Негодаев В.И.

В помощь преподавателям физики, обучающим поваров и кондитеров..

г.Ростов-на Дону

Аннотация

Это пособие создавалось для того, чтобы помочь преподавателю физики в реализации Профильной программы по физике для поваров и кондитеров, а также в помощь любопытным учащимся разобраться в физических явлениях, которые встречаются в технологических процессах по приготовлению пищи и в тепловом оборудовании предприятий общественного питания, при хранении и переработке продуктов питания.

Для выполнения работы по профориентации физики преподавателю физики необходимо пересмотреть огромное количество литературы по товароведению пищевых продуктов, по технологии их переработки, по тепловому и электрическому оборудованию, ознакомление с программами по кулинарии, оборудованию и товароведению, с учебными пособиями по этим дисциплинам , и именно это «Пособие» позволяет преподавателю физики сэкономить массу времени благодаря тому, что он может просто отобрать тот материал, который считает нужным и по своему разумению использовать его на уроках. Таким же способом преподаватели спецдисциплин могут обращаться к этому материалу для установления обратных связей ,т.е.связей кулинарии, технологии, оборудования и товароведения с физикой.

В этом пособии материал для осуществления связи физики с профессией повара, кондитера собран практически по всем разделам физики , сконцентрирован по темам раздела, по урокам.

Физика - профессионально значимый предмет.

В процессе обучения профессии повара или кондитера, преподавателям спецдисциплин приходится опираться на знания учащихся по физике для более качественного изложения профессиональных знаний ,более того без изложения физических принципов работы того или иного оборудования невозможно понять его действие, разумно использовать его преимущества .

С другой стороны, в учебном заведении НПО, осуществляющем программу по общеобразовательной подготовке в объеме полной средней школы, изучение основных понятий физики не может и не должно обходиться без опоры на практическую и теоретическую подготовку учащегося по выбранной профессии.

Знания, полученные на уроках физики, позволяют сформировать у учащихся диалектико-материалистическое мировоззрение, развивать творческое мышление и обеспечить функциональную грамотность будущего рабочего. Качество знаний учащихся зависит от создания интереса к изучаемому материалу, что обеспечивает активность в познаниии сущности физических явлений.

Активизацию познавательной деятельности учащихся начального профессионального образования можно усилить путем профессиональной направленности преподавания физики за счет связи технологических и теоретических знаний, за счет решения задач и вопросов по физике составленных на межпредметной основе.

Поэтому физику учить надо, привлекая для иллюстрации физических явлений и законов сведения из предметов по оборудованию, кулинарии, товароведению, а также рассматривать с физической точки зрения явления, сопровождающие хранение, переработку и приготовление продуктов питания в бытовой обстановке, на кухне, у костра.

Связь физики со спецдисциплинами может осуществляться по таким направлениям, как :

1.сообщение фактов, приведение примеров из технологии для иллюстрации изучаемых физических явлений ;

2.рассмотрение физических принципов приготовления пищи или

работы оборудования для переработки и хранения продуктов ;

3.решение задач с производственным содержанием ;

4.применение качественных задач и вопросов соориентированных

на профессию ;

5.разработка средств текущего, промежуточного и итогового контроля в виде физических диктантов, карточек-заданий, тестов, экзаменационных билетов;

6.проведение лабораторных работ и физпрактикума, связанных с

теплофизическими и электрическими свойствами продуктов ;

7.проведение урока или системы уроков, на котором рассматривается использования физического явления для обработки продуктов питания;

8. создание программы по физике для поваров и кондитеров, в которую помимо государственного образовательного стандарта по физике, введены новые профессионально значимые физические понятия, темы, или расширены уже утвержденные стандартом;

9.создание учебных телефильмов, показывающих и рассказывающих о физических явлениях, протекающих в технологических процессах при обработке продуктов питания;

10.написание учебных пособий, занимательной научно-популярной литературы по физике с профессиональным уклоном для обучающихся профессии повара или кондитера,для преподавателей;

11.проведение внеурочных мероприятий по физике совместно с

преподавателями оборудования, кулинарии,технологии,товароведе-

ния.

Раздел "МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА"

К у р о к у: "ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МКТ И ИХ ПОДТВЕРЖДЕНИЕ ОПЫТОМ"

Положение МКТ: "ВСЕ ТЕЛА СОСТОЯТ ИЗ МОЛЕКУЛ"

подтверждается дробимостью и растворимостью вещества - сахар, соль, измельчаются, растворяются ; свекла, томаты окрашивают борщ, , испаряется вода из кастрюли, уксус из маринада,эфирные масла -из приправ.

Положение МКТ: "МОЛЕКУЛЫ ДВИЖУТСЯ" .

Доказательством тому являются : испарение воды из кастрюли; распространение по кухне аромата кофе или борща, запаха подгоревшего молока, свежеиспеченного хлеба, шашлыка; солью пропитывается сало, рыба, мясо.

Из-за движения молекул проникает сахар в плоды и ягоды при варке варенья, молекулы веществ коптильного дыма проникают во внутрь рыбы, мяса, придавая им красивый колер и приятный запах, вкус, а заодно, уничтожая микроорганизмы.

Благодаря движению молекул создаются вкусовые букеты в маринадах для засолки томатов, огурцов, грибов.

Из-за движения молекул черствеет сыр в холодильнике, черствеет хлеб, усыхают овощи и фрукты. И вообще, без движения молекул и связанной с ним ДИФФУЗИИ не удается приготовить ни одно кушанье.

ДИФФУЗИЯ - явление проникновения молекул одного вещества в промежутки между молекулами другого вещества .

Вспоминаем,что между молекулами вещества в твердом состоянии можно разместить 2-3 молекулы того же вещества,в жидкости уже 5-6 молекул,а в газе в тысячи и миллионы раз больше,в зависимости от плотности газа (пара).Из-за этого и скорость диффузии в различных агрегатных состояниях вещества отличается: наименьшая в твердых телах и наибольшая в газах.

Различают диффузию молекулярную, термическую (термодиффузию) и конвективную. Все три вида диффузии проявляются во всех кулинарных технологиях.

При засолке рыбы, мяса, при приготовлении окрошки главную роль играет молекулярная диффузия, самая медленная.

Для ускорения приготовления первых блюд используют ТЕРМОДИФФУЗИЮ, т.е. продукты нагревают и в результате увеличения расстояния между молекулами продуктов и их скорости, молекулы быстрее диффундируют из продукта в продукт или в жидкость, в которой они варятся или маринуются.

Так , например ,борщ ,варенье приготавливают на теплонагревателе, для ускорения засолки огурцы заливают горячим рассолом или маринадом.

При наличии достаточной силы притяжения в нагреваемых жидких продуктах происходит перемещение масс вещества (теплая, а значит менее плотная жидкость поднимается вверх в сосуде, вытесняемая холодной, а значит более плотной жидкостью, опускающейся к дну сосуда под действием силы тяжести. За счет перемещения масс вещества ускоряется диффузия молекул.

Ее называют - КОНВЕКТИВНАЯ ДИФФУЗИЯ.

Термодиффузия и конвективная диффузия преобладают при варке бульона, компота, супов, борща.

Положение МКТ -"МОЛЕКУЛЫ ВЗАИМОДЕЙСТВУЮТ" подтверждается такими явлениями как : слипаются две половинки свежеразрезанного картофеля,редиса,банана;

налипают на лезвие ножа при шинковке брусочки, дольки, кружочки моркови, свеклы, огурца; прилипает блин к сковороде, пригорает каша или котлеты, пироги.

Силы молекулярного притяжения удерживают от раскрывания створки пельменей, вареников, пирожков.

Действием сил молекулярного притяжения объясняется прилипание муки к рукам, растекание масла по смазанной им форме для выпечки ,пропитывание сиропом бисквита при изготовлении торта ,сохранения формы украшений из крема на пирожных и тортах.

Зависимость силы молекулярного притяжения от расстояния

можно проиллюстрировать на таком примере :

чтобы тесто не прилипало к разделочной доске, доску посыпают мукой, крупинки которой увеличивают расстояние между слоем теста и доской, такую же роль играет слой масла на сковороде при жарке блинов,сырников,котлет, яиц, при пассировке овощей, и слой масла или сухарной крошки в форме для выпечки бисквита или изделий из него. Чтобы получилось слоенное тесто, при складывании листов теста их перекладывают маслом или маргарином перемешанных с мукой,при этом крупинки муки и слой масла не позволяет сблизиться листам теста до расстояния,на котором проявляются то есть преобладают силы притяжения.

Если кружочки из теста для вареников, пельменей или пирожков обильно посыпаны мукой, то силы молекулярного сцепления между створками изделий малы и при варке или выпечке створки раскрываются и фарш вываливается.

Чтобы увеличить силу притяжения,а такое тоже нужно,например,при лепке изделий из теста: пельменей,

пирожков,вареников,чебуреков стараются избегать попадания муки на слипаемые края заготовки для этих изделий, и даже смазывают белком или смачивают водой и плотно заделывают края-уменьшая расстояние между молекулами,до величины,на которой преобладают силы молекулярного притяжения над силами отталкивания.

На основе приведенных примеров и основных положений молекулярно-кинетической теории строения вещества можно утверждать что, повар-это повелитель молекул, так изменяя расстояние между молекулами он совершает механическую обработку продуктов и заготовку полуфабрикатов, ускоряет переход из одной фазы вещества в другую, изменяя скорость движения молекул, сокращает время обработки продуктов ,используя диффузию и броуновское движение, обеспечивает те или иные вкусовые качества продуктов,придает блюдам изысканный вкус и аромат, и др.

К у р о к у: "ТЕМПЕРАТУРА - МЕРА

СРЕДНЕЙ КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ МОЛЕКУЛ"

При увеличении температуры тела увеличивается кинетическая энергия молекул, их скорость.

Приводим примеры : для ускорения приготовления малосольных огурцов или томатов их заливают горячим рассолом; для ускорения проникновения молекул сахара в плоды и в ягоды, сахарный сироп с ягодами или фруктами нагревают. Без увеличения скорости молекул невозможно в реальном времени приготовить борщ.

Сравнивая действие водяного пара ,холодной, теплой и горячей воды на наши кожные покровы приходим к выводу, что чем выше температура пара, тем более разрушающее действие на кожу производят его молекулы. А большую работу молекулы совершают при большей кинетической энергии.

При ТЕПЛОВОМ РАВНОВЕСИИ тел одинаковы средние кинетические энергии их молекул .

Пример : поджаривается котлета на сковороде - за счет ударов молекулы алюминия сковороды передают часть своей кинетической энергии молекулам масла, а те передают свою энергию молекулам воды и мяса в фарше, до тех пор, пока не установится одинаковая температура, а значит и одинаковая средняя кинетическая энергия ,но не скорость, молекул всех веществ в сковороде и самой сковороды. При равной кинетической энергии ,скорость будет наибольшей у молекул, которые имеют наименьшую массу.Учащиеся могут сами определить скорости и энергии молекул вышеперечисленных веществ: алюминий, жир, вода, белок

К у р о к у: "ИЗОПРОЦЕССЫ"

Во-первых, следует отметить, что изопроцессы подчиняются известным законам при условии, что масса газа не изменяется . Поэтому пузырьки пара в нагреваемой жидкости и пузырьки углекислого газа в тесте или опаре не могут быть описаны уравнением Клапейрона или другими.

