Оборудование для тепловой обработки пищевых продуктов. Классификация теплового оборудования предприятий общепита - контрольная работа. Кипятильники и посудомоечные машины
По технологическому назначению тепловые аппараты делятся на варочные (пищеварочные котлы, парова-рочные аппараты, электроварки, кофеварки), жарочно-пекарные (жарочные, пекарные и кондитерские шкафы, сковороды, фритюрницы, грили), многофункциональные (плиты, микроволновые печи, пароконвектоматы), водогрейные (водонагреватели и кипятильники) и аппараты для поддержания готовой пищи в горячем состоянии - аппараты раздаточных линий (мармиты, тепловые витрины и шкафы, термосы, термоконтейнеры).
В зависимости от вида энергоносителя все тепловые аппараты для общественного питания подразделяются на две основные группы: электрические и газовые. Для эксплуатации в «полевых» условиях выпускается огневое оборудование, работающее на твердом топливе - дровах, угле, сланцах и проч.
В электрических тепловых аппаратах основным элементом является электронагреватель, в котором электрическая энергия преобразуется в тепловую или энергию электромагнитного поля. К основным преимуществам электрической энергии относятся: простота и компактность преобразователей электрической энергии в тепловую, простота и надежность управления электротепловыми аппаратами, возможность оперативного и точного учета расхода электроэнергии, хорошие санитарно-гигиенические условия на производстве, относительно высокий коэффициент полезного действия аппаратов.
В газовых тепловых аппаратах в качестве энергоносителя используется природный, искусственный или сжиженный газ. К преимуществам газовых аппаратов относятся хорошие санитарно-гигиенические показатели, возможность автоматического регулирования теплового режима и высокий коэффициент полезного действия (КПД). К недостаткам следует отнести способность горючих газов к образованию взрывоопасной смеси с воздухом, что предполагает особые условия их эксплуатации.
По способу обогрева различают контактные тепловые аппараты и аппараты, представляющие собой поверхностные теплообменники с непосредственным и косвенным обогревом.
Тепловые аппараты , в которых продукт обрабатывается непосредственно на греющей поверхности, называют кондук-тивными. Жарочные поверхности и грили, работающие по такому принципу, все чаще называют контактными.
По структуре рабочего цикла тепловые аппараты , применяющиеся в общественном питании, подразделяются на аппараты периодического и непрерывного действия.
По геометрической форме тепловые аппараты подразделяются на несекционные смодулированные (имеющие различные габариты и цилиндрическую форму, что не позволяет устанавливать такое оборудование в линию с другими аппаратами без промежутков) и секционные модулированные прямоугольной формы, в основу конструкции которых положен единый размер - модуль (такое оборудование разрабатывают для установки в линию, где определяющим размером является глубина, например тепловые электрические линии 700 итальянской фирмы Магепо и 900 словенской фирмы KOGAST).
Все тепловые аппараты независимо от технологического назначения и конструктивного решения состоят из следующих основных частей: рабочей камеры (поверхности), теплогене-рирующего устройства, корпуса аппарата, теплоизоляции, кожуха, основания, контрольно-измерительных приборов, приборов автоматического регулирования и арматуры.
Рабочая камера предназначена для тепловой обработки пищевых продуктов. Ее форма и размеры зависят от технологического назначения аппарата (резервуар пищеварочного котла, ванна фритюрницы, камера пароконвектомата, греющая поверхность контактного гриля или сковороды). Она может быть подвижной и неподвижной.
Теплоизоляция снижает потери теплоты аппаратом в окружающую среду и выполняется в виде слоев из специальных материалов на наружной поверхности рабочей камеры.
Кожух используется для защиты изоляции от воздействий влаги воздуха и разрушения и придает аппарату эстетичный внешний вид. Основание служит для монтажа корпуса аппарата и выполняется чаще всего в виде отливки из чугуна, дюралюминия или пластмассы различной формы.
