История развития пистолетов-пулеметов: Предпосылкой для возникновения пистолетов-пулеметов послужила давняя тенденция тяготения винтовок...
Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов...
Топ:
Когда производится ограждение поезда, остановившегося на перегоне: Во всех случаях немедленно должно быть ограждено место препятствия для движения поездов на смежном пути двухпутного...
Комплексной системы оценки состояния охраны труда на производственном объекте (КСОТ-П): Цели и задачи Комплексной системы оценки состояния охраны труда и определению факторов рисков по охране труда...
Проблема типологии научных революций: Глобальные научные революции и типы научной рациональности...
Интересное:
Принципы управления денежными потоками: одним из методов контроля за состоянием денежной наличности является...
Что нужно делать при лейкемии: Прежде всего, необходимо выяснить, не страдаете ли вы каким-либо душевным недугом...
Мероприятия для защиты от морозного пучения грунтов: Инженерная защита от морозного (криогенного) пучения грунтов необходима для легких малоэтажных зданий и других сооружений...
Дисциплины:
2022-02-11 | 35 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
В зависимости от того, какие электрические свойства рыбы используют при осуществлении объемного нагрева, различают размораживание электрическим током и диэлектрическое размораживание.
Способы объемного размораживания с использованием электрического тока и энергии электромагнитного поля обеспечивают наиболее быстрое размораживание продуктов и их высокое качество. К недостаткам электроконтактного размораживания относят большой расход электроэнергии и воды. Что касается размораживания в переменном электромагнитном поле (ПЭМП), то недостатками этого способа являются возможность локального перегрева продукта при отеплении выше криоскопической температуры (минус 2 - минус 1 °С), неравномерность размораживания продуктов неправильной геометрической формы.
Способы объемного размораживания по сравнению с поверхностными являются более эффективными: продукция получается высокого качества, отсутствуют усушка, окисление липидов, вымывание азотистых веществ, сокращается длительность процессов.
При размораживании электрическим током через замороженный продукт, обладающий определенной электропроводимостью, пропускают переменный электрический ток промышленной частоты, который вызывает его нагрев (эффект Джоуля-Ленца). Мороженый продукт помещают в медленно циркулирующую воду, в результате чего его температура повышается, а электрическое сопротивление уменьшается. Затем с двух сторон подводят два электрода и пропускают через них переменный ток напряжением 10-40 В и силой 10-20 А. Продолжительность размораживания составляет 4-5 мин для продуктов массой 10-12 кг.
Преимущества метода: высокая скорость размораживания, хорошее качество продукта, отсутствие усушки, равномерность прогрева по всей толщине. Недостатки: большой расход электроэнергии и воды, опасность поражения рабочих электрическим током, сложность аппаратов. Кроме того, одновременно с размораживанием происходит разложение (электролиз) электролитов (солей, кислот и т.д.), содержащихся в жидкой фазе продукта.
|
При диэлектрическом размораживании продукт помещают в ПЭМП и размораживают как диэлектрик. В зависимости от диапазона частот электромагнитного излучения различают сверхвысокочастотное (СВЧ), высокочастотное (ВЧ) и низкочастотное (НЧ) размораживание.
Размораживание в СВЧ-печи
Теперь о самом современном, наиболее эффективном способе размораживания быстрозамороженных продуктов – СВЧ-печи. При размораживании с помощью микроволн используют частоты от 915 до 2450 МГц. При СВЧ-, ВЧ- или НЧ- размораживании продукт помещают в ПЭМП конденсатора, к которому подают переменное напряжение строго выбранной частоты (обычно 25-50 МГц). Во всех продуктах содержатся дипольные молекулы, или частицы, в которых электрические заряды пространственно разделены. Если дипольную частицу поместить в электромагнитное поле, то она начитает поворачиваться, чтобы расположиться вдоль силовых линий. Если же направление этих линий изменить, то и частица изменит свою ориентацию. В ПЭМП направление магнитных силовых линий меняется несколько тысяч раз в секунду, поэтому диполи начинают колебаться. За счет кинетической энергии движения молекул появляется ток смещения, теплота выделяется во всем объеме продукта и он быстро нагревается. Глубина проникновения электромагнитных колебаний зависит от их частоты и диэлектрических характеристик продукта.