Во-вторых, явления изопроцессов в кулинарных технологиях наблюдаются в течение достаточно малого промежутка времени, т.к. технологические процессы сопровождаются массообменом.

Какими примерами можно проиллюстрировать изотермический, изобарический и изохорический процессы ?

ИЗОТЕРМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС - процесс, протекающий в газе при неизменной температуре и массе газа.

В изотермическом процессе давление газа обратно пропорционально объему газа.

Примером для иллюстрации изотермического процесса может послужить явление возникающее при вытекание из крана мутно-белой воды, которая через некоторое время становится прозрачной. Но этот пример можно обыграть и следующим способом:

-Вы набираете воду из-под крана и замечаете, что она имеет мутно-белый цвет. Почему ?

Проходит некоторое время и вода становится прозрачной. Почему ? Эта пара вопросов может служить и постановкой проблемы перед изучением явления изотермического процесса.

При разрешении этой проблемы учащиеся часто делают ошибочные заключения, далекие от избранной темы. Для направления мышления в нужное русло сделайте подсказку : "Если поднести стакан с такой водой близко к глазам, то можно увидеть, как поверхность воды как будто кипит и из нее выскакивают мелкие пузырьки и капельки воды".

Видеоизображение этого явления при соответствующем увеличении оказывает ошарашивающее впечатление, еще бы, из поверхности вырываются множество пузырьков газа, взрываются и разбрызгивают капли во все стороны . Верное объяснение такое :

"Вода в трубопроводе находится под высоким давлением. В воде всегда присутствуют микропузырьки воздуха, которые при высоком давлении имеют малый размер и поэтому невидимы. Когда открывается кран, то вода и микропузырьки воздуха оказываются под давлением равному давлению атмосферы, а оно в несколько раз ниже, чем в трубе. А при уменьшении давления объем пузырька увеличивается. Пузырек становится виден, так как на нем происходит отражение белого света на поверхностном слое пузырька и рассеяние отраженного света по всему объему воды. Далее, увеличившиеся в размерах пузырьки выталкиваются Архимедовой силой. Вода, освобожденная от пузырьков становится прозрачной. По аналогии можно привести и рассмотреть примеры с пенящейся пепси-колой, или лимонадом, с шампанским.

2. А в кипящей воде, объем пузырька водяного пара при подъеме к поверхностному слою жидкости увеличивается, за счет уменьшения гидростатического давления.

ИЗОБАРИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС / изобарный / - процесс при неизменном давлении : объем газа прямо пропорционален абсолютной температуре. Можно проиллюстрировать следующими примерами :

2. Бутылка с лимонадом из холодильника выставляется на стол, через некоторое время можно заметить, что на ее внутренней стенке появляются пузырьки газа. Если бутылка стоит на солнечной стороне или вблизи источника тепла, то на стороне, обращенной к источнику пузырьки газа больше по объему, чем на противоположной стороне. Почему?

3. А потому что объем пузырьков растворенных в лимонаде, допустим, углекислого газа при увеличении температуры жидкости, а следовательно и газа, увеличивается, хотя давление внутри закрытого сосуда практически не меняется.

4. При нагревании насыщенного пара в варочном сосуде ,объем пара увеличивается и он выходит через клапан-турбинку,собственно из-за этого давление в варочном сосуде равно атмосферному, чего и добиваются конструкторы теплового оборудования. Ибо в этом случае крышка котла будет легко открываться ,когда жидкость в сосуде, а значит и пар, остынут.

ИЗОХОРИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС - процесс при постоянном объеме газа: давление газа прямо пропорционально абсолютной температуре .

В пара-водяной рубашке пищеварочного котла объем насыщенного пара не меняется, но с повышением температуры пара его давление возрастает, что и показывает манометр.

Под крышкой варочного котла в пространстве заполненном насыщенным паром при нагревании давление пара повышается и выходящая струя пара приводит в движение клапан-турбину, скорость вращение которой позволяет оценить температурный режим варки,

а с другой стороны, давление пара под крышкой сравнивается с давлением атмосферы, что позволяет без труда открыть крышку котла при его остывании. Зависимость давления от температуры можно подтвердить на примере кастрюли-скороварки, автоклавов.

При увеличении температуры газированных напитков: воды, вин, увеличивается давление внутри бутылки, и при открывании в начальный момент происходит выброс пробки жидкости.

Баллоны с сжиженным горючим газом, должны быть укрыты от прямого попадания инфракрасных лучей, от солнца или от печи.

После отключения пищеварочного котла от источника энергии, давление пара в паро-водяной рубашке с уменьшением температуры т.е. при охлаждении котла уменьшается, и двойной клапан впускает атмосферный воздух в рубашку, тем самым предохраняя ее от деформации силой атмосферного давления.

В варочном сосуде с герметично закрытой крышкой, при остывании пара, давление под крышкой уменьшается и воздух засасывается внутрь варочного сосуда через клапан-турбинку, что дает возможность без усилия открывать крышку котла.

К у р о к у: "НАСЫЩЕННЫЕ И НЕНАСЫЩЕННЫЕ ПАРЫ И ИХ СВОЙСТВА. "

Тепловая обработка продуктов питания и тепловое оборудование тесно связано с водяными парами, поэтому для иллюстрации этой темы можно найти достаточное количество примеров.

ИСПАРЕНИЕ - процесс перехода жидкости в газ, сопровождается уменьшением внутренней энергии жидкости, а следовательно и ее температуры.

Примеры, подтверждающие это:

повар у плиты потеет для того, чтобы испаряющийся пот унес в виде кинетической энергии молекул пара, часть кинетической энергии молекул кожного покрова.;

в холодильнике, испаряется хладагент, допустим, фреон, на его испарение уходит энергия, которую он отнимает через металлические стенки испарителя от заложенных в морозильную камеру продуктов.

Для нагревания воды в кастрюле с открытой крышкой требуется больше теплоты, так как молекулы пара уносят энергию и передают ее молекулам воздуха, поэтому при неизменной мощности нагревателя, для закипания воды в кастрюле с открытой крышкой требуется больше времени.

Чтобы сохранить тепло (внутреннюю энергию), надо не дать возможность молекулам пара покинуть варочный сосуд, поэтому все котлы закрываются крышкой, кастрюли тоже.

На уроке можно предложить учащимся разрешить проблему:

- Куда девается тепло, сообщаемое нагревателем кастрюле с водой?

2. Почему температура кипящей воды на большом огне такая же как и на малом?

3. Тепло т.е. энергия подводимая к жидкости расходуется на испарение воды вовнутрь пузырьков воздуха, растворенного в воде. Чем больше тепла сообщается воде, тем интенсивнее растут пузырьки, тем больше их количество. Вырывающийся водяной пар из пузырька на поверхность воды, уносит энергию.

4. Пар любого вещества при любой температуре невидим, так как состоит из молекул, между которыми колоссальные расстояния, и световые волны огибают молекулы, не отражаются от них. А мы видим объект тогда, когда он отражает свет или сам излучает его. В воздухе всегда находятся микрочастицы то ли метеоритного происхождения, то ли производственного, и на таких частицах или ионах в воздухе происходит конденсация пара - превраще-

ние его в капельки жидкости. Когда капелька становится достаточно крупной по сравнению с световой волной, то свет отражается от нее. От множества капелек свет отражается по всем направлениям , диффузно, и мы видим белое облачко, если, конечно, падающий на капельки свет будет белым.

Учащиеся должны четко уяснить, что белое облачко не пар, а капельки жидкости. Для водяного пара - капельки воды. Именно мы их видим над кипящим чайником, кастрюлей, при выдохе зимой или при выхлопе автомобиля, при тумане или на небе в облаке, или в следе высотного самолета, или в камере Вильсона.

Водяной пар, находящийся всегда в воздухе, конденсируется на бутылке лимонада или молока, вынутой из холодильника, или на стеклах квартиры при похолодании на улице . Водяной пар, находящийся на кухне в избытке, когда что-либо варится, невидим, но когда мы открываем форточку зимой, на улицу вырываются белые клубы, быстро тающие на морозе.

Напрашиваются вопросы :

2. Куда исчезают капельки сконденсировавшегося пара ?

3. - Почему облака тают ?

4. - Куда пропадает туман ?

Действительно два обратимых процесса : испарение и конденсация сопровождают друг друга при нестабильной среде.

Капельки воды из образовавшегося облачка испаряются.

Испаряются и туман, и облака, и инверсный след самолета, и облачко при выдохе, и облачко над кастрюлей с кипящей водой или над чашкой с кофе, или над тарелкой с ароматным борщом.

Процесс конденсации водяного пара объясняет происхождение капелек воды под крышкой кастрюли или котла с кипящим бульоном.

В вынутых из кипятка варениках или пельменях, пар, образовавшийся при варке фарша-мяса, творога, вишни или абрикоса, при охлаждении конденсируется, и объем изделия уменьшается в

2-4 раза, за счет работы силы атмосферного давления. Напрашивается вопрос :

- Чему равно давление водяного пара внутри всплывающего, всплывшего, и уже остывшего на тарелке пельменя ?

2. Сухофрукты в компоте при варке заполняются пузырьками водяного пара и под действием возрастающей при нагреве Архимедовой силы поднимаются на поверхность, а когда компот остывает, то пар в них конденсируется, объем сухофруктов уменьшается и они опускаются на дно кастрюли под действием силы тяжести.

3. Большинство, если не все. считают, что сваренные яйца надо опустить в холодную воду для того, чтобы за счет возникшей разности температур между охлажденной скорлупой и горячим белком происходит отрыв скорлупы с пленкой от белка ввиду того, что то ли больше меняются-уменьшаются линейные размеры скорлупы, то ли белка с желтком.

4. На самом деле происходит следующее : между скорлупой с пленкой и белком при варке накапливается водяной пар, который выделяется из белка, ведь в яйце есть вода.

5. При опускании яйца в холодную воду, этот пар конденсируется и превращается в тонкий слой воды между белком и скорлупой с пленкой, а уменьшающиеся в диаметре поры в скорлупе яйца не дают этой воде выйти наружу. Так за счет тонкого слоя воды между белком и скорлупой происходит разделение их, - яйцо хорошо очищается.

6. Кстати, если дать яйцу, неочищенному, обсохнуть и остыть до комнатной температуры, а затем нагреть его в ладони, то можно увидеть, как из расширившихся при нагревании пор выделяются капельки той самой воды Если яйцо вынуть из холодной воды еще неостывшим, то за счет внутренней энергии белка с желтком образовавшийся между скорлупой и белком слой воды нагревается и полностью испаряется, а в результате расстояние между белком и скорлупой уменьшается и сила молекулярного притяжения между ними увеличивается - яйцо плохо очищается.

« Если горячие отваренную свеклу или морковь поместить в холодную воду, то с них легко будет снять кожуру. « - Почему ?

При конденсации пара выделяется энергия - теплота .

В холодильнике, испарившийся в морозильной камере фреон, проходит по конденсатору, отдает ему тепло и превращается в жидкость, поэтому задняя стенка домашнего холодильника теплая.

В паро-водяной рубашке пищеварочного котла, вырабатываемый парогенератором пар, конденсируется на внутренней стенке рубашки являющейся одновременно и рабочей поверхностью варочного сосуда. Выделяемая при конденсации пара энергия, передается молекулами стенок сосуда к его содержимому: жидкости, овощам, крупам, мясу,которые нагреваются до температуре,близкой к температуре кипения воды и всегда меньшей температуры кипения из-за тепловых потерь..

В мармитах тепловой стойки за счет внутренней энергии пара поддерживают температуру приготовленных блюд.

УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОТА ПАРООБРАЗОВАНИЯ - энергия расходуемая на испарение 1 кг жидкости при температуре кипения, гораздо больше, чем внутренняя энергия 1 кг кипятка.

- Значения этих величин учащиеся могут найти самостоятельно по справочнику Еноховича А.С., сравнить их ,для разных жидкостей.

Так как энергия 1 кг пара больше в 5 раз чем у 1кг кипятка, то за счет нее можно нагревать продукты до высокой температуры : варить на пару мясо, овощи, рыбу, изделия из теста- манты ,пельмени, вареники.

Так как температура изделия не превышает 100 ' C то есть температуру кипения воды, из которой в основном состоят вышеназванные продукты, то в них не образуется канцерогенные веществ, как при обжаривании в фритюре. На пару приготовленная пища является диетической.

Нужно сказать, что ожог паром имеет более тяжелые последствия чем ожог горячей водой. Поэтому при открывании крышек котлов, кастрюль надо быть внимательным .

Скорость /интенсивность/ парообразование зависит от темпера туры, площади свободной поверхности жидкости, внешнего давления, скорости газа над поверхностью жидкости, от массы и строения молекул жидкости то есть от рода жидкости.

Можно привести примеры:

От ТЕМПЕРАТУРЫ : чем выше температура, тем быстрее идет процесс внутреннего парообразования - кипения;

в теплом помещении быстрее усыхают фрукты, овощи;

высыхают и обгорают пироги в духовке; черствеет хлеб;

для сушки ягод, сухарей, молока и супов используют высокие температуры.

От ПЛОЩАДИ СВОБОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ЖИДКОСТИ - чем больше площадь, тем больше молекул за 1 с покинет ее поверхность.

Для этого чай горячий наливают в блюдце,

супы разливают в широкие тарелки,

поверхность испарителя в холодильнике делают как можно большей, в этом случае поверхность фреона, контактирующая со стенками морозильной камеры велика.

Чтобы получить сухое молоко, растворимый чай, кофе, какао и другие сыпучие полуфабрикаты, их распыляют в горячих камерах и при падении с большой высоты они успевают высохнуть.

При сушке макаронных изделий их рассыпают тонким слоем, то же делают и с сухофруктами, грибами, зеленью. Их сушат в "кипящем слое".

Чем меньше ВНЕШНЕЕ ДАВЛЕНИЕ, тем меньшее сопротивление испытывают молекулы жидкости, покидающие ее, значит тем быстрее испаряется жидкость.

Для быстрой сушки сырья для полуфабрикатов в сушильных камерах понижают давление.

При пониженном давлении приготавливают уваренные фруктовые массы для желе, пастилы, помадок.

Под вакуумом высушивают ягоды, овощи.

Чем больше СКОРОСТЬ ДВИЖЕНИЯ ВОЗДУХА над поверхностью жидкости , тем меньше концентрация над ней молекул вылетевших из жидкости, тем меньше парциальное давление ее пара, тем большее число молекул покидает жидкость.

Во всех типах сушильных камер, над продуктом или сквозь него продувается горячий воздух. Так сушат сахар-песок и сахар-рафинад, молоко, овощи, хлеб и т. д.

ПАР НАСЫЩЕННЫЙ возникает в закрытых сосудах для варки, припускания или тушения пищевых продуктов, а также в закрытых емкостях, где хранятся водосодержащие продукты, в основном овощи, фрукты.

Насыщенный пар сопровождается конденсацией его, поэтому на стенках сосудов, на крышках котлов и кастрюль образуются капельки жидкости, а в морозильной камере холодильника эти капельки кристаллизуются, превращаясь в кристаллики снега, льда.

В насыщенном паре потеря массы овощами или фруктами минимальна, а в ненасыщенном паре испарение интенсивно, т.к. вылетевшие из тела молекулы не возвращаются с конденсатом.

Давление насыщенного пара не зависит от его объема , а зависит от температуры.

В паро-водяной рубашке варочного котла создается насыщенный пар, так как она представляет собой замкнутый сосуд. При увеличении температуры пара, давление его возрастает, и до тех пор, пока не срабатывает двойной клапан.

Если температура пара постоянна, то показания манометра не меняются, так как давление насыщенного пара не зависит от объема, занимаемого паром (объем же его в рубашке при термодинамическом равновесии и постоянной массе не меняется).

К у р о к у: "КИПЕНИЕ ВОДЫ.

ИЗМЕНЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ЕЕ КИПЕНИЯ"

Кипение - процесс внутреннего парообразования в жидкости, сопровождается бурным выделением пузырьков пара.

Температура, при которой это наблюдается, называют температурой кипения. Она зависит от внешнего давления и рода жидкости..

Давление

Температура кипения ^оС

Давление

Температура кипения ^оС

9,2 мм.рт.ст. (на Марсе

10

2 атм

в автоклавах

120,6

92 мм.рт.ст. в вакуум-аппаратах

50

4 атм

в автоклавах

143

234 мм.рт.ст на Эвересте

70

5 атм

152,6

400 мм.рт.ст на Эльбрусе

82

50 атм

265

750 мм.рт.ст.

99,6

100 атм

312

760 мм.рт.ст.

100

200 атм

364

780 мм.рт.ст.

100,7

225,65 атм

374,15

Жидкость никогда не бывает физически однородной-в ней присутствуют как твердые частицы так и микропузырьки газов или воздуха,но настолько малых размеров.что наш глаз не может определить их присутствие.

На поверхности каждого пузырька идет испарение жидкости вовнутрь пузырька и конденсация пара,до тех пор пока не наступит динамическое равновесие между паром и его жидкостью при данной температуре..

Пузырек пара увеличивается в размерах при условии, что давление насыщенного пара в пузырьке будет равно или больше давления столба жидкости над пузырьком пара (это гидростатическое давление) и давления газа или атмосферы на жидкость.

При нормальном давлении атмосферы пузырьки образуются и всплывают при температуре 100 ' C / точнее, на 0,02 ' C меньше /

Если мы хотим увеличить температуру кипения жидкости, ее внутреннюю энергию, с целью уменьшения времени варки продуктов, то нам необходимо увеличить давление в варочном сосуде. Для этого его закрывают герметично, снабдив предохранительным клапаном.

- Для чего он нужен? /

Образующийся над жидкостью пар нагревается, давление его увеличивается и кипение жидкости начинается при температурах больше 100' C. Так, например,

в автоклавах температура воды достигает 120 ' C - 140 ' C за счет увеличения давления пара до 1,5 - 2,5 атм. В автоклаве ускоряется процесс варки в 1,5 - 3 раза. Предохранительный клапан автоклава рассчитан на срабатывание при 2,7 атм.

Кстати, совсем недавно изобретена жарка во фритюре при высоком давлении. По уже известным Вам причинам эта технология позволяет сэкономить 25% времени и обрабатываемый продукт впитывает меньше фритюра.

Для ускорения сушки или для уваривания молочной или фруктовой массы понижают давление в аппаратах, их называют вакуум-аппараты. тогда жидкость закипает при более низкой, чем обычно температуре ( 40- 60 градусов по Цельсию) и испаряется из продукта. Так как температура кипения низкая, то сохраняются все полезные аминокислоты и витамины.

К у р о к у: "ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА"

Под влажностью понимают: содержание водяного пара в воздухе - его массу в 1 м³ /плотность/ или парциальное давление водяного пара.

Содержание пара в воздухе характеризуется относительной и абсолютной влажностью.

Влажность воздуха играет большую роль в обеспечении пищевых качеств продуктов, их товарного вида и сохранности, в смысле уменьшения массы и пищевой годности. Недостаток влаги /паров/ в воздухе приводит к усыханию продуктов.

Например, всем горожанам знакомо, что картофель, хранящийся в квартире в большом количестве, через некоторое время усыхает-уменьшается в размерах, и сморщивается, становится вялым, неудобным для обработки;

сыр в холодильнике, завернутый в газопроницаемый материал /в бумагу не вощенную/ высыхает.

Могут высохнуть при длительном хранении яйца.

Если относительная влажность высока, то в такой среде могут развиваться микроорганизмы, усиливаются химические и биологические процессы в результате чего теряются или ухудшаются пищевые качества

При высокой влажности ржавеет стальная тара, в которую упакованы продукты.

Продукты с высоким содержанием воды /влаги/ больше чем 40 % : мясо, рыба, плоды, овощи, следует хранить при повышенной относительной влажности воздуха 75 % - 95 % , они не гигроскопичны, т.к. отдают влагу легче, чем поглощают ее из воздуха.

Зеленые овощи хранятся при относительной влажности 100 % .

Продукты со средней влажностью от 10 % до 40 % : шоколад, карамель, какао, фруктово-ягодные изделия, колбасы полугигроскопичны, поэтому их хранят при относительной влажности 75 % - 85 % . В этих продуктах большая часть воды связана с компонентами сухого вещества поэтому они хуже отдают воду чем впитывают ее.

Продукты с низкой влажностью, менее 10 % : сахар, чай, соль и д.р. хранятся при относительной влажности 65 % - 70 % . Вода в них находится в связанном состоянии, поэтому они хорошо поглощают водяной пар из воздуха, быстро намокают.

К у р о к у: "ТЕПЛОПЕРЕДАЧА - СПОСОБ ИЗМЕНЕНИЯ ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ БЕЗ СОВЕРШЕНИЯ РАБОТЫ"

В теме встречается термин - УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ ВЕЩЕСТВА . Но следовало бы, по моему, еще включить и ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ВЕ-ЩЕСТВА , а также рассказать о теплофизических свойствах продуктов питания и материалов, из которых изготавливается посуда и оборудование.

Повар, кондитер имеет дело с передачей энергии колебательного движения молекул от одного тела к другому. Молекулы имеют разную массу, форму, размеры, а следовательно и различную подвижность. Одни отдают кинетическую энергию быстрее, говорят, теплопроводность вещества большая, а другие - медленнее, значит теплопроводность мала.

Теплопроводность пищевой среды зависит от ее физического состояния, состава, массы, плотности, влажности.

При нагревании теплопроводность жидкости уменьшается, а твердых тел увеличивается.

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ - это процесс передачи тепла внутри тела от одних молекул к другим, вследствие их движения и взаимного соприкосновения. Для твердых тел, это основной вид теплопередачи.

КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ (k) показывает, какое количество теплоты передается теплопроводностью через

1 м² поверхности стенки толщиной 1м в течение 1с при разности температур с обеих сторон равной 1 ' C или 1К.

k=Ql/SТ[k]=Дж м/c м² К=Вт/мК

Здесь: Q-количество передаваемой теплоты,

l- толщина стенки,

- время, за которое передается тепло,

S- площадь поверхности стенки, через которую передается тепло,

Т- разность температур между обеими сторонами стенки

Теплопроводность продуктов с высоким содержанием воды близка к теплопроводности воды.

Коэффициенты теплопроводности воды и продуктов

Вода при 0⁰С

0,55 Вт /м К

Вода при 50⁰С

0,647

Вода при 100⁰С

0,683

Вода средн.

0,599

Картофель

0,640

Капуста

0,640

Морковь

0,620

Говядина

0,453

Масло подс.

0,166

Невысокой теплопроводностью обладают продукты, богатые жирами, пористые и сыпучие, коэффициент теплопроводности их

0,025 Вт /м К.

