Материал: 5076

дипольную и макроструктурную. Каждый из них имеет характерное время установления поляризации – время релаксации. Из сопоставления типичных значений этого времени с периодом переменного электрического поля, используемого для СВЧ-нагрева продуктов, следует, что основными в СВЧнагреве являются дипольная и макроструктурная поляризация.

Таблица 1 – Значения проницаемости пищевых продуктов для ИК-излучения

(в %).

56

Дипольная поляризация представляет собой результат воздействия внешнего поля на полярные молекулы, обладающие собственным дипольным моментом. Типичным примером полярной молекулы является молекула воды. Поэтому наличие в продуктах свободной воды является фактором, определяющим интенсивность нагрева продуктов в СВЧ-поле. При приложении внешнего поля дипольные моменты молекул, имеющие в отсутствие поля произвольные направления, стремятся ориентироваться по направлению поля, что встречает сопротивление со стороны окружающих молекул. Работа, расходуемая на преодоление этого сопротивления, в конечном счёте превращается в теплоту, что и вызывает нагревание продукта. В таблице 2 представлены свойства СВЧполя в различных пищевых продуктах.

Макроструктурная поляризация типична для пищевых продуктов, представляющих собой биологические объекты с клеточной микроструктурой. Упрощённо биологическую клетку можно представить как замкнутую оболочку (мембрану) с полупроводниковыми свойствами, заполненную электролитом. При наложении внешнего электрического поля такая система приобретает дипольный момент благодаря смещению «свободных» зарядов (ионов) в пределах замкнутой оболочки, которые в данном случае ведут себя аналогично связанным зарядам в диэлектрике. Ввиду значительного объёма клетки, содержащей огромное число молекул, дипольный момент поляризованной клетки весьма велик (разумеется, в атомном масштабе), что и отражается в наименовании этого типа поляризации.

Важнейшей особенностью СВЧ-нагрева является возможность достижения высокого темпа нагрева продуктов при применении генераторов (магнетронов, ламп бегущей волны и др.), создающих СВЧ-поля большой напряжённости. В России для тепловой обработки пищевых продуктов в СВЧ-поле разрешено применение следующих рабочих частот: 433,92 ± ±0,8678; 2375 ±50; 2450 ±50; 5800 ±75; 22125 ±125 МГц. На предприятиях общественного питания в основном применяют частоту 2450 МГц (она отмечена пунктирной линией на рисунке 5). При напряженности Е≈5 кВ/м достигается темп нагрева продуктов 0,5 К/с и выше.

Таким образом, основное преимущество СВЧ-нагрева – высокая скорость нагрева. Однако ему присущи и недостатки – отсутствие корочки на поверхности продукта и, как правило, естественный цвет сырого продукта.

57

Таблица 2 – Диэлектрические свойства и глубина проникновения СВЧ-поля в пищевые продукты (f = 2375 МГц, t=20 ° С)

58

Электроконтактный (ЭК) нагрев. Этот способ нагрева характеризуется высокой экономичностью, обусловленной простотой используемого оборудования, в частности отсутствием дорогостоящих генераторов СВЧ-поля. Особенностью ЭК-нагрева является возможность обеспечения быстрого повышения температуры продукта по всему объёму до требуемой величины за 15...60 с. Это обусловливает успешное применение данного способа нагрева для коагуляции колбасных фаршей за указанное время при конечной температуре 50... 70 °С. В этом случае использование ЭК-нагрева упрощает конструкции автоматизированных агрегатов для изготовления фаршей. Как показали специальные исследования, химико-бактериологические показатели колбасных изделий, изготовленных ЭК-нагревом и традиционными способами, мало различаются. Однако на практике приходится считаться с возможными явлениями электролиза в массе продукта и эрозии электродов, в результате которой в продукт могут попадать посторонние вещества. Эти явления можно свести к минимуму оптимальным выбором материала электродов и частоты тока. Кроме того, для успешной реализации данного способа тепловой обработки необходимо обеспечивать хороший электрический контакт между электродами и продуктом.

ЭК-нагрев применяется как самостоятельный вид обработки, а также и в комбинации с другими способами. В частности, он успешно используется в хлебопекарном производстве для прогрева тестовой массы при выпечке хлеба, в производстве сосисок, при бланшировании мясопродуктов.

Индукционный нагрев токопроводящих материалов, к которым относится большинство пищевых продуктов, особенно с повышенной влажностью, возникает при их помещении во внешнее переменное магнитное поле, создаваемое генератором — индуктором. В качестве индукторов применяются провода с током, непосредственно охватывающие нагреваемые области материала, в частности многовитковые провода — соленоиды, которые могут использоваться для нагрева цилиндрических образцов диаметром 5 см и более. При помещении во внешнее переменное поле в массе проводящего материала, в соответствии с законом электромагнитной индукции, возникают вихревые токи (токи Фуко), линии которых замыкаются непосредственно в толще материала. При этом электромагнитная энергия рассеивается в объёме материала, вызывая его нагрев, но в этих условиях возрастает и расход электроэнергии на ведение технологического процесса. Для преодоления указанного недостатка и

59

обеспечения экономичности индукционного нагрева продуктов предлагались различные конструктивные решения теплового аппарата, которые зачастую означали существенное усложнение его конструкции и увеличение расхода активных материалов на его изготовление. По этим причинам индукционный способ нагрева пока ещё не получил широкого распространения на предприятиях общественного питания, хотя он, несомненно, обладает значительными экономическими возможностями для успешного практического применения в будущем.

Из особенностей индукционного способа нагрева видно также, что при оценке новых электрофизических методов обработки продуктов, создающих объёмный эффект нагрева, необходимо учитывать не только этот аспект, но и ряд других показателей, характеризующих эффективность применения того или иного конкретного способа обработки на практике.

Таким образом, поверхностные и объёмные способы тепловой обработки, имея различные преимущества, обладают рядом недостатков, устранить которые можно, используя комбинированные способы тепловой обработки.

6.3. Комбинированные способы тепловой обработки

При создании комбинированных способов тепловой обработки следует исходить из чётких представлений о свойствах пищевого сырья, о механизме физико-химических изменений в продукте и в жире в процессе тепловой обработки, а также о недостатках существующих способов.

Многообразие свойств обжариваемых продуктов исключает возможность разработки какого-либо универсального способа жарки. Поэтому при создании конкретных способов, оптимальных для обработки тех или иных продуктов, необходимо исходить из определённых оценочных критериев.

Основным критерием оценки способа жарки является высокое качество готового продукта. Качество кулинарных изделий является комплексным показателем, включающим, в частности, полноценность готовых продуктов (высокие органолептические показатели), биологическую ценность, доброкачественность, безвредность. Органолептические показатели и биологическая ценность изделия, изготовленного новым (комбинированным) способом, ни в коем случае не должны быть ниже показателей «традиционного» изделия.

Важным показателем оценки нового процесса является длительность обработки, причём следует отметить, что длительность процесса и качество про-

60