comparedwith thermal conductivity
and thermal diffusivity of the solids present in the juice,
since water has a higher value of these properties.
Measurements of k and a of cashew juice were not
foundin the literature. However, the obtained values fall
into the range reportedfor other fruits andtheir products,
like juices andpul ps (Constenla, Lozano, &
Capriste, 1989; Jaramillo-Flores & Hernandez-Sanchez,
2000; Singh, 1982; Zainal, Rahman, Ariff, Saari, & Asbi,
2000).
Values of k and a predicted by different models are
shown in Figs. 2 and3, respectively. It is seen that the
proposedmod els are more accurate, with R2 > 0:93:
k ¼ 0:5994  6:0527  103C ðR2 ¼ 0:974Þ; ð5Þ
a ¼ 1:45751  107  0:00558  107C ðR2 ¼ 0:932Þ;
ð6Þ
where C is the concentration (
Brix).
4.2. Density
The relationship between the density of cashew juice
andsoluble solids can be presentedas a straight line
(Fig. 4) andgiven as
q ¼ 0:99562 þ 0:00412C ðR2 ¼ 0:996Þ: ð7Þ
The density of cashew juice increased with increasing
soluble solids concentration. This result is in agreement
with depectined and clarified peach juice and orange
5 10 15 20 25 30
0.40
0.42
0.44
0.46
0.48
0.50
0.52
0.54
0.56
0.58
0.60
0.62
k (W.m-1.K-1)
C (°Brix)
Experimental
Kolarov & Gromov (1973)
Spells (1960)
Rie

Kết quả (Việt) 1:

Hiệu quả của tập trung vào các đặc tính vật lý của nước trái cây hạt điềuPatricia Moreira Azoubel một, *, D ebora Cristina Cipriani b, ^ Anoar Abbas El-Aouar b,Graziella Colato Antonio b, Fernanda Elizabeth Xidieh Murr bEmbrapa bán khô cằn, BR 428, Km 152, P.O. Box 23, Petrolina, PE 56302-970, Bra-xinb sở thực phẩm kỹ thuật, kỹ thuật đại học thực phẩm, đại học bang Campinas, P.O. Box 6121, Campinas, SP 13083-970, Bra-xinReceived18 tháng 11 năm 2003; accepted4 tháng 4 năm 2004Tóm tắtĐộ dẫn nhiệt, nhiệt diffusivity, mật độ và độ nhớt của nước trái cây điều được đo ở 30 C cho nội dung chất rắn hòa tankhác nhau, từ 5,5 đến 25 Brix. Độ dẫn nhiệt và diffusivity đã được xác định bằng cách sử dụng một thăm dò nguồn tuyến tính nhiệt. Cả hai thuộc tínhđã được tìm thấy để giảm với sự gia tăng của hòa tan chất rắn nội dung, trong khi mật độ và độ nhớt tăng lên. Thực nghiệm mô hình được trang bịđể các dữ liệu thử nghiệm cho mỗi tài sản và sự chính xác của những mô hình đã được kiểm tra.Năm 2004 Elsevier Ltd. Tất cả các quyền.Từ khóa: Hạt điều nước; Mật độ; Tính chất nhiệt; Nhiệt diffusivity; Độ dẫn nhiệt; Độ nhớt1. giới thiệuNước trái cây điều là có sẵn rộng rãi trên Brazilthị trường. Nước trái cây này, mà là một hỗn hợp phức tạp của vitamin,polyphenol, đường, muối khoáng, acid hữu cơaxít andamino, là một nguồn tuyệt vời của vitamin C,có khoảng sáu lần nhiều vitamin C hơnnước cam (da Silva, Collares, & Finzer, năm 2000; Soares& Maia, 1970).Một kiến thức về tính chất nhiệt là cần thiết choCác thiết kế hiệu quả của thực phẩm chế biến thiết bị, chẳng hạn nhưbộ trao đổi nhiệt andother thiết bị đòi hỏi phải bơmcủa sản phẩm (de Moura, Germer, Jardim, &Sadahira, 1998).Trong những năm qua cả hai measuredvalues bị nhiệt vật lýthuộc tính của foodas cũng như các toán họcMô hình cho tính toán của họ đã được công bố(Bhumbla, Singh, & Singh, 1989; de Moura và ctv, 1998;Dickerson, năm 1968; Polley, Synder, và Kotnour, 1980; Riedel,Năm 1949). Tuy nhiên, phần lớn các dữ liệu có sẵnĐối với trái cây cho tiểu nhiệt đới người. Ít được công bốthông tin có sẵn về các tính chất nhiệt củasản phẩm trái cây nhiệt đới như nước trái cây.Mục tiêu của công việc này là để xác định mật độ,độ dẫn nhiệt, nhiệt diffusivity và các lưu biếnhành vi của điều nước trái cây như là một chức năng của hòa tannội dung chất rắn và so sánh dữ liệu thử nghiệmvà các giá trị thu được từ các mô hình toán họcfoundin các tài liệu.2. lý thuyếtMột số phương pháp có sẵn để đo vật lýthuộc tính của thực phẩm. Thăm dò nguồn dòng nhiệt có thểsử dụng cho việc xác định độ dẫn nhiệtandtherm al diffusivity cùng một lúc (Choi & Okos,1983; Nix, Lowery, Vachen, & Tanger, 1967). Lợi thếcủa này methodare trong thời gian ngắn của cácthí nghiệm, đơn giản, speedan drelative lý mẫu nhỏyêu cầu (AbuDagga & Kolbe, 1997; Tocci,Flores, & Mascheroni, 1997).Lý thuyết này chi tiết presentedin methodis bởinhiều nhà nghiên cứu (Blackwell, năm 1954; Nix et al., 1967) vàbasedon là một thực tế rằng nhiệt độ tăng lên tại một điểmgần với một nguồn nhiệt dòng, trong một rắn bán vô hạn, subjectedtomột bước thay đổi nguồn nhiệt, là một chức năng của thời gian,Các tính chất nhiệt của nguồn solidandthesức mạnh (Choi & Okos, 1983). Biểu hiện trong đóđộ dẫn nhiệt có thể được thu được làTạp chí FoodEnginee vòng 66 (2005) 413-417www.Elsevier.com/Locate/jfoodeng* Tác giả tương ứng. Điện thoại: + 55-87-3862-1711; Fax: + 55-87-3862 -1744.E-mail địa chỉ: [e-mail] (chiều Azoubel).0260-8774 / $ – xem trước quan trọng năm 2004 Elsevier Ltd. Tất cả các quyền.Doi:10.1016/j.jfoodeng.2004.04.008k ¼Qlnðt2 t0Þ = ðt1 t0Þ4pðT2 T1Þ; ð1Þk là độ dẫn nhiệt của mẫu(Wm 1 K 1), Q là nhiệt nguồn sức mạnh (Wm 1), t1và t2 andfinal ban đầu lần (s), tương ứng,Khi trở thành lnðtÞ so với T cốt truyện tuyến tính và T1 và T2có nhiệt độ (K) lần t1 và t2, tương ứng.Một yếu tố điều chỉnh thời gian (t0) đã được giới thiệu để sửa chữaảnh hưởng của nhiệt độ hữu hạn đường kính và nhiệt độ hữu hạnkháng chiến giữa nguồn nhiệt và mẫu (Vander Held & Van Drunen, 1949).Xác định nhiệt diffusivity bằng cách sử dụng dòngnguồn kỹ thuật có thể mà không có thông tin củamật độ và nhiệt bằng cách sử dụng các biểu hiện sau(Choi & Okos, 1983):T ¼Q2pkZ mộtbexpð b2ÞbDB; ð2Þnơi b là tỷ lệ nghịch với ðaÞ0:5:b ¼r2 ffiffiffiffi lúcp; ð3Þnơi là khoảng cách từ dòng nhiệt (m) và một là cácnhiệt diffusivity (m2 s 1).Nix et al. (1967) cho biểu thức loạt sauđể đánh giá tích phân ở trên:T ¼Q2pkCE2LN b þB22 1!B44 2!