Теплопроводность твердых веществ :

Алюминий

211 Вт /м К

Железо

71

Медь

385

Чугун

62,77

Сталь

46

Стекло

0,59 - 0,75

Коэффициент теплопроводности газов :

водяного пара при 100 ' C

0,024 Вт /м К

Воздух

0,024

воздух при 20 ' C

0,26

Если вещество имеет коэффициент теплопроводности меньше

0,25 Вт /м К, то его называют теплоизолятором.

Теплоизоляторы используют в тепловом оборудовании для уменьшения теплопотерь и для предохранения от ожогов при контакте рук рабочего с горячим оборудованием или кухонной посудой.

К теплоизоляторам относят6: стекловату, пенопласт, пробку, дерево,асбест, войлок, бумагу, ткань.

.В эти вешества входят пузырьки газа или воздуха, у которых теплопроводность очень мала или же эти вещества имеют волокнистую структуру, в которой пространство между нитями или ворсинками заполнено опять таки воздухом-хорошим теплоизолятором.

В пищеварочных котлах паро-водяная рубашка изолирована от окружающей среды стекловатой, керамзитом.

Теплоизоляцию имеют и холодильные камеры, там используется стекловата или похожая на нее минеральная вата.

Термосы для переноски и перевозки горячей пищи имеют пенопластовую или пробковую изоляцию.

Ручки кастрюль .сковород ,крышек исполняются из дерева или пластмассы, которые плохо проводят тепло.

Если кастрюля с кипятком металлическая ,то для ее переноски мы используем сухую тряпку ,так как. у нее теплопроводность меньше гораздо чем у мокрой.

Коэффициент теплопроводности теплоизоляторов:

Фланель

0,01 Вт /м К

Пробка

0,041

Пенопласт

0,043-0,058

Альфоль(алюминиев.фольга)

0,0465

Войлок

0,06-0,046

Бумага

0,114

Минеральная вата

0,134

Асбест

0,177

дерево

0,347-0,43

По приведенным таблицам теплопроводности можно объяснить , почему края алюминиевой кружки обжигают губы, а стакана - нет.

Почему на алюминиевой сковороде пригорает быстрее пища, чем на чугунной ?

Почему на блине изжаренном на алюмиевой сковороде прорисовывается коричневое (подгорелое) сечение контура пламени ,а на чугунной сковороде вся поверхность блина имеет монотонную окраску,

Почему в электроплите тепловой поток направлен в основном кверху?

Почему стенки пищеварочного котла чуть теплые, хотя внутри кипяток?

Почему мокрой тряпкой долго не удержишь горячую сковороду?

Почему испаритель в холодильнике изготовляют из алюминия, а не из стали?

Почему толстостенный стакан трескается при наливании в него кипятка, а тонкостенный нет ?

УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ ВЕЩЕСТВА - величина, характеризующая количество теплоты, которое необходимо для нагревания 1 кг вещества на 1 градус .

На удельную теплоемкость продуктов оказывают большое влияние содержание воды в нем и то , как она связана с сухой компонентой его, химический состав, структура.

С повышением температуры, теплоемкость пищевых продуктов увеличивается.

Удельная теплоемкость воды и жидких продуктов:

Вода при 0⁰С

4212 Дж / кг К

Вода при 30⁰С

4174

Вода при 60⁰С

4178

Вода при 90⁰С

4208

Вода при 100⁰С

4220

Вода при 120⁰С

4225

Вода при 150⁰С

4311

Вода при 300⁰С

5750

Масло растит.

2198-2239

Молоко

3940

Вода,молоко,фритюр, пар,воздух выступают в качестве теплоносителей в кулинарных технологиях и в тепловом оборудовании.

Они переносят тепло и за счет конвективности и за счет теплопроводности.

Чем больше теплоемкость теплоносителя тем больше энергии он перенесет от источника тепла к продуктам ,то есть от дна кастрюли с водой к куску мяса в ней, или от горячего тэна жарочного шкафа к поверхности выпекаемого в нем пирога а в результате этого продукты быстрее доводятся до состояния употребления в пищу.

Таблица удельной теплоемкости продуктов питания:

Картофель

3550-3559

Капуста

3894

Морковь

3349-3900

Свекла

3110-3900

Говядина

2931-3517

Свинина

2010-2261

Большую роль играет теплоемкость материалов ,используемых в оборудовании. Так ,например,

посуда с малой теплоемкостью (легкая посуда) быстрее остывает ,поэтому при хранении горячей пищи в ней нужен теплоизолятор.

Чугунная конфорка или или массивная посуда, или горячая вода остывает медленнее, поэтому их используют для поддержания температуры подачи блюд. в мармитах.

Таблица удельной теплоемкости твердых тел:

Поваренная соль

940Дж/кгК

Алюминий

880

Песок

790

Фарфор

750

Стекло

670-830

Чугун

540

Сталь

460

Медь

380

Лед

2090

К у р о к у: "РАБОТА ГАЗА"

Примером совершения работы газом /паром/ может быть подпрыгивание крышки чайника, при кипении воды в нем; или создание звука в свистке, в этом примере после прохождения паром узкого отверстия свистка, пар расширяется и в его струе создаются вихри, перепад давления в которых порождает звуковую волну.

В пищевом котле вращается клапан турбинка, за счет работы совершаемой паром.

Когда пар, образующийся из фарша в варящемся пельмене или варенике, расширяется, то он совершает работу и разрывает створки изделия. На первый взгляд примеры выглядят как искусственные, но они имеют место в повседневной практике повара.

К у р о к у: "ПРИМЕНЕНИЕ ПЕРВОГО ЗАКОНА

ТЕРМОДИНАМИКИ К ТЕПЛОВЫМ ПРОЦЕССАМ"

Повар обычно встречается с явлением передачи тепла телу, которое нагревается и совершает работу. Поэтому первый закон термодинамики, он же закон сохранения для тепловых процессов, следует при изучении изопроцессов формулировать так :

Количество теплоты, переданное телу расходуется на увеличение внутренней энергии тела и на совершение телом работы.

При такой формулировке возможно учащиеся могут самостоятельно привести примеры и найти ответ на вопрос: к какому изопроцессу можно условно отнести это явление.

Закипает вода в чайнике, вырываются клубы пара, подпрыгивает крышка или свистит свисток.

Нагревается вода в варочном сосуде котла и начинает вращаться клапан-турбинка;

или срабатывает предохранительный клапан в автоклаве или в кастрюле-скороварке.

К у р о к у: "ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ ЖИДКОСТИ. СМАЧИВАНИЕ . КАПИЛЛЯРНОСТЬ ."

На этом уроке можно предложить ряд вопросов, которые можно использовать для постановки проблемы, и ряд явлений для иллюстрации смачивания, капиллярности, проведения урока. Здесь не преследуется цель давать ответы на вопросы и давать объяснения всем приведенным явлениям. Так как основными элементами урока будут являться понятия :

поверхностное натяжение, сила поверхностного натяжения, коэффициент поверхностного натяжения, смачивание, несмачивание, капиллярность, то вопросы и примеры будут излагаться по предложенному плану.

Капля воды из под крана имеет сферическую форму, капельки жира в бульоне, или пятна жира,

жидкое тесто на сковороде: блинчики, оладьи, капля воды на раскаленной сковороде. Кстати, очень поучительно рассмотреть поведение такой капли. Здесь наблюдается целый букет физических явлений: нагревание, испарение, поверхностное натяжение, работа, совершаемая паром паровой подушки под каплей, движение.

СИЛА ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ-сила сокращающая поверхность жидкости,касательная к поверхности и перпендикулярная границе жидкости с твердым телом. .

Проблемные вопросы к этому понятию могут быть такими:

Почему, удерживаются на поверхности воды крупинки манной крупы? - даже крупинки сахара!

Перца красного или черного, сухой зелени.

Почему у жира в горячей воде или у капли воды в растительном масле или в жире, форма овальная, сферическая?

КОЭФФИЦИЕНТ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ.(То же самое ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ).-отношение потенциальной энергии молекул поверхностного слоя жидкости к площади его.

Зависит от рода жидкости и от ее состояния т.е. от температуры, ипримесей инородных веществ.

Для раскрытия его могут использованы вопросы такого характера:

Капли какой воды из-под крана будут крупнее: горячей или холодной? Или

какая вода быстрее вытечет /просочится/ через малое отверстие: горячая или холодная?

В качестве домашнего эксперимента можно предложить задание: пронаблюдать поведение крупинок красного и черного перца в воде, борще, и дать объяснение этому.

Почему крупинки красного перца разбегаются по поверхности воды? /Кстати, а черного ?

Если посыпать мелкую соль на поверхность воды, покрытой молотым перцем, то его крупинки собираются к месту падения крупинок соли. Почему?

СМАЧИВАНИЕ-явление увеличения поверхности жидкости на твердом теле из-за того, что сила взаимодействия молекул твердого тела и жидкости больше чем сила взаимодействия между молекулами самой жидкости. :

2. Почему жидкое тесто прилипает к сковороде не смазанной жиром? Или:

3. - Почему первый блин комом?

4. Объясните с физической точки зрения. - Почему жир хорошо смазывает формы для выпечки изделий из теста,

5. брусочки пассеруемой моркови, загрязняет керамическую, стеклянную посуду?

6. - Почему бутылки из-под растительного масла моются с трудом? К этому вопросу сразу же напрашивается дополнение:

7. - Почему водный раствор стирального порошка, да еще и горячий позволяет с этим делом справиться быстрее?

8. - Почему струйка воды из стакана, заварного чайника или чайника прилипает к стенке сосуда и сбегает по ней?

НЕСМАЧИВАНИЕ -явление сокращения поверхности жидкости (силой поверхностного натчжения) из-за того. Что сила взаимодействия между молекулами жидкости больше чем между молекулами жидкости и твердого тела.

: Тефлоновое покрытие сковороды или кастрюли не дает пригорать пище. Посуду, покрытую слоем жира трудно отмыть холодной водой. Водоплавающую птицу обрабатывают не холодной, а горячей водой.

Почему руки, покрытые жиром трудно отмыть без мыла?

КАПИЛЛЯРНОСТЬ -явление подъема жидкости по тонким трубкам,трещинам из-а явления смачивания и работы силы поверхностного натяжения, сокращающей поверхность мениска в капилляре.

Перед обработкой забитую птицу ошпаривают кипятком. Горячая вода обладает малым коэффициентом поверхностного натяжения, смачивает перья и проникает в зазоры между ворсинками пера, заполняет зазор. Перья намокают, не разлетаются, обладают большей упругостью, удобно для захвата.

Жаренные на масле пирожки пропитываются жиром.

Впитывает сахарный сироп с фруктовыми эссенциями бисквитная заготовка для торта.

Хлопчатобумажное полотенце у повара впитывает воду с мокрых рук или протираемой посуды.

Для приготовления котлет, черствый хлеб кладут в молоко или воду и он быстро намокает потому, что жидкость проникает в капилляры и распространяется по ним.

Хлеб и булочные изделия не смазанные меланжем перед посадкой в печь имеют более плотную и твердую корочку, чем изделия обработанные меланжем, который препятствует поступлению воды из внутренних слоев теста по капиллярам к поверхности.

Кирпичная кладка, бетон, штукатурка, кафель пронизаны множеством капилляров, по которым из земли поднимается вода, поэтому имеют хорошую электропроводность, и если повар на кухне касается незаземленной электрической установки с нарушенной изоляцией, то через него проходит ток, от машины через тело, обувь и в землю.

