Измерение теплоемкости и температуры. Контроль температуры

Измерение теплоемкости и температуры. Контроль температуры

Измерение теплоемкости

Чтобы измерить удельную теплоемкость продукта питания, от которой зависит время приготовления, ученые используют инструмент, называемый дифференциальным сканирующим калориметром (ДСК).

Поскольку ДСК может измерять теплоемкость в широком диапазоне температур, это поможет распознать необратимые химические реакции, происходящие в процессе приготовления, которые меняют структуру и свойства продукта питания. В умелых руках, ДСК может показать точные температуры, при которых кристаллы разбиваются, белки распадаются, жиры плавятся или соки испаряются.

В ДСК на металлической платформе, находящейся внутри отсека устройства, остается образец продукта питания. Машина медленно градус за градусом нагревает образец продукта, внимательно отслеживая точное количество электрической энергии, которое было затрачено. Чем больше энергии поглощается при нагреве образца на один градус, тем выше его теплоемкость при этой температуре.

Мы поместили кусок японской мраморной говяжьей щековины в дифференциальный сканирующий калориметр (слева) и постепенно нагрели его до обычной температуры приготовления еды. Кривая потребляемой энергии на градус нагрева (справа) имеет пик вблизи 63 °C /145 °F и еще один вблизи 78 °C /170 °F, сигнализируя о необратимых изменениях в химии белков, превращающих мясо из сырого в готовое.

Измерение температуры

Небольшие изменения температуры могут привести к изменениям в процессе приготовления еды. Повара должны измерять температуру...

се приготовления еды. Повара должны измерять температуру настолько точно, насколько это возможно. Один из знаменитых поваров утверждает, что, приложив шпажку к губам, он может определить температуру лучше, чем любой термометр с цифровой индикацией. Мы настоятельно рекомендуем помнить, что, хотя погрешность некоторых из этих приборов менее 1 “C/1.8 °F, они все измеряют точнее, чем губы человека.

Термометры всегда жертвуют точностью в пользу целесообразности. Самые точные термометры наиболее медлительны. Зонды, изображенные внизу, расположены приблизительно в порядке увеличения точности измерений. Следует учитывать, что точность термометра зависит от умения использовать этот прибор, а также от возможностей самого прибора.

Термопара К

Разница температур двух металлов в датчике создает разность потенциалов, которая переводится в температуру. Точность: ±2,8 °C/±5,0 °F

Аналоговый датчик

Датчик соединен с металлической полосой, которая растягивается при нагревании, вращая иголку по шкале. Точность: ±2,5 °C/±4,5 CF

Инфракрасный датчик

измеряет спектр длинноволнового инфракрасного излучения, испускаемого объектом и меняющегося при изменении температуры.

Точность: ±2,0 °C/±3,6 °F

Термистор

Металлический шарик, заключенный в стакан, измеряет электрическое сопротивление, которое меняется пропорционально температуре.

Точность: ±1,5 °C/±2,7 °F

Термопара T. Это устройство работает по тому же принципу, как и термопара K,но в качестве датчиков в нем используются другие металлы. Точность: ±1,6 °C/ ±2,9 F

Аналоговый датчик уровня жидкости

Такое соединение как ртуть или этиловый спирт с готовностью расширяется при нагревании внутри градуированного стеклянного капилляра. Точность: ±1,0 °C/ ±1,8 °F

Платиновый термометр сопротивления. Электрическое сопротивление в катушке из платиновой проволоки пропорционально температуре Точность: ±0,1 °C/±0,2 °F

Не позволяйте всем десятичным разрядам в показаниях термозонда вводить себя в заблуждение. Термометр может быть точным (как показывают все эти цифры), не будучи аккуратным. Точность означает, что прибор выдает одно и то же значение при каждом повторном измерении. Аккуратность означает, что прибор выдает число, которое соответствует истинной температуре. Это качество, которое не может обеспечить никакое количество цифр.

Программное обеспечение для регистрации температуры может отображать и записывать данные, поступающие одновременно от многих источников. Данное программное обеспечение используется вместе с интерфейсными аппаратными средствами, которые позволяют подсоединять до двенадцати термозондов. Различные зонды, обычно термопары или термисторы, а также платиновые термометры сопротивления в более дорогих приборах, могут использоваться с разной кухонной посудой или разными частями пищевого объекта. Это программное обеспечение позволяет сравнивать разность температур на зондах и отслеживать изменения температуры с течением времени. Хотя использование регистрирующих систем не является острой необходимостью для поваров, они широко применяются в кулинарии. Например, при разработке плана системы ХАССП (анализа рисков и критических контрольных точек) при приготовлении пищи по технологии sous vide (в вакуумной упаковке при низких температурах с последующим быстрым охлаждением и регенерацией), или в качестве устройства, отображающего равномерность нагрева духовки в соответствии со временем ипространством, которое требуется нагреть.

Контроль температуры

Еще не так давно отличительной чертой шеф-повара была его способность контролировать огонь и определять как долго и насколько далеко от огня необходимо держать продукты питания в процессе приготовления. Но, по крайней мере, в этой сфере, технология одержала верх над человеческим опытом, а электронные измерительные приборы в плане регулировки температуры сейчас намного превосходят шеф-поваров.

Устройство под названием пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор может задавать не только текущую температуру, но и скорость нагрева или охлаждения датчиков, а также сглаживать резкие скачки задаваемых параметров. Скорость нагрева регулируется соответственно. Эти устройства сочетают в себе высокоуровневый датчик температуры с программным обеспечением и реле, регулирующим нагревательный элемент. Название ПИД связано с тем как программное обеспечение выполняет вычисления.

Поскольку ПИД контроллеры предотвращают резкие изменения температуры объекта в ходе предварительного нагрева, эти приборы выгодно отличаются способностью достигать и удерживать стабильное заданное значения.

Установки устройства ПИД на ваше оборудование

Устройство ПИД позволит обеспечить гораздо лучший контроль над температурой, чем другие устройства, которые вы, поддавшись искушению, могли бы установить на каждое устройство для приготовления пищи на вашей кухне. Внимание: стандартные устройства ПИД противопоказаны людям с больным сердцем. Контроллеры ПИД лучше всего работают с «примитивными» приборами, которые не оснащены собственными микропроцессорными контроллерами, такими как кофеварки эспрессо и простые духовки. Поскольку компрессоры не рассчитаны на частое включение и выключение, применение устройства ПИД с холодильником или любым другим прибором, оснащенным компрессором – не самая лучшая идея.

В дополнение к устройству ПИД, вам понадобится выбрать термозонд и бесконтактное реле, соответствующие размерам вашего прибора. Прикрепив неправильно подобранное реле к вашему прибору, вы можете подвергнуть себя опасности, за которую мы не будем нести ответственность.

Что касается самого ПИД, разные бренды этого устройства более или менее равнозначны. Ранние модели ПИД контроллеров нужно было «настраивать» отдельно для каждой кухонной плиты, датчика температуры и нагревательного элемента, с которыми они взаимодействовали. Но с тех пор теория нечетких множеств и другие усовершенствования позволили создать автоматические устройства с «принудительной настройкой» и приборы с плавной адаптивной настройкой, не требующие такого технического обслуживания.

ПИД контроллер SousVideMagic – это недорогое устройство, позволяющее недорогой обычной металлической пароварке превратиться в водяную баню су-вид.

CyberQ II – система командоаппарата для барбекю, изменяющая температуру дыма, регулируя воздушный поток, идущий к тлеющим дровам.

ПИД контроллер для электрической сковороды Accu-Steam заменяет простую шкалу регулятора, обеспечивая большую точность.

Кофеварки эспрессо с устройством ПИД стали принципиально новым изобретением, позволившим бариста всегда варить отличный кофе.

Еще статьи