Излучением

Обработка пищевых продуктов инфракрасным

Электрофизические методы обработки пищевых продуктов

К электрофизическим методам обработки пищевых продуктов относят обработку:

· переменным электрическим то­ком;

· в электростатическом поле;

· электроконтактную;

· высокочастотную;

· сверхвысокочастотную;

· инфракрасным излучением.

Применяют и комбинированные методы, то есть обрабатывают продукт последовательно или одновременно двумя электрофизическими методами, например, обработка мяса сверхчастотным методом на первых стадиях и инфракрасным излучением на завершающей стадии жаренья или одновременный нагрев путем конвекции горячего воздуха и инфракрасным излучением.

Электрофизические методы обработки широко применяются в самых различных отраслях промышленности, так как сравнительно с традиционными имеют неоспоримые преимущества, как и недостатки. К наиболее важным преимуществам относятся высокая скорость процесса и компактность промышленных устройств, к недостаткам - относительная сложность и высокая стоимость промышленных устройств (но не всегда).

При использовании этих методов для обработки пищевых продуктов возникают серьезные трудности, обусловленные гетерогенностью состава продуктов и различной лабильностью отдельных составных частей. Например, в разных частях объема мясных продуктов даже на расстоянии нескольких миллиметров соотношение белок: жир: вода может различаться в несколько раз; два клубня сахарной свеклы, взятые с одного участка, могут различаться по массе и содержанию сахара в 2 раза и более и так далее. Если при традиционных методах обработки статистическое усреднение продукта почти всегда позволяет вести процесс в оптимальном режиме, то, как будет показано позднее, электрофизические методы обработки воздействуют неоди­наково на части продукта, различающиеся по объему. Поэтому если путем измельчения и механического перемешивания нельзя достичь однородности продукта, то использование электрофизического метода для обработки пищевых продуктов может быть весьма проблематичным.

Электрофизические методы обработки пищевых продуктов основаны на использовании электромагнитной энергии излучения.

Согласно квантовой теории Планка, излучение и поглощение энергии атомами равно или кратно величине.

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.

Дата добавления: 2015-05-22