Тепловое оборудование предприятий общественного питания (стр. 5 )

Таким образом, благоприятным фактором для ИК-обработки пищевых продуктов является наличие длин волн вблизи 1 мкм в спектре используемого генератора излучения и значительного количества сво­бодной влаги в продукте, т. е. высокого начального влагосодержания исходного продукта. Положительным  признаком  ИК-нагрева является получение равномерной по цвету и толщине корочки поджаривания. Вместе с тем этому способу присущи недостатки: не  все  продукты  можно  подвергать  ИК-нагреву; при высокой плотности потока ИК-излучения воз­можен «ожог» продукта.

Сверхвысокочастотный (СВЧ) нагрев

Пищевые продукты по своим электрическим свойствам представ­ляют собой неидеальные диэлектрики, в которых при наложении внешнего электрического поля возникают токи проводимости и токи смещения. Токи проводи­мости создаются свободными электрическими зарядами (преимущественно ионами),  перемещающимися по всему объёму диэлектрика. Токи смещения создаются связанными зарядами, способными перемещаться лишь на незначительные расстояния; смещение этих зарядов под действием внешнего электрического поля называ­ется поляризацией диэлектрика.

В зависимости от природы связанных зарядов раз­личают несколько видов поляризации диэлектриков: электронную, атомную, электролитическую, дипольную и макроструктурную. Каждый из них имеет характер­ное время установления поляризации — время релакса­ции. Из сопоставления типичных значений этого вре­мени с периодом переменного электрического поля, ис­пользуемого для СВЧ-нагрева продуктов, следует, что основными в СВЧ-нагреве являются дипольная и макроструктурная поляризация.

Дипольная поляризация представляет со­бой результат воздействия внешнего поля на полярные молекулы, обладающие собственным дипольным мо­ментом. Типичным примером полярной молекулы яв­ляется молекула во­ды. Поэтому наличие в продуктах свобод­ной воды  является фактором, опреде­ляющим интенсив­ность нагрева про­дуктов в СВЧ-поле. При приложении внешнего  поля  дипольные моменты молекул, имеющие в отсутствие поля произвольные направления, стремятся ориентироваться по направлению поля, что встречает сопротивление со стороны окружающих молекул. Работа, расходуемая на преодоление этого сопротивления, в конечном счёте превращается в теплоту, что и вызывает нагревание продукта.

Макроструктурная поляризация типична для пи­щевых продуктов, представляющих собой биологи­ческие объекты с клеточной микроструктурой. Упрощён­но биологическую клетку можно представить как замк­нутую оболочку (мембрану) с полупроводниковыми свойствами, заполненную электролитом. При наложе­нии внешнего электрического поля такая система при­обретает дипольный момент благодаря смещению «сво­бодных» зарядов (ионов) в пределах замкнутой обо­лочки, которые в данном случае ведут себя анало­гично связанным  зарядам в диэлектрике. Ввиду зна­чительного объёма клетки, содержащей огромное число молекул, дипольный момент поляризованной клет­ки весьма велик  (разумеется, в атомном масштабе), что и отражается в наименовании этого типа поляри­зации.

Важнейшей особенностью СВЧ-нагрева яв­ляется возможность достижения высокого темпа на­грева продуктов при применении генераторов (магнет­ронов, ламп бегущей волны и др.), создающих СВЧ-поля большой напряжённости. Для тепловой обработки пищевых продуктов в СВЧ-поле разрешено применение следующих рабочих частот: 433,92 ± ±0,8678; 2375 ±50; 2450 ±50; 5800 ±75; 22125 ±125 МГц. На предприятиях общественного питания в основном применяют частоту 2450 МГц. При напряженности Е≈5 кВ/м достигается темп нагрева продуктов 0,5 К/с и выше.

Таким образом, основное преимущество СВЧ-нагрева — высокая скорость нагрева. Однако ему прису­щи и недостатки — отсутствие корочки на поверхности продукта и, как правило, естественный цвет сырого продукта.

Электроконтактный (ЭК) нагрев

Этот способ на­грева характеризуется высокой экономичностью, обу­словленной простотой используемого оборудования, в частности отсутствием дорогостоящих генераторов СВЧ-поля. В случае однородного проводника (например, ме­таллического) теплота выделяется в нём равномерно по всему объёму. Однако пищевые продукты имеют существенно неоднородную структуру, электропровод­ность различных компонентов которой в разной степе­ни зависит от температуры. Электропроводность пищевых продуктов существенно зависит и от вида ткани (наименьшей удельной прово­димостью обладают печень, сердце и мышечная ткань), а также от содержания жира. С повышением темпе­ратуры зависимость от содержания жира становится менее выраженной в связи с диспергированием жира в процессе нагрева.