þ  ; ð4Þđó Ce là hằng số Euler (0.577).Nix et al. (1967) foundthat các điều khoản đầu tiên 40 của cáctrên phương trình cần evaluatedto bảo đảm hội tụ.Tuy nhiên, với giá trị 0 < b < 0:16, còn lạilỗi xảy ra nếu chỉ hai lần đầu tiên điều khoản trong vòng cáckhung được chụp. Rằng tình trạng dễ dàng đạt được nếuCác thăm dò và điểm nơi nhiệt độ được đođang chặt chẽ locatedandthe thời gian là lớn hơn (Huân chươngphút; Urbicain & Lozano, 1997).3. tài liệu và phương pháp3.1. vật liệuNước trái cây điều nhiều nội dung chất rắn hòa tan (5,5-25Brix) đã được thực hiện từ một 9.6 Brix bột giấy obtainedin mộtthị trường địa phương của Campinas, Bra-xin. Đặc điểm chínhcủa nước trái cây bột giấy này là summarizedin bảng 1.Nước trái cây Brix 5.5 đã được thực hiện bởi reconstituting cácgốc bột với nước cất. Nồng độnước trái cây điều vào carriedout trong một máy chưng cho khô,mà phòng bốc hơi quay ở một hằng sốspeedin tắm nước ở 54 C. Các giải pháp đãconcentratedto 11.3, 15.5, 17.0, 20.0, 23.4 and25.0Brix. Tất cả s obtainedjuice được tinh lọc để loại bỏbị đình chỉ hạt bằng cách sử dụng một 50 lưới sàng với mộtmở rộng 300 lm. Tổng chất rắn hòa tanmeasuredby một cuốn refractometer (PZO Warszawa).Mỗi mẫu nước trái cây là placedin 50 ml lọ. Lỗido sự đối lưu tự nhiên được tránh bằng cách thêm 2%Agar để nước trái cây.3.2. bị nhiệt vật lý tài sảnCác thuộc tính bị nhiệt vật lý đã được xác định tại 30C, chính xác controlledwith một nhiệt độ không đổilưu thông tắm. Thí nghiệm được tiến hành trong triplicate.Từng Pycnometric methodwas xác định cácmật độ của Điều apple. Pycnometers của 25 ml năng lựclà usedan dthey đã được hiệu chỉnh với nước. Một nướctắm là usedfor kiểm soát nhiệt độ.Một thăm dò là biện pháp từng đồng thời nhiệttính dẫn điện và nhiệt diffusivity. Các thăm dò bao quanhmột nóng dây anda độ giao lộ containedinkim hypodermical (L ¼ 5 cm, D ¼ 0:2 cm cho cácthăm dò độ dẫn nhiệt và L ¼ 5 cm, D ¼ 0:1 cmcho việc thăm dò nhiệt diffusivity). Xây dựng cácdòng nhiệt nguồn thăm dò được mô tả bởi Choi và Okos(1983).Một dòng điện không đổi của 3,6 A là appliedtoDây đun nóng. Hệ thống đã computerizedandaScanlog dữ liệu mua lại phần mềm ghi lại độđọc mỗi 4 s cho tổng thời lượng của 20 phút(Hình 1). Một multimeter kỹ thuật số được sử dụng để kiểm tra cácđiện áp trong thu thập dữ liệu.Độ dẫn nhiệt và nhiệt diffusivitythăm dò là positionedin mẫu trong một cách như vậy màBảng 1Thông số kỹ thuật của các nước trái cây 9.6 điều BrixĐộ ẩm (%) 90,4Tất cả đường (%) 10,24Giảm đường (%) 9.85pH 3,88Sợi (%) 0,24Hình 1. Nhiệt độ dẫn điện và diffusivity đo lường bộ máy.414 chiều Azoubel et al. / tạp chí thực phẩm kỹ thuật 66 (2005) 413-417chiều dài đầy đủ của các đã được bảo hiểm. Nhiệttính dẫn điện đã được tính toán trên cơ sở Eq. (1). Cácđầu vào của nhiệt, Q, trong phương trình này là calculatedfrom cácsức đề kháng của constantan nóng và các điệnhiện tại, theo phương trình Q ¼ I2R. Thăm dòđã được thử nghiệm bằng cách xác định độ dẫn nhiệt vànhiệt diffusivity nước (2% agar).Một Brookfieldrheomet lập trình er (LV DV-II +)từng xác định mức độ nhớt andshear củanước trái cây. Mẫu đã được đặt trong tâm xi-lanh củaandheated rheometer trong một bồn tắm nước ở 30 C. cácđiện luật tham số được xác định từ cáctỷ giá khác nhau cắt của độ nhớt rõ ràng measuredat.4. kết quả và thảo luận4.1. nhiệt độ dẫn điện và nhiệt diffusivityCác kết quả thử nghiệm của độ dẫn nhiệt (k) vànhiệt diffusivity (a) tại tám selectedsoluble chất rắncấp độ khác nhau, từ 5,5 đến 25 Brix lúc 30 C được hiển thị trongFigs. 