2. Зовнішній теплообмін при варінні продуктів
Швидкість нагрівання різних об єктів залежить від інтенсивності передачі тепла від теплоносія до продукту, тобто від умов зовнішнього теплообміну між гріючим агентом і поверхнею виробу.
Термообробка кулінарних виробів парою - це процес, коли нагрівання відбувається завдяки прихованій теплоті пароутворення, яка виділяється внаслідок конденсації теплоносія на поверхні підданих тепловій обробці кулінарних виробів. Причому, явище конденсації відбувається миттєво, коли зразок опиняється в об'ємі, де міститься теплоносій (за умов, що температура тіла є нижчою, ніж температура насичення при парціальному тискові пари). У процесі конденсації на поверхні виробів утворюється плівка рідини, через яку
теплота передається завдяки теплопровідності. Плівка конденсату є термічним
опором теплообміну.
Під час обробки деяких видів кулінарної продукції (із м'яса, риби) відбувається денатурація білків, що призводить до випресовування рідини, нагромадження її на поверхні виробів а це створює додатковий термічний опір. Отже, плівка рідини на поверхні таких виробів створюється як завдяки конденсації пари, так і завдяки виділенню рідини з виробу.
Одним із головних факторів, що визначають інтенсивність процесу варіння парою, є густина теполового потоку на поверхні продуктів, що створюється в робочій камері паро варильного апарату.
Під час варіння виробів із м’яса визначено динаміку коефіцієнта тепловіддачі протягом процесу.
Коефіцієнт тепловіддачі α є складеною величиною, що враховує різні термічні опори.
На початковому етапі обробки коефіцієнт тепловіддачі α збільшується. На другому етапі α змінюється неістотно і досягає максимального значення. Далі відбувається поступове зменшення коефіцієнта , що триває до завершення процесу. Характер зміни під час варіння обумовлено наступним. На початку процесу пара на поверхні продукту інтенсивно конденсується, оскільки температура поверхні є значно нижча, ніж температура пари. Внаслідок стискання пари і конденсату з поверхнею кулінарних виробів відбувається денатурація білків у поверхневих шарах продукту, що призводить до випресовування води, яка поєднується з конденсатом, утворюючи плівку рідини великої товщини. Плівка рідини утворюється на продуктові завдяки нерівній (шорсткій) поверхні. Максимальна товщина плівки створюється на перших хвилинах процесу, а потім поступово зменшується, оскільки інтенсивність конденсації і денатурації білків у поверхневих шарах виробу спадає, що призводить до зростання коефіцієнта тепловіддачі α.
Динаміка коефіцієнта тепловіддачі під час варіння біфштекса січеного парою
Конденсація пари і денатурація білків на перших хвилинах процесу відбуваються досить інтенсивно і спричиняють переміщення рідини на поверхні продукту, перешкоджаючи створенню газового прошарку між продуктом і рідиною. Зі зменшенням інтенсивності цих процесів перемішування уповільнюється і розпочинається створення газового
прошарку, який погіршує процес переносу тепла. В результаті утворення газового прошарку і збільшення товщини плівки конденсату (завдяки рідині, що переміщується з внутрішніх шарів продукту шляхом вологопровідності) термічний опір плівки зростає, а коефіцієнт α на завершальному етапі варіння зменшується.
Примусова конвекція пари (зі швидкістю 3...5 м/с) сприяє інтенсифікації теплового процесу. Так, під час обробки виробів із рубленого м'яса при природній конвекції максимальне значення а = 400 Вт/(м2К), а при примусовій конвекції α = 460 Вт/(м2 К). Збільшення α пояснюється зменшенням товщини шару рідини на поверхні виробів, оскільки під напором рухомої пари рідина частково зривається з поверхні продукту. Тривалість теплової обробки скорочується на 11 %.
Середньоінтегральні значення коефіцієнта тепловіддачі при варінні продуктів парою і у інших середовищах наведено у таблиці.