Наведіть порівняльну характеристику поверхневого та об'ємного способів нагрівання та наведіть приклади відповідного обладнання

Основними прийомами теплового оброблення харчових продуктів є варіння і смаження. Вони застосовуються як окремі операції або в різних комбінаціях. Дія реалізації цих прийомів в тепловому обладнанні використовують різні способи на­грівання продуктів: поверхневий, об'ємний, комбінований. Під час усіх способів нагрівання зовнішній теплообмін супроводжується перенесенням маси, в резуль­таті чого частина вологи з продуктів переходить в довкілля, а ігри тепловому об­робленні в рідкому середовищі втрачаються також і сухі речовини сировини.

Під час смаження волога з поверхневих шарів продукту частково випаро­вується, а частково переміщується всередину до менш нагрітих ділянок, що призводить до утворення сухої шкоринки, в якій відбувається термічне розкла­дання органічних речовин (при температурі більше 100 0 С). Чим швидше на­грівається поверхня, тим інтенсивніше відбувається перенесення теплоти, і тим швидше утворюється шкоринка.

Поверхневе нагрівання продукту здійснюється за допомогою теплопровід­ності і конвекції під час підведення теплоти до центра продукту через його зов­нішню поверхню. Нагрівання центральної частини продукту та доведення до кулінарної готовності протікає в основному за рахунок теплопровідності.

Інтенсивність тешюобміну залежить від геометричної форми, розмірів і фі­зичних параметрів продуктів і середовища. Тривалість процесу теплового об­роблення поверхневим способом зумовлено низькою теплопровідністю більшо­сті харчових продуктів.

Об'ємний спосіб підведення теплоти до продукту відбувається в апаратах з інфрачервоним (14), надвисокочастотним (НВЧ), електроконтактним (ЕК) та індукційним нагріванням.

Інфрачервоне випромінювання перетворюється в об'ємі продукту в тепло­ту за відсутності безпосереднього контакту джерела ІЧ-випромінювання з про­дуктом. Носіями ІЧ-енергії є електромагнітні коливання змінного магнітного поля в продукті.

ІЧ-енергія в продукті утворюється під час переходу електронів на інші енергетичні рівні, а також в результаті коливального та обертального руху ато­мів і молекул. З підвищенням температури інтенсивність ІЧ-випромінювання посилюється. Джерелами ІЧ-променів можуть бути гази, пара, рідкі та тверді тіла. Середовище, яке оточує продукт є прозорим для 1Ч-променів, тому майже не нагрівається. Вільно зв'язана волога, яка в значній кількості присутня в по­ристій структурі продуктів, інтенсивно поглинає інфрачервоні промені, що дає їм змогу проникати в продукти на значну глибину.

ІЧ-нагрівання використовують переважно в процесах смаження і випікання кулінарних виробів. При його використанні для термічної обробки м'ясних ку­лінарних виробів тривалість процесу порівняно з традиційним способом скоро­чується на 40 - 60 %, питома витрата електроенергії зменшується на 20 - 60 %, а вихід готової продукції збільшується на 10-16 %НВЧ-нагріватія харчових продуктів здійснюється за рахунок перетворен­ня енергії змінного електромагнітного поля надвисокої частоти в теплову енер­гію. Прогрівання продукту при цьому не поверхневе, а відбувається по всьому об'єму продукту. Н ВЧ-поле здатне проникати в продукт на значну глибину і прогівати його незалежно від теплопровідності, тобто використовується для продуктів з різною вологістю. Високий ККД роблять даний спосіб нагріву од­ним із найефективніших для доведення продуктів до кулінарної готовності. Об'ємний характер нагрівання в полі НВЧ на порядок прискорює теплову обро­бку харчових продуктів порівняно з традиційними методами їх приготування. Це є принциповою перевагою НВЧ-нагрівання. Процес нагрівання в полі НВЧ характеризується безінерційністю.

НВЧ-нагрівання називають діелектричним внаслідок низької електропро­відності більшості продуктів. Інша назва - мікрохвильове або об'ємне - вказує на коротку довжину хвилі електромагнітного поля і суть теплового оброблення продукту по всьому об'єму. Нагрівання продуктів здійснюється в спеціальних НВЧ шафах і, як правило, без додавання води і жиру. Оскільки через втрати те­пла в довкілля температура поверхневих шарів менша, ніж температура центра­льних, то на поверхні продукгу відсутні специфічна кірочка і забарвлення. У полі НВЧ, крім теплової обробки харчових продуктів, здійснюється також роз­морожування готових кулінарних виробів та їх прогрів до заданої температури. Обидва процеси протікають без істотних втрат маси, зміни зовнішньої форми і за достатньо короткий проміжок часу (2,5 - 3,5 хв).

Електроконтактне нагрівання забезпечує швидке підвищення темпера­тури продукту по всьому об'єму до потрібної величини за 15 - 60 с за рахунок пропускання через нього електричного струму. Даний спосіб застосовують в харчовій промисловості для прогрівання тістових заготовок під час випікання хліба і в процесі бланшування м'ясопродуктів

Індукційне нагрівання використовують в сучасних індукційних побутових плитах і в закладах ресторанного господарства. Індукційне нагрівання струмоп-ровідних матеріалів, з яких виготовлено більшість кухонного посуду для плит, виникає під час їх розміщення у зовнішнє змінне магнітне поле, яке створюєть­ся індуктором. Індуктор встановлюється під настилом плити і створює вихро­вий струм, який замикається в об'ємі посуду ірис. 7.1). Продукг оброблюється в спеціальному металевому посуді, який миттєво нагрівається внаслідок направ­леної дії електромагнітного поля. При цьому втрати тепла в навколишнє сере­довище мінімальні, що скорочує витрати електроенергії на приготування страви на 40 % у порівнянні зі звичайною електричною плитою. В індукційних тепло­вих апаратах настил плити виготовляється з керамічних матеріалів і під час те­плової обробки залишається холодним.

Комбіновані способи нагрівання - це послідовний або паралельний нагрів продукції декількома відомими способами з метою скорочення тривалості теп­лового оброблення, підвищення якості кінцевого продукту та ефективності тех­нологічного процесу. Наприклад, комбінована теплова обробка в НВЧ-полі та 14 променями дає змогу реалізувати переваги обох способів і отримати вироби з хрусткою скоринкою