Контрольно-измерительные приборы и приборы автоматического регулирования, а также арматура служат для включения, выключения, контроля над работой аппарата, регулирования теплового режима и безопасной эксплуатации аппаратов.
Классификация теплового оборудования предприятий общепита
Тепловое оборудование предприятий общественного питания можно классифицировать следующим образом:
1) по организационно-техническому признаку; 2) по функциональному или технологическому назначению; 3)по конструктивным особенностям; 4) по способу теплообмена; 5) по видам источников теплоты и теплоносителей; 6) по изменению параметров процесса во времени; 7) по степени специализации.
По организационно-техническому признаку различают тепловые аппараты непрерывного либо периодического действия и комбинированные.
В аппаратах непрерывного действия приготовление пищи осуществляется в непрерывном цикле, т.е. загрузка сырья, приготовление изделия и его выгрузка происходят одновременно.
Успешное развитие оборудования общественного питания может быть осуществлено лишь при условии разработки и широкого внедрения аппаратов непрерывного действия, так как они позволяют резко повысить производительность труда, сократить производственные площади, улучшить условия работы обслуживающего персонала. Аппараты непрерывного действия легко автоматизировать.
В аппаратах периодического действия загрузка сырья, приготовление пищи и выгрузка готового изделия разобщены во времени. Как правило, наиболее продолжительным является процесс приготовления пищи.
Эти аппараты труднее автоматизировать, их обслуживание требует значительных затрат труда.
К аппаратам комбинированного действия относятся те из них, в которых часть процессов осуществляется периодически, а часть происходит непрерывно.
По функциональному, или технологическому, назначению тепловые аппараты можно подразделить: на аппараты для варки (в кипящей жидкости или на пару), для жарки или выпечки (на нагретой поверхности, в среде горячего воздуха, в большом количестве пищевого жира, в поле инфракрасного излучения и т.д.), а также аппараты для реализации комбинированных тепловых кулинарных процессов - тушения, запекания, припускания, бланширования и т. д.
По функциональному (технологическому) назначению выделяют группу теплового оборудования, предназначенного для размораживания и разогрева (подогрева) пищи, а также для поддержания постоянной температуры готовых кулинарных изделий.
По степени специализации аппараты подразделяют на одноцелевые (специализированные) (например, жарочные или варочные, на которых можно проводить только один из этих процессов), узкоспециализированные и многоцелевые (универсальные). К первым относят аппараты для реализации одного процесса, но для всевозможных пищевых продуктов. Универсальные аппараты предназначены для осуществления любых процессов тепловой обработки пищи, связанной с ее нагревом при обработке.
По конструктивным особенностям (признакам) аппараты подразделяют на следующие группы: секционные и несекционные, модулированные и немодулированные. Безусловно, более прогрессивными являются аппараты секционного и модулированного типа, состоящие из отдельных секций и модулей. Это позволяет путем комплектации нескольких секций получить тепловой аппарат требуемой производительности.
Специальное модульное оборудование позволяет сократить при его установке на 12-20 % производственную площадь. Это оборудование проще эксплуатировать и обслуживать.
По способу теплообмена можно выделить три основные группы аппаратов, работающих на принципе конвекции, лучеиспускания и теплопроводности. Однако фактически во всех тепловых аппаратах эти способы переноса теплоты сосуществуют, но проявляются в различной степени. Иногда при классификации по этому признаку аппараты подразделяют на аппараты поверхностные, аппараты непосредственного воздействия источника теплоты на продукт и аппараты, в которых осуществляется смешение нагреваемой среды с источником теплоты.
В аппаратах первого типа обязательно существует поверхность раздела между источником теплоты и нагреваемым объектом. Например, продукт находится в котле, а источник теплоты - вне его, т. е. такой поверхностью служит стенка котла.
Подавляющее большинство тепловых аппаратов, применяемых в общественном питании, относится к поверхностным. В качестве примера аппаратов, в которых происходит непосредственный контакт источника теплоты и нагреваемого объекта, можно привести пароварочные аппараты.
