Лекція 11, 12 Тема. НАГРІВАННЯ

Лекція 11, 12

Тема. НАГРІВАННЯ

Мета. Розглянути основні методи нагрівання харчових продуктів.

 План.

1. Нагрівання водяною парою.

2. Нагрівання топковими газами.

3. Нагрівання електричним струмом.

4. Нагрівання проміжними теплоносіями.

Способи нагрівання. Нагрівання в харчовій технології й ресторанному господарстві широко застосовують для прискорення багатьох гідромеханічних, теплових, масообмінних, хімічних і біохімічних процесів, а також для проведення пастеризації й стерилізації ряду харчових продуктів. Залежно від температурного режиму та інших умов проведення процесу для кожного з них вибирають такий спосіб нагрівання, що є найбільш виправданим у технологічному й економічному відношеннях. Найбільше розповсюдження в харчовій технології отримали такі два способи нагрівання: прямими джерелами теплоти - димовими газами і електричним струмом; проміжними теплоносіями - водяною парою, гарячою водою, гарячим повітрям, мінеральними маслами. Крім того, для нагрівання використовують теплоту раніше нагрітого харчового продукту, який при обробленні повинен бути охолоджений. При виборі теплоносія враховують його термічну й хімічну стійкість, токсичність, вартість і доступність. Однією з найважливіших характеристик теплоносія є величина коефіцієнта тепловіддачі.

1. Нагрівання водяною парою

Водяна пара - найпоширеніший теплоносій. Економічним є використання спрацьованої пари паросилових установок і вторинної пари випарних установок. Частіше використовують насичену водяну пару тиском до 1,2 МПа. Використання пари більшого тиску потребує складної й дорогої апаратури, що, як правило, економічно не виправдується. Відповідно до тиску 1,2 Мпа, нагрівання насиченою водяною парою обмежене температурою 180° С.

Нагрівання водяною парою має такі переваги:

- велика кількість теплоти виділяється при її конденсації (2264-2024 кДж/кг при тиску 0,1-1,0 МПа);

- високий коефіцієнт тепловіддачі від пари, що конденсується, до стінки - близько 5-18 кВт/(м2-К);

- створюється рівномірний нагрів теплопередавальної поверхні, оскільки пара конденсується за постійної температури;

- водяна пара дешева, не токсична і пожежобезпечна.

Розрізняють нагрівання гострою і глухою парою.

При нагріванні гострою парою її вводять безпосередньо в середовище, яке нагрівається, і змішують з ним. Цей спосіб застосовують, якщо допустиме змішування середовища, яке нагрівається, з паровим конденсатом. Введення гострої пари здійснюється через барботери 2 - труби, розташовані біля дна апарата і обладнані безліччю дрібних отворів (рис. 4.5). При барботуванні пара проходить через шар рідини і конденсується, віддаючи їй теплоту конденсації. Таке нагрівання визначає найбільш повне використання теплоти, яку містить водяна пара. Наведемо деякі приклади використання гострої пари в харчовій технології:

- парове очищення картоплі та інших коренеклубнеплодів;

- оброблення водяною парою тістових заготовок при випічці хліба;

- пароконтактне оброблення м'ясопродуктів у виробництві консервів для дитячого харчування;

- варіння продуктів у пароварильних апаратах підприємств харчування;

- дезодорація жирів і масел у виробництві харчових жирів.

Технологічним достоїнством цих процесів є їхня короткочасність, збереження біологічної цінності продукта та надання йому необхідних реологічних властивостей.

Для варіння м'яса, м'ясних і ковбасних виробів, риби, овочів на пару застосовують пароварильні шафи, пароварки, камери й термоагрегати.

У цих апаратах, що являють собою контактні теплообмінники, обігрівання продуктів здійснюється гострою парою, тобто під час безпосереднього співдотику насиченої пари з продуктами. При цьому пара, конденсуючись, віддає теплоту пароутворення продукту, який термічно обробляється. За конструкцією розрізняють пароварильні шафи з парогенератором (рис. 4.6, а, б) і без нього (рис. 4.6, в).

Пароварильна шафа з власним парогенератором 2 має робочу камеру 5, у якій на перфорованих полицях 6 встановлюють посуд з продуктами, які обробляються.

Камера закривається дверцятами 7 з ручкою-засувом; ззовні вона покривається теплоізоляцією 4. В основі 1 розміщено парогенератор 2 з нагрівальними елементами 3 і живильним бачком з поплавковим клапаном.

Пароварильні камери, що застосовуються в різних галузях харчової промисловості, і термоагрегати мають таке саме принципове влаштування, як і пароварильні шафи, але вищу продуктивність.

Прикладом уніфікованого варильного апарата безперервної дії, призначеного для варення різноманітних харчових продуктів гострою парою в стандартних функціональних ємностях, є трансфер-автомат (рис. 4.7). Основна частина апарата - циліндрична варильна камера 4 з роликовим конвейєром 15, що проходить в її середині. Вхідні З і вихідні 9 дверцята камери, яка працює в автоматичному режимі, мають блокувальні пристрої. Перед відкриттям дверей тиск у камері знижується внаслідок розпилення холодної води за допомогою спеціального пристрою. По паропроводу з вентилем 6 пара подається в робочу камеру на паророзподільну гребінку 5 із соплами 7. Ємності 2 з напівфабрикатами подаються на спеціальних візках по рольгангу 1. Пересуваючись на роликовому конвейєрі в робочій камері, продукти обробляються парою ІЗ і після цього в ємностях розвантажуються на рольгангу 10 в теплоізольовані візки 11. З робочої камери конденсат видаляється по конденсатній лінії 12. Камера має органи автоматичного теплового регулювання 8 і автоматику управління люками 14. Прикладом простішого за конструкцією спеціалізованого апарата з нагріванням продукту гострою парою є апарат безперервного розварювання зерно-спиртового виробництва (рис. 4.8). У ньому прогрівання продукту до необхідної температури забезпечується активним уведенням гострої пари дрібними струмами в потік продук-ту, що рухається. Обігрівальна камера такого апарата обладнана перфорованою трубою 4 для проходу пари і має корпус 1, патрубок підведення пари 2, вхідний 3 і вихідний 5 патрубки продукту. Значно частіше на практиці нагрівання парою здійснюють через стінку, тобто глухою парою. При нагріванні глухою парою (рис. 4.9) вона надходить у спеціальний простір 1 (оболонку, трубку, змійовик), що відділений від продукту 3, який нагрівається, теплообмінною поверхнею (стінкою) 4. У нагрівальній камері пара повністю конденсується, і конденсат за допомогою конденсатовідвідника 5 виводиться з теплообмінника. При нагріванні глухою парою в паровій оболонці апарата накопичуються гази, які не конденсуються; це головним чином повітря, що потрапляє в оболонку разом з парою.

Через наявність газів у паровому просторі знижується коефіцієнт тепловіддачі від пари, яка конденсується, до стінки апарата і зростає витрата пари. Так, значення а для чистої пари - 11 000 Вт/(м² -К), а для пари, що містить 6% повітря - 1100 Вт/(м²- К), тобто в 10 разів менше. Тому періодично гази слід виводити з парової оболонки апарата через спеціальний штуцер 2. Це особливо важливо враховувати при експлуатації стравоварильних котлів, які використовуються для процесів варки в підприємствах харчування.

2. Нагрівання топковими газами

Нагрівання топковими газами - прямими джерелами теплоти - застосовують там, де потрібно одержати високі температури, досягти яких за допомогою водяної пари або інших теплоносіїв неможливо.

Розглянемо коротко загальну характеристику енергетичного палива та процеси його згоряння.

Енергетичним паливом називають такі пальні речовини, які при згорянні виділяють достатню кількість теплоти для використання її в технічних пристроях.

Близько 80 % енергії, що виробляється в світі, одержують при спалюванні органічного палива (вугілля, газу, мазуту та ін.).

Як паливо можна використовувати пальну речовину, яка задовольняє таким вимогам:

1) виділяє при згорянні досить велику кількість теплоти;

2) у продуктах згоряння відсутні компоненти, що згубно діють на навколишній рослинний і тваринний світ;

3) вона є в природі або чи її одержують при переробленні інших пальних речовин у значних кількостях;

4) економічно доцільна при видобутку і транспортуванні до місць споживання;

5) порівняно легко запалюється.

Загальна класифікація палива наводиться в табл. 4.1.

Фізичний стан	Природне	Штучне
Тверде	Деревина, торф, буре вугілля, антрацит горючі сланці	Деревне вугілля, кокс, термоантрацит, торф’яні брикети.
Рідке	Нафта	Мазут, солярове масло, дизельне і моторне паливо, газ, бензол, спирт.
Газоподібне	Природний газ, потужний нафтовий газ.	Гази: доменний, генераторний, коксовий, підземної газифікації твердого палива

Паливо, яке подається в топку, називається робочим паливом. До складу органічного палива входять пальні елементи і непальці домішки (баласт).

Пальні складові твердого й рідкого палив - вуглець С, водень Н, кисень О, сірка органічна  і сірка колчеданна  - утворюють з киснем О і азотом N складні хімічні сполуки. Баластом палив є зола А і волога. Склад палива виражається у відсотках, віднесених до 1 кг маси.

Основні складові природного й попутного газів - метан СН4 (50-95%), етан С2Н6, пропан С3Н8, бутан С4Н10, інші вуглеводи, вуглекислий газ СО2, азот N2 (останні два компоненти є баластом). До складу штучного газоподібного палива входять окис вуглецю СО2, водень Н2, метан, вуглекислий газ і азот. У газоподібному паливі містяться також водяна пара, різні смоли й ін.

Для комунально-побутових цілей широко застосовуються зріджені гази, що складаються в основному з вуглеводів - пропану й бутану, які під час стискування легко конденсуються. Розрізняють три марки зріджених газів: суміш пропан-бутан технічна зимова, літня і бутан технічний. Зріджені гази зберігають і перевозять у балонах ємністю 20-55 л, розрахованих на умовний тиск до 20 МПа, і 80-с 500 л - на тиск до 25 МПа. Теплота згоряння палива показує, яка кількість теплоти (в мега- чи кілоджоулях) виділяється при повному згорянні 1 кг чи їм палива за нормальних умов.

Розрізняють нижчу і вищу, питому й об'ємну теплоту згоряння палива. Нижча теплота згоряння менше від вищої на ту кількість теплоти, що затрачується на випарювання води, яка утворюється при згорянні палива, а також вологи, що міститься в ньому.

Вищою називається теплота згоряння, в якій не враховуються витрати теплоти на випарювання вологи палива і вологи, отриманої при згорянні вільного і зв'язаного водню.

Оскільки теплота згоряння різних видів палива різна, для порівняння їхньої теплової дії введено поняття «умовне паливо». Умовним прийнято вважати паливо, для якого нижча теплота згоряння дорівнює 29 300 кДж/кг (29,3 МДж/кг) для твердого й рідкого або 29 300 кДж/м3 для газоподібного палива.

Для переведення будь-якого конкретного палива в умовне необхідно нижчу теплоту згоряння даного палива розділити на 29 300 кДж/кг або кДж/м³;

Горіння палива - це окислювання його пальних елементів киснем з виділенням значної кількості теплоти.

Залежно від швидкості горіння розрізняють нормальне горіння і вибухове.

Швидкістю горіння називається швидкість поширення полум'я. При нормальному горінні швидкість поширення полум'я зазвичай не перевищує 20-30 м/с, а при вибуховому горінні - 2000-3500 м/с. Для того щоб паливо почало горіти, необхідно підняти його температуру до температури запалення, яка, наприклад, має таке значення: для кам'яного вугілля - 500-650°С, для природного газу - 800° С.

Інтенсивність горіння значною мірою залежить від концентрації речовин і їхньої температури. Щоб забезпечити безперервність горіння, необхідно підтримувати температуру горіння не нижче від температури запалення.

Розрізняють повне й неповне горіння. При повному горінні пальні компоненти палива окиснюються киснем доти, поки всі складові продуктів горіння не здатні горіти далі. При повному горінні теплоти виділяється в 3 рази більше, ніж при неповному. Тому варто домагатися, щоб згоряння палива в топкових камерах було повним. Головною умовою цього є підведення до палива такої кількості кисню, щоб його було досить для повного окиснювання пальних елементів. Це було б можливо при ідеальному змішуванні палива й кисню повітря, що підводиться в зону горіння.

Причому кисню при цьому було б стільки, скільки потрібно по реакції горіння, тобто теоретично необхідна його кількість.

Однак на практиці в цьому випадку не вдається досягти повного згоряння палива. Тому процес горіння ведеться з деяким надлишком повітря.

Топкові гази дають змогу здійснювати нагрівання до 1100°С. Вони утворюються при спалюванні твердого, рідкого або газоподібного палива в спеціальних топках. Для зниження температури топкових газів до 500-800°С їх змішують з повітрям. Топкові гази використовують в якості сушильного агента в сушарках, призначених для сушіння сипких відходів харчових виробництв: бурякового жому на цукрових заводах, зерно-картопляної барди на спиртових і пивоварних заводах, мезги на крохмально-паточних заводах.

Іншим прикладом використання топкових газів є водонагрівальне обладнання, наприклад - кип'ятильник безперервної дії газовий КНГ-200У і водонагрівачі типу АГВ (рис. 4.10). Застосовують і виносні водонагрівачі, які утилізують теплоту продуктів згоряння від газових і твердотопливних плит. У вертикальному газоході газових плит (рис. 4.11) монтується виносний нагрівач 1 для утилізації теплоти продуктів згоряння, які відходять. Для інтенсифікації теплообміну і підвищення ефективності роботи таких водонагрівачів у газоході монтуються турбулізуючі вставки. В цьому зв'язку відзначимо, що застосування відпрацьованих газів не потребує додаткової витрати палива, тому використання їх для нагрівання надзвичайно раціональне. Найістотнішими недоліками топкових газів є нерівномірність нагріву й значні температурні перепади, труднощі точного регулю-вання температури, низькі коефіцієнти тепловіддачі (приблизно 35-60 Вт/(м2-К), забруднюваність.

3. Нагрібання електричним струмом За допомогою електричного струму можна нагрівати в дуже широкому діапазоні температур, легко регулювати і точно підтримувати заданий температурний режим. Усі електричні нагрівачі прості за конструкцією, компактні й зручні в монтажі та обслуговуванні. Однак їх застосування стримується порівняльно високою вартістю електроенергії.

Залежно від способу перетворення електричної енергії на теплову розрізняють нагрівання електричними опорами (омічне нагрівання), індукційне нагрівання, високочастотне нагрівання, інфрачервоне нагрівання.

Нагрівання електричним опором - найпоширеніший спосіб. Електричнінагрівачі за конструктивним оформленням бувають відкриті, закриті (з доступом повітря) і герметично закриті (без доступу повітря). Найбільш досконалі й поширені герметично закриті нагрівачі, які складаються з металевої (сталевої, латунної, мідної або алюмінієвої) трубки 4, всередині якої запресована в наповнювачі 2 спіраль 1 з ніхромового дроту (сплав, що містить 20% хрому, 30-80% нікелю і 0,5-50% заліза).

Тому їх називають трубчастими електронагрівачами, або ТЕНами (рис. 4.12).

Трубчатий електронагрівач

У якості наповнювача між корпусом і спіраллю ТЕНа застосовують в основному периклаз або кварцовий пісок; він слугує водночас електроізоляцією спіралі від металевої трубки і провідником теплоти. За допомогою ТЕНів можна нагрівати воду, розчини лугів і кислот, повітря, харчові жири і мінеральні масла. їх виготовляють різноманітної довжини, діаметра і конфігурації, а також різноманітної номінальної потужності. Помітимо, що ТЕНи широко використовуються в тепловому обладнанні підприємств харчування: стравоварильних котлах, жарильних і пекарських шафах, фритюрницях, сковородах та інших апаратах. Ними споряджається теплообмінна апаратура багатьох харчових виробництв малої й середньої потужності.

Електроконтактний спосіб нагрівання полягає в перетворюванні електричної енергії на теплову при проходженні змінного електричного струму промислової частоти (220 В, 50 Гц) через продукт як через провідник, якому властивий опір. Проведені експериментальні дослідження по вивченню закономірностей кінетики електроконтактного нагріву ряду харчових продуктів (хліба, сосисок, м'ясного фаршу, замороженої риби, бісквітного тіста), вивчений вплив різноманітних факторів на особливості процесу.

До процесів електроконтактного оброблення харчових продуктів належить і електроплазмоліз, за якого відбувається пошкодження протоплазмових оболонок клітин рослинної сировини, що дає збільшення виходу соку на 8-10% порівняно із звичайними методами.

Індукційне нагрівання грунтується на використанні теплового ефекту, що спричинюється струмами Фуко, які виникають безпосередньо в стінках сталевого апарата, що нагрівається. Апарат з індукційним нагрівом подібний до трансформатора, первинною обмоткою якого є індукційні котушки, а магнітопроводом і вторинною котушкою - стінки апарата. Цей вид нагрівання застосовується в водонагрівачах, але в апаратах харчових виробництв поки не знайшов належного розповсюдження.

Інфрачервоне нагрівання. Інфрачервоне нагрівання здійснюється за схемою "теплота - промінь - теплота". Тобто спочатку за рахунок нагрівання випромінювача в ньому генерується енергія, після чого вона передається у вигляді електромагнітних коливань через середовище (повітря, газ) до об'єкта нагрівання, в якому енергія електромагнітних коливань знову перетворюється на теплоту. Джерелами випромінювання (генераторами) інфрачервоної енергії є електричні лампи розжарювання, ртутні й кварцові лампи, напіввипромінюючі ТЕНи, СЕНи (селітові електронагрівачі), металеві й керамічні випромінювачі газових пальників та ін.

Однією з найважливіших характеристик генераторів ІЧ-енергії є довжина хвилі максимального випромінювання, тобто довжина хвилі, якій відповідає максимальна інтенсивність випромінювання. Вона залежить від температури і для абсолютно чорного тіла визначається за законом Віна.

Залежно від довжини хвилі максимального випромінювання, а отже, і температури нагрівання, випромінювачі умовно поділяють на "світлі" і "темні".

"Світлі" випромінювачі мають у своєму спектрі видне (світлове) випромінювання,  це кварцові випромінювачі КИ-220-1000, лампи ЗС, СЕНи, газові мікрофакельні пальники та ін.

"Темні" випромінювачі - ТЕНи, конфорки мають температуру до 1000 К, у спектрі їхнього випромінювання відсутнє видиме випромінювання.

Як "світлі", так і "темні" випромінювачі застосовуються з відбивачами певної форми.

Промінистий теплообмін між тілами - складний процес. Як уже було сказано при розгляді променистого теплообміну, в цьому процесі відбуваються багатократні поглинання і відбивання променистої енергії, що поступово затухають.

Інфрачервоне проміння переборює шлях від джерела випромінювання до об'єкта опромінення в мільйонні частки секунди, не зустрічаючи опору примежового шару, що має місце при конвективному нагріванні, їхньою особливістю є здатність проникати на деяку глибину всередину матеріалу (залежно від його оптичних характеристик - поглинальної, відбивальної і пропускної спроможності), а також впливати на його молекулярну структуру і на циркуляцію газу в порах. Інфрачервоне проміння інтенсифікує рух атомів і молекул поверхневих шарів продукту і він нагрівається.

Температура поверхні матеріалу й розташованих нижче шарів швидко зростає, причому максимальна температура спостерігається не на поверхні матеріалу, а на деякій його глибині (від часток до декількох мм), що пояснюється охолоджуванням поверхні навколишнім середовищем.

Глибина проникнення короткохвильових інфрачервоних променів у продукти різноманітна і залежить від властивостей, структури, характеру поверхні, вологовмісту продуктів, а також від довжини хвиль випромінювання ІЧ-генераторів.

Нагрівання продуктів у електромагнітному полі НВЧ є одним з найперспективніших засобів термічного оброблення харчових продуктів. Використання його дає змогу значно інтенсифікувати теплові й масообмінні процеси, зменшити втрати маси продуктів під час теплового оброблення, більше збереїти вітаміни, мінеральні та екстрактивні речовини. За звичайних способів теплового оброблення продуктів теплота передається від їхньої поверхні до центральних шарів внаслідок теплопровідності, яка для більшості харчових продуктів дуже мала (про це відзначено при розгляді передачі теплоти теплопровідністю). Для нагрівання центральних шарів продукту до необхідної температури 70-80° С його поверхню нагрівають до 100° С (при варінні) або 250-300° С (при випіканні, смаженні). Тривалість передачі теплоти, неминуче перегрівання поверхні продукту призводить до зниження вмісту в готових виробах ряду поживних речовин і вітамінів, перевитрати енергії. У змінному електромагнітному полі надвисокої частоти (НВЧ) нагрівання харчових продуктів може здійснюватися одразу по всьому їхньому об'єму. До основних особливостей НВЧ-нагрівання слід віднести: спроможність НВЧ-поля проникати в оброблюваний продукт на значну глибину, завдяки чому можна здійснити його об'ємне нагрівання незалежно від теплопровідності; високу швидкість нагрівання і відсутність контакту продукту з теплоносієм; безінерційність процесу нагрівання; високий ККД перетворення енергії НВЧ-поля на теплоту, що виділяється в продукті. НВЧ-нагрівання відоме під різноманітними назвами, основу яких становлять його узагальнені ознаки. Так, часто цей вид нагрівання називають діелектричним, оскільки використовують його для теплового оброблення діелектриків, тобто матеріалів і продуктів, що не пропускають або погано пропускають електричний струм.

Назва "мікрохвильове нагрівання" підкреслює коротку довжину хвилі НВЧ-поля, рівну 10-10" м. Об'ємним це нагрівання називають тому, що при використанні НВЧ-поля прогрівання продукту відбувається по всьому об"єму (на відміну від поверхневого нагрівання). Процес утворення теплоти в продукті за допомогою струмів НВЧ заснований на законах електричного поля і принципі дії конденсатора. Основні параметри і закономірності теплоутворення найпростіше можна пояснити, грунтуючись на принципі дії плоского конденсатора.

При підключенні плоского конденсатора до полюсів джерела постійного струму його пластини заряджаються протилежними зарядами, і між ними утворюється гомогенне силове поле. Це силове поле буде діяти на виріб (продукт), поміщений між пластинами конденсатора. Передусім відзначимо, що практично всі харчові продукти і кулінарні вироби належать до діелектриків, у яких електричні заряди під дією електричного поля не можуть переміщуватися, а лише зміщуються відносно один одного або повертаються в просторі. Зміщення зв'язаних зарядів під дією зовнішнього електричного поля називається поляризацією. Розрізняють три основних види поляризації діелектриків: дипольну, електронну та йонну. Крім того, в харчових продуктів можуть мати місце макроструктурна і електролітична поляризації. Основну роль у процесі поглинання енергії поля при НВЧ-нагріванні харчових продуктів відіграє дипольна поляризація, бо в харчових продуктах у значній кількості міститься вода. В електричному полі на полярні молекули, що мають власний дипольний момент, діють сили, які орієнтують їх відповідно спрямуванню поля. Диполі розташовуються впорядковано, причому різнойменні заряди сусідніх диполів розміщуються поруч. Оскільки поляризаційні заряди протилежні за знаком зарядам пластин конденсатора, то електричне поле, створене поляризаційними зарядами, спрямоване назустріч полю, створеному зарядами пластин конденсатора. Тому в діелектрику електричне поле між пластинами виявиться послабленим. Величина, що показує, в скільки разів діелектрик послаблює напруженість поля, називається електричною проникністю діелектрика є. Для всіх твердих непровідних матеріалів, у тому числі й харчових продуктів. Дипольна поляризація викликає значні втрати енергії поля і, отже, нагрівання продукту.

При електронній поляризації електронні оболонки атомів під впливом зовнішнього електричного поля зміщуються відносно ядра. При йонній поляризації відбувається зміщення йонів з їхнього рівноважного положення в кристалічній решітці. Макроструктурна поляризація припускає переміщення в межах окремих включень під дією зовнішнього електричного поля вільних електронів та йонів.

Електролітична поляризація пов'язана з явищем електролізу, зумовленим рухом дисоційованих йонів. Таким чином, момент сил, які впливають на атоми, йони, молекули й макрочастки при поміщенні харчового продукту в зовнішнє електричне поле, становить:

М = Мд + Мен + Мй + Мм + Мел , (4.33)

де в правій частині рівняння наведені відповідно моменти сил, що виникають при дипольній, електронній, йонній, макроструктурній і електролітичній поляризаціях.