Наибольшее применение находит размораживание в электромагнитном СВЧ-поле, которое обеспечивает высокое качество продукта, отсутствие усушки и набухания, высокую скорость размораживания, прогрев по свей толщине продукта. Следует помнить, что тепловой эффект размораживания токами СВЧ с увеличением толщины продукта снижается. Кроме того, еще недостаточно изучены изменения пищевых веществ при СВЧ-обработке и их влияние на организм человека (имеются данные о нежелательном превращении цис-изомеров жирных кислот в транс-формы).
|
Использование СВЧ-обработки имеет некоторые особенности. СВЧ-печи особенно рекомендуются для размораживания и разогрева чувствительных к нагреванию продуктов. Размороженный и разогретый в СВЧ-печи продукт в наибольшей мере сохраняет вкус, аромат, цвет, запах и консистенцию; кроме того, до минимума снижается потеря сока. Продолжительность обработки тоже минимальна. Объемное поглощение продуктом СВЧ-энергии позволяет от 5 до 60 раз сократить время на оттаивание. Судите сами: 0,5-1 кг фруктов размораживаются на воздухе при температуре от 15 до 18 °С за 4-6 ч, столько же овощей - за 3-5 ч, а если использовать СВЧ-печь, то эти продукты разморозятся всего за 4-6 мин.
Одна существенная особенность: в СВЧ-печи нельзя размораживать продукты в металлической посуде или в таре, имеющей металлические включения. При размораживании в полиэтиленовых пакетах надо удалить из упаковки все металлические предметы (зажимы, фольгу и пр.). Лучше всего для этой цели использовать прозрачные, т.е. стеклянные или ситалловые кастрюли, фаянсовые тарелки, чашки, полимерную тару, бумажную и картонную упаковку. Фрукты лучше размораживать прямо в упаковке, в которой они хранились в замороженном состоянии.
Не обращайте во вред преимущества СВЧ-размораживания: интенсивное внутреннее выделение теплоты при излишнем перегреве может вызвать образование пара, который способен порвать кожицу или оболочку продукта. Поэтому после короткого воздействия СВЧ-энергией надо дать продукту «отдохнуть», т.е. предусмотреть его выдержку на воздухе при комнатной температуре в течение 2-3 мин. Кроме быстроты процессов и высокого качества подаваемых на стол продуктов, СВЧ-обработка обладает еще одним преимуществом: она подавляет деятельность микроорганизмов, отрицательно влияющих на сохранность продуктов.
Для объяснения процесса размораживания в СВЧ-поле необходимо рассмотреть отдельные его аспекты, обусловленные физико-химическими свойствами пищевых продуктов.
|
Вода, содержащаяся в межклеточном пространстве и клетках пищевых продуктов, находится ввиде ассоциированных молекул. Кристаллическая решетка льда обладает высокой прочностью благодаря полярности образующих её молекул. Из-за значительной потенциальной энергии каждой молекулы на разрушение кристаллов льда необходимо затратить значительную энергию. Лед, образующийся в пищевых продуктах при их замораживании, представляет собой вязкопластичную упругую среду со скачкообразными изменениями физико-механических свойств на межфазовых границах - пластолед, обусловливающий прочность и другие свойства продукта (твердого тела). Пластолед имеет неоднородную макроструктуру: большие кристаллы льда с включениями вещества продукта образуют отдельные зерна, между которыми остаются локальные зоны растворов различных солей, такие же зоны расположены внутри ледяных зерен. Насыщенные растворы сохраняются до минус 40°С. Некоторые минеральные соли, имеющиеся в соке продукта, при низких температурах выпадают в осадок.
При размораживании пищевых продуктов образующаяся влага должна распределяться так же, как и до замораживания. Однако полностью восстановить характер распределения влаги не удается, так как способность волокон и клеток продукта к влагоудержанию после замораживания ухудшается.
В результате этого при размораживании из продукта выделяется часть содержащейся в нем влаги и теряется часть питательных веществ и минеральных солей. Особенно ярко это проявляется в интервале температур от минус 5 до 0°С, так как в данном интервале соли, выпавшие в осадок при замораживании и хранении, растворяются. В этот период разрушаются зерна льда, в которых находились соли, поэтому процесс размораживания должен проводиться наиболее интенсивно.
Диэлектрические характеристики замороженных пищевых продуктов заметно отличаются от диэлектрических характеристик льда. Это объясняется наличием в замороженном продукте насыщенных растворов солей, молекулы воды которых, обладая достаточной подвижностью, имеют период релаксации, соизмеримой с частотой поля. Кроме того, плавление льда в микро- и макрокапиллярах продукта происходит при температуре минус 7 – минус 5°С, вследствие чего влага микрокапилляров высвобождается и активно взаимодействует с переменным электрическим полем. По мере повышения температуры (от минус 5 до 0°С) с электрическим полем начинают взаимодействовать периферийные слои адсорбционносвязанной влаги вплоть до мономолекулярного слоя. Их связь с твердым скелетом продукта уменьшается и соответственно возрастает e’’ (коэффициент поглощения).
|
При размораживании от начальной температуры минус 18°С средний темп нагрева в диапазоне температур от минус 18 до минус 5°С составляет 0,19-0,23 К/с. Начиная с минус 5°С, темп нагрева увеличивается до 0,7-1,0 К/с, т.е. в 3-4 раза. Таким образом, при размораживании пищевых продуктов удается зону температур минус 5-0°С проходить за короткое время, что коренным образом отличает этот процесс от традиционного.
Уровень удельной СВЧ-мощности не должен превышать 1,0-1,5 кВт на 1 кг продукта.
Способы определения продолжительности размораживания
Процесс размораживания протекает в соответствии с обратной кривой замораживания: температура продукта вначале возрастает до точки таяния льда, затем остается постоянной и в конце процесса повышается до требуемой.
При определении продолжительности размораживания предполагается, что отсутствуют тепловыделения в области продукта лежащей глубже границы раздела, а все тепло, выделяемое при движении границы раздела, отводится к внешней среде через замороженный слой, теплоемкость которого равна 0.
Э. Альмаши предложил вычислять продолжительность размораживания по двум стадиям: продолжительность первой стадии (от tн до tкр) рассчитывается на основании уравнения теплопроводности для условий простого нагревания по типу формулы Фикина для охлаждения, второй (от tкр до tк) – по методу элементарных тепловых балансов.
Г.Д. Кончаков согласившись с расчетом продолжительности первой стадии процесса размораживания, предложил продолжительность второй стадии рассчитывать исходя из скорости продвижения границы раздела. Он получил формулу для расчета продолжительности второй стадии размораживания равнозначную формуле Р. Планка.
Г.Б. Чижовым было предложено продолжительность первой стадии размораживания принять равной 30 % от продолжительности второй стадии. Таким образом, в окончательном виде формула для расчета продолжительности размораживания имеет следующий вид:
где g – количество теплоты, подведенной к единице продукта, кДж/кг; ρ – плотность продукта, кг/м3; Ф – коэффициент формы, для пластины 1, для цилиндра 1/2, для шара 1/3; l – полутолщина продукта, м; t0 – температура среды, ºС; tкр – криоскопическая температура продукта, ºС; l0 – коэффициент теплопроводности размороженного слоя продукта, Вт/(м·К); α – коэффициент теплоотдачи от продукта к среде, Вт/(м2·К); m – множитель, учитывающий продолжительность первой стадии, m = 1,3.
|
В этой формуле вместо разности (t0 – tкр) можно брать разность (tк – tн), где tк – конечная температура размораживаемого продукта, ºС; tн – начальная температура размораживаемого продукта, ºС.
Продолжительность размораживания продуктов можно оценить и по другой формуле:
где qm = Wωrл, кДж/кг.
По величине критерия Bi = 2α l / λ находится корень характеристического уравнения μ1 для тела заданной формы.
Пластина | Шар | |||
Bi | μ1 | Bi | μ1 | |
0,001 | 0,0316 | 0,01 | 0,1730 | |
0,002 | 0,0447 | 0,02 | 0,2445 | |
0,004 | 0,0632 | 0,04 | 0,3450 | |
0,006 | 0,0774 | 0,06 | 0,4217 | |
0,008 | 0,0893 | 0,08 | 0,4860 | |
0,01 | 0,0998 | 0,1 | 0,5423 | |
0,02 | 0,1410 | 0,2 | 0,7590 | |
0,06 | 0,2430 | 0,4 | 1,0530 | |
0,1 | 0,3111 | 0,5 | 1,1656 | |
0,3 | 0,5200 | 1 | 1,5708 | |
0,5 | 0,6563 | 2 | 2,0300 | |
1 | 0,8603 | 3 | 2,2889 | |
2 | 1,0800 | 4 | 2,4600 | |
3 | 1,1903 | 5 | 2,5704 | |
4 | 1,2607 | 7 | 2,7165 | |
5 | 1,3138 | 10 | 2,8363 | |
7 | 1,3766 | 100 | 3,1105 | |
10 | 1,4289 | ∞ | 3,1400 | |
100 | 1,5552 | |||
∞ | 1,5700 |
Коэффициент теплоотдачи α, Вт/(м2·К) для воды принимают в соответствии со скоростью ее движения: v = 0,0 м/с α = 230 Вт/(м2·К); v = 0,2 м/с α = 430 Вт/(м2·К).
|
|
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...
Биохимия спиртового брожения: Основу технологии получения пива составляет спиртовое брожение, - при котором сахар превращается...
Наброски и зарисовки растений, плодов, цветов: Освоить конструктивное построение структуры дерева через зарисовки отдельных деревьев, группы деревьев...
Индивидуальные очистные сооружения: К классу индивидуальных очистных сооружений относят сооружения, пропускная способность которых...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!