RU2681128C1

RU2681128C1 - Method of heat treatment of food and device for implementation thereof

Info

Publication number: RU2681128C1
Application number: RU2018109519A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Алексеевич Федоров
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "МИКРОЭПМ"
Priority date: 2018-03-19
Filing date: 2018-03-19
Publication date: 2019-03-05

Abstract

FIELD: physics.SUBSTANCE: device includes a closed heat-insulated chamber with a reflective metal surface. First heat source is installed inside at the top of the chamber, it consists of two tungsten halogen lamps connected in series to lower the temperature of the filament and increase the fraction of radiation in the near-IR region with a wavelength of 0.7–1.0 mcm. Second heat source is installed under the bottom of the chamber, between the second heat source and the bottom of the chamber there is a heat-conducting plate tight to the bottom of the chamber, which provides for heating the food product not exceeding 100 °C using the control unit.EFFECT: invention provides low-temperature heat treatment of food products.5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к способу тепловой обработки продуктов и устройству для реализации данного способа и может быть использовано в быту для приготовления мясных, рыбных блюд, каш, овощных гарниров и т.д. Более конкретно изобретение относится к процессам приготовления пищи при низких температурах, не превышающих 100°С, в устройстве, не требующем постоянного контроля за приготовлением и обеспечивающим заметное улучшение диетических свойств и качества многих продуктов питания.The invention relates to a method of heat treatment of products and a device for implementing this method and can be used in everyday life for the preparation of meat, fish dishes, cereals, vegetable side dishes, etc. More specifically, the invention relates to cooking processes at low temperatures not exceeding 100 ° C, in a device that does not require constant monitoring of cooking and provides a significant improvement in the dietary properties and quality of many food products.

Качество, вкусовые особенности и польза еды зависят от технологии приготовления. При тепловой обработке в продуктах происходят сложные структурно-механические и физико-химические изменения, обуславливающие их кулинарную готовность. На практике о кулинарной готовности продуктов судят по органолептическим показателям (консистенции, вкусу, запаху, цвету) и соответствующей температуре. Ко всем видам тепловой обработки предъявляются определенные требования, которые предусматривают максимальную сохранность биологической ценности продуктов. Органолептические свойства продукта определяются способом его приготовления.The quality, taste and benefits of food depend on the cooking technology. During heat treatment, complex structural-mechanical and physico-chemical changes occur in the products, which determine their culinary readiness. In practice, the culinary readiness of products is judged by organoleptic characteristics (consistency, taste, smell, color) and the corresponding temperature. All types of heat treatment are subject to certain requirements, which provide for the maximum preservation of the biological value of products. The organoleptic properties of the product are determined by the method of its preparation.

Известны способы тепловой обработки (тушение, запекание, обжарка вареных продуктов), которые надежно освобождает продукты от содержащейся микрофлоры, а продукты приобретают высокие органолептические свойства. Однако нарушение режима тепловой обработки может вызвать нежелательные изменения в продуктах: при недостаточной тепловой обработке может сохраниться высокая обсемененность микроорганизмами, а при высокой - появление неприятного запаха и вкуса, несвойственного данному продукту, снижение биологической ценности за счет чрезмерного разрушения витаминов, белка и других пищевых веществ.Known methods of heat treatment (stewing, baking, frying cooked products), which reliably releases products from the contained microflora, and the products acquire high organoleptic properties. However, violation of the heat treatment regime can cause unwanted changes in the products: with insufficient heat treatment, high contamination by microorganisms can remain, and with high - the appearance of an unpleasant odor and taste unusual for this product, a decrease in biological value due to excessive destruction of vitamins, protein and other food substances .

Медленное приготовление на низких температурах, оказывает менее разрушающее воздействие на волокна пищи, в отличие от быстрого приготовления при высокой температуре.Slow cooking at low temperatures has a less damaging effect on food fibers, unlike fast cooking at high temperatures.

Так, диетическую пищу готовят при температуре не выше 100°С, например, на пару. Блюдо никогда не подгорит, готовится равномерно и не требует помешивания и переворачивания. Продукты, приготовленные по такой технологии, хорошо усваиваются организмом, в них сохраняются многие питательные вещества, которые при варке или жарении просто пропадают.So, diet food is prepared at a temperature not exceeding 100 ° C, for example, steamed. The dish never burns, cooks evenly and does not require stirring and turning. Products prepared using this technology are well absorbed by the body, many nutrients are stored in them, which simply disappear during cooking or frying.

Недостатком приготовления продуктов на пару является то, что, из-за потери сока, паровое мясо и рыба кажутся невыразительными на вкус. Кроме того, для приготовления на пару не подходят продукты, которые требуют длительной тепловой обработки (например, крупные куски мяса).The disadvantage of cooking steamed foods is that, due to the loss of juice, steam meat and fish seem to be tasteless. In addition, products that require a long heat treatment (for example, large pieces of meat) are not suitable for steaming.

Известен способ приготовления продуктов в вакууме (технология Су-вид) при низкой температуре (47-80)°С в течение продолжительного времени. Продукты запечатываются в специальный пластиковый пакет, из которого откачивается воздух, после чего готовятся в воде, температура которой обычно не превышает 70°С. Вода не соприкасается с продуктом и не вымывает из него ароматные соки, а, следовательно, еда остается такой же вкусной, как при запекании, т.е. продукт не теряет во время термической обработки своей пищевой ценности. Главный недостаток такого способа заключается в том, что продукты готовятся в специальном оборудовании (водяные печи или погружные термостаты). Емкость или кастрюля, в которую погружается термостат, имеет открытый контакт с окружающей средой, что в свою очередь вызывает большие потери тепла и испарения воды. Кроме того, для этой технологии требуется вакууматоры (вакуумная упаковочная машина или вакуумный упаковщик) и вакуумные пищевые пакеты для продуктов - не каждый вакуумный пакет для еды подойдет, так как он применяется не только для хранения пищи в вакууме, но и для их последующей тепловой обработки при постоянной низкой температуре от 57°С до 85°С, пакеты должны отвечать всем требованиям санитарной гигиены и безопасности, которых требует технология приготовления Су-вид. Кроме того, вакуумные пакеты — это расходный материал. (Патент №2631171 RU, МПК7 A47J 27/10).A known method of cooking products in vacuum (Su-view technology) at a low temperature (47-80) ° C for a long time. Products are sealed in a special plastic bag from which air is pumped out, and then cooked in water, the temperature of which usually does not exceed 70 ° C. Water does not come into contact with the product and does not wash aromatic juices out of it, and, therefore, the food remains as tasty as when baked, i.e. the product does not lose its nutritional value during heat treatment. The main disadvantage of this method is that the products are prepared in special equipment (water furnaces or immersion thermostats). The container or pan into which the thermostat is immersed has open contact with the environment, which in turn causes large losses of heat and water evaporation. In addition, this technology requires vacuum cleaners (vacuum packaging machine or vacuum packer) and vacuum food bags for food - not every vacuum bag for food is suitable, as it is used not only to store food in a vacuum, but also for their subsequent heat treatment at a constant low temperature from 57 ° C to 85 ° C, the bags must meet all the sanitary hygiene and safety requirements that are required by the Su-view cooking technology. In addition, vacuum bags are consumables. (Patent No. 2631171 RU, IPC7 A47J 27/10).

Известен способ тепловой обработки пищевых продуктов в устройстве, представляющем собой печь камерного типа с ИК-излучением. Печь состоит из корпуса с изоляцией, рабочей камеры, смотрового окна из жаропрочного стекла для наблюдения за готовностью продукта, верхних ИК-излучателей, установленных в устройстве для регулирования его положения, нижних ИК-излучателей, установленных стационарно, пода, установленного в пазы, встроенные на боковых стенках рабочей камеры, для фиксации расстояния от излучателей продукта до объекта, регулятора режимов или регулятора напряжения подачи мощности (Патент №2304884 RU, МПК A23L 1/025 (2006.01), A47J 37/00 (2006.01), F24C 15/00 (2006.01), Н05В 6/00 (2006.01). Этому методу так же присущи недостатки: тонкие изделия готовятся идеально, толстые хуже (продукт прогревается неравномерно) и с большими затратами энергии. Такой способ обработки применим преимущественно для тонкослойных изделий, и за процессом приготовления требуется контроль.A known method of heat treatment of food products in a device representing a chamber-type furnace with infrared radiation. The furnace consists of a housing with insulation, a working chamber, a viewing window made of heat-resistant glass for monitoring product readiness, upper infrared emitters installed in the device for regulating its position, lower infrared emitters installed permanently, a hearth installed in slots built into the side walls of the working chamber, for fixing the distance from the product emitters to the object, mode controller or power supply voltage regulator (Patent No. 2304884 RU, IPC A23L 1/025 (2006.01), A47J 37/00 (2006.01), F24C 15/00 (2006.01 ), Н05В 6/00 (2006.01). It has the same inherent disadvantages: thin products prepared perfectly thick worse (product unevenly warmed) and the large energy consumption Such a processing method is applicable primarily for thin products and the cooking process control is required..

Наиболее близким к предлагаемому изобретению относится способ тепловой обработки пищи и устройство для его осуществления, а именно, печь, где используется одна или несколько кварцевых вольфрамовых ламп, либо кварцевых дуговых ламп, пригодных к получению 1,5 кВт лучистой энергии, значительная доля которой является световой энергией с длиной волны от 0,4 до 0,7 мкм, падающей непосредственно на продукт питания. Благодаря сочетанию инфракрасного глубокого проникающего излучения с интенсивным видимым излучением внутри продукта питания создается температурный градиент, при котором температура поверхности продукта выше, чем внутри, что приводит к очень быстрому приготовлению продукта. Источники света могут размещаться сверху и снизу продукта питания, а внутренние стенки печи должны быть желательно высоко отражающими для отражения световой энергии на продукт. Интенсивность источника видимого света может автоматически регулироваться и варьироваться на протяжении цикла приготовления пищи. (Патент, RU N 2065550 С1, МПК F24C 7/04(1995.01).Closest to the proposed invention relates to a method of heat treatment of food and a device for its implementation, namely, an oven that uses one or more quartz tungsten lamps or quartz arc lamps suitable for producing 1.5 kW of radiant energy, a significant portion of which is light energy with a wavelength of from 0.4 to 0.7 microns incident directly on the food product. Due to the combination of infrared deep penetrating radiation with intense visible radiation, a temperature gradient is created inside the food product at which the surface temperature of the product is higher than inside, which leads to a very fast preparation of the product. Light sources can be placed on top and bottom of the food product, and the inner walls of the furnace should preferably be highly reflective to reflect light energy to the product. The intensity of the visible light source can be automatically adjusted and varied throughout the cooking cycle. (Patent, RU N 2065550 C1, IPC F24C 7/04 (1995.01).

Недостатком прототипа является необходимость тщательно следить за быстрым процессом приготовления пищи, чтобы получить качественно приготовленный продукт.The disadvantage of the prototype is the need to carefully monitor the fast cooking process in order to get a quality cooked product.

Для того чтобы обеспечить хорошие диетические свойства приготовленной пищи, необходимо поддерживать температуру разогрева всей массы продукта (не превышающую 100°С) с высокой точностью.In order to ensure good dietary properties of cooked food, it is necessary to maintain the temperature of heating the entire mass of the product (not exceeding 100 ° C) with high accuracy.

Целью предлагаемого способа низкотемпературной тепловой обработки продуктов и устройства для его осуществления является повышение точности задания максимальной температуры разогрева всей массы продукта и улучшения за счет этого диетических и органолептических свойств пищи, а также уменьшение контроля за процессом ее приготовления.The aim of the proposed method of low-temperature heat treatment of products and a device for its implementation is to increase the accuracy of setting the maximum temperature for heating the entire mass of the product and to improve due to this the dietary and organoleptic properties of food, as well as to reduce control over the process of its preparation.

Указанная цель достигается тем, что тепловая обработка пищи осуществляется в устройстве, включающем замкнутую теплоизолированную камеру со светоотражающей металлической поверхностью, вверху внутри камеры установлен первый источник нагрева, представляющий собой две вольфрамовые галогеновые лампы, соединенные последовательно для понижения температуры нити накаливания и увеличения доли излучения в ближней ИК области с длиной волны 0,7-1,0 мкм, под дном камеры установлен второй источник нагрева, при этом между вторым источником нагрева и дном камеры расположена плотно прилегающая ко дну камеры теплопроводящая пластина, обеспечивающая с помощью блока управления нагрев продукта не выше 100°С.This goal is achieved by the fact that the heat treatment of food is carried out in a device that includes a closed heat-insulated chamber with a reflective metal surface, the first heating source is installed at the top of the chamber, which is two tungsten halogen lamps connected in series to lower the temperature of the filament and increase the proportion of radiation in the near IR region with a wavelength of 0.7-1.0 μm, a second heating source is installed under the bottom of the chamber, while between the second heating source and a heat-conducting plate tightly adjacent to the bottom of the chamber is located at the bottom of the chamber, which, with the help of the control unit, provides heating of the product no higher than 100 ° С.

Камера выполнена в виде встраиваемого модуля в многосекционный теплоизолирующий каркас, сложенный из кирпича, причем стенки камеры выполнены в форме короба и обеспечивают воздушный зазор между стенкой и кирпичной кладкой для улучшения теплоизоляции.The camera is made in the form of a built-in module in a multi-section heat-insulating frame made of brick, and the chamber walls are made in the form of a box and provide an air gap between the wall and the brickwork to improve thermal insulation.

Способ тепловой обработки пищи с использованием устройства характеризующийся тем, что продукт помещают в емкость с прозрачной для инфракрасного и видимого излучения крышкой, емкость устанавливают на дно камеры и производят нагрев продукта до температуры, не превышающей 100°С, при этом включение и выключение источников нагрева осуществляют блоком управления.A method of heat treatment of food using a device characterized in that the product is placed in a container with a lid transparent for infrared and visible radiation, the container is installed on the bottom of the chamber and the product is heated to a temperature not exceeding 100 ° C, while turning on and off the heat sources control unit.

Для достижения заданной температуры нагрева продукта первый источник нагрева имеет максимальную мощность 250 Вт, при этом скважность выключения первого источника соответствует:To achieve a given heating temperature of the product, the first heating source has a maximum power of 250 W, while the off-duty ratio of the first source corresponds to:

- для температуры 100°С:- for a temperature of 100 ° C:

при объеме камеры 70 л - 25%, при объеме камеры 50 л - 40%;with a chamber volume of 70 l - 25%, with a chamber volume of 50 l - 40%;

- для температуры 75°С:- for a temperature of 75 ° C:

при объеме камеры 70 л - 55%, при объеме камеры 50 л - 75%.with a chamber volume of 70 l - 55%, with a chamber volume of 50 l - 75%.

Для исключения локального перегрева продукта второй источник нагрева имеет максимальную мощность 500 Вт.To eliminate local overheating of the product, the second heating source has a maximum power of 500 watts.

Мощность излучения первого источника нагрева ограничивается с помощью его временного отключения таким образом, чтобы компенсировать все тепловые потери печи. В этом случае температура теплопроводящей пластины под дном камеры поддерживается равной требуемой температуре разогрева продукта.The radiation power of the first heating source is limited by temporarily turning it off in such a way as to compensate for all the heat losses of the furnace. In this case, the temperature of the heat-conducting plate under the bottom of the chamber is maintained equal to the required temperature for heating the product.

Достоинством этого способа приготовления пищи и устройства для его осуществления являются двусторонний, а значит более равномерный, прогрев, исключение участия воздушной среды, возможность приготовления любых блюд за счет точности задания максимальной температуры разогрева всей массы продукта и глубокого проникновения энергии в продукт, улучшение диетических и органолептических свойств пищи, уменьшение контроля за процессом приготовления. Такой способ низкотемпературной тепловой обработки в предлагаемом устройстве для приготовления пищи надежно освобождает продукты от содержащейся микрофлоры, продукты приобретают высокие органолептические свойства.The advantage of this cooking method and device for its implementation are two-sided, which means more uniform heating, exclusion of air from the air, the possibility of preparing any dishes due to the accuracy of setting the maximum heating temperature of the entire mass of the product and deep energy penetration into the product, improving dietary and organoleptic food properties, reducing control over the cooking process. This method of low-temperature heat treatment in the proposed device for cooking reliably releases products from the contained microflora, the products acquire high organoleptic properties.

Способ и устройство, в котором осуществляется тепловая обработка пищи, поясняется рис. 1, где цифрами обозначено:The method and device in which the heat treatment of food is carried out, Fig. 1, where the numbers indicate:

1. Камера с внутренней светоотражающей металлической поверхностью;1. Chamber with an internal reflective metal surface;

2. Источник инфракрасного излучения;2. The source of infrared radiation;

3. Источник нагрева за счет теплопроводности;3. Heat source due to thermal conductivity;

4. Теплопроводящая пластина с датчиком температуры;4. Heat conducting plate with temperature sensor;

5. Блок управления нагревателями (процессор);5. Heater control unit (processor);

6. Теплоизолирующий каркас (многосекционный);6. The heat-insulating framework (multisection);

7. Светоотражатель;7. Reflector;

8. Зазор (воздушный);8. The gap (air);

9. Защитное стекло.9. Protective glass.

Устройство работает следующим образом: Камера поз. 1 вставляется в секцию теплоизолирующего каркаса поз. 6. Между внешним корпусом теплоизолирующего каркаса поз. 6 и стенками камеры поз. 1, выполненными в виде короба, имеется теплоизоляционный слой (воздушный зазор) поз. 8.The device operates as follows: Camera pos. 1 is inserted into the section of the insulating frame pos. 6. Between the outer case of the insulating frame pos. 6 and the walls of the chamber pos. 1, made in the form of a box, there is a heat-insulating layer (air gap) pos. 8.

Продукт помещается в емкость с прозрачной для инфракрасного и видимого излучения крышкой (кварц, стекло) и устанавливается на дно камеры поз. 1, внутренние стенки, которой представляют собой светоотражающие металлические поверхности, способные отражать широкий диапазон длин волн излучения без поглощения тепла.The product is placed in a container with a lid transparent for infrared and visible radiation (quartz, glass) and installed on the bottom of the camera pos. 1, the inner walls, which are reflective metal surfaces capable of reflecting a wide range of radiation wavelengths without absorbing heat.

При включении блока управления поз. 5, от верхнего нагревателя поз. 2 направленная энергия инфракрасного и видимого излучения, а также часть энергии отраженной от стен камеры поз. 1 излучается на приготовляемый продукт, снизу производится нагрев продукта от второго нагревателя поз. 3, через теплопроводящую пластину поз. 4 до требуемой температуры разогрева продукта. В качестве первого источника нагрева поз. 2 используются две вольфрамовые галогеновые лампы с максимальной мощностью 250 Вт. Лампы соединены последовательно с целью понижения температуры нити накаливания и увеличения доли излучения в ближайшей инфракрасной области с длиной волны 0,7-1,0 мкм. Второй источник нагрева поз. 3, за счет теплопроводности, имеет максимальную мощность 500 Вт. Температура теплопроводящей пластины поз. 4, плотно прилегающей к дну камеры поз.1, поддерживается с помощью блока управления поз. 5, равной требуемой температуре разогрева продукта. Мощность излучения первого источника нагрева поз. 2 ограничивается с помощью его временного отключения таким образом, чтобы компенсировать все тепловые потери. Скважность выключения первого источника для температуры 100°С при объеме камеры 70 л составляет 25%, при объеме камеры 50 л - 40%, а для температуры 75°С при объеме камеры 70 л - 55%, при объеме камеры 50 л - 75% соответственно. Включение и выключение нагревателей запрограммировано таким образом, чтобы температура в центре приготавливаемой пищи, например, мясо, кура, индейка, достигалось за заданное время. Устройство, камера, после приготовления продукта, остается на подогреве (температура внутри камеры равна 70°С). Потребление энергии при таком режиме ожидания не высокое. Для правильного задания режима нагрева при приготовлении различных блюд, в блок управления встроен микропроцессор (запоминающее устройство), позволяющее выбрать необходимую программу. Продукты питания большой массы и толщины идеально готовятся в предлагаемом устройстве.When the control unit pos. 5, from the top heater pos. 2 directed energy of infrared and visible radiation, as well as part of the energy reflected from the walls of the camera pos. 1 is emitted to the cooked product, from below the product is heated from the second heater pos. 3 through the heat-conducting plate pos. 4 to the required temperature for heating the product. As the first heat source pos. 2 uses two tungsten halogen lamps with a maximum power of 250 watts. The lamps are connected in series in order to lower the temperature of the filament and increase the proportion of radiation in the near infrared region with a wavelength of 0.7-1.0 μm. The second heat source pos. 3, due to thermal conductivity, has a maximum power of 500 watts. Temperature of the heat-conducting plate pos. 4, closely adjacent to the bottom of the camera pos. 1, is supported by the control unit pos. 5 equal to the required temperature for heating the product. The radiation power of the first heating source pos. 2 is limited by temporarily turning it off so as to compensate for all heat losses. The switching off rate of the first source for a temperature of 100 ° C with a chamber volume of 70 l is 25%, with a chamber volume of 50 l - 40%, and for a temperature of 75 ° C with a chamber volume of 70 l - 55%, with a chamber volume of 50 l - 75% respectively. Turning on and off the heaters is programmed so that the temperature in the center of the cooked food, for example, meat, chicken, turkey, is reached in a given time. The device, the chamber, after preparing the product, remains heated (the temperature inside the chamber is 70 ° C). Power consumption in this standby mode is not high. For the correct setting of the heating mode when preparing various dishes, a microprocessor (storage device) is built into the control unit, allowing you to select the desired program. Food products of large mass and thickness are ideally prepared in the proposed device.