Наконец, примером аппаратов третьего типа могут служить водонагреватели, в которых греющий пар вводится в нагреваемую им воду.
По виду источников теплоты и теплоносителя выделяют аппараты электрические, паровые и огневые (твердожидкогазотопливные).
По виду теплоносителя различают аппараты, использующие воду, различные органические и неорганические жидкости, расплавленные металлы, пар, воздух и т. п.
По способу изменения параметров процессов, происходящих в аппаратах во времени , классифицируют аппараты, в которых процессы протекают по установившемуся (стационарному) и неустановившемуся (нестационарному) режимам.
В первом случае изменение параметров, например температуры, в какой-либо точке не зависит от времени..
В неустановившемся процессе температура в любой точке зависит не только от координат, характеризующих ее расположение в пространстве, но и от времени.
Для подавляющего большинства тепловых аппаратов, применяемых в общественном питании, наиболее характерны процессы, протекающие в нестационарном режиме. Стационарные процессы в их настоящем виде реализуются в непрерывнодействующих аппаратах.
2. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ТЕПЛОВЫМ АППАРАТАМ ПРЕДПРИЯТИЙ ОБЩЕСТВЕННОГО ПИТАНИЯ
Основные требования, предъявляемые к тепловому оборудованию предприятий общественного питания, являются общими для большинства тепловых аппаратов. Это технологические, эксплуатационные, энергетические, конструктивные, экологические и экономические требования. Особое место занимают требования, связанные с охраной труда обслуживающего персонала.
Технологические требования . Аппарат должен обеспечивать возможность приготовления продукта отличного качества, характеризуемого высокой пищевой ценностью и безопасного для употребления.
Непременным технологическим требованием является обеспечение такой тепловой обработки, при которой потери сырья и самого продукта минимальны. Кроме того, аппарат должен обеспечивать приготовление продукта за возможно меньший период времени.
Эксплуатационные требования . Аппараты должны быть удобны и просты в обслуживании. В процессе приготовления пищи должна быть обеспечена возможность контроля основных параметров и регулирования процесса в зависимости от технологических режимов. Важное эксплуатационное требование - доступность всех узлов аппарата для их мойки и санитарной обработки, а также профилактического осмотра и выполнения текущего ремонта.
Важнейшее эксплуатационное требование - полная безопасность персонала, обслуживающего оборудование.
Энергетические требования . Они являются многоплановыми и охватывают ряд связанных между собой условий. Аппараты должны работать в энергосберегающих режимах (т.е. при минимальных расходах электроэнергии, топлива, пара и любых других источников теплоты и теплоносителей), должны быть обеспечены устройствами или приспособлениями, регулирующими количество подводимой энергии в зависимости от требований технологических режимов на разных этапах приготовления пищи.
Основная характеристика энергоемкости процесса, реализуемого в тепловых аппаратах, - удельные расходы энергии (на единицу производимой продукции):
где Э уд - удельный расход энергии, Дж/кг; Э з - общие затраты энергии на работу аппарата в течение всего производственного цикла (вывод аппарата на рабочий режим, работа аппарата в рабочем режиме), Дж; П - количество продукции, выражаемое в единицах массы, объема или в порциях.
В целях экономии потребляемой энергии аппараты должны иметь тепловую изоляцию, существенно сокращающую потери теплоты в окружающую среду.
Конструктивные требования . Они объединяют все остальные требования, предъявляемые к тепловому оборудованию. При конструировании учитываются технология приготовления пищи и условия эксплуатации оборудования с учетом охраны труда обслуживающего персонала. При конструировании машин и аппаратов необходимо стремиться к минимальной их энергоемкости.
