개념 한 쪽
열전달 계산은 무엇을 구하는지에 따라 식이 달라진다. 대류열전달계수, 가열에 필요한 열량, 벽을 통한 열손실, 총괄열전달계수, 향류 열교환기의 출구 온도, 통조림의 냉점을 본다. 시간당 질량을 초당으로 바꾸는 단위 환산이 계산의 갈림길이다.
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대류열전달계수는 열플럭스를 온도차로 나눠 구한다. 뉴턴의 냉각 법칙에서 열플럭스는 대류열전달계수와 표면과 주위의 온도차를 곱한 값이다. 열플럭스가 1000와트 매 제곱미터이고 표면이 120도, 주위가 20도라면 온도차는 100도이므로 대류열전달계수는 10와트 매 제곱미터 켈빈이 된다.
가열에 필요한 열량은 질량, 비열, 온도차를 곱해 구한다. 시간당 질량이 주어지면 3600으로 나눠 초당 질량으로 바꿔야 킬로와트 단위가 나온다. 우유 4500킬로그램을 시간당으로 5도에서 55도까지 데우는데 비열이 3.85라면 초당 질량에 비열과 50도를 곱해 약 240.6킬로와트가 된다. 시간당 5500킬로그램을 5도에서 65도까지 데우는 경우에는 온도차가 60도이므로 약 352.9킬로와트다.
열교환기에서는 한쪽이 잃은 열과 다른 쪽이 얻은 열이 같다는 조건을 세운다. 과실주스를 0.5킬로그램 매초로 20도에서 55도까지 데우고, 90도의 열수를 1킬로그램 매초로 넣는 향류 방식이라면, 주스가 얻은 열량을 열수가 잃은 열량과 같게 놓아 열수의 출구 온도를 구한다. 계산하면 약 73.6도가 된다.
벽을 통한 열손실은 총괄전열계수와 면적과 온도차를 곱해 구한다. 냉동고처럼 직육면체인 설비는 여섯 면의 넓이를 모두 더해 전열면적으로 삼는다. 가로 3미터, 세로 5미터, 높이 2미터라면 표면적은 62제곱미터이고, 안팎 온도차가 45도, 총괄전열계수가 0.25라면 열손실은 697.5킬로칼로리 매 시간이 된다.
총괄열전달계수는 열이 지나가는 길에 놓인 저항을 모두 더한 뒤 그 합의 역수를 취해 구한다. 안쪽 표면 열전달 저항, 벽 두께를 열전도도로 나눈 저항, 바깥쪽 표면 열전달 저항을 차례로 더한다. 벽돌벽과 알루미늄판이 겹친 창고에서 안쪽 계수 12, 바깥쪽 계수 25를 적용하면 저항의 합은 약 0.337이고 총괄열전달계수는 약 2.97와트 매 제곱미터 켈빈이 된다. 금속판처럼 열전도도가 큰 층은 저항이 작아 결과에 거의 영향을 주지 않는다.
증기재킷 솥도 같은 원리로 계산한다. 스팀 쪽 표면 열전달계수가 용액 쪽보다 훨씬 크면 스팀 쪽 저항은 작아지고, 용액 쪽 저항과 벽의 저항이 전체를 좌우한다. 어느 저항이 큰지 가려내면 계산과 판단이 모두 쉬워진다.
가열 살균에서 열이 가장 늦게 도달하는 지점을 냉점이라고 한다. 통조림에서는 대류보다 전도가 우세한 아래쪽 가운데가 냉점이 된다. 냉점을 위쪽이나 표면으로 잡으면 살균 조건을 잘못 세운다.
선지 판단은 대류열전달계수를 열플럭스 나누기 온도차로 구하는지, 열량 계산에서 시간당 질량을 3600으로 나누는지, 향류 열교환기에서 얻은 열과 잃은 열을 같게 놓는지, 직육면체 표면적을 여섯 면 모두 더해 잡는지, 총괄열전달계수를 열저항 합의 역수로 아는지, 통조림 냉점을 아래쪽 가운데로 읽는지에서 갈린다.
상업적 살균법을 가장 잘 설명한 것은?
정답 ③ · 상업적 살균법의 정의를 묻는 문제이다. 상업적 살균법이란 식품의 유통기간 내에서 문제가 되는 병원성 미생물이나 부패 원인균을 제거하여 상업적 무균성을 확보하는 부분살균을 의미한다.
상업적 살균법은 유통 기간을 고려한 부분살균을 의미한다.
방사선조사의 식품저장에 이용하는 목적이 아닌 것은?
정답 ① · 식품 저장에서 방사선 조사의 목적이 아닌 것을 묻는 문제이다. 방사선 조사는 살균, 살충, 발아 억제, 숙도 조절 등 식품의 보존성과 안전성 확보를 목적으로 활용된다.
방사선 조사는 살균, 살충, 발아 억제 등에 사용되지만, 식품의 품질을 직접 증진시키는 목적은 아닙니다.
탈기방법 중 기계적 강제탈기가 가열탈기 보다 좋은 이유는?
정답 ① · 기계적 강제탈기가 가열탈기보다 좋은 이유를 묻는 문제이다. 기계적 강제탈기는 가열처리가 어려운 열에 민감한 식품에도 적용할 수 있고, 가열 공정이 없어 내용물의 손실이 적으며, 설비와 작업장 면적이 적게 들고 위생적으로 처리할 수 있는 장점이 있다.
기계적 강제탈기는 열전달 효율이 낮아 가열이 어려운 식품에도 적용 가능하며, 위생적이고 손실이 적어 우수하다.
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