2 and3, tương ứng. Đã có một sự phụ thuộc mạnh mẽCác tài sản trên tập trung và mộtgiảm đáng chú ý quan sát như là nồng độ tăng lên.Với sự gia tăng trong nước phần nhỏ của nước ép trái cây,đó là sự gia tăng trong các tính chất nhiệt củatrái cây juices vì độ dẫn nhiệt comparedwithvà nhiệt diffusivity của chất rắn hiện diện trong nước trái cây,kể từ khi nước có một giá trị cao hơn của các thuộc tính này.Đo đạc về k và một điều nước trái cây khôngfoundin các tài liệu. Tuy nhiên, các giá trị thu được rơivào khoảng reportedfor khác trái cây andtheir sản phẩm,giống như nước trái cây andpul ps (Constenla, Lozano, &Capriste, năm 1989; Jaramillo-Flores & Hernandez-Sanchez,năm 2000; Singh, 1982; Zainal, Rahman, Ariff, Saari, và Asbi,năm 2000).Giá trị của k và một dự đoán bởi mô hình khác nhauHiển thị trong Figs. 2 and3, tương ứng. Nó được nhìn thấy rằng cácproposedmod els chính xác hơn, với R2 > 0:93:k ¼ 0:5994 6:0527 10 3 c ðR2 ¼ 0:974Þ; ð5Þmột ðR2 0:00558 10 7C ¼ 1:45751 10 7 ¼ 0:932Þ;ð6Þnơi C là nồng độ (Brix).4.2. mật độMối quan hệ giữa mật độ của nước trái cây hạt điềuandsoluble rắn có thể là presentedas một đường thẳng(Hình 4) andgiven nhưq ¼ 0:99562 þ 0:00412 C ðR2 ¼ 0:996Þ: ð7ÞMật độ của nước trái cây điều tăng với sự gia tăngnồng độ chất rắn hòa tan. Kết quả này là trong thỏa thuậnvới depectined và nước trái cây đào làm rõ và màu da cam5 10 15 20 25 300,400,420,440,460,480,500,520,540,560,580,600,62k (W.m-1.K-1)C (° Brix)Thử nghiệmKolarov & Gromov (1973)Phép thuật (1960)Rie

Kết quả (Việt) 2:

Ảnh hưởng của nồng trên những đặc tính vật lý của nước điều
Patricia Moreira Azoubel một, *, D? ebora Cristina Cipriani b, ^ Anoar Abbas El-Aouar b,
Graziella Colato Antonio b, Fernanda Elizabeth Xidieh Murr b
một Embrapa bán khô cằn, BR 428 , Km 152, PO Box 23, Petrolina, PE 56.302-970, Brazil
b Cục Kỹ thuật Thực phẩm, Đại học Kỹ thuật Thực phẩm, Đại học Bang Campinas, PO Box 6121, Campinas, SP 13.083-970, Brazil
Received18 tháng 11 năm 2003; accepted4 tháng 4 năm 2004
Tóm tắt
nhiệt độ dẫn điện, dẫn nhiệt, mật độ và độ nhớt của nước trái cây điều được đo ở tuổi 30? C cho hàm lượng chất rắn hòa tan
khác nhau, 5,5-25? Brix. Dẫn nhiệt và khuếch tán đã được xác định bằng cách sử dụng một nguồn nhiệt đầu dò tuyến tính. Cả hai thuộc tính
nên đã giảm với sự gia tăng của hàm lượng chất rắn hòa tan, trong khi mật độ và độ nhớt tăng lên. Mô hình thực nghiệm đã được trang bị
cho các dữ liệu thực nghiệm cho từng tài sản và tính chính xác của các mô hình này đã được kiểm tra.
? 2004 Elsevier Ltd Tất cả các quyền.
Từ khóa: nước trái cây hạt điều; Mật độ; Tính chất nhiệt; Khuyếch tán nhiệt; Dẫn nhiệt; Độ nhớt
1. Giới thiệu
nước trái cây hạt điều là phổ biến rộng rãi trên Brazil
thị trường. Nước quả này, đó là một hỗn hợp phức tạp của các loại vitamin,
chất polyphenols, đường, muối khoáng, axit hữu cơ
axit andamino, là một nguồn tuyệt vời của vitamin C,
có chứa khoảng sáu lần vitamin C hơn
nước cam (da Silva, Collares, & Finzer, 2000; Soares
. & Maia, 1970)
Một kiến thức về tính chất nhiệt là cần thiết để
thiết kế hiệu quả của thiết bị chế biến thực phẩm, chẳng hạn như
bộ trao đổi nhiệt andother thiết bị cần bơm
của sản phẩm (de Moura, Germer, Jardim, &
Sadahira, 1998).
Hơn những năm cả measuredvalues ​​của thermophysical
tính của foodas cũng như toán học
mô hình tính toán của họ đã được công bố
(Bhumbla, Singh, & Singh, 1989; de Moura et al, 1998;.
Dickerson, 1968; Polley, Synder, & Kotnour, 1980 ; Riedel,
1949). Tuy nhiên, phần lớn các dữ liệu có sẵn
cho các loại trái cây là dành cho những người thân cận nhiệt đới. Ít công bố
thông tin có sẵn về các tính chất nhiệt của
sản phẩm trái cây nhiệt đới như nước trái cây.
Mục đích của việc này là để xác định mật độ,
độ dẫn nhiệt, dẫn nhiệt và lưu biến
hành vi của nước trái cây điều là một chức năng hoà tan
chất rắn nội dung và so sánh các thí nghiệm dữ liệu
andthe giá trị thu được từ các mô hình toán học
foundin văn học.
2. Lý thuyết
số phương pháp có sẵn để đo lường vật lý
thuộc tính của thực phẩm. Các nguồn nhiệt dòng dò có thể được
sử dụng để xác định độ dẫn nhiệt
andtherm al khuếch tán đồng thời (Choi & Okos,
1983; Nix, Lowery, Vachen, & Tanger, 1967). Ưu điểm
của việc này methodare thời gian ngắn của các
thí nghiệm, đơn giản, speedan drelative mẫu ly nhỏ
yêu cầu (AbuDagga & Kolbe, 1997; Tocci,
Flores, & Mascheroni, 1997).
Lý thuyết này methodis chi tiết presentedin bởi
nhiều nhà nghiên cứu (Blackwell, 1954 ;. Nix et al, 1967) và
là Basedon thực tế là sự gia tăng nhiệt độ tại một điểm
gần một nguồn nhiệt dòng, trong chất rắn bán vô hạn, subjectedto
một nguồn nhiệt thay đổi từng bước, là một hàm của thời gian,
các tính chất nhiệt của nguồn solidandthe
sức mạnh (Choi & Okos, 1983). Các biểu thức trong đó
dẫn nhiệt có thể thu được là
Tạp chí FoodEnginee vòng 66 (2005) 413-417
www.elsevier.com/locate/jfoodeng
* Tác giả. Tel .: + 55-87-3862-1711; fax: + 55-87-3862-
1744.
địa chỉ E-mail: [e-mail] (PM Azoubel).
0260-8774 / $ - xem vấn đề phía trước? 2004 Elsevier Ltd Tất cả các quyền.
doi: 10,1016 / j.jfoodeng.2004.04.008
k ¼
Qlnðt2? t0Þ = dt1? t0Þ
4pðT2? T1Þ
; ð1Þ
nơi k là độ dẫn nhiệt của mẫu
(Wm? 1 K? 1), Q là sức mạnh nguồn nhiệt (Wm? 1), t1
và t2 là thời gian ban đầu andfinal (s), tương ứng,
khi lnðtÞ so với T cốt truyện trở thành tuyến tính và T1 và T2
là nhiệt độ (K) tại lần t1 và t2, tương ứng.