К у р о к у: "КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ И АМОРФНЫЕ ТЕЛА"

В качестве кристаллических тел в кулинарии выступают: соль, сахар, ванилин, сода. Некоторые из этих веществ могут являться и монокристаллами и поликристаллами, например, сахар-рафинад. Поликристаллическими являются:

металлическая посуда и оборудование, керамические изделия.

К аморфным телам - телам, в которых молекулы расположены в пространстве беспорядочно,

относятся: стеклянная и пластмассовая посуда, карамель, леденцы; теплоизоляция варочных котлов, духовок.

Рассказывая на этом уроке об анизотропии кристаллических тел, можно учащимся задать вопрос:

Почему сковорода, например, изготовленная из кристаллического тела, обладает изотропией?

Как /или когда/ из вещества, физические свойства которого зависят от направления, изготовить изделие. физические свойства которого одинаковы по любым направлениям?

К у р о к у : "МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ ТЕЛ"

Основные понятия этой темы: ДЕФОРМАЦИЯ, МЕХАНИЧЕСКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ, МОДУЛЬ УПРУГОСТИ (ЮНГА).

ДЕФОРМАЦИЯ-это изменение формы тела под действием внешней силы .

А вот изменение формы кусочка рыбного филе жаренного во фритюре,можно ли называть деформация?

Все виды деформации: сжатие, растяжение, изгиб, кручение, сдвиг можно предложить учащимся обнаружить в повседневной кулинарной или кондитерской практике.

Все виды очистки продуктов питания - овощей и фруктов связаны с деформацией сдвига. Без использования этого вида деформации невозможно приготовить борщ, ибо все овощи надо очистить , а затем нашинковать прежде, чем закладывать в кастрюлю.

Приготовление изделий из теста связано абсолютно со всеми видами деформации. Здесь можно рассмотреть технологическую цепочку приготовления кренделей и дать задание на дом составить карту деформаций на каждом этапе работы.

МЕХАНИЧЕСКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ-это сила, действующая на поверхность площадью 1м² (в СИ).

Чем острее нож, тем большее механическое напряжение (сила) приложена к обрабатываемому продукту: мясу, рыбе, ово щам.

И если ПРЕДЕЛ ПРОЧНОСТИ продукта меньше приложенной силы, то продукт разрушается т.е. режется, измельчается.

Несколько вопросов на этом уроке помогут усвоить выделенные понятия.

Зачем ножи делают как можно острее?

Почему нож с мелкозубчатым лезвием режет лучше,чем снож с гладким лезвием7

Почему картофель нарезать легче чем морковь?

Почему у чугунной конфорки теплопроводность одинакова по всем направлениям, хотя чугун состоит из кристалликов, каждый из которых имеет неодинаковую по направлениям теплопроводность?

Раздел : Э Л Е К Т Р О Д И Н А М И К А

К у р о к у: " ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ В

ДИЭЛЕКТРИКАХ"

Как известно уже, что молекула воды представляет собой диполь.

В электрическом поле этот диполь поворачивается и устанавливается вдоль силовых линий поля.

F -

E

+ F

Энергия электрического поля расходуется на совершение работы над диполем, в результате которой потенциальная и кинетическая энергия диполя увеличивается , а значит увеличивается и внутренняя энергия вещества, температура.

Все продукты содержащие воду: рыба, мясо, яйца, овощи и фрукты в электрическом поле будет нагреваться.

Чем чаще будет меняться по направлению вектор напряженности ЭП, тем больше будет внутренняя энергия продукта и он нагреется до максимальной температуры - температуры кипения воды - 100 ' C, при нормальном давлении.

Так как электрическое поле пронизывает весь объем вещества, заставляя поворачиваться диполи воды, то тепло выделяется по всему объему и время варки продуктов за счет дипольной поляризации уменьшается в несколько раз.

За счет дипольной поляризации можно размораживать продукты или высушивать. Во всех микроволновых или СВЧ печах нагрев осуществляется за счет дипольной поляризации воды в продуктах. Частота изменения вектора напряженности электрического поля 900 МГц - 1000 МГц.

К у р о к у: "РАБОТА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ"

Для консервирования мяса, рыбы, колбас их коптят в электростатическом поле высокого напряжения. Изолированные продукты находятся под положительным потенциалом, а дым проходит сквозь сетку с отрицательным потенциалом, ионизируется отрицательным зарядом за счет "прилипших" электронов.

Электрическое поле между продуктом-анодом и сеткой-катодом, совершает работу, перемещая отрицательно заряженные частички дыма к положительно заряженной поверхности продукта.

Тонкодисперсные составляющие коптильного дыма, попав на поверхность, диффундирует в массу продукта, в результате чего тот приобретает специфический аромат и вкус.

Процесс электорокопчения проходит за 2-5 минут. При обычном холодном копчении при температуре 18-22'C на это требуется несколько суток, и от 40 минут до 2 часов /варенная колбаса большого диаметра/ при горячем копчении, которое протекает при температурах 60-110 ' C. Электронно-ионную технологию применяют в электрофильтрах для очистки воздуха над дымящимся фритюром, для сепарации продуктов помола, чая, зерна, масличных семян.

К у р о к у: "УСЛОВИЯ СУЩЕСТВОВАНИЯ ТОКА"

Для возникновения тока, как уже известно, необходимо существование свободных заряженных частиц в среде и наличие разности потенциалов не равной нулю между двумя точками среды.

На предприятиях общепита большая часть площади, где установлено электрическое оборудование, где электропроводка часто проходит или под полом или по полу /в металлических трубах/ покрыта кафелем, который хорошо впитывает воду, а вода - хороший проводник тока. Обувь, подручные материалы - полотенца, тряпки, тоже часто оказываются влажными, а значит тоже становятся проводниками тока.

При недостаточно хорошо заземленных электромашинах или при отсутствии заземления, между поваром, коснувшимся такой машины и землей-кафелем, создаются все условия для возникновения тока. Ток может оказаться опасным для жизни. Сила тока уже дальше будет зависит только от сопротивления рука-тело-ноги-обувь-кафель-земля.

Так как от влажности на кухне избавиться часто невозможно, то возможно уменьшить разность потенциалов между землей и электроаппаратом, сделав для него хорошее заземление /по нормам около 4 Ом/.

К у р о к у: "ЗАКОН ДЖОУЛЯ - ЛЕНЦА"

Работа всех электронагревательных элементов теплового оборудования основана на законе Джоуля-Ленца.

Ленц-Джоулево тепло используют для нагревания воды двухэлектродным кипятильником открытого типа, для электроконтактного размораживания брикетов мяса и рыбы, процесс ускоряется в 10-15 раз, по сравнению с обычным размораживанием. Применяется в тэнах (трубчатый электронагревательный элемент).

.

"ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВЫСОКООМНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ ТЕПЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ.

УСТРОЙСТВО ТЭНОВ"

Количество теплоты, которое выделяется в проводнике, зависит от квадрата силы тока, удельного сопротивления вещества, проводника, его длины и сечения.

Q=I² R t , где R=p(l / S) ; Q=I² p(l / S) t

Как видно из последней формулы, что при прочих равных параметрах проводника, количество теплоты прямо пропорционально удельному сопротивлению.

В электропечах открытого типа для выделения током тепла используют нихром и хромаль, это сплавы с удельным сопротивлением 1,1 мкОм м соответственно.

Используется также никелин с удельным сопротивлением 0,4 мкОм м. Эти материалы обладают высокой температурой плавления, механической прочностью, устойчивы к окислению, работают при температурах 1000-900⁰C.

Никелиновая спираль подвешивается на керамических изоляторах либо укладывается в специальные пазы керамических элементов электрических конфорок. Такие нагреватели называются открытыми.

В закрытых нагревателях не высокоомная спираль запрессовывается в электроизоляционную массу, которую вместе с спиралью обжимают в металлической трубке из стали. Такой элемент называют тэном-трубчатым электронагревательным элементом.

Электроизолятором служит или периклаз-окись магния или кварцевый песок, так как они кроме хороших изоляционных свойств обладают и хорошей теплопроводностью.

В тэнах применяют фехраль и нихром. В трубчатых кварцевых источниках инфракрасных лучей используют нихром и вольфрам, у которого удельное сопротивление равно 0,055 мкОм м. По сравнению с вышеназванными веществами оно гораздо меньше /но больше чем у алюминия в два раза/, но вольфрам выдерживает огромные температуры. Его рабочая температура в кварцевой трубке 2000⁰C. У нихрома - 1100-1300⁰C.

К у р о к у:

"ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПРОВОДНИКОВ"

Для получения сильного нагрева тэны в тепловых электроаппаратах переключают с последовательного на параллельное соединение.

Возвратимся опять к вопросу электробезопасности на производстве. Если электроплита или картофелечистка, например, хорошо заземлены, т.е. имеют сопротивление около 4 Ом, а вследствие нарушения электроизоляции провода, находятся под потенциалом, допустим 380 В, то человек, коснувшийся электроаппарата, подключается к нему параллельно, рука находится под потенциалом 380 В, а ноги под потенциалом 0 В. Образуются две параллельные цепи: аппарат - земля и человек - земля.

380 В По этим цепям сопротивлением 4 Ом

и 20 КОм /у человека/, проходят токи

R=20 КОм R=4 Ом обратные величине сопротивления,

через человека в 5000 раз ток меньший.

Безопасным считается ток, силой 1-10 mА

I_чI_з

К у р о к у: "РЕГУЛИРОВАНИЕ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОТЕПЛОВЫХ УСТАНОВОК"

Электрические нагреватели спроектированы так, чтобы в зависимости от требований технологии, его можно было бы переключать на различные степени мощности.

Мощность тока выделяемая на тэне:

P = U² / R .

Так как напряжение на аппарате постоянно, то его мощность можно регулировать путем изменения схемы соединения тэнов.

При этом сопротивление аппарата, или части его - конфорки изменяется. Схему изменяют с помощью кулачковых переключателей . Допустим, в конфорке запрессовано два тэна, каждый имеет одинаковое сопротивление R .

Если соединить тэны последовательно, то их сопротивление станет в два раза больше, R₂=R +R =2R , следовательно мощность конфорки станет равной :

P₂ = U²/ 2R , или Р₂=Р/2

Если тэны включены параллельно, то сопротивление конфорки уменьшится в два раза: R₃ = R / 2 , а мощность:

P₃ = 2U²/ R , или Р₃=2Р

и, если включается только один тэн, то на нем выделяется мощность равная:

P₁ = U² / R , или P₁ = Р

Три полученные при расчете мощности относятся как:

P₁ : P₂ : P₃ = 1 : 1/2 : 2.

Мощность конфорки при параллельном соединении в два раза больше, чем мощность одного тэна,

а мощность конфорки при последовательном соединении в два раза меньше, чем мощность одного тэна.

Кулачковый переключатель на электроплите в положении 1 соответствует слабому нагреву ибо тэны соединяются последовательно; переключатель в положении 2 соответствует среднему нагреву, т.к. включен только один тэн; переключатель в положении 3 соответствует сильному нагреву, т.к. соединяются параллельно.

В современных электроплитах используется электронное или цифровое управление мощностью, которое обеспечивает плавное изменение мощности электронагревательного элемента за счет регулирования напряжения нагрузки от 0 до сетевого с помощью тиристоров,динисторов,семисторов.
В целом, регуляторы мощности успешно используются во всех областях, где необходимы нагрев, сушка, формовка, плавление, регулируя ток или напряжение с максимальной точностью.

К у р о к у:

"ТОК В МЕТАЛЛАХ. СОПРОТИВЛЕНИЕ МЕТАЛЛОВ"

Сопротивление металлов зависит от температуры: R = R₀( 1 + α t ),

где α - термический коэффициент сопротивления: J = (R-R₀ ) / R₀ t

Термический коэффициент показывает, на какую часть увеличивается сопротивление металлического проводника при нагревании на 1⁰ C.

При увеличении температуры, сопротивление тэнов увеличивается, но тогда мощность на этом тэне уменьшается: P = U / R .

Для электронагревательных элементов теплового оборудования: печей, шкафов, фритюрниц, котлов и т.д. изменение мощности приведет к тому, что время тепловой обработки продуктов увеличится, что конечно не выгодно, ибо приводит к большим тепловым потерям.

Поэтому для электронагревательных элементов созданы и применяются в тэнах металлы с большим удельным сопротивлением и с малым термическим коэффициентом сопротивления:

при рабочей t-ре

фехраль

p = 1,3

мкОм м

α = 0,1 10 1/град

1200 ' C

нихром

p = 1,1

мкОм м

α ₀ = 0,1 10 1/град

1000 ' C

никелин

p = 0,4

мкОм м

α = 0,1 10 1/град

1000 ' C

вольфрам

p = 0,055

мкОм м

α = 5 10 1/град

2000 ' C

К у р о к у : "ТОК В ЖИДКОСТИ"

Ток в воде или растворах на её основе, а также в продуктах,

содержащих воду представляет собой направленное движение ионов.

Сила тока прямо пропорциональна заряду ионов, их концентрации и

скорости, площади поперечного сечения

Ионы передают часть своей кинетической энергии молекулам,среды и

внутренняя энергия среды увеличивается,т.е. среда нагревается..

С помощью двух электродов, опущенных в воду, можно подогреть воду, вскипятить ее.

.Недостаток такого кипятильника разложение воды и солей в ней на ионы и их перенос между электродами.

Мощность такого электрокипятильника :

P = U / R , зависит от расстояния между электродами и их площади:

R = p ( l / S ) ,

поэтому P = ( U p S ) / l .

Мощность кипятильника прямо пропорциональна площади электрода и обратно пропорциональна расстоянию между ними. Электрическое сопротивление влажных продуктов за висит от количества воды в них. По величине

электрического сопротивления определяют влажность сахара, соли, круп, зерна и т.д.

К у р о к у: "ТОК В ГАЗЕ"

При высоком напряжении в десятки тысяч вольт при нормальном давлении можно заставить капельки несгоревшего масла и частички дыма двигаться в нужном направлении и собирать их в накопителях. Такие устройства, в которых возникает коронный разряд называют электрофильтры.

Электрокопчение осуществляется с помощью потока ионов.

На предприятиях общепита для освещения используются люминесцентные лампы, спектр излучения у которых близок к солнечному, к такому, к которому привык глаз человека. Поэтому при люминесцентном освещении осуществляется полная передача цветных компонентов продуктов и блюд. А в таких лампах осуществляется тлеющий разряд в парах ртути при пониженном давлении.

Искровой разряд используется для поджога газа в тепловом газовом оборудовании, в электрозажигалках.

К у р о к у: "ТОК В ВАКУУМЕ"

В микроволновых печах / СВЧ - печах /, источником сверхвысокочастотного электромагнитного поля является МАГНЕТРОН.

Это устройство, состоящее из вакуумного диода и рабочего магнита.

В центре диода расположен катод (1), являющийся источником электронов в раскаленном состоянии, а вокруг него расположен анод (2), представляющий собой массивный медный цилиндр, внутреннюю поверхность которого образует четное число симметрично расположенных объемных резонаторов (3), связанных с междуэлектродным пространством щелевым зазором. Анод охлаждается водой или воздухом в бытовых СВЧ - печах.

Работа магнетрона: между анодом и катодом, создает радиальное электрическое поле. Вылетающие из катода электроны движутся по силовым линиям этого поля. Но магнит, который создает вдоль оси магнетрона магнитное поле, заставляет перемещаться электроны по сложной спиральной траектории. Вокруг катода образуется электронное облако, вращающееся с определенной угловой скоростью. Когда электроны проходят вдоль щелевых зазоров резонаторов, в последних индуцируются импульсы тока и возникают собственные затухающие колебания. Переменное электрическое поле, наведенное в зазорах резонатора изменяет скорость электронов и в течение положительного полупериода, электроны отдают высокочастотному электрическому полю резонатора часть своей энергии, полученной при их ускорении постоянным электрическим полем между катодом и анодом.

Энергия незатухающих высокочастотных колебаний, которые возникают в резонаторах, выводится через один из резонаторов с помощью индуктивной петли или щели связи и по коаксиальной (в случае индуктивной петли) или по волноводу, во втором случае, подается к внешней нагрузке - продукту в камере. Мощность магнетрона колеблется от долей до нескольких десятков киловатт. КПД магнетрона достигает 75 % .

К у р о к у: "ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВ"

Полупроводники нашли широкое применение в аппаратах по тепловой и механической обработке продуктов в системах автоматического и полуавтоматического управления аппаратом, осуществляют температурный контроль /термосопротивление/ и оптический контроль за прозрачностью воды, поступающей в аппарат, загазованность воздуха, точнее его задымленностью /фотосопротивление/, влажностью и т.д.

На основе тиристоров - диодов с управляемым электродом созданы бесконтактные коммутирующие и регулирующие устройства, вместо механических и электромеханических. БКРПУ быстродействующие безинерционны, имеют практически неограниченную частоту включения, могут плавно изменять мощность электронагревателей, электродвигателей, обслуживание их не требует специальных знаний и без полупроводников невозможно было бы создать микроволновое, индукционное и тепловое оборудования с искусственным интеллектом, позволяющим заложить продукт, набрать программу и получить его готовым.

К у р о к у: "МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ТОКА"

На предприятиях общепита повсеместно используются магнитные пускатели для запуска электропривода, включения тэнов,

электромагнитные реле всевозможной защиты, соленоидные вентили подачи воды.

Главной частью этих приборов является обмотка, по которой проходит ток и создает вокруг магнитное поле, которое усиливается с помощью сердечника из ферромагнетика.

Индукция магнитного поля зависит от числа витков и силы тока в обмотке, а также от магнитной проницаемости вещества сердечника. Магнитные пускатели - это аппараты дистанционного действия, предназначенные для частных включений и отключений силовых электрических цепей, для коммутации двигателей.

Контактная система электромагнитных пускателей приводится в действие с помощью электоромагнита. В магнитные пускатели встраиваются и тепловые реле, защищающие от токов перегрузки. Электромагнитное реле позволяет с помощью малых токов, безопасных для жизни, управлять силовыми электрическими цепями.

Реле максимального тока защищает аппараты от больших токов, отключая силовую цепь. Реле максимального тока включается в цепь главного тока или через трансформатор. При повышении силы тока в обмотке реле выше номинальной для данного аппарата, магнитное поле, создаваемое обмоткой реле притягивает к себе якорь, который размыкает силовую цепь.

Реле напряжения отключает аппаратуру при снижении напряжения в сети. При низком напряжении электропривод или останавливается, или при нормальном моменте сопротивления большой ток, который вызывает перегрев обмоток двигателя

Магнитное поле создается током в электродвигателях и генераторах тока.

. К у р о к у: "ДЕЙСТВИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

НА ЗАРЯЖЕНННУЮ ЧАСТИЦУ"

В магнетроне СВЧ - печи создается магнитное поле, которое направлено перпендикулярно электрическому полю между катодом и анодом, и искривляет траекторию электронов, заставляет их двигаться по замысловатой траектории с ускорением ,в результате чего создаются электромагнитные колебания (смотри Ток в вакууме).

К у р о к у: "МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА"

Вода является диагматиком с магнитной проницаемостью 0,999991. Под действием магнитного поля в молекуле воды, солей растворенных в ней перераспределяется заряд, что приводит к слабому образованию накипи на стенках парогенераторов, тэнах, а если накипь образуется. то ее кристаллическая структура рыхлая, непрочная. Накипь уменьшает теплоотдачу тэнов, в магнитном поле уменьшается вязкость воды.

На просеивателях муки устанавливают магнитоуловители, которые вылавливают ферромагнитные примеси из нее: железные стружки, гайки, гвозди и т.д. Такую же обработку проходят и крупы, и зерно.

Ферромагнетики используются в ГЕРКОНАХ.

Геркон - это гермети-

ческий магнитоуправляемый контакт. Он состоит из контактной пары замкнутой незакрепленной ферромагнитной перемычкой. В обычном состоянии перемычка под действием силы тяжести замыкает контакты (1) /это один из вариантов/. Если к геркону приблизить магнит сверху, то он притянет к себе перемычку (2) и контактная пара размыкается, ток в цепи прекращается.

Герконы позволяют управлять уровнем воды в парогенераторе,

электрокипятильнике.

С помощью магнитного поля можно регулировать рост кристалликов льда в замораживаемых продуктах, можно добиться того, что кристаллики примут форму мельчайших иголочек, соориентированных в межклеточном пространстве и вдоль волокон. Такое мясо при разморозке почти не теряет свои органолептические свойства и не отличимо от свежего, т.к. не вытекает межклеточная жидкость.

К у р о к у : "ИНДУКЦИОННЫЙ ТОК"

Явление электромагнитной индукции используется в индукционных конфорках. Принцип работы индукционной конфорки основан на индуцировании магнитным полем частоты 16 - 40 000 Гц в металлической посуде индукционного тока, который вызывает мгновенный нагрев дна и стенок ее, от которых тепло с помощью теплопроводности и конвекции передается содержимому посуды.

Индукционная конфорка представляет собой стеклокерамическую плиту, в ко- торую запрессована обмортка-индуктор,питаемый от высокочастотного трансформатора ,

Индукционная конфорка имеет блок управления и выпрямитель.

Преимущество индукционной конфорки перед обычными резисторами в том, что она практически безинерционна, тепловые потери минимальны и КПД конфорки 80 % , время тепловой обработки сокращается на 25-40 % , автоматизирована и легка в управлении, обладает высокой безопасностью от ожогов, и поражения током, т.к. стеклокерамическая поверхность не нагревается /в ней не индуктируется ток/ и не проводит ток, обладает высокими гигиеническими свойствами, ее гладкую поверхность легко отмыть.

К у р о к у : "КОЛЕБАНИЯ"

В индукционных конфорках и печах используется колебательный контур, в котором конденсатор разряжается периодически на индукционную катушку-индуктор, вокруг которой генерируется переменное магнитное поле с частотой 16-40 000 Гц. Колебания в контуре незатухающие, так как тепловые потери компенсируются поступлением энергии от выпрямителя.

Совершают незатухающие механические колебания сита при просеивании муки, исполнительные механизмы тестомесительных машин.