Одним из таких требований является обеспечение низкой материалоемкости (т. е. масса металлов и других конструкционных материалов, которые необходимы для изготовления тепловых аппаратов, должна быть минимально возможной). Для характеристики материалоемкости аппаратов можно использовать ее удельный показатель:
где m уд.п - удельная материалоемкость оборудования по продукту, кг/кг (или кг на 1 порцию, или кг/м 3); М - общая масса оборудования, кг, П – количество продукции.
Можно также удельную материалоемкость аппаратов относить к их объему:
где m уд. V - удельная металлоемкость аппарата, отнесенная к объему аппарата, кг/м 3 ; V - объем аппарата, м 3 .
Конструкция тепловых аппаратов должна предусматривать использование в них унифицированных узлов и деталей, легко заменяемых и доступных для ремонта. Оптимальной является конструкция, состоящая из секций или модулей.
К числу конструктивных требований относятся также условия транспортировки оборудования и их монтажа. Аппараты, имеющие большие габариты, не соответствующие размерам обычных транспортных средств, должны быть разборными. Монтаж оборудования не должен быть затруднен.
При конструировании тепловых аппаратов необходимо учитывать, что их узлы и элементы, имеющие непосредственный контакт с продуктом, должны быть изготовлены из металлов и материалов, не оказывающих какого-либо вредного воздействия на продукт, обслуживающий персонал и окружающую среду. Конструктивные требования включают в себя безотказность, долговечность и ремонтопригодность аппаратов, что обусловливает их надежность в эксплуатации.
Под безотказностью понимают способность аппарата работать без нарушения его работоспособности как в целом, так и его частей.
Долговечность представляет собой свойство аппарата сохранять высокую работоспособность до предельного состояния, при котором использование аппарата невозможно. Она характеризуется наработкой (продолжительностью работы) и ресурсом (сроком эксплуатации), заложенными при конструировании.
Экологические требования . Во время работы тепловое оборудование не должно выбрасывать в атмосферу и канализацию опасные для здоровья людей, жизни животных и растений вредные вещества.
Это означает, что в качестве топлива следует использовать газы, уголь, дрова, нефтепродукты, имеющие высокую степень сгорания и, следовательно, в минимальной степени образующие дымовые отходы, в которых бы не содержалось вредных веществ, загрязняющих окружающую среду. При мойке оборудования в моющие жидкости не должно попадать вредных веществ с поверхностей аппаратов, т. е. они должны быть изготовлены из материалов, не растворимых в воде и моющих растворах, которые без дополнительной очистки поступают в канализацию.
Экономические требования . Их сущность заключается в том, чтобы оборудование было дешевым, быстро окупалось. Экономические требования синтезируют в себе фактически все выше рассмотренные.
Требования, связанные с охраной труда. Совершенно очевидно, что все тепловое оборудование, эксплуатируемое на предприятиях общественного питания, должно обеспечивать полную безопасность для обслуживающего персонала.
Тепловые аппараты должны быть снабжены различными блокирующими, сигнализирующими и другими устройствами, которые автоматически срабатывают при возникновении опасных для людей ситуаций.
Требования к системам автоматизации теплового оборудования. Автоматизация предусматривает создание систем машин и аппаратов, в которых основные процессы осуществляются с минимальными затратами физического труда.
Автоматизация в общественном питании имеет основные цели: облегчение труда человека, обеспечение его безопасности, повышение качества продукции, сокращение ее расхода, снижение энергетических затрат.
В настоящее время системы автоматизации подразделяют на следующие три основных вида: автоматический контроль, автоматическая защита и автоматическое управление.
Научно-технический прогресс современного производства пищевой промышленности внес большие изменения в способы тепловой обработки кулинарной продукции предприятий общественного питания. Наряду с традиционными поверхностными (кондуктивными) способами приготовления пищи широко используют объемные способы тепловой обработки продуктов.
Объемные способы нагрева основываются на взаимодействии продукта с электромагнитным полем. Электромагнитная энергия от генератора излучения, превращаясь в тепловую, проникает в массу продукта на значительную глубину и за очень короткий период времени обеспечивает его прогрев до готового состояния.
