Характеристика и физическая модель процесса обработки мясных изделий при ИК - энергоподводе

Физика инфракрасной обработки пищевых продуктов заключается в воздействии энергии излучения ИК - генератора, находящегося в рабочей камере аппарата, на объект облучения (мясные полуфабрикаты). Интенсивность изменения температурных и влажностных полей и термоградиентных коэффициентов зависят от измеряемых параметров: мощности инфракрасных излучателей, длины волны излучения, плотности лучистого потока, температуры греющей среды.

Физическая сущность процесса зависит от процессов тепло- массопереноса, которые характеризуются параметрами внутреннего переноса: температуропроводности, массопроводности, теплопроводности, коэффициентов фазового превращения. Эти параметры переноса тепла и массы отражают физический смысл процесса и являются основой расчета.

В последнее время разработаны методы определения параметров внутреннего переноса при помощи характеристических функций термодинамики необратимых процессов. Используя существующие методы, можно определить параметры внутреннего переноса по двухточечным измерениям температуры и локальному измерению влажности.

Физические основы процесса инфракрасной обработки заключаются в непосредственном облучении материала или объекта в рабочей камере, энергия, сообщаемая объекту облучения, зависит от плотности потока от излучателей, температуры излучателей, шага расположения (расстояния между излучателями) и расстояния между излучаелями и объектом облучения, площади облучаемой поверхности, поглощательная способность материала, усредненная по спектру излучателя. 5. Определение сопоставимых характеристик связей и взаимодействия между элементами, блоками и подсистемами большой системы методами факторного анализа, планирования эксперимента, экспертных оценок и другими в зависимости от глубины априорных данных о природе вещей.

На рис. 2.1. показана схема физических элементов процесса тепловой обработки при ИК - энергоподводе. Параметры этих элементов: излучателей (мощность ИК - генератора, длины волн излучения), состояние среды (влажность) и облучаемой поверхности (коэффициенты поглощения, отражения и пропускания), падающего теплового потока, тепломассоперенос внутри обрабатываемого полуфабриката, вызывают биохимические превращения ингредиентов, следствием которых является превращение полуфабриката в качественную и готовую к употреблению пищу. Параметры всех этих элементов взаимосвязаны и взаимозависимы в рамках системы, определяющей качество готового изделия.

Физическая модель и элементы процесса тепловой ИК-обработки

Рис. 2. 1. Физическая модель и элементы процесса тепловой ИК-обработки

Особенность механизма движущих сил при ИК - энергоподводе, кроме механизма трансформации энергии поля в тепло, заключается также в том, что ИК - поле проникает на некоторую глубину. Движущей силой процесса является изменение температурного фронта, температурных полей.

При нагревании влажных материалов инфракрасными лучами лучистая энергия превращается в теплоту, явления тепломассообмена развиваются как вне материала - в рабочей камере аппарата, так и внутри материала.

Теория лучистого теплообмена, разработанная в трудах М.В. Кирпичева, Хильберта, Хоттеля, Г.Л. Поляка, Мак-Адамса, Шмидта, А.А. Гурвича, Ю.А. Суринова, С.Н. Шорина, А.Г. Блоха, А.С. Невского посвящена в основном области внешнего теплообмена. Вопросам внутреннего переноса тепла в облучаемых материалах посвящено мало работ. Однако, имея в виду также воздействие излучения на физико-химические и биологические свойства облучаемых материалов, можно прийти к выводу, что разработка теоретических основ процессов с использованием инфракрасного излучения должна базироваться на комплексном изучении явлений, развивающихся в системе генераторы излучения - промежуточная среда - объект облучения, накопленной базе знаний теории тепловых процессов инфракрасными лучами и на учении тепломассопереноса на основе системных исследований.

Перенос энергии инфракрасного излучения в пищевые продукты и различных материалах отличаются оптической плотностью, сложностью и неоднородностью структуры, неравномерностью распределения влаги и другими свойствами представляет сложный физический процесс, механизм и интенсивность которого зависят от селективности свойств материалов рассеивать, поглощать и пропускать излучение волн различной длины. Названные характеристики: пропускательная, поглощательная, отражательная способности зависят от структуры облучаемого материала, влагосодержания, формы связи влаги. Прохождение потока излучения через вещество всегда сопровождается его поглощением, с увеличением толщины слоя продукта увеличивается его отражательная способность.

В процессе тепловой обработки пищевых продуктов в большинстве случаев существенно меняются их оптические характеристики, особенно при возникновении в продукте фазовых переходов: испарение, плавление, денатурационно-коагуляционные явления, что оказывает влияние на пищевую и биологическую ценность готового продукта.

ПК - излучатели можно устанавливать, как с одной стороны (одностороннее облучение), так и с двух сторон (двухстороннее облучение) по отношению к обрабатываемому продукту.

Распределение плотности лучистого потока и температуры облучаемого объекта в зависимости от числа излучателей, их расположения и потребляемой мощности.

Особенности ПК - энергоподвода состоят в трансформации энергии электромагнитного поля в тепловую непосредственно в продукте. При этом продолжительность процесса значительно сокращается.

Уменьшение длительности воздействия на продукт повышенных температур способствует сохранению питательной ценности, повышению вкусовых качеств и увеличению выхода готовой продукции.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >