Микробиология, санитария и гигиена

Размещено на http://www.allbest.ru/

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Микробиология, санитария и гигиена

СОДЕРЖАНИЕ

1. Характеристика и механизм взаимодействия инфракрасного излучения с пищевыми продуктами

2. Характеристика и правила эксплуатации генераторов СВЧ-колебаний

3. Устройство, принцип действия назначение и классификация сковород и фритюрниц

Список использованной литературы

1. ХАРАКТЕРИСТИКА И МЕХАНИЗМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ПИЩЕВЫМИ ПРОДУКТАМИ

Инфракрасное излучение представляет собой электромагнитные волны с длиной волн от 0,780 до 1000 мкм (от 780 до 1000000 нм). Этот диапазон принято делить на три поддиапазона: коротковолновый (ближний) с длиной волны от 770 до 1400 нм; средневолновый (средний) с длиной волны 1400-3000 нм и длинноволновый (дальний) с л = 3000-1000000 нм. Для тепловой обработки продуктов питания используется коротковолоной, средневолновой и часть длинноволнового диапазона (до 6000 нм) [1]. Наиболее интенсивный нагрев пищевых продуктов осуществляется в области 800 нм [2].

Источником инфракрасного излучения является любое тело, температура которого выше абсолютного нуля по шкале Кельвина (-273 °C). Интенсивность этого излучения напрямую зависит от температуры тела ? чем она выше, тем выше интенсивность излучения и тем короче длина волны [1]. На практике это означает, что чем больше собственная температура источника, тем интенсивнее он будет нагревать другие объекты и тем ближе это излучение будет к видимому. Это явление наблюдается на самых горячих объектах во Вселенной ? на звёздах, наблюдаемый цвет которых напрямую зависит от температуры их поверхности.

Механизм возникновения этого излучения следующий: при сообщении какому-либо телу температуры его молекулы и атомы приходят в тепловое движение, и совершают колебания вокруг своего положения в ячейках кристаллической решётки, если речь о твёрдом теле, либо совершают хаотичное движение в жидкостях и газах. При этом происходят упругие и неупругие соударения частиц. Неупругие соударения сопровождаются изменением внутренней энергии частиц, а именно ? переходом их в возбуждённое состояние, то есть переходом электронов на более высокие энергетические уровни. В таком состоянии частица существует недолго, после чего электроны возвращаются в исходное состояние, испуская кванты энергии ? фотоны с различной длиной волны, зависящей от энергетического уровня, которые и являются тепловым, в том числе инфракрасным излучением. Аналогичный процесс наблюдается при столкновении атомов с заряженными частицами и фотонами, это явление называется поглощением энергии веществом.

Таким образом, испускаемые нагретым телом фотоны взаимодействуют с молекулами и атомами другого тела, вызывая в них тот же процесс «возбуждение-испускание». Кроме испускания инфракрасного излучения в обогреваемом теле будет наблюдаться увеличение скоростей колебания или движения частиц, внешне определяемое как повышение температуры. С чем это связано? Переход электронов на более высокий энергетический уровень сопровождается перераспределением электронной плотности молекулы, которое приводит к смещению положительно заряженного ядра. Это кратковременный процесс, протекающий за 10⁸-10⁹ секунд [3], однако он протекает неоднократно в обогреваемом теле, поэтому таких кратковременных отклонений положения атома достаточно, чтобы тело нагрелось. инфракрасное излучение генератор колебание

Из вышесказанного следует, что нагревание вещества излучением подчиняется законам квантовой физики: поглощение энергии веществом носит дискретный характер. То есть атом поглощает фото ИК-излучения только тогда, когда его энергии ровно столько, сколько необходимо получить электрону для перехода на другой энергетический уровень, и ничуть не больше. Это значит, что, во-первых, ИК-излучение поглощается веществом не полностью, а лишь частично, остальная часть отражается и рассеивается; а во-вторых, поглощение излучения, а, следовательно, и интенсивность нагревания объекта зависят от строения его атомов и длины волны, то есть определяется химической природой веществ, входящих в его состав, и спектром излучения нагревателя. Эта селективность нагрева используется человеком во многих отраслях деятельности, в том числе в термообработке продуктов.

