< Попер   ЗМІСТ   Наст >

Теплофізичні й технологічні принципи передавання тепла продукту

Під час виробництва продуктів харчування всередині них відбуваються явища різної фізичної природи, пов'язані з перенесенням теплоти. Теплове оброблення продуктів призводить до змін їх структурно-механічних, фізико-хімічних і органолептичних властивостей, які визначають ступінь кулінарної готовності.

Теплота переноситься за рахунок теплопровідності. При цьому має місце рух води, яка міститься в продуктах. Цей процес може носити механічний, тепловий (передача теплоти) і дифузійний (передача маси) характер. Як правило, застосовуються змішані процеси: дифузійно-теплові; механіко-теплові; електродифузійні.

До теплових належать процеси передачі теплоти через стінки (поверхні нагріву) апаратів, розігріву апаратів (виходу їх на робочий режим), втрат теплоти у навколишнє середовище, розморожування і розігрівання кулінарних виробів. Найбільш широко у ресторанному господарстві проходять дифузійно-теплові процеси, які є основними для приготування страв: смаження, випікання, варіння, пасерування тощо.

Основними прийомами теплового оброблення харчових продуктів є варіння і смаження. Вони застосовуються як окремі операції або в різних комбінаціях. Для реалізації цих прийомів у тепловому обладнанні використовують різні способи нагрівання продуктів:

  • • поверхневий;
  • • об'ємний;
  • • комбінований.

Під час усіх способів нагрівання зовнішній теплообмін супроводжується перенесенням маси, внаслідок чого частина вологи з продуктів переходить у довкілля, а в процесі теплового оброблення в рідкому середовищі втрачаються також і сухі речовини сировини.

Під час смаження волога з поверхневих шарів продукту частково випаровується, а частково переміщується всередину до менш нагрітих ділянок, що призводить до утворення сухої шкоринки, в якій відбувається термічне розкладання органічних речовин (за температури вище 100 °С). Чим скоріше нагрівається поверхня, тим інтенсивніше відбувається перенесення теплоти, і тим швидше утворюється шкоринка.

Поверхневе нагрівання продукту відбувається за допомогою теплопровідності та конвекції під час підведення теплоти до центра продукту через його зовнішню поверхню. Нагрівання центральної частини продукту та доведення до кулінарної готовності протікає, здебільшого, за рахунок теплопровідності.

Інтенсивність теплообміну залежить від геометричної форми, розмірів і фізичних параметрів продуктів і середовища. Тривалість процесу теплового оброблення поверхневим способом зумовлено низькою теплопровідністю більшості харчових продуктів.

Об'ємний спосіб підведення теплоти до продукту відбувається в апаратах з інфрачервоним (ІЧ), надвисокочастотним (НВЧ), електроконтактним (ЕК) та індукційним нагріванням.

Інфрачервоне випромінювання перетворюється в об'ємі продукту в теплоту за відсутності безпосереднього контакту джерела ІЧ-випромінювання з продуктом. Носіями ІЧ-енергії є електромагнітні коливання змінного магнітного поля в продукті [12].

ІЧ-енергія в продукті утворюється під час переходу електронів на інші енергетичні рівні, а також в результаті коливального та обертального руху атомів і молекул. З підвищенням температури інтенсивність ІЧ-випромінювання посилюється. Джерелами ІЧ-променів можуть бути гази, пара, рідкі та тверді тіла. Середовище, яке оточує продукт, є прозорим для ІЧ-променів, тому майже не нагрівається. Вільно зв'язана волога, яка в значній кількості присутня в пористій структурі продуктів, інтенсивно поглинає інфрачервоні промені, що дає їм змогу проникати в продукти на значну глибину.

ІЧ-нагрівання використовують, переважно, в процесах смаження і випікання кулінарних виробів. При його використанні для термічної обробки м'ясних кулінарних виробів тривалість процесу, порівняно з традиційним способом, скорочується на 40-60%, питома витрата електроенергії зменшується на 20-60%, а вихід готової продукції збільшується на 10-16%.

НВЧ-нагрівання харчових продуктів здійснюється за рахунок перетворення енергії змінного електромагнітного поля надвисокої частоти в теплову енергію. Прогрівання продукту при цьому не поверхневе, а відбувається по всьому об'єму продукту. НВЧ-поле здатне проникати в продукт на значну глибину і прогрівати його, незалежно від теплопровідності, тобто використовується для продуктів з; різною вологістю. Високий ККД робить цей спосіб нагріву одним із найефективніших для доведення продуктів до кулінарної готовності. Об'ємний характер нагрівання в полі НВЧ на порядок прискорює теплову обробку харчових продуктів, порівняно з традиційними методами їх приготування. Це є принциповою перевагою НВЧ-нагрівання. Процес нагрівання в полі НВЧ характеризується безінерційністю.

НВЧ-нагрівання називають діелектричним внаслідок низької електропровідності більшості продуктів. Інша назва – мікрохвильове або об'ємне – вказує на коротку довжину хвилі електромагнітного поля і суть теплового оброблення продукту по всьому об'єму. Нагрівання продуктів здійснюється у спеціальних НВЧ шафах і, як правило, без додавання води і жиру; Оскільки, через втрати тепла в довкілля, температура поверхневих шарів менша, ніж температура центральних, то на поверхні продукту відсутні специфічна кірочка і забарвлення. У полі НВЧ, крім теплової обробки харчових продуктів, здійснюється також розморожування готових кулінарних виробів та їх прогрів до заданої температури. Обидва процеси протікають без істотних втрат маси, зміни зовнішньої форми і за достатньо короткий проміжок часу (2,5-3,5 хв.).

Електроконтактне нагрівання забезпечує швидке підвищення температури продукту по всьому об'єму до потрібної величини за 15 – 60 с за рахунок пропускання через нього електричного струму. Цей спосіб застосовують в харчовій промисловості для прогрівання тістових заготовок під час випікання хліба і в процесі бланшування м'ясопродуктів.

Індукційне нагрівання використовують у сучасних індукційних побутових плитах і в закладах ресторанного господарства. Індукційне нагрівання струмопровідних матеріалів, з яких виготовлено більшість кухонного посуду для плит, виникає під час їх розміщення у зовнішнє змінне магнітне поле, яке створюється індуктором. Індуктор встановлюється під настилом плити і створює вихровий струм, який замикається в об'ємі посуду (рис. 3.1). Продукт обробляється в спеціальному металевому посуді, який миттєво нагрівається внаслідок скерованої дії електромагнітного поля. При цьому втрати тепла в навколишнє середовище мінімальні, що скорочує витрати електроенергії на приготування страви на 40%, порівняно зі звичайною електричною плитою. В індукційних теплових апаратах настил плити виготовляється з керамічних матеріалів і під час теплової обробки залишається холодним.

Схема індукційної плити: 1 – продукт; 2 – посуд; 3 – настил; 4 – індуктор

Рис. 3.1. Схема індукційної плити: 1продукт; 2 – посуд; 3настил; 4індуктор

Комбіновані способи нагрівання – це послідовний або паралельний нагрів продукції декількома відомими способами з метою скорочення тривалості теплового оброблення, підвищення якості кінцевого продукту та ефективності технологічного процесу. Наприклад, комбінована теплова обробка у НВЧ-полі та ІЧ-променями дає змогу реалізувати переваги обох способів і отримати вироби з хрусткою скоринкою.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >