Направление потоков теплоты и влаги в нагреваемом изделии

Направление потоков теплоты и влаги в нагреваемом изделии Рис. 1. 1. Направление потоков теплоты и влаги в нагреваемом изделии: а – при поверхностном нагреве; б – при объемном нагреве: q – тепловой поток; W – поток влаги; tц, tп – соответственно температура в центре и на поверхности изделия. • λ = c/f где λ - длина волны, см; с – скорость света в вакууме (3∙ 1010 ), см/с; f – частота, Гц

Шкала электромагнитных колебаний • Рис. 1. 2. Шкала электромагнитных колебаний.

Схема перемещения зарядов в электрическом поле конденсатора • Рис. 1. 3. Схема перемещения зарядов в электрическом поле конденсатора.

Векторная диаграмма • • Рис. 2. 1. Векторная диаграмма: Jс, Jсм – соответственно токи смещения в конденсаторе заполненном идеальным и реальным диэлектриком; U – приложенное напряжение; δ – угол диэлектрических потерь. • ε˝ = ε'∙tgδ, - комплекснея диэлектрическая проницаемость. где ε' – относительная диэлектрическая проницаемость среды (продукта). Ро = 0, 556∙ 10 -16 ε'∙tgδ∙f∙E 2, где Ро – удельная мощность, Вт/см 3; ε' – относительная диэлектрическая проницаемость среды; δ – угол диэлектрических потерь; f – частота электромагнитных колебаний, Гц; Е – напряженность электрического поля, В/см. h= , см. • •

Зависимость коэффициент поглощения энергии • Рис. 2. 2. Зависимость коэффициент поглощения энергии (ε˝) для измельченного мяса от температуры (t).

Зависимость температуры продукта от продолжительности СВЧ-обработки Рис. 2. 3. Зависимость температуры (t) продукта от продолжительности (τ) СВЧобработки.

Тепловая кулинарная обработка пищевых продуктов в СВЧ-аппарате • q = Ро∙τ, • где q – удельная энергия, Дж/см 3; • τ – продолжительность тепловой кулинарной обработки, с. • Ро∙V ≥ PСВЧ, • где V – объем, нагреваемого продукта, см 3; • PСВЧ – сверхвысокочастотная мощность СВЧ-печи, Вт. • • • V≥. Qраз = Qпол + Qпот; Qст = Qпот, • где Qраз – количество теплоты, которое выделяется в продукте в период его разогрева, к. Дж; • Qпол – полезное количество теплоты, расходуемой на нагревание продукта, к. Дж; • Qпот – потери теплоты продуктом, к. Дж. • Qст – количество теплоты, которое необходимо на поддержание температуры продукта для доведения его до кулинарной готовности, к. Дж.

Тепловая кулинарная обработка пищевых продуктов в СВЧ-аппарате • • • Qпол= с∙m∙(tк – tн), где с – теплоемкость продукта, к. Дж/(кг ∙∙ К); m – масса загружаемого продукта, кг; tк, tн – конечная и начальная температура продукта, ºС. Qпов = α∙F∙(tп – tв)∙τ∙ 10 , где Qпов – потери теплоты поверхностью продукта в окружающую среду, к. Дж; α – коэффициент теплоотдачи от поверхности продукта к окружающему воздуху, Вт/(м 2∙К); F – площадь поверхности продукта, м 2; tп – средняя температура поверхности продукта, ºC; tв – температура окружающего воздуха, ºС; τ – продолжительность нагрева, с.

Тепловая кулинарная обработка пищевых продуктов в СВЧ-аппарате • Qраз = Qпол. ∙ηт. • P ∙τр = с∙m∙(tк – tн). ∙ηт∙ 103, • где P – сверхвысокочастотная (номинальная) мощность СВЧ-печи в период разогрева, Вт; • τр – продолжительность разогрева, с. • τр = с∙m∙(tк – tн). ∙ηт∙ 103/P. • Qпот = Qисп + Qпов • Qисп = W∙r, • где W – масса испарившейся воды за период тепловой кулинарной обработки, кг; • r – удельная теплота парообразования (при атмосферном давлении r = 2256), к. Дж/кг. • Qст = Qисп. P ∙τст = W∙r. • где P – сверхвысокочастотная мощность СВЧ-печи в период стационарного режима, Вт; • τст – продолжительность стационарного режима, с. • P = W∙r/ τст.

Зависимость температуры продукта от массы загрузки • Рис. 2. 4. Зависимость температуры продукта от массы загрузки при постоянной мощности СВЧ-генератора.

График изменения температуры, влажности и СВЧ- мощности • Рис. 3. 1. График изменения температуры (t), влажности (W) и сверхвысокочастотной мощности (РСВЧ) на первом (τ1) и втором (τ2) этапах тепловой кулинарной обработки: а – без изменения мощности; б – с уменьшением мощности на втором этапе.

График зависимости температуры продукта и СВЧмощности аппарата от продолжительности размораживания Рис. 3. 2. График зависимости температуры продукта и СВЧмощности аппарата от продолжительности размораживания.

Магнетрон • • Рис. 3. 3. Магнетрон: а – конструктивная схеме; б – общий вид в корпусе: 1 – стеклянная трубка; 2 – медные перемычки; 3 – резонатор; 4 – анод; 5 – петля связи; 6 – коаксиальная антенна; 7 – диэлектрический колпак; 8 – спираль катода; 9 – катодные ножки; 10 – фланец; 11 – крепежная лапка; 12 – керамический цилиндр; 13 – кожух; 14 – коробка блока с индукционными выводами и проходными конденсаторами; 15 – кольцевой магнит; 16 – ребра радиатора.

Блок-схема СВЧ-печи • Рис. 4. 1. Блок-схема СВЧ-печи.

Принципиальная схема СВЧ-печи Рис. 4. 2. Принципиальная схема СВЧ-печи: БУ – блок управления; БО – блок охлаждения; БА – блок автоматики; Та – трансформатор анодный; Тн – транс-форматор накальный; В – выпрямитель; М – магнетрон; Рк – рабочая камера; Дс – дисектор; Эп – электропривод; Д – дверца рабочей камеры; Пр – продукт; П – посуда; Дп – диэлектрическая подставка; Зк – защитный колпак.

Конструкция уплотнений дверцы рабочей камеры СВЧ-печи • Рис. 4. 3. Конструкция уплотнений дверцы рабочей камеры СВЧ-печи с помощью пластинчатых пружин: 1 – рабочая камера; 2 – корпус; 3 – уплотнительная пластинчатая пружина; 4 – дверца.

Схема электромагнитной блокировки дверцы СВЧ-печи • Рис. 4. 4. Схема электромагнитной блокировки дверцы СВЧ-печи: 1 – электромагнит; 2 – рабочая камера; 3 – ограничитель хода; 4 – корпус; 5 – поворотный рычаг; 6 – пружина; 7 – защелка; 8 – дверца.

Схема размещения ввода СВЧ-энергии и устройств выравнивания нагрева продукта в рабочей камере • • Рис. 5. 1. Схема размещения ввода СВЧэнергии и устройств выравнивания нагрева продукта в рабочей камере: а – ввод сверху с вращением подставки; б – ввод сбоку через волновод с вращением подставки; в – ввод снизу с диссектором; г – ввод снизу с фальшкамерой: 1 – рабочая камера; 2 – магнетрон; 3 – дверца; 4 – продукт; 5 – посу-да; 6 – вращающаяся диэлектрическая подставка; 7 – волновод; 8 – привод подставки; 9 – привод диссектора; 10 – диссектор; 11 – диэлектрическая под-ставка-полка; 12 – защитный диэлектрический колпак; 13 – фальшкамера.

Регулирование мощности за счет циклического включения и отключения магнетрона • Рис. 5. 2. Регулирование мощности за счет циклического включения и отключения магнетрона: P, Pэкв – соответственно номинальная и эквивалентная мощность; τр, τо – соответственно продолжительность включения и отключения магнетрона. • Pэкв =P∙τр / τр+ τо

Принципиальная схема ЭК-нагрева • Рис. 5. 3. Принципиальная схема ЭК-нагрева: 1 – электрод; 2 – продукт.

Электроконтактный нагрев • • P= Вт, • где U – подведенное к электродам напряжение, В; • R – сопротивление продукта между электродами, Ом. • Сопротивление любого проводника определяется из выражения • R= , • где ρ – удельное сопротивление материала проводника (в данном случае продукта), Ом∙м (Ом·мм 2/м); • l – длина проводника (расстояние между электродами), м; • F – площадь поперечного сечения продукта, м 2. • • • P= Q= ∙τ. . где Q – количество теплоты. σ = 1/ρ - удельная электропроводность

• • Электроконтактный нагрев Q = c·m·(tк – tн)+g, • где с – теплоемкость продукта; m – масса продукта; tк и tн – соответственно конечная и начальная температуры; g – суммарная теплота фазовых превращений в обрабатываемом продукте. • ∙τ =c·m·(tк – tн). • Приняв tк – tн = Δt и ρ = 1/σ получим • U 2·τ·σ·F/l = c·m·Δt. • Откуда τ = l·(c·m·Δt)/U 2·σ·F. • τ = k∙l·m/F, • где k – постоянный коэффициент для конкретного вида продукта, учитывающий его свойства (с, σ) и Δt нагрева.

Схема распределения лучистого потока • Рис. 6. 1. Схема распределения лучистого потока, падающего на поверхность продукта: Ф – поток излучения; Фо – отраженный; Фп - поглощенный; Фпр - проходящий • Ф = Фо+Фп+Фпр • е = h·v, • где е энергия фотона (квант энергии), Дж; h – постоянная Планка (h = 6, 624· 10– 34 Дж·с); v – частота колебаний, с– 1.

Инфракрасный нагрев пищевых продуктов • • λmax = = мкм, • где Т – температура излучателя, К; • с – константа (для абсолютно черного тела с = 2898) мкм·К. • Q = σ · εп. с. · ·F, • где σ = 5, 67· 10 -8 – постоянная Больцмана; • εп. с – приведенная степень черноты, равная произведению степеней черноты обменивающихся лучистой теплотой тел (Степень черноты большинства пищевых продуктов составляет 0, 5… 0, 9); • F – взаимная излучающая поверхность двух тел, м 2; • T 1, T 2 – абсолютные температуры соответственно первого и второго тела, К. • F = φ1 -2·F 1 = φ2 -1·F 2. • где F 1 и F 2 – соответственно поверхности первого и второго тела; φ1 -2 и φ2 -1 – средний коэффициент облученности первого тела на второе и второго тела на первое. • εп. с = , • где ε 1 и ε 2 – соответственно степень черноты первого и второго тела. Степень черноты для большинства пищевых продуктов лежит в интервале 0, 5… 0, 9.

Лучеиспускательная способность тел • абсолютно черного - Ео =σ·Т 4, • где σ – постоянная излучения, определенная экспериментально и равная 5, 6686· 10– 8 Вт/(м 2·К 4). • в технических расчетах Ео = со· , • где со – коэффициент лучеиспускания абсолютно черного тела, равный 5, 76 Вт (м 2·К 4). • для серых тел Е = со·ε· , Вт/м 2. • По закону Кирхгофа α = ε, • где α – поглощательная способность.

Инфракрасные излучатели • Рис. 7. 1. : а – кварцевый излучатель с вольфрамовой спиралью: 1 – провод; 2 – клемма; 3 – цоколь; 4 – вводная молибденовая пластина; 5 – электрод; 6 – молибденовый фиксатор; 7 –спираль; 8 – кварцевая трубка; б – кварцевый излучатель с нихромовой спиралью: 1 – контактный стержень; 2 – керамический изолятор; 3 – кварцевая трубка; 4 –спираль; L – общая длина излучателя; Lк – пассивная часть трубки, на которой находится контактный стержень; Lа – активная дли-на трубки; Lц – длина цоколя; Dт – диаметр трубки; в, г – силитовые: 1 – метализированное покрытие; 2 – пассивная часть; 3 – активная (рабочая) часть излучателя: 4 – кварцевая трубка; 5 – фарфоровый изолятор; 6 – клемма;

Схема лучистого теплообмена • Рис. 8. 1. Схема лучистого теплообмена между ИК-излучателем и продуктом: 1 – ИК-излучатель; 2 – отражатель; 3 – нагреваемый продукт.

Принцип циклического нагрева • Рис. 8. 2. Принцип циклического нагрева: а – схема; б – график: 1 – ИК-излучатель; 2 – отражатель; 3 – продукт; Е – плотность лучистого потока; τ – время.