Несмотря на то, что большая часть тепловых аппаратов промышленности позволяет нагревать сырьё за счёт конвекции и непосредственной теплопроводности, лучистый теплообмен является самым распространённым в мире: Солнце обогревает Землю исключительно за счёт теплового излучения, поскольку между планетой и звездой нет вещества, способного проводить тепло иными способами.

Инфракрасный нагрев в промышленности осуществляется по схеме «теплота-луч-теплота», то есть вначале за счет нагрева излучателя в нем генерируется энергия, после чего она передается в виде электромагнитных колебаний ИК-спектра через газовую среду к объекту нагрева, в котором энергия взаимодействия вещества и света превращается в теплоту. В свою очередь, различные компоненты обрабатываемого сырья нагреваются с разной интенсивностью: воздух практически не взаимодействует с ИК-излучением, зато вода, являющаяся основным компонентом пищи, интенсивно его поглощает и нагревается. В целом, каждое индивидуальное вещество обладает своим набором терморадиационных характеристик, определяющих возможность его нагрева излучением с разной длиной волны.

При обработке продуктов питания наблюдается следующая зависимость: увеличение содержания влаги в продуктах, их плотности и температуры нагревателя способствует более эффективному нагреву, в то время как шероховатность поверхности по-разному влияет на продукт, и может привести как к увеличению интенсивности нагрева, так и к её снижению за счёт изменения угла падения фотонов на поверхность [4].

Большинство пищевых продуктов и сред по своей структуре и физико-химическим свойствам относится к капиллярно-пористым телам и отличается большой оптической плотностью. Их оптические характеристики определяются массовой долей в них влаги, жиров, белков, крахмала, клетчатки и других составляющих растительного и животного происхождения. Глубина проникновения ИК в вещество невелика: в тело животного ? 2-3 мм, в зерно ? 1-2 мм, сырой картофель ? 6 мм, в хлеб (при выпечке) ? 7 мм. Поэтому инфракрасный нагрев применяют там, где требуется быстрый и интенсивный нагрев материалов на небольшую глубину в различных процессах приготовления пищи (таблица 1) [2,4].

Таблица 1. Использование ИК-излучения в различных процессах обработки продуктов [4]

К преимуществам ИК-нагрева относят скорость нагрева, его направленность, равномерность, низкую энергоёмкость и относительную надёжность работы по сравнению с другими методами электронагрева, а также возможность регуляции нагрева в зависимости от технологической операции и сырья [5]. Применение данного метода в кулинарии ограничивается его селективностью по отношению к составу продукта, требованиями к определённой теплопроводности продукта и форме изделия [6].

2. ХАРАКТЕРИСТИКА И ПРАВИЛА ЭКСПЛУАТАЦИИ ГЕНЕРАТОРОВ СВЧ-КОЛЕБАНИЙ

Генераторы СВЧ-колебаний или магнетроны предназначены для так называемого диэлектрического нагрева пищевых продуктов. Принцип их действия основан на возбуждении переменного электромагнитного поля определенной частоты в пространстве между катодом и анодом диода особой конструкции. Анод заземляют, а на катод подают высокий отрицательный потенциал, поэтому под действием высоковольтного напряжения электроны, получившие большую энергию, стремятся попасть по кратчайшему расстоянию на внутреннюю поверхность анода [7]. При этом между катодом и анодом формируется напряжённое магнитное поле, оказывающее влияние на частицы, находящиеся в нём, к которым относятся молекулы в составе продуктов питания.

Большинство пищевых продуктов и сред по своим электрическим свойствам близки к диэлектрикам ? они имеют достаточно высокую диэлектрическую проницаемость и низкую электропроводность. Таким средам свойственна поляризация, т. е. направленная ориентация положительных и отрицательных зарядов атомов и молекул вещества во внешнем электрическом поле по линиям магнитной индукции. Именно это явление лежит в основе нагрева вещества: при приложении магнитного поля к диэлектрику его молекулы ориентируются в пространстве вдоль поля, а при изменении полярности перестраиваются. Нетрудно догадаться, что высокочастотное магнитное поле приводит эти частицы в активное движение, чем и вызывает нагрев вещества. Заряженные ионы, например, ионы металлов, анионы органических кислот, растворы белков тоже подвержены влиянию магнитного поля, которое вызывает их движение к катоду или аноду в зависимости от своего заряда [4]. Устройство основного элемента оборудования для СВЧ-нагрева ? магнетрона ? представлено на рисунке 1, электрическая схема СВЧ-печи ? на рисунке 2.

