Предмет и цель изучения предмета введение общественного питания.

    Электрофизические методы обработки пищевых продуктов  основаны на использовании электромагнитной энергии излучения.

    Согласно  квантовой теории Планка, излучение  и поглощение энергии атомами  равно или кратно величине.

Обработка пищевых продуктов  инфракрасным

излучением

    Инфракрасное  излучение используется главным  образом для нагревания продукта.

    В отличие от кондуктивного нагрева, при нагреве инфракрасным излучением поверхность продукта остается открытой, с нее идет интенсивное испарение воды, вызывающее охлаждение поверхностных слоев. Это также дает возможность подводить к продукту интенсивный поток тепла - до тех пор, пока поверхностные слои не будут чрезмерно обезвожены.

    Нагрев  инфракрасным излучением осуществляется следующим образом. Источник или  генератор ИК-излучения нагревается от обычных источников (например, электрической энергией для светлых излучателей и тэнов, энергией сгорания газа для газовых беспламенных горелок и так далее). В результате нагрева в источнике излучения повышается общая кинетическая энергия молекул, происходит более частое их соударение, часть электронов попадает на возбужденную орбиту, при их возвращении на основную орбиту генератор вырабатывает энергию в виде электромагнитного излучения.

    Генерируемое  электромагнитное излучение направленным потоком облучает обрабатываемый продукт.

    При столкновении квантов излучения  с электронами в молекуле продукта они передают всю свою энергию  электронам, которые вследствие этого  переходят в возбужденное состояние  и затем возвращаются на основную орбиту, теряя при этом избыток  энергии в виде тепла, в результате чего происходит нагревание продукта.

    Качественное  отличие ИК-нагрева от диэлектрического заключается в механизме трансформации энергии излучения в тепло. ИК-поле проникает на небольшую глубину в продукт. Глубина проникновения ИК-излучения обратно пропорциональна коэффициенту поглощения. С уменьшением длины волны глубина проникновения ИК-лучей увеличивается и может достигать в отдельных случаях 3-5 мм. Вследствие чего такой вид нагрева является промежуточным между поверхностным и объемным.

    Применение  ИК-нагрева позволяет значительно сократить продолжительность процесса тепловой обработки, уменьшить металлоемкость и размеры аппаратов, автоматизировать производство, получить продукт высокого качества.

    При выборе излучателя учитывают целый  ряд факторов - такие, как особенности  технологического процесса, свойства материала, интенсивность излучения  генератора, возможность импульсного  облучения, экономические требования и так далее.

    В наиболее общем случае ИК-аппарат  состоит из камеры, транспортирующего  органа, ИК-излучателей, системы вентиляции, управления и автоматики.

    При выборе излучателя следует исходить из особенностей обрабатываемого материала. При этом особенное значение имеют  оптические свойства обрабатываемого  материала.

    Под оптическими свойствами материала  понимают его пропускательную, поглащательную и отражательную способность.

    Оптические  свойства материала зависят от многих факторов, в том числе от структуры  материала, содержания в нем влаги  и доли её связи с материалом, состояния и цвета поверхности  продукта.

    Пищевые продукты содержат большое количество влаги с разными формами связи, что неодинаково отражается на общем  спектре поглощения материала.

    Различают интегральные и спектральные оптические характеристики продуктов. Для практических целей в условиях конкретного  излучателя и объема нагрева лучше  пользоваться интегральными характеристиками, отражающими взаимодействие объема с лучистой энергией во всем используемом диапазоне длин волн. Интегральные характеристики относятся к длине  волны, соответствующей максимуму  излучения излучателя.

    Пищевые продукты в зависимости от химического  состава и других показателей  обладают выраженной селективностью к  поглощению ИК-излучения в различных областях спектра. Поэтому источник излучения следует выбирать с учетом спектральных характеристик материала, КПД аппарата, интенсивности подвода теплоты, а также экономических показателей процесса.

    Как показывает опыт эксплуатации промышленных установок ИК-излучения, практически во всех случаях ИК-обработки наблюдается повышение качества и выхода готовой продукции, снижение энергетических затрат, упрощение конструкции аппарата.

    Нагрев  продукта в оптимальных условиях, как правило, обеспечивает большой  выход и лучшее качество. При этом обеспечиваются и более высокие  технико-экономические показатели процесса.

7.2. СВЧ – обработка  пищевых продуктов

    Нагрев  СВЧ-энергией является принципиально новым методом нагрева продукта в поле электромагнитного излучения. В отличие от всех других способов нагрева, при которых тепло воспринимается поверхностью продукта и проникает внутрь за счет теплопроводности, электромагнитное поле СВЧ способно проникать на значительную глубину, что позволяет осуществлять объемный нагрев независимо от теплопроводности.

    Приготовление кулинарных изделий осуществляется в специальных СВЧ-шкафах (печах), использующих принцип диэлектрического нагрева, при котором прогревается только помещенный в камеру продукт, как правило, без добавления воды и жира. При этом из-за потерь тепла в окружающую среду температура поверхностных слоев меньше, чем центральных, в результате чего на поверхности продукта отсутствуют специфическая корочка и колеровка.

    По  своим органолептическим свойствам  продукт, доведенный до готовности в  СВЧ-аппарате, приближается к продукту, полученному в результате припускания.

    Основным  преимуществом объемного прогрева продуктов в СВЧ-поле является быстрота приготовления пищи: время приготовления уменьшается приблизительно в 10 раз по сравнению с поверхностным нагревом и составляет для большинства блюд несколько минут. При этом сохраняются питательные вещества и значительно улучшаются вкусовые качества по сравнению с традиционным способом приготовления пищи. Исключается пригорание изделий и улучшаются санитарно-гигиенические условия труда обслуживающего персонала. СВЧ-аппарат практически безынерционен в управлении, причем при СВЧ-нагреве отсутствует холостой ход и связанные с ним потери тепла. Нагрев прекращается одновременно с прекращением подачи энергии. СВЧ-нагрев наиболее эффективен для приготовления вторых блюд, а также для разогревания замороженных готовых изделий.

    У пищевых продуктов, прошедших тепловую обработку в СВЧ-шкафах, отсутствует корочка, характерная для жаренья традиционным способом. Поэтому в шкафах СВЧ устанавливают ИК-излучатели, которые включают на 1-2 мин после доведения изделий до состояния кулинарной готовности. В результате такой обработки изделия приобретают специфическую корочку и колер.  

Электроконтактные методы обработки пищевых продуктов

    Электроконтактные методы обработки, то есть методы, осуществляемые путем непосредственного контакта электрического тока с продуктом, применяются для нагрева, электроплазмолиза растительного сырья, электрофлорации, электростимуляции мясных туш с целью ускорения созревания мяса.

    Сущность  электроконтактного нагрева состоит в том, что электрический ток, проходя через продукт, обладающий сопротивлением, нагревает его.

    Для некоторых процессов без всяких опасений за электрохимические превращения  можно использовать электроконтактный метод и на частоте 50 Гц. Например, при сушке табачных листьев процесс осуществляется в три фазы: разогрев продукта с незначительным удалением влаги, интенсивное испарение и фаза, характеризующаяся малыми значениями тока и небольшим испарением влаги. При поперечном прохождении тока в течение 5-6 мин можно удалить до 90% влаги.

    Весьма  эффективным является использование  электроконтактного метода нагрева для размораживания пищевых продуктов, в первую очередь мясных и рыбных блоков.

    Электростимуляция является разновидностью электроконтактного метода. Применение электроконтактного метода обработки для электростимуляции мясных туш с целью интенсификации процессов созревания мяса является примером эффективного использования теоретических положений в промышленной практике.

    В основу процесса положено известное  явление механического сокращения мышечных волокон под действием  электрического тока.

    Для проведения электростимуляции разработаны  различные генераторы с регулированием частоты следования импульсов, а  также формированием их формы, обеспечением полной электробезопасности процесса и другими.

    Аппаратурно электростимуляция может быть включена в любой участок цехов убоя в виде дискретного устройства либо в качестве непрерывно действующего оборудования технологического процесса.

    Хорошие результаты дают следующие параметры  электростимулирования: напряжение тока 220 В, частота 50 Гц при импульсивной подаче 1:1 с продолжительностью импульса 0,5 с.

    Электроплазмолиз является эффективной электроконтактной обработкой растительного сырья.

    Основные  положения плазмолитической теории указывают на следующие особенности сокоотдачи.

    Сокоотдача растительного сырья зависит от первоначальной степени проницаемости протоплазменной оболочки и от особенности последней противостоять внешним воздействиям в процессе предварительной обработки и прессования.

    Любые внешние воздействия, направленные на повреждение клеточных структур и увеличение их проницаемости, должны приводить в итоге к повышению  сокоотдачи.

    Электроплазмолиз, в отличие от теплоплазмолиза, не вызывает разрушения клеточных стенок и поэтому исключает переход пектиновых веществ в сок, а также способствует разрыву плазменных оболочек на более крупные частицы, которые легко задерживаются клеточными стенками при извлечении сока, что положительно сказывается на выходе сока.

    Эффективность электроплазмолиза зависит от ряда факторов: градиента напряжения, длительности обработки, температуры и электрофизических свойств сырья. Конечный эффект электроплазмолиза не зависит от частоты электрического тока, выбор которой определяется в основном электрохимическими соображениями.

    Электроплазма растительной клетки при электроплазмолизе увеличивается, так как дискретность электрических свойств клетки в результате ее разрушения сглаживается. Вследствие этого значения тока при электроплазмолизе должны быть экстремальными, а максимум тока соответствует полному разрушению плазменных оболочек.

    Если  электроплазмолиз проводится при градиенте напряжения (40 кВ/м и ниже), то жизненные функции клетки могут быть нарушены не полностью и после снятия напряжения частично восстанавливаются. Однако для полного плазмолиза в этом случае достаточно незначительного механического воздействия. Такой плазмолиз получил название коацерватного.

    При селективном электроплазмолизе, который имеет место при градиентах напряжения 170-200 кВ/м при экспозиции 0,001-0,002 с, температура всей массы продукта изменяется незначительно. Избирательность подогрева протоплазмы обусловлена тем, что плазменные оболочки являются основным сопротивлением ткани электрическому току. Селективный характер носит также импульсный электроплазмолиз, который протекает при высоких значениях градиента напряжения - 1400 - 1500 кВ/м при микросекундной продолжительности импульса.

    При импульсном электроплазмолизе разрываются протоплазменные оболочки и происходит коагуляция протоплазмы в результате приложения импульсного поля высокой напряженности. Специфика импульсного воздействия сказывается на форме разрушения живой протоплазмы клеток. При таких воздействиях протоплазма полностью распадается, в то время как при воздействии переменного тока частотой 50 Гц она может сохранять свою целостность и после гибели.

    Характерным для электроимпульсного плазмолиза является то, что выход сока, а следовательно, и глубина самого процесса плазмолиза в большей степени зависит от градиента напряжения и в значительно меньшей степени от энергии импульса. По-видимому, при этом происходит прямое действие электрического тока вместе с силовым воздействием на структуру протоплазмы.

    Конструкции электроплазмолизаторов могут быть самыми разнообразными, предназначенными для различных видов сырья и универсальными. Известны типы электроплазмолизаторов: валковый, камерный одноярусный и многоярусный, транспортерный, шнековый, центробежный, линейный, импульсный.

Обработка пищевых продуктов  в электростатическом поле

    Сущность  обработки пищевых продуктов  в электростатическом поле состоит  в том, что ионизированный газ, перемещаясь  в электрическом поле, сообщает заряд  тонкодисперсным частицам вещества (коптильный дым, пыль, краска и другие), которые, приобретая заряд, также совершают упорядоченное направленное движение от одного электрода к другому.