Принципиальные конструктивные схемы ИКаппаратов • Рис. 8. 3. Принципиальные конструктивные схемы ИК-аппаратов: а – ротор с люльками; б – крестовина со шпажками (шампурами); в – жарка на вертеле; г – жарка на решетке; д – жарка на вращающейся решетке; е – контактная жарка снизу; ж – вертикальный аппарат для жарки изделий в люльках или корзинах: 1 – отражатель; 2 – ИК-излучатели; 3 – люлька (корзина); 4 – рабочая камера; 5 – шпажки (шампуры); 6 – крестовина; 7 – вертел; 8 – обрабатываемый продукт; 9 – противень; 10 – дверца; 11 – съемная решетка; 12 – направляющие; 13 – вращающаяся решетка; 14 – ребристая жарочная поверхность; 15 – нагревательная спираль; 16 – форсунка; 17 – вертикальный блок ИК-излучателей; 18 – люльки; 19 – зубчатое колесо; 20 – съемный противень для сбора остатков жира; 21 – транспортер.

Конструктивная схем электрогриля • Рис. 9. 1. Конструктивная схем электрогриля: 1 – блок управления; 2 – корпус; 3 – направляющие; 4 – крестовина; 5 – шампур (шпажка); 6 – вертел; 7 – стеклянная дверца; 8 – ручка; 9 – ИК-излучатель; 10 – отражатель; 11 – теплоизоляция; 12 – поддон; 13 – обрабатываемый продукт, 14 – рабочая камера.

Конструктивная схема гриля Шаурма • • Рис. 9. 2. Конструктивная схема гриля Шаурма: 1 – электропривод с редуктором; 2 – экранирующий лист; 3 – ручка выключателя; 4 – крепеж тэнов; 5 – тэн; 6 – кнопки управления; 7 – поддон; 8 – шампур-вертел; 9 – корпус; 10 – отражатель.

Конструктивная схема жарочного агрегат ЖА-1 • Рис. 9. 3. Конструктивная схема жарочного агрегат ЖА-1: 1 – отражатель; 2 – излучатель; 3 – диск; 4 – била; 5 – патрубок слива сока; 6 – электродвигатель; 7 – редуктор; 8 – разгрузочный люк; 9 – теплоизоляция; 10 – облицовка; 11 – загрузочный люк; 12 – рабочая камера.

Конвейерная печь ПКЖ • • Рис. 9. 4. Конвейерная печь ПКЖ: а – конструктивная схема; б – блок ИК-излучателей: 1 – стол разгрузки; 2 – транспортер; 3 – фильтр; 4 – вентиляционный короб; 5 – блоки верхних нагревателей; 6 – жарочная камера; 7 – противень; 8 – стол загрузки; 9 – блоки нижних нагревателей; 10 – шкаф с электроаппаратурой; 11 – электродвигатель; 12 – червячный редуктор; 13 – ведущий вал цепного конвейера; 14 – отражатель; 15 – ИК-излучатели; 16 – металлическая сетка.

Конструктивная схема СВЧ-печи непрерывного действия комбинированного нагрева • Рис. 10. 1. Конструктивная схема СВЧ-печи непрерывного действия комбинированного нагрева: 1 – обрабатываемый продукт; 2 – цепной конвейер; 3 – ИК-камера; 4 – ИКизлучатель; 5 – канал для подачи горячего воздуха (пара); 6 – ведущий шкив; 7 – ролик; 8 – запредельный волновод для вывода изделий; 9 – СВЧ-рабочая камера; 10 – магнетрон; 11 – запредельный волновод для ввода изделий; 12 – лента конвейера; I – защитная зона; II – зона СВЧ-нагрева; III – зона термостатирования и защиты; IV – зона ИК-нагрева.

Графит тепловой кулинарной обработки картофеля ломтиками • Рис. 10. 2. Графит тепловой кулинарной обработки картофеля ломтиками: 1 – во фритюре (температура жира 180 ºС); 2 – в СВЧ-поле; 3 – комбинированным способом (температура жира 150 ºС).

Конструктивная схема СВЧ-фритюрницы • Рис. 10. 3. Конструктивная схема СВЧфритюрницы: 1 – тэнодержатель; 2 – крышка; 3 – вентиляционный воздуховод; 4 – волновод; 5 – магнетрон; 6 – рабочая камера; 7 – масло; 8 – тэн; 9 – сливной кран.