К у р о к у : "УЛЬТРАЗВУК И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ

В ОБРАБОТКЕ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ"

Как известно, ультразвук - это продольная механическая волна с частотой свыше 20 000 Гц. Скорость его в воде около 1500 м/с, из-за малой длины волны его легко сфокусировать, затухание УЗ в воде в 700 раз меньше, чем в воздухе. УЗ представляет чередование областей сжатия и разрежения в среде. В областях разрежения возникают полости как правило на неоднородностях-твердых частицах и пузырьках растворенного газа в жидкости. Полость или каверна заполняется паром или диффундирующим в нее газом. Газ в полости находится под давлением силы поверхностного натяжения и давления, соседних областей сжатия. За счет этого пузырек газа схлопывается и в момент схлопывания, давление газа превышает атмосферное в сотни и тысячи раз. Возникает ударная волна, которая передает давление по всем направлениям. Явление это получило название КАВИТАЦИЯ. Если в жидкости, где находится источник УЗ, помещены загрязненная посуда или овощи, то микроударные волны очистят их от грязи, а так как микроорганизмы, находящиеся в жидкости разрушаются под их давлением, то УЗ стерилизует жидкость и поверхность обрабатываемых посуды и овощей.

Если облучать УЗ предварительно подвергшиеся тепловой обработке кашеобразные овощные и фруктовые смеси, то они станут однородными

т.к. УЗ волны расщепляют их на отдельные клетки. Такие пюре и пасты, соусы, называются ГОМОГЕНИЗИРОВАННЫЕ. При УЗ-обработке клетки не разрушаются и внутриклеточный сок в них сохраняется, а при механической обработке клетки дробятся, из них вытекает сок и при хранении такой массы происходит расслаивание жидкости и мякотиоболочек клеток. Гомогенизируют плавленный сыр, маргарин, майонез, томат-пасту, овощные и фруктовые пюре для детского питания. УЗ смешивает жидкости различной плотности, например, растительное масло и воду, такая водо-масляная эмульсия сокращает в хлебопекарной промышленности, расход масла на 90 % без ухудшения качества. Обработанное УЗ тесто, быстрее всходит, на 15 % от обычного времени

УЗ ускоряет кристаллизацию сахарозы и получать из нее однородную массу для изготовления помадки. При обработке УЗ колбасного фарша, в нем образуется водожировая эмульсия, которая соединяется с мясом, благодаря этому сосиски, сардельки и варенные колбасы получаются более сочными.

УЗ приводит к нагреву тел, к повышению скорости молекул, к более быстрой диффузии. Если при традиционном посоле мясопродукты требуют от 15 до 60 суток, то при обработке УЗ время уменьшается до нескольких дней, причем соль равномерно распределяется по всему объему продукта, и цвет его приобретает равномерную розовую окраску

Ультразвук ускоряет соление и квашение овощей, ускоряет созревание сыра за шесть недель вместо 4-5 месяцев, вино и коньяк, обработанные УЗ приобретают букет за 10-15 мин., вместо многолетней выдержки.

Продукты, облучаемые УЗ в сушилках, высыхают быстрее и при более низкой температуре, при которой не теряются полезные составляющие. Ультразвук помогает бороться с накипью на тэнах, в выпаривающих аппаратах. Молоко, обработанное УЗ и тот час же замороженное, хранится в холодильнике больше 14 месяцев, не теряя свои качества.

К у р о к у : "ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН В КУЛИНАРИИ"

Собственно в кулинарии используются радиоволны СВЧ диапазона и инфракрасные лучи, для тепловой обработки продуктов.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ СВЧ - ДИАПАЗОНА

/ микрорадиоволны /

Источником их является двухэлектродная электронная лампа с кооксиальным магнитным полем - МАГНЕТРОН . СВЧ - радиоволны по волноводу - металлической трубке прямоугольного сечения попадают в камеру, где помещается продукт, любой, содержащий воду. Под действием электрической составляющей электромагнитной волны возникает дипольная поляризация - диполи молекул воды переориентируются в продуктах с частотой 433, 915, 2450 МГц , это дециметровый диапазон, в результате совершаемой работы внутренняя энергия и температура продукта увеличивается, практически одновременно, по тому объему, в который проникает электромагнитное поле.

На скорость прогрева продукта влияют его электрофизические пара-

метры - диэлектрическая и магнитная проницаемость, теплопроводность

и мощность электромагнитного поля. Глубина прогрева зависит от частоты ЭВМ, и для говядины составляет 11-13 мм, свинины - 20-24 мм, хлеба - 45-55 мм, картофеля - 18-24 мм, с каждой стороны продукта.

Доведение продуктов до готовности осуществляется в пределах 3-6 мин., вместо традиционных десятков минут.

Самая высокая температура в СВЧ- печи, это температура кипения воды - 100 ' C . Поэтому продукты варятся, на них не образуется корочка и колер, как при жарке, но комбинируя СВЧ - нагрев с инфракрасным, получают снаружи обжаренный, а внутри сваренный продукт.

В СВЧ-печи используется диэлектрическая посуда, т.к. металлическая посуда или фольга экранируют продукт от электромагнитного поля.

В СВЧ-печи сохраняется первоначальная форма продукта, его вкус, правда незначительные потери пищевых качеств. СВЧ - нагрев размораживает рыбу, мясо и др., в 25 раз быстрее, чем в воде и в 50 раз быстрее, чем в воздухе. Замороженные продукты или полуфабрикаты можно ставить в печь и получать через несколько минут горячую пищу.

СВЧ - нагрев используется для пастеризации и стерилизации, выпекает хлеб, сушит влажные продукты - бобы кофе и какао, хрустящий картофель, семена и др. Установлено, что чем выше частота СВЧ колебаний, тем меньше глубина проникновения поля в нагреваемый продукт, но возрастает скорость нагрева продукта. Если напряженность электрического поля в электромагнитной волне больше, чем электрическая прочность продукта, то возникает электрический пробой и продукт портится.

Если в печи готовится какое-либо блюдо, в которое несколько различных продуктов, то необходимо учитывать электро - и теплофизические свойства каждого продукта. Что, между прочим уже сделано при лабораторных испытаниях и для многих блюд разработаны режимы приготовления по времени, по мощности электромагнитного поля, остается лишь нажать соответствующую кнопку на пульте управления СВЧ-печи.

К у р о к у : "ИНФРАКРАСНЫЕ ЛУЧИ И ИХ
ПРИМЕНЕНИЕ В ТЕХНОЛОГИЯХ ПО ОБРАБОТКЕ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ"

Инфракрасные лучи представляют собой электромагнитную волну с длиной от 2 мм до 760 нм ИФЛ подчиняются законам оптики, их легко сфокусировать, отражаются от металлов, проходят сквозь стекло, кварцевое стекло, поглощаются парами спирта, воды, водой, поэтому глубина их проникновения в продукты, которые содержат воду невелика - несколько миллиметров. При поглощении ИФЛ внутренняя энергия верхнего слоя продукта увеличивается, разрушаются белки и углеводы и на поверхности продукта образуется корочка и колер.

Энергия от внешнего слоя продукта с помощью теплопроводности передается внутренним слоям его. Скорость передачи тепла, зависит от коэффициента теплопроводности продукта. Температура во внутренних слоях может достичь 100 ' C . Этого достаточно для того, чтобы продукт внутри сварился. Следовательно в ИФЛ можно обжаривать, варить, а также сушить.

Для тепловой обработки продуктов используются лучи с длиной волны от 760 нм до 6 мкм. Глубина их проникновения тем больше, чем меньше длина волны. При уменьшении длины волны излучения, увеличивается температура источника ИФЛ. Различают темные и светлые источники ИФЛ. К темным относят тэны, конфорки, жарочные поверхности плит, сковороды, температура их нагрева до 700 ' C , а длина излучаемой волны 2,6 - 6 мкм. К светлым излучателям относят кварцевые ИФ - излучатели, длина волны их излучения 0,76 - 2,6 мкм, температура от 700 ' C до 1300 ' C . Угли в костре или в шашлычнице занимают промежуточное положение между этими двумя источниками ИФЛ.

ВИК - генераторах в качестве излучателя используется хромоникелевая или вольфрамовая спираль, которая заключена в кварцевую трубку, которая выдерживает высокую температуру.

Вольфрамовые ИК - излучатели имеют герметичную кварцевую трубку, заполненную аргоном при давлении 80 кПа, с добавление 1,5 - 2 мг йода. Когда вольфрам испаряется и оседает на стенки трубки, она темнеет, а пленка металла экранирует излучение и снижает КПД излучателя. Йод соединяется с атомами осевшего на кварц вольфрама и образует йодид вольфрама-летучее вещество, которое на вольфрамовой спирали при 2000 ' C восстанавливается в вольфрам. Спираль крепится к молибденовым или танталовым, иногда титановым электродам. Их температурный коэффициент линейного расширения близок к кварцу. Мощность таких ИК - излучателей от 500 до 4500 Вт, длина трубки 250-1000 мм, диаметр - 8-10 мм, срок службы около 5000 часов.

У хромоникелевых ИК - излучателей кварцевая трубка не герметична, температура спирали 1100 ' C , длина - 0,4-2 мм, диаметр - 18-20 мм, мощность 0,5-7,5 кВт.

КПД всех нагревателей около 80 %. Для увеличения КПД ИК - нагревателей используют металлические полированные отражатели из алюминия или алюминиевой фольги-альфоль. Кварцевый излучатель размещают в фокусе параболлического отражателя, а под электрическими конфорками подкладывают альфоль чтобы отразить тепловой поток наверх к надплиточному сосуду. На внешней поверхности внутренних стенок жарочных шкафов расположен слой альфоля для отражения лучей.

С помощью ИК-лучей в жарочных шкафах жарят, запекают мясо, рыбу, различные запеканки, выпекают кондитерские изделия. В пекарных шкафах выпекают хлебобулочные изделия, сушат сухари; в электрогрилях обжаривают цыплят, сосиски, мясо.

В шашлычных печах и переносных мангалах, а также на костре от тлеющих углей, температура которых 500-700 ' C , ИКЛ идут к поверхности мяса, быстро испаряют влагу, и на поверхности образуется корочка, далее за счет теплопроводности тепло передается к внутренним слоям. С продукта стекает на угли жир и сок, испаряется и их компоненты поднимаясь вверх оседают на поверхность мяса, адсорбируются и диффундируются в него, придавая особый аромат и вкус. Время жарки шашлыка в ИКЛ 10-12 минут.

При ИК облучении плотность теплового потока на поверхности в 20-100 раз больше, чем при конвективной сушке, т.е. сушке в турбулентных потоках воздуха, поэтому ИКЛ применяют для сушки фруктов, овощей, молока, сухарей, брикетов, зерен кофе и какао, а также для их обжаривания. Первым ИК - излучателем была русская печь. В печи под и своды нагревали дровами, выгребали золу, а затем высаживали хлеб, пирожки или ставили крупу или зерно, залитые водой, мясо или полуприготовленные первые блюда. А ИКЛ доводили их до готовности, минуя бурное кипение жидкостей, при котором омыляются жиры и бульоны мутнеют, т.к. температура обработки проходила в интервале 80-100 ' C . Для выпечки температура поднималась выше. Подготовка такого инфракрасного облучателя требовала значительного опыта, и не всякому была по силам. Пока в русской печи готовили еду, знать на западе Европы грела свои кости у камина, подставляя их под поток инфракрасных лучей. КПД такого обогревателя был весьма низок. Кстати, мощность излучения повара средних размеров 760 Вт.

К уроку : "СВЕТ.

СВЕТОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ В КУЛИНАРИИ"

Основной источник информации о продуктах, используемых для приготовления пищи - это свет. Оптическими критериями для продуктов являются или могут служить: цвет, прозрачность, рефракция - способность преломлять световые лучи, оптическая активность - способность изменять угол плоскости поляризации при прохождении света через раствор.

