Объемные способы тепловой обработки продуктов.

Объемные способы нагрева продуктов основываются на взаимодействии продукта (и прежде всего содержащейся в его структуре свободной воды) с электромагнитным полем. Электромагнитные волны от генератора излучения проникают в продукт на значительную глубину и частично или полностью по­глощаются в нем. При этом электромагнитная энергия превращается в теплоту, т.е. поток теплоты и поток влаги совпадают по направлению.

Отмеченное явление существенно снижает влияние теплопроводности продуктов, что вызывает их медленный темп нагрева при поверхностных спо­собах тепловой обработки.

Физическая природа электромагнитных волн любой частоты и длины волны одна и та же. Однако волны, сильно отличающиеся по длине, обладают специфическими особенностями в отношении механизма излучения и погло­щения, техники их генерирования и практического использования. Отмеченное явление иллюстрируется шкалой электромагнитных волн, в которой отдельным диапазоном длины волны (частотам) присвоены традиционные наименования. Естественно, границы между этими диапазонами в значительной мере условны в виду отмеченной выше единой физической природы всех электромагнитных волн.

Классификация объемных способов тепловой обработки.

Инфракрасный нагрев.

Инфракрасное излучение (ИК) в тепловых аппаратах в настоящее время используется как самостоятельный способ нагрева продуктов, а также в качест­ве базового способа для создания различных комбинированных способов теп­ловой обработки.

Физическая сущность механизма ИК-нагрева заключается в следующем. Большинство пищевых продуктов содержат в своей пористой структуре значи­тельное количество свободной воды, которая интенсивно поглощает ИК-излучение в определенной области длины волн (при длинах волн 0,75...2,5 мкм); при длине волн 1,4 мкм поглощение достигает 100 % (характерная длина волны ИК - излучения I мкм) В то же время влага в пористой структуре пище­вых продуктов распределена неравномерно по объему, поэтому ИК - излучение может проникать в них на значительную глубину, что при соответствующем выборе толщины слоя обрабатываемого продукта обуславливает объёмный ха­рактер его нагрева. Максимальная температура продукта при ИК-нагреве обычно достигается на некоторой глубине, зависящей от структуры и влагосодержания продукта и длины волны излучения. В процессе тепловой обработки свойства поверхностных слоев продукта изменяются, что в отличим от условий традиционного нагрева, приводит к усилению поглощения ИК-энергии и ин­тенсификации нагрева. Аналогичный эффект вызывает образование водяного пара в обрабатываемом продукте, интенсивно поглощающего ИК - излучение с длиной волны более 1,5 мкм.

Таким образом, благоприятным фактором для ИК-обработки пищевых продуктов является наличие длин волн вблизи 1 мкм в спектре используемого генератора и изучения и значительного количества свободной влаги в продукте, т.е. высокого начального влагосодержания исходного продукта.

При описании закономерностей ИК-нагрева поток энергии излучения, падающий на поверхность продукта, разделяют на три слагаемых:

- отраженный (Q_о) поглощенный (Q_n) пропущенный (Q_np)

Q = Q_о + Q_n + Q_np; (1.1)

Положительным признаком ИК-нагрева является получение равномерной по цвету и толщине корочки поджаривания. Вместе с тем этому способу при­сущи недостатки:

не все продукты можно подвергать ИК-нагреву;

при высокой плотности потока ИК-излучения возможен "ожог" продукта.