Một yếu tố điều chỉnh thời gian (t0) đã được giới thiệu để sửa
các ảnh hưởng của đường kính nhiệt hữu hạn và nhiệt hữu hạn
kháng giữa nguồn nhiệt mẫu andthe (Van
der . Từng giữ & Văn Drunen, 1949)
Việc xác định khả năng dẫn nhiệt bằng cách sử dụng dòng
kỹ thuật mã nguồn là có thể không có thông tin về
mật độ và nhiệt dung riêng bằng cách sử dụng các biểu thức sau đây
(Choi & Okos, 1983):
T ¼
Q
2pk
Z một
b
? expð b2Þ
b
db; ð2Þ
đó b là tỷ lệ nghịch với ðaÞ0: 5:
b ¼
r
2 ffiffiffiffi tại
p; ð3Þ
đó r là khoảng cách từ dòng nhiệt (m) và một là
dẫn nhiệt (m2 s? 1).
Nix et al. (1967) cung cấp cho các biểu hiện sau loạt
để đánh giá những điều trên không thể thiếu:
T ¼
Q
2pk
?
?
Ce
2
? ln b þ
b2
2? 1!
?
b4
4? 2!
Th? ? ?
?
; ð4Þ
nơi Ce là Euler liên tục (0,577).
Nix et al. (1967) foundthat 40 nhiệm kỳ đầu tiên của
phương trình trên needto được evaluatedto đảm bảo hội tụ.
Tuy nhiên, đối với các giá trị từ 0 <b <0:16, còn sót lại
lỗi xảy ra nếu chỉ có hai điều kiện đầu tiên trong
dấu ngoặc đơn được thực hiện. Điều kiện mà có thể dễ dàng đạt được nếu
các tàu thăm dò andthe điểm mà nhiệt độ được đo
là chặt chẽ locatedandthe thời gian là lớn hơn (thứ tự của
phút; Urbicain & Lozano, 1997).
3. Vật liệu và phương pháp
3.1. Vật liệu
nước trái cây hạt điều tại nhiều hàm lượng chất rắn hòa tan (5,5-25
? Brix) đã được thực hiện từ một Brix bột 9.6? obtainedin một
thị trường nội địa của Campinas, Brazil. Các đặc điểm chính
của nước ép bột giấy này được summarizedin Bảng 1.
Các nước Brix 5.5? đã được thực hiện bằng cách tái lập các
bột giấy ban đầu với nước cất. Nồng độ của
nước trái cây điều đã được carriedout trong một thiết bị bay hơi quay, trong
đó buồng bay hơi đã được quay tại một hằng số
speedin một cốc nước ở 54 C?. Các giải pháp đã
concentratedto 11.3, 15.5, 17.0, 20.0, 23.4 and25.0
? Brix. Tất cả các s obtainedjuice được lọc để loại bỏ
các hạt lơ lửng bằng cách sử dụng một lưới lọc 50 mesh với một
chiều rộng mở 300 lm. Tổng chất rắn hòa tan là
measuredby một khúc xạ băng ghế dự bị (PZO Warszawa).
Mỗi mẫu nước quả đã placedin 50 ml cốc. Lỗi
do đối lưu tự nhiên đã tránh được bằng cách thêm 2%
agar với nước trái cây.
3.2. Tính Thermophysical
Các tính thermophysical đều được quyết định 30
? C, controlledwith chính xác một hằng số nhiệt độ
tắm lưu thông. Các thí nghiệm được tiến hành trong ba lần.
Một Pycnometric methodwas usedto xác định
mật độ của apple điều. Pycnometers 25 ml dung
là dthey usedan được hiệu chuẩn bằng nước. Một nước
tắm được usedfor nhiệt độ kiểm soát.
Một thăm dò đã usedto biện pháp đồng thời nhiệt
độ dẫn điện và dẫn nhiệt. Các thăm dò bao quanh
một ngã ba dây nóng anda cặp nhiệt containedin
một kim hypodermical (L ¼ 5 cm, D ¼ 0: 2 cm cho các
đầu dò dẫn nhiệt và L ¼ 5 cm, D ¼ 0: 1 cm
cho năng dẫn đầu dò nhiệt). Xây dựng các
đường dây nguồn nhiệt dò được mô tả bởi Choi và Okos
(1983).