Поверхностные способы приготовления пищевой продукции по технологическому назначению классифицируются на варочные, жарочные, жарочно-пекарные, водогрейные и вспомогательные. Варочное оборудование включает в себя:
пищеварочные котлы, технологической средой которых является вода или бульон при температуре 100°С;
автоклавы, в которых тепловая обработка осуществляется паром при температуре 135 ... 140°С;
пароварочные аппараты, в которых технологический процесс приготовления пищи осуществляют паром при температуре 105 ... 107 °С;
вакуум-аппараты, рабочей средой которых является греющий пар при температуре 140 ... 150°С.
В группу жарочного оборудования входят:
сковороды, на которых операцию жарки осуществляют в небольшом количестве жира при температуре 180 ... 190°С;
фритюрницы, процесс жарки в которых происходит в жире при температуре 160 ... 190°С;
жарочные шкафы (грили, шашлычные печи), осуществляющие процесс приготовления продуктов в горячем воздухе при температуре 150 ... 300°С.
К жарочно-пекарному оборудованию относят: печи, жарочные и пекарные шкафы, в которых технологической средой является горячий воздух при температуре 150 ... 300°С;
паро-жарочные аппараты, рабочей средой которых является смесь горячего воздуха и перегретого пара при температуре 150 ... 300°С.
Водогрейное оборудование представлено кипятильниками и водонагревателями.
Вспомогательное оборудование включает в себя мармиты, тепловые шкафы и стойки, термостаты, оборудование для транспортировки пищи.
Объемные способы тепловой обработки продуктов осуществляют: в СВЧ-шкафах периодического и непрерывного действия; сверхвысокочастотный способ обеспечивает большую скорость нагрева продукции;
ИК-аппаратах; инфракрасный нагрев основан на интенсивном поглощении ИК-излучений свободной водой, находящейся в продуктах;
аппаратах ЭК-нагрева; электроконтактный нагрев основан на тепловой энергии, выделяемой током в течение определенного времени при прохождении его через продукт, обладающий определенным активным (омическим) электросопротивлением;
установках индукционного нагрева; индукционный нагрев пищевых продуктов, особенно с повышенной влажностью, возникает при помещении их во внешнее переменное магнитное поле, в котором по закону электромагнитной индукции возникают вихревые токи (токи Фуко), линии которых замыкаются в толще продукта, электромагнитная энергия рассеивается в его объеме, вызывая нагрев.
Основным преимуществом СВЧ является быстрота нагрева пищевой продукции.
Однако этому способу нагрева присущи и недостатки - отсутствие корочки на поверхности продукта и, как правило, естественный цвет сырья.
Положительными показателями ИК-нагрева являются равномерный цвет и толщина поджаривания.
Вместе с тем этому способу присущи недостатки:
не все продукты можно подвергать ИК-нагреву;
при высокой плотности потока ИК-излучения возможен «ожог» продукта.
ЭК-нагрев применяется как самостоятельный вид обработки, так 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 способ нагрева пока еще не получил широкого распространения на предприятиях общественного питания, однако он обладает значительными экономическими возможностями для успешного применения в будущем.
Учитывая то, что поверхностные и объемные способы тепловой обработки пищевой продукции наряду с достоинствами обладают и недостатками, целесообразно использовать их в производстве общественного питания в комбинации.
1. Классификация оборудования термических цехов
Оборудование термических цехов делится на три группы: основное, дополнительное и вспомогательное.
Основное оборудование применяется для выполнения операций термической обработки и включает печи, нагревательные установки, охлаждающие устройства (закалочные баки, закалочные машины, оборудование для обработки холодом и т.п.). Классификация основного оборудования термических цехов приведена на рис 1.1.