Рисунок 1. Генератор СВЧ-энергии: 1 ? катодные ножки; 2 ? медные перемычки; 3 ? резонаторы; 4 ? анод; 5 ? петля связи; 6 ? коаксиальная линия; 7 ? защитный диэлектрический экран [7]

Генераторы СВЧ-энергии. Генераторами СВЧ-энергии являются: магнетроны, клистроны, триоды СВЧ и лампы обратной волны (ЛОВ). В промышленных установках в основном используют магнетроны (мощностью 0,5-50 кВт) и клистроны (мощностью 10-100 кВт). Магнетрон состоит из катода, анодного блока, содержащего объемные резонаторы, устройства для вывода СВЧ-энергии и магнитной системы. Катод и анодный блок участвуют в образовании напряжённого электромагнитного поля, объёмные резонаторы отвечают за генерацию волн определённой длины.

Аппараты для тепловой обработки продуктов в электромагнитном поле СВЧ выполняются обычно в виде металлического шкафа, внутри которого располагаются блок питания, элементы автоматики, генератор СВЧ и рабочая камера. Аппараты снабжаются вентилятором для отсоса паров, образующихся при тепловой обработке пищевых продуктов. Для улучшения внешнего вида и поддержания аппарата в надлежащем санитарном состоянии его снабжают кожухом, выполненным из стальных листов, покрытых светлой эмалью [8].

Рисунок 2. Схема аппарата для тепловой обработки продуктов в электромагнитном поле СВЧ: 1 ? рабочая камера; 2 ? смеситель; 3 ? волновод; 4 ? магнетрон (генератор СВЧ); 5 ? выпрямитель на газотронах; 6 ? анодный трансформатор; 7 ? накальный трансформатор [8]

На передней стенке шкафа смонтирована панель управления. Для обеспечения безопасной работы шкаф снабжен системой автоматической защиты, предотвращающей открывание дверцы рабочей камеры до выключения тока и включения его до закрывания дверцы. При водяном охлаждении генератора в шкафу предусмотрена автоматика, исключающая возможность включения его в работу до подачи охлаждающей воды к генератору [8].

По сравнению с традиционными методами нагрева диэлектрический нагрев имеет ряд преимуществ:

· Энергоэффективность: обеспечивает высокую концентрацию энергии в единице объема при сравнительно малых значениях напряженности электрического поля и соответственно быстрый объемный нагрев объекта;

· Обладает безынерционностыо включения и выключения потока энергии;

· КПД преобразования электромагнитной энергии в теплоту, выделяемую в объекте нагрева, теоретически близок к 100%;

· Передача электромагнитной энергии проста и позволяет подавать энергию в любую область нагреваемого объекта;

· Диэлектрический нагрев позволяет создавать такие виды распределения источников теплоты в нагреваемых объектах, которые неосуществимы при обычном нагреве;

· Оборудование для диэлектрического нагрева обладает высокими санитарно-гигиеническими свойствами.

Таблица 2. Применение СВЧ-нагрева в пищевой промышленности [4]

При эксплуатации СВЧ-установок, помимо соблюдения обычных правил обслуживания электрооборудования и средств автоматизации, необходимо учитывать ряд специфических особенностей, присущих СВЧ-генераторам и устройствам защиты рабочих камер от утечек энергии. Во-первых, СВЧ-генераторы ? магнетроны и клистроны ? не подлежат ремонту и при неисправности заменяются блочно. Во-вторых, существует ряд событий, способных привести генератор в негодность задолго до окончания расчётного срока службы. Среди них:

· Нарушение режима питания генератора;

· Отказ системы воздушного или жидкостного охлаждения;

· Загрязнение вывода энергии (керамического или стеклянного окна) веществами, интенсивно поглощающими СВЧ-энергию (жидкость, масло, конденсаты, выделяющиеся из пищевых продуктов при нагревании и, как следствие этого, электрический пробой вывода);

· Работа СВЧ-генераторов (особенно магнетронов) с незагруженной рабочей камерой.