Якщо конденсатор з'єднати з джерелом змінного струму, між пластинами конденсатора утвориться змінне електричне поле. Відповідно до зміни електричногополя і полярності пластин диполі переорієнтовуються (повертаються на 180°).

Поляризація йде за зміною електричного поля із запізненням по фазі в результаті внутрішнього тертя матеріалу. Робота електричного поля, що витрачається на зміщення зарядів атомів і молекул, через наявність "міжмолекулярного тертя" перетворюється на теплоту. У результаті теплових ефектів температура продукту підвищується водночас у всьому об'ємі.

У виробничих умовах НВЧ- нагрівання використовують для сушіння матеріалів, теплових технологічних процесів (варення, смаження), розморожування харчової сировини й готової продукції, пастеризації і стерилізації виробів. Особливо ефективно застосування діелектричного нагрівання в процесах сушіння, бо в даному випадку у висушуваному матеріалі збігаються по спрямуванню потік теплоти і вологи, яку видаляють.

Комбіновані методи електротеплової обробки продуктів - це послідовне й паралельне нагрівання виробів декількома з викладених вище способів з метою скорочення часу оброблення, підвищення якості кінцевого продукту і ефективності технологічного процесу.

При виборі комбінованих способів теплового оброблення треба:

- проаналізувати традиційний (базовий) спосіб з метою виявлення його переваг і недоліків;

- сформулювати основні технологічні вимоги до даного процесу з урахуванням фізико-хімічних змін, що відбуваються в продукті, температури оброблення, рівномірності обігрівання тощо;

 - підібрати способи теплового оброблення, що усунуть ті або інші недоліки традиційного;

- здійснити синтез різноманітних комбінованих способів теплового оброблення з метою виявлення найбільш оптимального варіанту.

На базі поверхневого, НВЧ- і ІЧ-нагрівання можливі такі комбіновані способи теплового оброблення харчових продуктів: радіаційно-конвективне нагрівання (РК-нагрівання); НВЧ-парове нагрівання; НВЧ-нагрівання - гаряче повітря; паро - ІЧ-нагрівання; НВЧ-нагрівання - ІЧ-нагрівання; ІЧ-нагрівання - НВЧ-нагрівання.

4. Нагрівання проміжними теплоносіями

 Проміжними називаються теплоносії, що сприймають теплоту від прямих джерел теплоти і передають її матеріалам, які нагріваються. В якості проміжних теплоносіїв застосовують гарячу і перегріту воду, мінеральні масла, високотемпературні органічні теплоносії (етиленгліколь, гліцерин, дифенільна суміш), кремнійорганічні рідини.

Питання для самоперевірки

1. Переваги нагрівання водяною парою.

2. Як визначають витрату пари на процес нагрівання?

3. Наведіть приклади використання топкових газів.

4. Сутність електроконтактного, індукційного та високо частотного нагрівань.

5. Що таке проміжний теплоносій?

6. Які електрофізичні методи оброблення харчових продуктів вам відомі?

7. Для яких матеріалів ефективне сушіння в полі НВЧ? Чому?

 8. У чому особливість процесу нагрівання в полі НВЧ?

9. На яку глибину продукту проникають інфрачервоні промені?

10. Що називається паливом і як воно класифікується?

11. Що називається теплотою згоряння палива? Як вона визначається?

12. Що таке умовне паливо? Як перевести будь-яке реальне паливо в умовне?

13. Дайте характеристику основним компонентам палива.

14. Дайте коротку характеристику основним видам палива.

15. У чому складається сутність процесу горіння?

16. Що таке теоретична і дійсна кількість повітря? Як вона визначається?

17. Що називається коефіцієнтом надлишку повітря і які його наближені значення для різних палив?

Використана література.

16. Процеси і апарати харчових виробництв / За редакцією А.М.Поперечного.- К.:Центр учбової літератури, 2007, - 301 с.

17. Стабников В.Н., Баранцев В.И. Процессы и аппараты пищевых производств.-М.:Пищ.пром-сть, 1984, -349 с. 18. Кавецкий Г.Д., Королев А.В. Процессы и аппараты пищевых производств. –М.: Агропромиздат, 1999, - 430 с.