Контрольная работа: Техника и технология обработки продуктов с использованием ВЧ

где ε ' — диэлектрическая проницаемость.

При пересечении СВЧ-полем проводника возникает поверхностный эффект, заключающийся в том, что движение носителей тока вытес­няется к поверхности. Чем больше частота, тем больше проявляется действие поверхностного эффекта. За глубину проникновения принимают глубину, на которой напря­женность поля уменьшается в е раз (е — основание натуральных лога­рифмов).

Глубина проникновения электромагнитного поля в вещество умень­шается с увеличением е', tg б, f, а выделяемая тепловая энергия повы­шается. Исходя из этого рабочая частота для СВЧ-приборов должна быть выбрана из компромиссных соображений. В настоящее время решением Международной комиссии по радиочастотам для бытовых СВЧ-приборов выделена частота 2450 МГц.

СВЧ-нагрев по сравнению с традиционными способами нагрева обладает следующими преимуществами.

1. При СВЧ-нагреве генерация теплоты происходит внутри самого нагревательного продукта. Если при тепловой обработке продуктов традиционными способами расходуется теплота на нагрев посуды и окружающей среды, то в СВЧ-приборах почти вся теплота идет на нагрев продуктов, а посуда нагревается незначительно в результате получения теплоты от горячего продукта. Таким образом, непроизводительные потери теплоты значительно снижаются.

2.Продолжительность тепловой обработки продуктов СВЧ-энергией значительно сокращается.

3. За счет сокращения времени тепловой обработки СВЧ-энергией снижаются потери массы продуктов на 10—30 % при сохранении витаминов, органических и минеральных веществ, естественного цвета ивкусовых качеств.

4.При применении СВЧ-приборов в быту снижаются затраты элек­троэнергии (на 50—70 %) по сравнению с применением электроплит.

5.Простота уборки рабочей камеры после приготовления блюд обусловлена тем, что во время тепловой обработки продукты не под­горают.

6.После приготовления блюд меньше загрязненной посуды, так как продукты могут подвергаться тепловой обработке непосредственно в сервировочной посуде.

Однако при перечисленных преимуществах СВЧ-приборы не могут полностью заменить традиционные приборы для приготовления пищи. Как правило, СВЧ-приборы являются хорошим дополнением к обору­дованию кухни. Это объясняется тем, что получаемые при приготов­лении на СВЧ-приборах блюда не имеют традиционного вида, а сохра­няют вид полуфабрикатов, который имеет продукт до тепловой обра­ботки. Например, некоторые блюда привычны после обжаривания с аппетитной румяной корочкой, а получение ее в СВЧ-приборах затруднительно: необходимо применение специальных дополнительных устройств, которые, увеличивая на 50 % время и энергозатраты, повы­шают стоимость приготовления.

Сравнительно высокая стоимость СВЧ-приборов по сравнению с традиционными электрическими и газовыми плитами существенно влияет на их приобретение и внедрение в быт.

СВЧ-печи

СВЧ-нагрев является одним из наиболее прогрессивных способов тепловой обработки продуктов в процессах размораживания, разогрева и приготовления готовых блюд. В связи с этим СВЧ-приборы завоевы­вают все большую популярность на мировых рынках.

Первые СВЧ-печи бытового назначения появились в конце сороко­вых годов, а их массовое производство в наиболее развитых странах началось в шестидесятых годах. Большинство СВЧ-печей, выпускаемых за рубежом, составляют многорежимные модели, в которых один или два режима предусмотрены для размора­живания продуктов.

СВЧ-размораживатели

Производство и спрос на СВЧ-размораживатели обусловлены зна­чительным увеличением производства и продажи замороженных про­дуктов в странах Западной Европы, Японии и США. Например, в США производство замороженных продуктов на душу населения еще в пе­риод 1975—1980 гг. выросло на 19,7 %, а в Швеции на 44,8%. Приме­нявшиеся традиционные способы размораживания воздухом и проточ­ной водой стали неэффективны, занимали много времени и не обеспе­чивали сохранность питательных веществ в продуктах. Это стимулиро­вало расширение производства и продажи СВЧ-размораживателей.

Размораживание продуктов в СВЧ-поле происходит значительно быстрее благодаря их объемному нагреву, при этом питательная цен­ность продуктов сохраняется лучше. Особенностью раз­мораживания, происходящего в СВЧ-поле, является резкое изменение диэлектрических свойств пищевых продуктов при переходе из заморо­женного в размороженное состояние. Однако это приводит к некото­рым техническим затруднениям при практическом применении метода. В замороженных продуктах диэлектрическая проницаемость и фактор потерь приближается к параметрам льда, а после размораживания они резко увеличиваются. Вследствие этого оттаявшие участки про­дуктов быстро перегреваются и процесс становится неуправляемым.