ЦВЕТ зависит от способности поглощать, отражать, рассеивать или пропускать, продуктам световые лучи. Так, например, хлорофилл поглощает все световые лучи солнечного спектра, а отражает зеленые. Поэтому петрушка, укроп, огурцы зеленые. А в малине, вишне, свекле, черной смородине антоцианы отражают только красный свет. В моркови каратиноиды отражают желто-оранжевые лучи. Цвет мяса создается отражением света миоглобином . Поваренная соль, сахар-песок, мука, ваниль полностью отражают все световые лучи, поэтому они белые, хотя их кристаллики прозрачны. Слива, чай, маслины, черная икра поглощают все семь световых лучей солнечного спектра, поэтому они черные. По спектру поглощения можно определить химический состав продукта.

ПРОЗРАЧНОСТЬ характеризует способность продукта пропускать через себя свет. Вода, водка, спирт, уксус прозрачны, т.к. пропускают через себя весь видимый спектр. А красное вино или красный сок, или свекольник пропускают спектр только в узком интервале, в красном, а остальные составляющие поглощаются. Эмульсии и суспензии - молоко, соуса непрозрачны, т.к. свет рассеивается на мелких частицах.

РЕФРАКЦИЯ. По преломлению светового луча, проходящего через жир, варенье, масло, томат-продукты, определяют качество продуктов, концентрацию отдельных компонентов в них.

ПОЛЯРИЗАЦИЯ. При прохождении света через растворы или тонкие срезы овощей изменяется, поворачивается угол плоскости поляризации световой волны. Сравнивая его с эталонным углом поляриметра определяют содержание сахара в вине, в варенье, в соках и компотах, определяют содержания крахмала в картофеле и в зерне.

Когда продукты отобраны по их оптическим и другим характеристикам, то в процессе приготовления за счет света осуществляется непрерывный визуальный контроль до полной готовности и оформления его при подаче. Пассируя лук или морковь, повар добивается золотистой окраски лука, смотрит чтобы морковь не сильно ужарилась, не почернела, то же с котлетами, мясом. Готовность глазуньи определяется по внешнему виду, не допускается, чтобы желток изменил свой цвет, не побелел. Кстати, и солят только белок, т.к. крупинки соли попавшие на желток, изменяют его цвет и он становится "конопатым" выглядит не эстетично, а вот крупинки черного перца на желтке, только подчеркивают его желтизну.

Непрерывный визуальный контроль требует: и жарка шашлыка и в электрогриле цыплят, выпечка бисквита и печенья, жарка во фритюре пончиков или котлет по-киевски. Визуально оценивают степень кипения бульона, его прозрачность. При бурном кипении в жидкости образуются мельчайшие капельки жира, которые рассеивают падающий свет диффузно и из-за этого бульон и блюда из него становятся непрозрачны-

ми. В напитках, компотах, соках иногда добавляется флуоресцирующее вещество, которое изменяет длину световой волны, которая через него проходит. Причем отраженный или прошедший через такую жидкость свет в зависимости от угла падения и угла наблюдения изменяет свой цвет и интенсивность. Такой напиток выглядит красивее, чем на обычной воде. Красиво выглядят пузырьки на поверхности заваренного кофе - это результат интерференции света на тонких пленках.

Соленая рыба или мясо на срезе, сделанном поперек волокон переливается разными цветами радуги - здесь происходит дифракция в отраженном свете, так как торцы волокон в плоскости ломтика представляют собой дифракционную решетку. По цвету пламени газовой горелки повар определяет условия горения, если пламя красное, то надо усилить приток воздуха к пламени.

Для получения более полной информации о продуктах и блюдах за ними наблюдения должны вестись в солнечном спектре, где максимум излучения приходится на желто-зеленую часть, а не на красную, как в лампах накаливания. А к солнечному спектру близки люминисцентные лампы, поэтому они должны преобладать в освещении предприятий общепита.

Кванты света оказывают и биологическое действие на продукты: в картофеле образуется ядовитый гликозид соланин, картофель становится зеленым. Свет вызывает прорастание у лука, капусты.

Свет оказывает химическое действие на продукты: масло и жиры на свету меняют вкус, цвет и запах; подкрашенные ликеро-водочные изделия выцветают.

К у р о к у : "УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ ЛУЧИ И

ИХ ПРИМЕНЕНИЕ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ ОБЩЕПИТА

И ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ"

УФЛ - это электромагнитная волна более ярко выраженными квантовыми свойствами, чем фиолетовый свет видимого спектра. Благодаря высокой энергии кванта, он попав в клетку микроорганизма ионизирует ее, и она погибает. На этом основано применение УФЛ для стерилизации воздуха в помещении столовой и склада, в мясоразделочном и овощном цехах, для стерилизации оборудования и инструмента, посуды, конечно, все это делается в отсутствии людей. УФЛ с длиной волны 255-280 нм наиболее губительны для микробов, бактерий и даже плесени. С помощью их стерилизуют поверхности мясных туш, колбасные изделия, битую птицу, камеры холодильников и складов.

Кванты ультрафиолетовых лучей падают на молекулы продуктов и возбуждают их, и те высвечивают избыточную энергию в виде квантов с большей длиной волны, чем падающая волна. Это явление называется

люминесценция . По излученным квантам можно определить химический и качественный состав продуктов: белка и жира в молоке, витаминов, можно выяснить характер заболевания плодов и овощей, свежесть мяса и рыбы, степень поражения их микроорганизмами. Рыба при облучении люминесцирует голубым светом, если она свежая, и фиолетовым, если она порченная. Если картофель поражен фитофторой, то он светится голубоватым светом, подмороженный - беловатым, а при

поражении кольцевой гнилью - зеленоватым светом. Нормальный картофель люминесцирует темным светом.

С помощью люминесценции можно определить примесь маргарина в сливочном масле, примесь плодово-ягодных вин в виноградном вине. Метод исследования вещества с помощью ультрафиолетовых лучей называют люминесцентным анализом.

К у р о к у : "РАДИОАКТИВНОСТЬ"

Продукты растительного и животного происхождения радиоактивны, так как в них содержатся радиоактивные атомы, усвоенные корнями из земли, листьями из воздуха у растений, и с пищей у животных. Но радио

активность их незначительна и человек к ней адаптировался. Но аварии на АЭС, реакторах кораблей и подводных лодок, заводов по переработке ядерных материалов приводят к локальному увеличению радиоактивных атомов в почве, воде и воздухе.

Эти искусственные радиоизотопы обладают большей энергией излучения, чем естественные. И так как, химические свойства у них такие же, как у обычных элементов, то они легко входят в органические соединения, и попадая в конечном случае в желудок человека, вызывают облучение костного мозга, печени, селезенки и слизистых оболочек.

Растения обладают избирательным поглощением радиоизотопов: абрикос и жердела - радиоактивный калий, подсолнух - радиоактивный магний, морепродукты - радиоактивный йод и т.д.

Продукты, в которых радиоизотопы входят в состав клеток, дезактивации не подлежат. Но из них можно приготовить консервы, в которых с течением определенного времени радиоактивность уменьшается, до активности безопасной для человека. Так, например, в молоке "чернобыльских коров" много радиоизотопа кальция - 45 с периодом полураспада 165 суток. Для немедленного употребления, молоко конечно не годится, но из него может быть изготовлена сгущенка, в которой радио- активность убывает вдвое через каждые 165 суток. Можно решить задачу, когда сгущенку можно употреблять, считая остаточную радиоактивность кальция равной фоновому излучению - 14 мРг / час . /Поглощенная доза излучения до 0,25 Гр считается вполне безопасной/.

Радиоактивность продуктов, на которые попала радиоактивная пыль

или пепел, или дождь можно уменьшить, многократным смыванием "грязи" водой. Степень загрязнения и вид радиоактивного излучения контролируется дозиметрами. Если есть предпосылки радиоактивного заражения продуктов, то их надо размещать в подземных сооружениях, хорошо упакованные, в герметично пластиковой или металлической таре.

К у р о к у : "ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГАММА - ЛУЧЕЙ

ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ"

Гамма-лучи - это электромагнитная волна, с ярко выраженными квантовыми свойствами. Энергия ее кванта в 3000 раз, а импульс в 2000 000 раз больше, чем у ультрафиолетового кванта. Поэтому гамма-лучи слабо поглощаются и легко проходят сквозь непрозрачные тела. Попадая в животную или растительную клетку, гамма-квант ионизирует ее. В результате ионизации замедляется развитие клетки, изменяется ДНК, или при большой степени ионизации клетка погибает. При ионизации в первую очередь погибают живые организмы.

Гамма-лучи используют для стерилизации всевозможных продуктов, для подавления их биологической активности, для дезинфекции.

В качестве источника гамма-излучения для продуктов, используется радиоизотоп кобальта - 60 , частота его излучения 10 Гц, а энергия излучения находится в пределах, не вызывающих наведенной радиоактивности в облученных продуктах. Такие продукты безвредны при употреблении.

Гамма-лучи позволяют обрабатывать продукты, большого размера в крупной упаковке из полимерных материалов. Стерилизация продуктов в герметичной таре с помощью ионизирующего излучения дозами порядка 2-3 10 Дж / кг, называется РАДАППЕРТИЗАЦИЕЙ. Такое излучение полностью подавляет микрофлору, продукты стерильны, хранятся длительное время. Так, например, рыба, птица и мясо, и полуфабрикаты из них, облученные дозой 0,5-0,8 10 Дж / кг, в герметичной полимерной упаковке под давлением 40-60 мм рт ст , хранятся от 40 дней до 2-х месяцев, при температуре 3-5 ' C , и 20 дней при комнатной температуре, без изменения в цвете, вкусе и запахе.

В Германии обрабатывают дозой 0,8 10 Дж / кг тушки кур для того, чтобы полностью уничтожить сальмонеллы в мороженных курах. При этой же дозе продукты хранятся до 0,5 года, если они предварительно были обработаны в инфракрасных лучах, упакованы в полимерную пленку под вакуумом.

Американцы стерилизуют гамма-лучами консервы для армии.

В Австралии стерилизуют молоко дозой 0,36 10 Дж/кг, при давлении

600-700 мм рт ст, и температуре 59 ' C .

С 1967 года на Гавайских островах пущена гамма-установка для обработки экспортируемых манго, бананов, папайи др.

Облученные помидоры дозой 0,4 10 Дж / кг, при температуре 18 ' C , хранятся 30 суток, при чем и медленнее созревают. / это в США /

Обработка пищевых продуктов пастеризующими дозами 0,5-0,8 10 Дж / кг, достаточная для увеличения длительности хранения продукта, называется РАДУРИЗАЦИЯ.

Гамма -лучи используются для подавления роста, точнее, прорастания картофеля и лука при хранении, доза облучения 0,5-1,5 10 Дж / кг. При этой дозе уничтожаются грибки, плесень на ягодах, фруктах и овощах. При дозе 1,5 10 Дж / кг, нарушаются нормальные физиологические процессы в клетках насекомых, они или перестают размножаться, или погибают. Уничтожение насекомых в зернопродуктах и бобовых, называется РАДИАЦИОННАЯ ДЕЗИНФЕКЦИЯ. Ее производят на элеваторах /кстати, была и на одесском элеваторе такая установка/.

Прошу принять участие в исправление ошибок, опечаток и не корректных данных.