Реферат: Техника и технология обработки продуктов с использованием ВЧ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательноеучреждение высшего
профессионального образования

                                     университет

сервисаи экономики

<img src="/cache/referats/22279/image001.gif" v:shapes="_x0000_s1026"> <span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Times New Roman",«serif»; font-variant:small-caps;mso-bidi-font-weight:normal;mso-bidi-font-style:italic">

ТЕХНИКА ИТЕХНОЛОГИЯ

СФЕРЫСЕРВИСА

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

<span Times New Roman",«serif»">

Тема:«Техника и технология обработки продуктов

сиспользованием ВЧ»

Студент:Якимова М.В.

Специальность:060500

«Бухгалтерский учет, анализ и аудит»

Курс 2

Мурманск

<span Times",«serif»">200

6

Содержание

Введение                                                                                        3

Особенности сверхвысокочастотной энергии                         5

СВЧ-печи                                                                                      7

СВЧ-размораживатели                                                               7

СВЧ-сублиматоры                                                                      9

Испытание сверхвысокочастотных бытовыхприборов                 10

Заключение                                                                                  14

Список используемой литературы                                           15

ВВЕДЕНИЕ

Технологическая обработка самых различных объектов почти всегда включаетв себя термообработку и в первую очередь нагрев или сушку.

         При традиционных способах нагрева исушки (конвективном, радиационным и контактном) нагрев объекта происходит поповерхности. Если теплопроводность объекта низка, что имеет место удиэлектриков, то термообработка объекта происходит медленно, с локальнымперегревом поверхности нагрева, отчего возможно подгорание этой поверхности,возникновение внутренних механических напряжений. Все это в конечном счетеможет привести к выходу объекта из строя.

         Сверхвысокочастотным называется нагревобъекта энергией электромагнитного поля сверхвысоких частот. Электромагнитнаяволна, проникая в объект, взаимодействует с заряженными частицами. Совокупностьтаких микроскопических процессов приводит к поглощению энергии поля в объекте.Полное описание эффекта может быть получено лишь с помощью квантовой теории.Ограничимся учетом макроскопических свойств материальной среды, описываемыхклассической физикой.

         В зависимости от расположения в нихзарядов молекулы диэлектрической среды могут быть полярными и неполярными. Внекоторых молекулах расположение зарядов столь симметрично, что в отсутствиивнешнего электрического поля их электрический дипольный момент равен нулю.Полярные молекулы обладают некоторым электрическим дипольным моментом и в отсутствиивнешнего поля. При наложении внешнего электрического поля неполярные молекулыполяризуются, то есть симметрия расположения их зарядов нарушается, и молекулаприобретает некоторый электрический момент.

         Под действием внешнего поля у полярныхмолекул не только меняется величина электрического момента, но и происходитповорот оси молекулы по направлению поля. Обычно различают электронную, ионную,дипольную и структурную поляризации диэлектрика. На СВЧ наибольший удельный весимеют дипольная и структурная поляризации, так что выделение тепла возможнодаже в отсутствии тока проводимости.

         СВЧ устройства для технологическихцелей работают на частотах, установленных международными соглашениями. Для термообработкив диапазоне СВЧ наиболее часто используются электромагнитные колебания на частотах433, 915, 2375 (2450) Мгц.

         Если вместо традиционных способовнагрева использовать нагрев с помощью энергии СВЧ колебаний, то из-запроникновения волны в глубь объекта происходит преобразование этой энергии втепло не на поверхности, а в его объеме, и потому можно добиться болееинтенсивного нарастания температуры при большей равномерности нагрева посравнению с традиционными способами нагрева. Последнее обстоятельство в рядеслучаев приводит к улучшению качества изделия.

         СВЧ термообработка обладает рядомдругих преимуществ. Так, отсутствие традиционного теплоносителя обеспечиваетстерильность процесса и безинерционность регулирования нагревом. Изменяячастоту, можно добиться нагрева различных компонентов объекта. СВЧэлектротермические установки занимают площадь меньшую, чем аналогичныеустановки с традиционным энергоприводом, и оказывают меньшее вредноевоздействие на окружающую среду при лучших условиях труда обслуживающегоперсонала.

Особенности сверхвысокочастотной энергии

Сверхвысокочастотная (СВЧ) энергия, используемаядля нагрева различных веществ, может быть применена для приготовления пищи,сушки белья, размораживания продуктов и в других бытовых устрой­ствах, гденеобходима тепловая энергия. Однако широкое распростра­нение СВЧ-энергияполучила только в технологии приготовлении пищи, что связано с особенностямифизического процесса нагрева СВЧ-полей. Под действием переменного поля ввеществе возникает поляризация, т. е. направленное перемещение связанныхэлектрических зарядов. Для веществ, в состав которых входит вода, главным видомполяри­зации является дипольная, вызванная несимметрией расположения атомовводорода относительно атома кислорода. Поляризация молекул со сверхвысокойчастотой вызывает трение между ними с выделением теплоты, которая тем больше,чем выше частота fи напряженность Е поля. Удельная тепловаяэнергия, выделяемая веществом,  (Вт/см3),

P= 0,566ε'tgδfE210-12,

где ε' — диэлектрическаяпроницаемость.

При пересечении СВЧ-полем проводника возникает поверхностныйэффект, заключающийся в том, что движение носителей тока вытес­няется кповерхности. Чем больше частота, тем больше проявляется действие поверхностногоэффекта. За глубину проникновения принимают глубину, на которой напря­женностьполя уменьшается в е раз (е — основание натуральных лога­рифмов).

Глубина проникновения электромагнитного поля ввещество умень­шается с увеличением е', tgб, f, авыделяемая тепловая энергия повы­шается. Исходя из этого рабочая частота дляСВЧ-приборов должна быть выбрана из компромиссных соображений. В настоящеевремя решением Международной комиссии по радиочастотам для бытовых СВЧ-прибороввыделена частота 2450 МГц.

СВЧ-нагрев по сравнению с традиционными способаминагрева обладает следующими преимуществами.

1.При СВЧ-нагреве генерация теплоты происходит внутри самого нагревательногопродукта. Если при тепловой обработке продуктов традиционными способамирасходуется теплота на нагрев посуды и окружающей среды, то в СВЧ-приборахпочти вся теплота идет на нагрев продуктов, а посуда нагревается незначительнов результате получения теплоты от горячего продукта. Таким образом, непроизводительныепотери теплоты значительно снижаются.

2.Продолжительность тепловой обработки  продуктов  СВЧ-энергией значительно сокращается.

3. За счет сокращения времени тепловой обработкиСВЧ-энергией снижаются потери массы продуктов на 10—30 % при сохранении витаминов,органических и минеральных веществ, естественного цвета и вкусовых качеств.

4.При применении СВЧ-приборов в быту снижаются затраты элек­троэнергии(на 50—70 %) по сравнению с применением электроплит.

5.Простота уборки рабочей камеры после приготовления блюдобусловлена тем, что во время тепловой обработки продукты не под­горают.

6.После приготовления блюд меньше загрязненной посуды, так какпродукты  могут  подвергаться тепловой  обработке  непосредственно в сервировочной посуде.

Однако при перечисленных преимуществах СВЧ-приборы не могутполностью заменить традиционные приборы для приготовления пищи. Как правило,СВЧ-приборы являются хорошим дополнением к обору­дованию кухни. Это объясняетсятем, что получаемые при приготов­лении на СВЧ-приборах блюда не имеюттрадиционного вида, а сохра­няют вид полуфабрикатов, который имеет продукт дотепловой обра­ботки. Например, некоторые блюда привычны после обжаривания саппетитной румяной корочкой, а получение ее в СВЧ-приборах затруднительно:необходимо применение специальных дополнительных устройств, которые, увеличиваяна 50 % время и энергозатраты, повы­шают стоимость приготовления.

Сравнительно высокая стоимость СВЧ-приборов по сравнению страдиционными электрическими и газовыми плитами существенно влияет на ихприобретение и внедрение в быт.

СВЧ-печи

СВЧ-нагрев является одним из наиболее прогрессивных способовтепловой обработки продуктов в процессах размораживания, разогрева иприготовления готовых блюд. В связи с этим СВЧ-приборы завоевы­вают все большуюпопулярность на мировых рынках.

Первые СВЧ-печи бытового назначения появились вконце сороко­вых годов, а их массовое производство в наиболее развитых странахначалось в шестидесятых годах. Большинство СВЧ-печей, выпускаемых за рубежом,составляют многорежимные модели, в которых один или два режима предусмотреныдля размора­живания продуктов.

СВЧ-размораживатели

Производство и спрос на СВЧ-размораживатели обусловлены зна­чительнымувеличением производства и продажи замороженных про­дуктов в странах ЗападнойЕвропы, Японии и США. Например, в США производство замороженных продуктов надушу населения еще в пе­риод 1975—1980 гг. выросло на 19,7 %, а в Швеции на44,8%. Приме­нявшиеся традиционные способы размораживания воздухом и проточ­нойводой стали неэффективны, занимали много времени и не обеспе­чивали сохранностьпитательных веществ в продуктах. Это стимулиро­вало расширение производства ипродажи СВЧ-размораживателей.

Размораживание продуктов в СВЧ-поле происходит значительно быстрееблагодаря их объемному нагреву, при этом питательная цен­ность продуктов сохраняетсялучше. Особенностью раз­мораживания, происходящего в СВЧ-поле, является резкоеизменение диэлектрических свойств пищевых продуктов при переходе из заморо­женногов размороженное состояние. Однако это приводит к некото­рым техническимзатруднениям при практическом применении метода. В замороженных продуктахдиэлектрическая проницаемость и фактор потерь приближается к параметрам льда, апосле размораживания они резко увеличиваются. Вследствие этого оттаявшиеучастки про­дуктов быстро перегреваются и процесс становится неуправляемым.

В результате такой обработки может оказаться, чтоотдельные части продуктов будут готовы к употреблению, а другие останутся ещене размороженными. Такое положение является следствием неравномер­ной тепловойобработки продуктов в рабочих камерах СВЧ-приборов, так как процессразмораживания происходит в поле стоячей волны. Поэтому равномерный нагревпродуктов, особенно при их разморажи­вании, является основной проблемой,стоящей перед проектировщиками СВЧ-приборов.

Для равномерного нагрева продукт механически перемещают внутрикамеры, помещая его на подставку, которая совершает вращательное,поступательное или вращательно-поступательное движение. Другим способом дляравномерного нагрева продукта является возмущение кар­тины электромагнитногополя внутри камеры с помощью использова­ния специальных металлическихотражателей — стирреров, создающих фазовые сдвиги векторов электрических полейи тем самым способ­ствующих более равномерному нагреву. Эти способы, повышающиеравномерность нагрева при тепловой обработке, не решают указанной проблемы приразмораживании продуктов. Проблема равномерного на­грева, особенно приразмораживании, разрешена комплексным примене­нием указанных способов, путемтак называемого «автоматического цикла размораживания» совместно со стиррером ивращающейся подставкой.

«Автоматический цикл размораживания»предусматривает периоди­ческий режим работы СВЧ-генератора на более низкомуровне выход­ной мощности. Периодичность работы СВЧ-генератора составляет 20—40с. Паузы между кратковременной. работой генератора служат для выравниваниятемпературы внутри нагреваемого продукта путем передачи тепла нагретых участковв менее нагретые.

Исследования, проведенные отечественными изарубежными специа­листами, позволяют сделать следующие выводы по СВЧ-разморажи-ванию:

1) по биологической, ценности мясо,  прошедшее СВЧ-обработку, практически  не отличается  от продукта,  размораживание  которого получено традиционным путем;

2) по органолептическим свойствам рыба, размороженная СВЧ-спссобом, лучше рыбы, размороженной традиционным способом.

Влияние СВЧ-обработки на пищевые продукты, в томчисле и н| витамины, является предметом достаточно сложных исследований. Так, проблема использованияэлектромагнитных СВЧ-печей для размораживания овощей и фруктов, подвергнутыхнизкотемпературному замораживанию, недостаточно изучена и ограниченно освещенав литера­туре. Установлено, что размораживание в поле СВЧ-энергии приводит кменьшим потерям неорганических веществ. При традиционном спо­соберазмораживания часть минеральных веществ теряется вместе с вытекающей влагой.При СВЧ-размораживании потери влаги меньше и, как следствие, меньше потеринеорганических веществ.

СВЧ-сублиматоры

СВЧ-сублиматоры считаются одним из перспективныхвидов быто­вых приборов. Сублимированные продукты сохраняют не только пита­тельныевещества гораздо лучше, чем сушеные или термообработан-ные, но и присущую имформу, цвет, запах. Упакованные в полиэтиле­новую тару, сублимированныепродукты могут храниться несколько лет в обычных условиях. Для восстановлениясублимированного про­дукта достаточно его увлажнить, опустив в воду.

Процесс сублимационной сушки продуктовзаключается в том, что испарение влаги из продукта происходит послепредварительного замо-раживания. К быстрозамороженному продукту при температуре—30°С или ниже подводят тепло или СВЧ-энергию. Происходит испарение (сублимация)влаги; находящейся в твердом состоянии (лед), без перехода в жидкое состояние.

Конструктивно СВЧ-сублиматоры представляют собойсоединение морозильника и СВЧ-печи.  В камеруСВЧ-печи  вводят испаритель морозильника,позволяющий снизить температуру в камере до — 30 °С.  В эту же камеру вводят СВЧ-энергию отмагнитронного генератора. Управляя температурой в камере, мощностью и временемработы магнитрона,   можно  обеспечить оптимальный  технологический  режим  не только сублимации, но и приготовления пищи к заданному моментувремени без участия потребителя. Загрузив подготовленный к приго­товлениюпродукт, охлаждают камеру, что позволяет хранить продукт в течение нужноговремени. К заданному сроку, который устанавли­вают на пульте микропроцессорногоуправления сублиматором, вклю­чается СВЧ-генератор и продукт доводится доготовности. В этом отно­шении очень удобны замороженные продукты, изготовленныепищевой промышленностью.

Объем производства замороженных продуктов (вторыхблюд, мяс­ных и овощных наборов, фруктов, ягод) будет постоянно увеличиваться,а использование их в быту значительно улучшит ассортимент, обеспе­чив этимрациональное питание (с позиций витаминности и калорий­ности) и сократив времядля приготовления пищи.

Испытаниесверхвысокочастотных бытовых приборов

Испытания сверхвысокочастотных бытовых приборов имеют некото­рыеособенности, связанные с измерением СВЧ-мощности. Остальные параметры(потребляемая мощность, соответствие требованиям элек­тробезопасности и др.)проверяют в соответствии с ГОСТ 14087—80.

Измерение СВЧ-мощности. Стандартным прибором сделать это не всегдаудается. Поэтому заводы — изготовители СВЧ-печей рекомен­дуют принятькалориметрический метод следующим образом.

1.Подготовить  печь  к включению  согласно  руководству по  ее эксплуатации и поместить врабочую камеру печи кастрюлю из жаро­прочного стекла объемом <st1:metricconverter ProductID=«1,5 л» w:st=«on»>1,5 л</st1:metricconverter> (РСТ УССР 473—72) с <st1:metricconverter ProductID=«0,001 м3» w:st=«on»>0,001 м3</st1:metricconverter> (Iл)питьевой воды (ГОСТ 2874—82).

2.Подготовить печь к включению, предварительно замерив темпе­ратуруводы, помещаемой в камеру печи.

3.Нажать кнопку «сеть> на передней панели печи.

4.Набрать на световом табло 3 мин 10 с, нажав сначала кнопку«быстро», а затем «замедл.».

5.Нажать кнопку «жарить» («парить» или «размораживать»).

6.После окончания работы таймера одну минуту перемешивать воду вкастрюле термометром, не касаясь стенок и дна кастрюли. Измерить температуру,выключить печь.

7.Подсчитать мощность в камере по формуле:

N=(T2-T1) (ρ1V1c1+ mc2)/t,

где T1— начальная температура воды, К; T2— конечная температураводы, К; р — плотность воды, кг/м3,р=1000 кг/м3; V1, —объем воды, м3; c1— удельная теплоемкость воды, Дж/(кг *К), c1=4190 Дж/(кг*К); m— масса кастрюли, кг; c2— удельная теплоемкость кастрюли, Дж/(кг*К); с2 =838 Дж/(кг-К), t—время нагрева, с.

Функционирование печи при отклонениях напряжения.Функциони­рование проверяют следующим образом.

1.Устанавливают напряжение питания печи 198 В.

2.Определяют мощность в рабочей камере печи. Мощность в рабо­чейкамере в режиме «жарить» (100% мощности в камере) должна быть не менее 450 Вт.

3.Устанавливают напряжение питания печи 242 В.

4.Определяют мощность в рабочей камере печи, которая в режиме«жарить» должна быть не более 800 Вт.

Проверка плотности потока утечки электромагнитнойэнергии. Про­верку производят измерителем плотности потока мощности типа ПЭ-9Рна расстоянии <st1:metricconverter ProductID=«0,5 м» w:st=«on»>0,5 м</st1:metricconverter>от поверхности печи. Для этого необходимо сде­лать следующее:

1) подготовить измери­тель плотности к включению и выключитьсогласно инструкции по эксплуатации;

2) подготовить печь к включению; при проведении  испытаний по данной мето­дике в печь поместитькастрюлю из жаропрочного стек­ла с <st1:metricconverter ProductID=«0,0002 м3» w:st=«on»>0,0002 м3</st1:metricconverter>  (<st1:metricconverter ProductID=«0,2 л» w:st=«on»>0,2 л</st1:metricconverter>) воды;

3)нажать кнопку «сеть» на  передней   панели   печи;

4)набрать на  световом табло24 мин 30 с, нажав сначала кнопку «быстро», а потом «замедл.»;

5)нажать  кнопку  «жа­рить»; через  1  минначать измерение утечки плотности потока     электромагнитной энергии;   каждые2—3  мин необходимо менять воду; призамене  воды   печь должна быть выключена;

6) в процессе измерения в  каждой   точке   антенна должна поворачиваться вокруг своейоси на угол не менее  900 ;отсчет принимают максимальное показа­ние прибора (измерителя); при измерениипространство вокруг печи на расстоянии не менее <st1:metricconverter ProductID=«2 м» w:st=«on»>2 м</st1:metricconverter> должно быть свободно отметаллических конструкций;

7) выключить печь.

При проведении приемосдаточных испытаниймаксимальную плот­ность потока утечки электромагнитной энергии замеряют путемпере­мещения антенны измерителя вдоль линии сопряжения дверцы с каме­рой печи ив плоскости смотрового окна дверцы и перпендикулярно нижней плоскостиредуктора.

При проведении периодических испытаний замерплотности утечки производится согласно рекомендациям Киевского научно-исследова­тельскогоинститута общей и коммунальной гигиены.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      

Измерение производится в четырех плоскостях:первая плоскость — на уровне верхней плоскости печи; вторая — на уровнеполувысоты корпуса печи; третья — на уровне нижней плоскости корпуса   печи;  четвертая — плоскость  сопряжения  дверцы   с  камерой а также в центральной точке смотрового окна дверцы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Развитие технического прогресса, новых технологий оказываетвлияние на разработку новых современных бытовых машин и приборов. Все больше ибольше внедряется компьютерной технологии, передовых методов средствтелекоммуникации, такие как Интернет и мобильная связь. В недалеком будущем какраз с помощью развивающейся телекоммуникации возможно будет управлениесовременными бытовыми приборами из любой точки земного шара. Современныебытовые приборы должны стать действительно надежными помощниками человека вбыту.

Список используемойлитературы

1.Бондарь Е.С. Современные бытовые электроприборы и машины – М., Машиностроение,1987.

2. Привалов С.Ф. Электробытовые устройства и приборы – СПб.,Лениздат, 1994.