Рис. 1.1. Классификация основного оборудования термических цехов
К дополнительному оборудованию относится оборудование для правки и очистки деталей (правильные прессы, травильные ванны, пескоструйные и дробеструйные аппараты, моечные машины и т.д.). Классификация дополнительного оборудования термических цехов приведена на рис.1.2.
Рис 1.2. Классификация дополнительного оборудования термических цехов
Вспомогательное оборудование включает установки для приготовления карбюризатора и контролируемых атмосфер, устройства для охлаждения закалочных жидкостей, санитарно- техническое оборудование, мостовые и поворотные краны, монорельсы с электротельферами, рольганги, транспортеры, конвейеры и т.д. Классификация вспомогательного оборудования термических цехов приведена на рис. 1.3.
Рис 1.3. Классификация вспомогательного оборудования термических цехов
Печи и нагревательные установки классифицируют по технологическому назначению, по виду тепловой энергии, по способу и степени механизации, по использованию различных сред при нагреве.
По технологическому назначению печи и нагревательные устройства делятся в зависимости от операций, для которых они предназначены, на отжигательные, закалочные, отпускные, цементационные и т.д.
По виду применяемого топлива или тепловой энергии печи и нагревательные устройства работают на жидком, газообразном топливе и электроэнергии.
По способу и степени механизации печи делятся на толкательные, конвейерные, карусельные, барабанные и другие. Эти печи могут иметь устройства для ручной загрузки и выгрузки изделий, для автоматической выгрузки и т.д.
По использованию различных сред при нагреве печи и нагревательные устройства классифицируют на печи с контролируемыми атмосферами (нейтральными, науглероживающими), печи-ванны с расплавленными солями и металлами.
2. Основное оборудование для нагрева материалов и изделий
2.1. Индексация печей
Первая буква индекса указывает на вид нагрева. Для электрических печей принята буква С (нагрев сопротивлением), для топливных печей – буква Т (термическая пламенная) или буква Н (нагревательная пламенная).
Вторая буква индекса печей указывает основной конструктивный признак печи. Приняты следующие основные обозначения: Н – печь с неподвижным подом; Д – печь с выдвижным подом; Ш – шахтная (круглая); Л – туннельная; Г – колпаковая; Э – элеваторная (печь с подъемным подом); Т – толкательная;
К – печь с конвейерным подом; Е – печь с подвесным конвейером; Р – печь с рольганговым подом; Ю – печь с шагающим подом; И – печь с пульсирующим подом; Б – барабанная; А – карусельная (с вращающимся подом или сводом);
Я - ямная печь; Щ – щелевая печь; У – методическая (кузнечная).
В (ванна) – вторая буква индекса для печей-ванн и электродно- соляных ванн.
Третья буква индекса печей указывает на характер среды в рабочем пространстве. Для электропечей сопротивления приняты следующие обозначения атмосфер: О – окислительная; З – защитная; В – вакуум; Н – водородная; А – азотная.
Третья буква индекса для печей-ванн обозначается: М – масло; Г – расплав металла, соли или щелочи, а для топливных печей – указывает характер среды в рабочем пространстве: О – окислительная (то есть обычная печная); З – искусственная (защитная, безокислительная, для цементации и др.).
Четвертая буква индекса указывает отдельные характерные особенности печи. Приняты следующие обозначения: А – печь входит в агрегат, то есть может агрегироваться с закалочным баком и другим оборудованием; В – вертикальное расположение печи (в печах круглого сечения) или вертикальное перемещение изделий (в механизированных печах); Ж – под печи желобчатый; К – колодцевая печь (периодического действия) или кольцевой под (в печах с вращающимся подом); Т – тарельчатый под (в печах с вращающимся подом); М – печь механизирована; Н – печь непрерывного действия (барабанная); П – печь периодического действия (барабанная).
Цифры, стоящие после букв через дефис, указывают размеры (в дециметрах) рабочего пространства печи (или размеры муфеля, реторты).