Một dòng điện không đổi là 3,6 A là appliedto
dây nóng. Hệ thống được computerizedanda
Scanlog phần mềm dữ liệu mua lại ghi cặp nhiệt điện
đọc mỗi 4 s cho một tổng thời gian là 20 phút
(Hình. 1). Một vạn năng kỹ thuật số được sử dụng để kiểm tra các
điện áp trong thu thập dữ liệu.
Sự dẫn nhiệt và dẫn nhiệt
đầu dò được positionedin các mẫu trong một cách như vậy mà
Bảng 1
Thông số kỹ thuật của 9.6? Brix nước điều
ẩm (%) 90,4
Tổng số đường (%) 10.24
đường Giảm (%) 9,85
3,88 pH
Fibers (%) 0.24
Hình. 1. dẫn và đo lường độ khuyếch tán bộ máy nhiệt.
414 PM Azoubel et al. / Journal of Food Engineering 66 (2005) 413-417
độ dài đầy đủ các thiết bị thăm dò đã được bảo hiểm. Nhiệt
độ dẫn điện đã được tính toán trên cơ sở phương. (1). Các
Q đầu vào nhiệt trong phương trình này là calculatedfrom các
kháng của lò sưởi Constantan andthe điện
hiện nay, theo các phương trình Q ¼ I2R. Các thăm dò
đã được thử nghiệm bằng cách xác định độ dẫn nhiệt và
dẫn nhiệt của nước (% agar 2).
Một Brookfieldrheomet lập trình er (LV DV-II +)
là usedto xác định độ nhớt andshear tỷ lệ
nước trái cây. Mẫu được đặt trong trụ đồng tâm của
các Rheometer andheated trong một cốc nước ở tuổi 30? C. Các
thông số định luật đã được xác định từ
độ nhớt biểu kiến giá cắt measuredat khác nhau.
4. Kết quả và thảo luận
4.1. Dẫn nhiệt và dẫn nhiệt
Kết quả thí nghiệm về độ dẫn nhiệt (k) và
dẫn nhiệt (a) tại tám chất rắn selectedsoluble
mức khác nhau, 5,5-25? Brix ở tuổi 30? C được thể hiện trong
Figs. 2 and3, tương ứng. Có một sự phụ thuộc mạnh mẽ
của những tài sản này vào nồng độ và
giảm đáng kể đã được quan sát thấy khi nồng độ tăng lên.
Với sự gia tăng phần nước của các loại nước ép trái cây,
có sự gia tăng trong những tính chất nhiệt của
các loại nước ép trái cây vì tính dẫn nhiệt comparedwith
và dẫn nhiệt của các chất rắn có trong nước,
vì nước có một giá trị cao hơn của những tài sản này.
Các phép đo của k và một số nước trái cây điều được không
foundin văn học. Tuy nhiên, giá trị thu được rơi
vào phạm vi reportedfor trái cây khác andtheir sản phẩm,
như các loại nước ép andpul ps (Constenla, Lozano, &
Capriste, 1989; Jaramillo-Flores & Hernandez-Sanchez,
2000; Singh, 1982; Zainal, Rahman, Ariff, Saari , & Asbi,
2000).
Giá trị của k và một dự đoán bởi mô hình khác nhau được
thể hiện trong hình. 2 and3, tương ứng. Nó được xem là sự
els proposedmod được chính xác hơn, với R2> 0:93:
k ¼ 0: 5994? 6: 0527? 10 3C DR2 ¼ 0: 974Þ;? ð5Þ
một ¼ 1: 45.751? 10? 7? 0: 00.558? 10 7C DR2 ¼ 0: 932Þ;?
ð6Þ
nơi C là nồng độ (Brix?).
4.2. Mật độ
Mối quan hệ giữa mật độ của nước trái cây hạt điều
chất rắn andsoluble có thể presentedas một đường thẳng
(. Hình 4) andgiven như
q ¼ 0: 99.562 þ 0: 00412C DR2 ¼ 0: 996Þ: ð7Þ
Mật độ của nước trái cây hạt điều tăng với
chất rắn hòa tan tập trung. Kết quả này cũng phù hợp
với nước ép đào depectined và làm rõ và cam
5 10 15 20 25 30
0,40
0,42
0,44
0,46
0,48
0,50
0,52
0,54
0,56
0,58
0,60
0,62
k (Wm-1.K-1)
C (° Brix)
Experimental
Kolarov & Gromov (1973)
Spells (1960)
Rie