При эксплуатации СВЧ-установок следует выполнять требования, изложенные в инструкции, прилагаемой к установке, которые заключаются в следующем:

1. Нельзя открывать дверцу рабочей камеры при подаче СВЧ- энергии;

2. Производитель регулярную санитарную обработку и очистку вывода энергии;

3. Санитарную обработку рабочей камеры и аппарата производить при отключенном питании;

4. Категорически запрещается снимать облицовочные панели и шунтировать блокировки [4].

3. УСТРОЙСТВО, ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ СКОВОРОД И ФРИТЮРНИЦ

Сковороды и фритюрницы относятся к тепловому оборудованию горячего цеха и применяются для термообработки пищевых продуктов традиционным способом ? путём прямого контакта сырья с нагретой поверхностью. Различие между ними заключается в реализуемом способе термообработки: сковороды используются для жарки в малом количестве жира, для которой характерен односторонний подвод тепла, а фритюрницы ? для жарки в большом количестве жира, при которой продукт разогревается со всех сторон при контакте с маслом.

Сковороды предназначены для жарки мяса, рыбы, птицы и других продуктов на нагретой поверхности, а также для пассерования, тушения и припускания. Среди них выделяют аппараты с односторонним и двусторонним нагревом. Сковороды второго типа используются для выпечки изделий из теста (вафель, печенья и т.д.) или обжарки ломтиков колбасы, хлеба, сосисок, бифштексов, изделий из рыбы и т.д.; это так называемые вафельницы, контактные грили. По организации процесса обработки пищи выделяют также устройства периодического и непрерывного действия.

Сковороды периодического действия представляют собой рабочую камеру цилиндрической или коробчатой формы, называемую чашей, с обогреваемой рабочей поверхностью (рисунок 3). Чаша в совокупности с тепловой изоляцией, облицовкой, рубашкой с промежуточным теплоносителем, а также с теплогенерирующим устройством обычно представляет собой единый узел, который с помощью пустотелых цапф и подшипников скольжения крепится на станине, кронштейнах или тумбах. Одну из опор, чаще левую, используют для размещения органов управления, а другую ? для установки механизма опрокидывания чаши. Могут работать на электрическом или газовом обогреве, рабочая поверхность обогревается

непосредственно (встроенными электронагревателями или пламенем газовых горелок) или косвенно с помощью промежуточного теплоносителя, находящегося в рубашке сковороды. Как правило, они являются однокамерными аппаратами, но бывают двухкамерные и двухсекционные сковороды. Отличаются низкой автоматизацией.

Рисунок 3.Принципиальные схемы сковород периодического действия:

а, б ? электрических соответственно с непосредственным и косвенным обогревом чаши сковороды; в, г ? газовых соответственно с непосредственным и косвенным обогревом чаши сковороды; д ? газовой с непосредственным ИК обогревом чаши сковороды; е ? электрической с мешалкой для пассерования; 1 ? чаша сковороды; 2 ? крышка; 3 ? штурвал поворотного червячного редуктора; 4 ? переключатель мощности; 5 ? электронагреватели (закрытого типа, ТЭНы и ИК), 6 ? газовая инжекционная горелка; 7 ? керамические ИК-переизлучатели; 8 ? дымоотводящий канал; 9 ? заслонка ? регулятор тяги; 10 ? лопастная мешалка; 11 ? загрузочная дверца; 12 ? промежуточный теплоноситель (минеральное масло) [7]

Вафельницы состоят из двух жарочных поверхностей, которые обычно соединены шарниром либо закреплены на общей несущей конструкции. Рабочий зазор между поверхностями может быть задан конструктивно или быть регулируемым. При сближении поверхностей излишки вязкого материала (теста) выдавливаются из рабочего пространства, а изделия из упругого вещества деформируются и плотно прижимаются. Форма жарочной поверхности вафельниц обычно бывает прямоугольной или круглой, но в принципе может быть любой. По принципу действия вафельницы и подобные им аппараты относятся к устройствам периодического действия, работающим на электрическом и газовом обогреве (возможно использование твердого топлива).

В сковородах непрерывного действия продукт перемещается по поверхности жарки с помощью специальных устройств (рисунок 4). Имеют открытые рабочие камеры, форма жарочной поверхности зависит от конструкции транспортирующего устройства. Практически все аппараты имеют одну рабочую камеру, где может быть несколько зон, рабочие поверхности в которых могут находиться на одном уровне или на разных. Транспортирующие устройства чаще всего представляют собой цепной транспортер с прикрепленными к нему различными пластинами, толкателями, скребками и т.д. Все аппараты устанавливают стационарно; их относят к несекционным, частично автоматизированным или полуавтоматизированным конструкциям [7].

Рисунок 4. Принципиальная схема жарочного аппарата непрерывного действия с вертикальным транспортером: а ? вид сверху; б ? поперечный разрез механизма переворачивания изделия; в ? поперечный разрез разгрузочного механизма; 1 ? жарочная поверхность; 2 ? пластинка-толкатель; 3 ? механизм переворачивания; 4 ? цепь транспортера; 5 ? механизм разгрузки; 6 ? полный вращающийся валик; 7 ? бункер для сбора крошек; 8 ? лоток для жира и крошек; 9 ? зона загрузки [7]

Фритюрницы, как и сковороды, делятся на устройства периодического и непрерывного действия. У аппаратов периодического действия рабочая камера состоит из двух частей: верхняя предназначена для реализации процесса жарки, а нижняя ? для сбора и удаления частичек продукта, отделившихся от основных долек (рисунок 5). Верхняя часть рабочей камеры отделяется от нижней нагревательными элементами (ТЭНами и газовыми горелками). Пищевой жир, заполняющий верхнюю часть, нагревается путем теплопроводности и свободной конвекции до рабочих температур (180 °С для полной жарки полуфабриката или 160 °С для обжаривания его поверхности). Фритюр в нижней части рабочей камеры прогревается значительно медленнее, и его температура не превышает 130°С в центре этой части и 80 °С в ее самой низкой точке, где размещается отстойник. Нижняя часть камеры в холодной зоне воронкообразная для обеспечения сбора частиц продукта в отстойник. Фритюрницы могут не иметь холодной зоны, если объёмы производимой продукции невелик, но срок службы фритюра сокращается в 5- 6 раз [7].

Рисунок 5. Принципиальные схемы электрических и газовых фритюрниц периодического действия: 1 ? блок съемных ТЭНов; 2 ? крышка; 3 ? сетчатая емкость; 4 ? корпус; 5 ? сливной бак; 6 ? отстойник; 7 ? холодная зона рабочей камеры; 8 ? горячая рабочей камеры; 9 ? заслонка-регулятор тяги; 10 ? газоход; 11 ? газовая горелка [7]

Фритюрницы непрерывного действия могут быть выполнены с «холодной» зоной или без нее, поскольку при высокой производительности в них частички продукта не успевают осесть на дно аппарата и уносятся вместе с продуктом. Для устройств непрерывного действия характерно наличие транспортной системы, перемещающей продукт по ванне. Часто в качестве него используют шнек с регулируемой скоростью вращения. Для уменьшения количества масла в рабочей камере, вал шнека выполняют в виде полого цилиндра большого диаметра из тонколистовой нержавеющей стали, чтобы он вытеснял часть масла. Для уменьшения интенсивности окисления фритюра стенки рабочей камеры обогреваются парами кипящего высокотемпературного теплоносителя (дитолилметана) в рубашке. К преимуществам аппарата относят относительную компактность, высокую производительность, малый расход фритюра, более высокий уровень автоматизации по сравнению с периодическими аппаратами [7].