В результате такой обработки может оказаться, что отдельные части продуктов будут готовы к употреблению, а другие останутся еще не размороженными. Такое положение является следствием неравномер­ной тепловой обработки продуктов в рабочих камерах СВЧ-приборов, так как процесс размораживания происходит в поле стоячей волны. Поэтому равномерный нагрев продуктов, особенно при их разморажи­вании, является основной проблемой, стоящей перед проектировщиками СВЧ-приборов.

Для равномерного нагрева продукт механически перемещают внутри камеры, помещая его на подставку, которая совершает вращательное, поступательное или вращательно-поступательное движение. Другим способом для равномерного нагрева продукта является возмущение кар­тины электромагнитного поля внутри камеры с помощью использова­ния специальных металлических отражателей — стирреров, создающих фазовые сдвиги векторов электрических полей и тем самым способ­ствующих более равномерному нагреву. Эти способы, повышающие равномерность нагрева при тепловой обработке, не решают указанной проблемы при размораживании продуктов. Проблема равномерного на­грева, особенно при размораживании, разрешена комплексным примене­нием указанных способов, путем так называемого «автоматического цикла размораживания» совместно со стиррером и вращающейся подставкой.

«Автоматический цикл размораживания» предусматривает периоди­ческий режим работы СВЧ-генератора на более низком уровне выход­ной мощности. Периодичность работы СВЧ-генератора составляет 20—40 с. Паузы между кратковременной. работой генератора служат для выравнивания температуры внутри нагреваемого продукта путем передачи тепла нагретых участков в менее нагретые.

Исследования, проведенные отечественными и зарубежными специа­листами, позволяют сделать следующие выводы по СВЧ-разморажи-ванию:

1) по биологической, ценности мясо, прошедшее СВЧ-обработку, практически не отличается от продукта, размораживание которого получено традиционным путем;

2) по органолептическим свойствам рыба, размороженная СВЧ-спс собом, лучше рыбы, размороженной традиционным способом.

Влияние СВЧ-обработки на пищевые продукты, в том числе и н| витамины, является предметом достаточно сложных исследований. Так,проблема использования электромагнитных СВЧ-печей для размораживания овощей и фруктов, подвергнутых низкотемпературному замораживанию, недостаточно изучена и ограниченно освещена в литера­туре. Установлено, что размораживание в поле СВЧ-энергии приводит к меньшим потерям неорганических веществ. При традиционном спо­собе размораживания часть минеральных веществ теряется вместе с вытекающей влагой. При СВЧ-размораживании потери влаги меньше и, как следствие, меньше потери неорганических веществ.

СВЧ-сублиматоры

СВЧ-сублиматоры считаются одним из перспективных видов быто­вых приборов. Сублимированные продукты сохраняют не только пита­тельные вещества гораздо лучше, чем сушеные или термообработан-ные, но и присущую им форму, цвет, запах. Упакованные в полиэтиле­новую тару, сублимированные продукты могут храниться несколько лет в обычных условиях. Для восстановления сублимированного про­дукта достаточно его увлажнить, опустив в воду.

Процесс сублимационной сушки продуктов заключается в том, что испарение влаги из продукта происходит после предварительного замо-раживания. К быстрозамороженному продукту при температуре —30°С или ниже подводят тепло или СВЧ-энергию. Происходит испарение (сублимация) влаги; находящейся в твердом состоянии (лед), безперехода в жидкое состояние.

Конструктивно СВЧ-сублиматоры представляют собой соединение морозильника и СВЧ-печи. В камеру СВЧ-печи вводят испаритель морозильника, позволяющий снизить температуру в камере до — 30 °С. В эту же камеру вводят СВЧ-энергию от магнитронного генератора. Управляя температурой в камере, мощностью и временем работы магнитрона, можно обеспечить оптимальный технологический режим не только сублимации, но и приготовления пищи к заданному моменту времени без участия потребителя. Загрузив подготовленный к приго­товлению продукт, охлаждают камеру, что позволяет хранить продукт в течение нужного времени. К заданному сроку, который устанавли­вают на пульте микропроцессорного управления сублиматором, вклю­чается СВЧ-генератор и продукт доводится до готовности. В этом отно­шении очень удобны замороженные продукты, изготовленные пищевой промышленностью.