Электропроводность продукта и, следовательно, его сопротивление преимущественно определяют темп ЭК-нагрева и соответственно продолжительность этого процесса до достижения заданной температуры. Особенностью ЭК-нагрева является возможность обеспечения быстрого повышения температуры продук­та по всему объёму до требуемой величины за 15...60 с. Это обусловливает успешное применение данного спо­соба нагрева для коагуляции колбасных фаршей за указанное время при конечной температуре 50... 70 °С. В этом случае использование ЭК-нагрева упро­щает конструкции автоматизированных агрегатов для изготовления фаршей. Как показали специальные исследования, химико-бактериологические показатели колбасных изделий, изготовленных ЭК-нагревом и тра­диционными способами, мало различаются. Однако на практике приходится считаться с возможными яв­лениями электролиза в массе продукта и эрозии элек­тродов, в результате которой в продукт могут попа­дать посторонние вещества. Эти явления можно свести к минимуму оптимальным выбором материала электро­дов и частоты тока. Кроме того, для успешной реали­зации данного способа тепловой обработки необходимо обеспечивать хороший электрический контакт между электродами и продуктом.

ЭК-нагрев применяется как самостоятельный вид обработки, а также и в комбинации с другими спо­собами. В частности, он успешно используется в хле­бопекарном производстве для прогрева тестовой мас­сы при выпечке хлеба, в производстве сосисок, при бланшировании мясопродуктов.

Индукционный нагрев

Индукционный нагрев токопроводящих материалов, к которым относится боль­шинство пищевых продуктов, особенно с повышенной влажностью, возникает при их помещении во внешнее переменное магнитное поле, создаваемое генерато­ром — индуктором. В качестве индукторов применяют­ся провода с током, непосредственно охватывающие нагреваемые области материала, в частности многовитковые провода — соленоиды, которые могут использо­ваться для нагрева цилиндрических образцов диамет­ром 5 см и более. При помещении во внешнее переменное поле в массе проводящего материала, в соответ­ствии с законом электромагнитной индукции, возни­кают вихревые токи (токи Фуко), линии которых замы­каются непосредственно в толще материала. При этом электромагнитная энергия рассеивается в объёме материала, вызывая его нагрев. Увеличение мощности тепловыделения без уменьшения глубины проникновения поля в продукт возможно посредством увеличения индукции магнитного поля т. е. силы тока в индукторе. Однако при этом возрастает тепловая мощность, выде­ляемая в индукторе, что может привести к чрезмерному нагреву индуктора. Кроме того, в этих условиях возрастает и расход элект­роэнергии на ведение технологического процесса. Для преодоления указанного недостатка и обеспечения эко­номичности индукционного нагрева продуктов предла­гались различные конструктивные решения теплового аппарата, которые зачастую означали существенное усложнение его конструкции и увеличение расхода ак­тивных материалов на его изготовление. По этим при­чинам индукционный способ нагрева пока ещё не полу­чил широкого распространения на предприятиях об­щественного питания, хотя он, несомненно, обладает значительными экономическими возможностями для успешного практического применения в будущем.

Таким образом, поверхностные и объёмные способы тепловой обработки, имея различные преимущества, обладают рядом недостатков, устранить которые мож­но, используя комбинированные способы тепловой обработки.

2.3. Новые комбинированные способы

В итоге многолетних исследований были созданы прин­ципиально новые комбинированные способы тепловой обработки изделий из дрожжевого теста, картофеля, рыбных фаршевых изделий, в которых сочетается воздействие на продукт горячего жира и СВЧ-поля в различной последовательности. Так, при жарке пирожков и пон­чиков на первой стадии они обрабатываются в горячем жире до образования корочки а затем на второй ста­дии доводятся до готовности в СВЧ-поле. При жарке картофеля применяется обратная последовательность указанных воздействий: сначала нарезанный картофель подсушивают в условиях воздействия СВЧ-поля, а за­тем практически готовый продукт обжаривают в горя­чем жире. Таким путём достигается снижение темпа химических изменений фритюрного жира при сохра­нении высокого качества жареного продукта.

Привести строгую научно обоснованную классифи­кацию комбинированных способов тепловой обработки продуктов в настоящее время затруднительно, ибо именно этими проблемами занимаются разработчики, исследователи и практики. Например, комбинированные способы выпечки те­стовых заготовок можно условно классифицировать на следующие:

1. Сочетание СВЧ-нагрева и традиционной выпечки. По этому способу выпекается слоёное тесто: на первой стадии во избежание «прожогов» тесто циклично на­гревается в СВЧ-поле 120... 180 с. Циклы нагрева и термостатирования продолжаются по 30 с. Таких циклов — 4...6. Тестовая заготовка приобретает максимальную высоту подъёма, но не имеет хрупкости и корочки поджаривания, характерных для слоёных изделий. Эти качества получают при последующей обработке заго­товки в пекарной камере шкафа.

2. Способ одновременного высокочастотного и инфра­красного прогрева тестовой заготовки.