Для печей с прямоугольным сечением рабочей камеры первая цифра указывает ширину пода, вторая – длину пода, третья – высоту камеры (или загрузочного окна, если высота окна меньше высоты камеры печи).
Для печей круглого сечения (шахтных, колодцевых и др.) первая цифра указывает диаметр камеры, вторая – длину камеры.
Для печей с вращающимся подом первая цифра указывает внешний диаметр пода, вторая – внутренний диаметр пода, третья – ширину пода.
Цифры, указывающие размеры камеры пода, окна и реторты разделены между собой точками.
Предельная температура печи (в сотнях градусов Цельсия) приводится в знаменателе (через косую черту).
Для топливных печей рядом с цифрой, указывающей температуру печи, через дефис ставится буква, указывающая вид топлива: Г – природный или другой газ; М – мазут или другое жидкое топливо, например, индекс печи.
СКЗ-12.70.01/7 читается так: печь электрическая, с конвейерным подом, с защитной атмосферой, ширина пода 12 дм, длина пода 70 дм, высота камеры 1 дм, предельная температура 700 °С.
Индекс печи ТТЗА-8.72.8,5/9,5-Г читается следующим образом: печь топливная, толкательная, с защитной атмосферой, агрегируемая, ширина пода 8 дм, длина пода 72 дм, высота камеры 8,5 дм, предельная температура 950 °С, на газовом топливе.
Основы тепловой обработки пищевых продуктов
Классификация тепловых аппаратов и их структура
Источники теплоты и теплоносители
Теплогенерирующие устройства
Варочное тепловое оборудование
Жарочные тепловые аппараты
Эксплуатация теплового оборудования
1. Основы тепловой обработки пищевых продуктов
При тепловой обработке изменяются структурно-механические, физико-химические и органолептические свойства продукта, определяющие степень кулинарной готовности. Нагревание вызывает в продукте изменения белков, жиров, углеводов, витаминов и минеральных веществ.
Основными приемами тепловой обработки пищевых продуктов являются варка и жаренье, применяемые как самостоятельные процессы, так и в различных комбинациях. Каждый из приемов имеет несколько разновидностей (варка в среде пара, жарка во фритюре и т.д.). Для реализации этих приемов в тепловом оборудовании используют различные способы нагрева продуктов: поверхностный, объемный, комбинированный. При всех способах нагрева пищевых продуктов внешний теплообмен сопровождается массопереносом, в результате которого часть влаги продуктов переходит во внешнюю среду. При тепловой обработке продуктов в жидких средах вместе с влагой также теряется часть сухих веществ.
Практически все пищевые продукты являются капиллярно-пористыми телами, в капиллярах которых жидкость удерживается силами поверхностного натяжения. При нагревании продуктов эта жидкость начинает мигрировать (перемещаться) от нагретых слоев к более холодным.
При жаренье продуктов влага из поверхностных слоев частично испаряется, а частично перемещается вглубь к более холодным участкам, что приводит к образованию сухой корочки, в которой происходит термический распад органических веществ (при температуре более 100 °С). Чем быстрее нагревается поверхность, тем интенсивнее происходит перенос тепла и влаги и тем быстрее образуется поверхностная корочка.
Поверхностный нагрев продукта осуществляется теплопроводностью и конвекцией при подводе теплоты к центру продукта через его наружную поверхность. При этом нагрев центральной части продукта и доведение его до кулинарной готовности происходят в основном за счет теплопроводности.
Интенсивность теплообмена зависит от геометрической формы, размеров и физических параметров обрабатываемого продукта, режима движения (продукта и среды), температуры и физических параметров греющей среды. Продолжительность процесса тепловой обработки при поверхностном нагреве обусловлена низкой теплопроводностью большинства пищевых продуктов.
Объемный способ подвода тепла к обрабатываемому продукту реализуется в аппаратах с инфракрасным (ИК), сверхвысокочастотным (СВЧ), электроконтактным (ЭК) и индукционным нагревом.