К примеру, готовность продуктов в минутах, в камере объемом 70 литров составляет:For example, the availability of products in minutes, in a chamber of 70 liters, is:

Такой способ низкотемпературной тепловой обработки продуктов (не выше 100°С), в предлагаемом устройстве, оказывает менее разрушающее воздействие на волокна пищи, продукты не теряют во время термической обработки своей пищевой ценности и приобретают высокие органолептические свойства, кроме того, не требуется постоянного контроля за технологией приготовления пищи и качеством готовых блюд. Предлагаемое изобретение может быть использовано для приготовления «здоровой», качественной пищи в виде мясных, рыбных блюд, каш, овощных гарниров и т.д.This method of low-temperature heat treatment of products (not higher than 100 ° C), in the proposed device, has a less destructive effect on food fibers, the products do not lose their nutritional value during heat treatment and acquire high organoleptic properties, in addition, constant monitoring of cooking technology and the quality of the finished dishes. The present invention can be used to prepare “healthy”, high-quality food in the form of meat, fish dishes, cereals, vegetable side dishes, etc.

Claims

1. A device for heat treatment of food, including a closed thermally insulated chamber with a reflective metal surface, the first heating source is installed at the top of the chamber, which is two tungsten halogen lamps connected in series to lower the temperature of the filament and increase the proportion of radiation in the near infrared region with a wavelength 0.7-1.0 μm, a second heating source is installed under the bottom of the chamber, while a tight fit to the bottom is located between the second heating source and the bottom of the chamber Well, the camera has a heat-conducting plate, which, with the help of the control unit, provides heating of the product no higher than 100 ° C.

2. The device according to p. 1, characterized in that the camera is made in the form of a built-in module in a multi-section heat-insulating frame made of brick, the walls of the camera are made in the form of a duct and provide an air gap between the wall and the brickwork to improve thermal insulation.

3. The method of heat treatment of food using the device according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the product is placed in a container with a transparent cover for infrared and visible radiation, the container is installed on the bottom of the chamber and the product is heated to a temperature not exceeding 100 ° C, while turning on and off the heat sources is carried out by the control unit.

4. The method according to p. 3, characterized in that the first heating source has a maximum power of 250 W, while the off-duty ratio of the first source corresponds to:

- for a temperature of 100 ° C with a chamber volume of 70 l - 25%, and with a chamber volume of 50 l - 40%;

- for a temperature of 75 ° C with a chamber volume of 70 l - 55%, and with a chamber volume of 50 l - 75%.

5. The method according to p. 3 or 4, characterized in that the second heating source has a maximum power of 500 watts.