Излучением

Инфракрасное излучение используется главным образом для нагревания продукта.

В отличие от кондуктивного нагрева, при нагреве инфракрасным излучением поверхность продукта остается открытой, с нее идет интенсивное испарение воды, вызывающее охлаждение поверхностных слоев. Это также дает возможность подводить к продукту интенсивный поток тепла - до тех пор, пока поверхностные слои не будут чрезмерно обезвожены.

Нагрев инфракрасным излучением осуществляется следующим образом. Источник или генератор ИК-излучения нагревается от обычных источников (например, электрической энергией для светлых излучателей и тэнов, энергией сгорания газа для газовых беспламенных горелок и так далее). В результате нагрева в источнике излучения повышается общая кинетическая энергия молекул, происходит более частое их соударение, часть электронов попадает на возбужденную орбиту, при их возвращении на основную орбиту генератор вырабатывает энергию в виде электромагнитного излучения.

Генерируемое электромагнитное излучение направленным потоком облучает обрабатываемый продукт.

При столкновении квантов излучения с электронами в молекуле продукта они передают всю свою энергию электронам, которые вследствие этого переходят в возбужденное состояние и затем возвращаются на основную орбиту, теряя при этом избыток энергии в виде тепла, в результате чего происходит нагревание продукта.

Качественное отличие ИК-нагрева от диэлектрического заключается в механизме трансформации энергии излучения в тепло. ИК-поле проникает на небольшую глубину в продукт. Глубина проникновения ИК-излучения обратно пропорциональна коэффициенту поглощения. С уменьшением длины волны глубина проникновения ИК-лучей увеличивается и может достигать в отдельных случаях 3-5 мм. Вследствие чего такой вид нагрева является промежуточным между поверхностным и объемным.

Применение ИК-нагрева позволяет значительно сократить продолжительность процесса тепловой обработки, уменьшить металлоемкость и размеры аппаратов, автоматизировать производство, получить продукт высокого качества.

При выборе излучателя учитывают целый ряд факторов - такие, как особенности технологического процесса, свойства материала, интенсивность излучения генератора, возможность импульсного облучения, экономические требования и так далее.

В наиболее общем случае ИК-аппарат состоит из камеры, транспортирующего органа, ИК-излучателей, системы вентиляции, управления и автоматики.

При выборе излучателя следует исходить из особенностей обрабатываемого материала. При этом особенное значение имеют оптические свойства обрабатываемого материала.

Под оптическими свойствами материала понимают его пропускательную, поглащательную и отражательную способность.

Оптические свойства материала зависят от многих факторов, в том числе от структуры материала, содержания в нем влаги и доли её связи с материалом, состояния и цвета поверхности продукта.

Пищевые продукты содержат большое количество влаги с разными формами связи, что неодинаково отражается на общем спектре поглощения материала.

Различают интегральные и спектральные оптические характеристики продуктов. Для практических целей в условиях конкретного излучателя и объема нагрева лучше пользоваться интегральными характеристиками, отражающими взаимодействие объема с лучистой энергией во всем используемом диапазоне длин волн. Интегральные характеристики относятся к длине волны, соответствующей максимуму излучения излучателя.

Пищевые продукты в зависимости от химического состава и других показателей обладают выраженной селективностью к поглощению ИК-излучения в различных областях спектра. Поэтому источник излучения следует выбирать с учетом спектральных характеристик материала, КПД аппарата, интенсивности подвода теплоты, а также экономических показателей процесса.

Как показывает опыт эксплуатации промышленных установок ИК-излучения, практически во всех случаях ИК-обработки наблюдается повышение качества и выхода готовой продукции, снижение энергетических затрат, упрощение конструкции аппарата.

Нагрев продукта в оптимальных условиях, как правило, обеспечивает большой выход и лучшее качество. При этом обеспечиваются и более высокие технико-экономические показатели процесса.

7.2. СВЧ – обработка пищевых продуктов

Нагрев СВЧ-энергией является принципиально новым методом нагрева продукта в поле электромагнитного излучения. В отличие от всех других способов нагрева, при которых тепло воспринимается поверхностью продукта и проникает внутрь за счет теплопроводности, электромагнитное поле СВЧ способно проникать на значительную глубину, что позволяет осуществлять объемный нагрев независимо от теплопроводности.

Приготовление кулинарных изделий осуществляется в специальных СВЧ-шкафах (печах), использующих принцип диэлектрического нагрева, при котором прогревается только помещенный в камеру продукт, как правило, без добавления воды и жира. При этом из-за потерь тепла в окружающую среду температура поверхностных слоев меньше, чем центральных, в результате чего на поверхности продукта отсутствуют специфическая корочка и колеровка.

По своим органолептическим свойствам продукт, доведенный до готовности в СВЧ-аппарате, приближается к продукту, полученному в результате припускания.

Основным преимуществом объемного прогрева продуктов в СВЧ-поле является быстрота приготовления пищи: время приготовления уменьшается приблизительно в 10 раз по сравнению с поверхностным нагревом и составляет для большинства блюд несколько минут. При этом сохраняются питательные вещества и значительно улучшаются вкусовые качества по сравнению с традиционным способом приготовления пищи. Исключается пригорание изделий и улучшаются санитарно-гигиенические условия труда обслуживающего персонала. СВЧ-аппарат практически безынерционен в управлении, причем при СВЧ-нагреве отсутствует холостой ход и связанные с ним потери тепла. Нагрев прекращается одновременно с прекращением подачи энергии. СВЧ-нагрев наиболее эффективен для приготовления вторых блюд, а также для разогревания замороженных готовых изделий.

У пищевых продуктов, прошедших тепловую обработку в СВЧ-шкафах, отсутствует корочка, характерная для жаренья традиционным способом. Поэтому в шкафах СВЧ устанавливают ИК-излучатели, которые включают на 1-2 мин после доведения изделий до состояния кулинарной готовности. В результате такой обработки изделия приобретают специфическую корочку и колер.