Инфракрасное излучение преобразуется в объеме обрабатываемого продукта в теплоту без непосредственного контакта между источником ИК-энергии (генератором) и самим изделием. Носителями ИК-энергии являются электромагнитные колебания переменного электромагнитного поля, возникающие в продукте.
Инфракрасная энергия в обрабатываемом продукте образуется при переходе электронов с одних энергетических уровней на другие, а также при колебательном и вращательном движениях атомов и молекул. Переходы электронов, движение атомов и молекул происходят при любой температуре, но с ее повышением интенсивность ИК-излучения увеличивается.
СВЧ-нагрев пищевых продуктов осуществляется за счет преобразования энергии переменного электромагнитного поля сверхвысокой частоты в тепловую энергию, генерируемую по всему объему продукта. СВЧ-поле способно проникать в обрабатываемый продукт на значительную глубину и осуществлять его объемный нагрев независимо от теплопроводности, т.е. применяться для продуктов с различной влажностью. Высокая скорость и высокий коэффициент полезного действия нагрева делают его одним из самых эффективных способов доведения пищевых продуктов до кулинарной готовности.
СВЧ-нагрев называют диэлектрическим из-за того, что большинство пищевых продуктов плохо проводят электрический ток (диэлектрики). Другие его названия - микроволновый, объемный - подчеркивают короткую длину волны электромагнитного поля и сущность тепловой обработки продукта, происходящей по всему объему.
Эффект разогрева пищевых продуктов в СВЧ-поле связан с их диэлектрическими свойствами, которые определяются поведением в таком поле связанных зарядов. Смещение связанных зарядов под действием внешнего электрического поля называется поляризацией. Наибольшие затраты энергии внешнего электрического поля связаны с дипольной поляризацией, которая возникает в результате воздействия электромагнитного поля на полярные молекулы, обладающие собственным ди-польным моментом. Примером полярной молекулы является молекула воды. При отсутствии внешнего поля дипольные моменты молекул имеют произвольные направления. В электрическом поле на полярные молекулы действуют силы, стремящиеся повернуть их таким образом, чтобы дипольные моменты молекул совпадали. Поляризация диэлектрика состоит в том, что его диполи устанавливаются в направлении электрического поля.
Электроконтактный нагрев обеспечивает быстрое повышение температуры продукта по всему объему до требуемой величины за 15-60 с за счет пропускания через него электрического тока. Способ применяется в пищевой промышленности для прогревания тестовых заготовок при выпечке хлеба, при бланшировании мясопродуктов. Продукция, подвергаемая нагреванию, располагается между электрическими контактами. Зазоры между поверхностью продукции и контактов могут вызвать «ожог» поверхности.
Индукционный нагрев применяется в современных индукционных бытовых плитах и на предприятиях общественного питания. Индукционный нагрев токопроводящих материалов, к которым относится большинство металлов для наплитной посуды, возникает при их помещении во внешнее переменное магнитное поле, создаваемое индуктором. Индуктор, установленный под настилом плиты, создает вихревые токи, замыкающиеся в объеме посуды. Продукт обрабатывают в специальной металлической наплитной посуде, которая нагревается практически мгновенно из-за направленного действия электромагнитного поля. При этом потери тепла в окружающую среду сведены до минимума, что сокращает затраты энергии на приготовление блюда по сравнению с обычной электрической плитой на 40 %. В таких тепловых аппаратах настил плиты, как правило, изготовляется из керамических материалов и при тепловой обработке остается практически холодным.
Комбинированные способы нагрева пищевых продуктов - это последовательный или параллельный нагрев продукции несколькими из известных способов с целью сокращения времени тепловой обработки, повышения качества конечного продукта и эффективности технологического процесса. Так, комбинированная тепловая обработка продуктов в СВЧ-поле и ИК-лучами позволяет реализовать преимущества обоих способов нагрева и получать изделия с поджаристой хрустящей корочкой.