Наименование оборудования формируется следующим образом: первая буква обозначает принадлежность аппарата к группе оборудования («С» ? сковороды, «Ф» ? фритюрницы), вторая буква соответствует наименованию вида оборудования: секционное - «С», непрерывного действия - «Н», косвенный обогрев ? «К». Третья буква соответствует наименованию энергоносителя, например: паровые ? «П», газовые ? «Г», электрические ? «Э», твердотопливные ? «Т». Иногда добавляют ещё одну букву в аббревиатуру, которая означает, например, наличие нескольких модулей ? «М». В ряде случаев вторая и третья буква меняются местами в соответствии с полным названием аппарата, например, СЭСМ-0,2 ? сковорода электрическая секционная модулированная.

Сковороды периодического действия являются достаточно простыми в эксплуатации устройствами и не имеют особых требований к эксплуатации, кроме соблюдения санитарно-гигиенических и пожарных нормативов. Особенности эксплуатации установок непрерывного действия зависят от конструкции устройства и описаны в паспорте устройства. Фритюрницы, как более сложные и опасные устройства, имеют некоторые особенности. Первый прогрев жира следует проводить осторожно, не допуская его высокого нагрева. Если жир сильно вспенивается, необходимо отключить на некоторое время тэны; после испарения влаги вспенивание прекратится. По достижении маслом рабочей температуры можно приступать к процессу жаренья. В процессе работы в ванну периодически добавляют жир. По окончании работы тэны отключают и, открыв кран, сливают фритюр в бачок. Ванну, тэны, стол, крышку, маслоотстойник, панели промывают теплой водой и тщательно очищают. Систематически осуществляют профилактический осмотр и малый ремонт пускорегулировочных устройств, приборов автоматики, подводки питания и проверяют заземление. Такие же манипуляции проводят с непрерывными сковородами, так как они тоже относятся к электрооборудованию.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Белобородов В. В., Гордон Л. И. Тепловое оборудование предприятий общественного питания: учебник для вузов //М.: Экономика. - 1983.

2. Дёмина, М. Ю. Электротехнология : учебное пособие / М. Ю. Дёмина ; Сыкт. лесн. ин-т. ? Сыктывкар : СЛИ, 2017. ? 108 с.

3. Савельев И. В. Курс общей физики: Учеб. пособие. В 3-х т. Т. 3. Квантовая оптика. Атомная физика. Физика твердого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц. 3-е изд., испр. ? М.; Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. ? 320 с

4. Остапенков А. М., Птушкин А. Т. Электрооборудование пищевых предприятий ? М.: Агро-промиздат, 1989. ? 215 с.: ил.

5. Алтухов И. В., Шамарова Н. А. Инфракрасная электротехнология для сушки растительного сырья // Электроэнергетика глазами молодежи-2018. - 2018. - С. 231-232.

6. Электротехнологические промышленные установки: Учебник для вузов/ И. П. Евтюкова, Л. С. Кацевич, Н. М, Некрасова, А. Д. Свенчанский; Под редакцией А. Д. Свенчанского. ? М.: Энергоиздат, 1982. ? 400 с., ил.

7. Ботов М. И. Тепловое и механическое оборудование предприятий торговли и общественного питания: Учебник для нач. проф. образования / М. И. Ботов, В. Д. Елхина, О. М. Голованов. М.. Издательский центр «Академия», 2003. ? 464 с.

8. Литвина Л. С., Фролова З. С. Тепловое оборудование предприятий общественного питания //Экономика. - 1980.

9. ГОСТ 31981-2013 Йогурты. Общие технические условия

10. Пехташева Е. Л. Биоповреждения непродовольственных товаров: Учебник для бакалавров / Е. Л. Пехташева; под ред. проф. А. Н. Неверова. ? 2-е изд., перераб. и доп. ? М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К"», 2013. ? 332 с.

11. ТР ТС 009/2011 Технический регламент Таможенного союза «О безопасности парфюмерно-косметической продукции»

12. Ильичев В. Д., Бочаров Б. В. Биоповреждения: учебное пособие. - Высшая школа, 1987.

13. Овсянникова Е. А. и др. Микроорганизмы в производстве бумаги и картона //Вестник Казанского технологического университета. - 2014. - Т. 17. - №. 9.

14. Овсянникова Е. А. и др. Перспективы применения дезинфицирующих веществ в производстве бумаги и картона из макулатуры //Вестник Казанского технологического университета. - 2014. - Т. 17. - №. 9.

Размещено на Allbest.ru