* the surface temperatures of the h

* the surface temperatures of the heating and receiving materials

* the surface properties of the two materials

* the shapes of the emitting and receiving bodies.

The amount of heat emitted from a perfect radiator (termed a black body) is calculated using the Stefan-Boltzmann equation:

Q = oAT4

where Q (Js-1) = rate of heat emission, s = 5.7 x 10—8 (Js^m^KT4) the Stefan- Boltzmann constant, A (m2) = surface area and T (K = °C + 273) = absolute temperature. This equation is also used for a perfect absorber of radiation, again known as a black body. However, radiant heaters are not perfect radiators and foods are not perfect absorbers, although they do emit and absorb a constant fraction of the theoretical maximum. To take account of this, the concept of grey bodies is used, and the Stefan- Boltzmann equation is modified to:

Q = soAT4

where e = emissivity of the grey body (a number from 0 to 1) (Table 18.3). Emissivity varies with the temperature of the grey body and the wavelength of the radiation emitted.

The amount of absorbed energy, and hence the degree of heating, varies from zero to complete absorption. This is determined by the components of the food, which absorb radiation to different extents, and the wavelength of the radiated energy. Some of this radiation is absorbed and some is reflected back out of the food. The amount of radiation absorbed by a grey body is termed the absorptivity (a) and is numerically equal to the emissivity (Table 18.3). Radiation which is not absorbed is reflected and this is expressed as the reflectivity (1 — a). There are two types of reflection: that which takes place at the surface of the food and that which takes place after radiation enters the food structure and becomes diffuse due to scattering. Surface reflection produces the gloss observed on polished materials whereas body reflection produces the colours and patterns of a material.

The wavelength of infrared radiation is determined by the temperature of the source. Higher temperatures produce shorter wavelengths which have a greater depth of penetration. The net rate of heat transfer to a food therefore equals the rate of absorption minus the rate of emission:

Q = soA(T 1 — T 4)

where T1 (K) = temperature of emitter and T2 (K) = temperature of absorber.

Table 18.3 Approximate emissivities of materials in food processing

Material Emissivity

Burnt toast 1.00

Dough 0.85

Water 0.955

Ice 0.97

Lean beef 0.74

Beef fat 0.78

White paper 0.9

Painted metal or wood 0.9

Unpolished metal 0.7-0.25

Polished metal < 0.05

From Earle (1983) and Lewis (1990).

Table 18.4 Infrared emitter characteristics

Maximum Maximum

running Maximum process Radiant Convection Heating- Type of temperature intensity temperature heat heat cooling Expected

emitter (°C) (kWm~2) (°C) (%) (%) time(s) life

domestic microwave ovens to brown the surface of foods; and to heat-shrink packaging film (Chapter 25).

18.3.3 Effect on foods

The rapid surface heating of foods seals in moisture and flavour or aroma compounds. Changes to surface components of foods are similar to those that occur during baking and are described in Chapter 16.

18.4 Acknowledgements

Grateful acknowledgement is made for information supplied by: APV Baker Ltd, Peterborough PE4 7AP, UK; The National Committee for Electroheat, London SW1P 4RD, UK; Strayfield International Ltd, Reading RG4 7DW, UK; Raytheon Corporation, Waltham, MA 02154, USA.

Kết quả (Việt) 1:

* Các nhiệt độ bề mặt sưởi ấm và nhận vật liệu* Các thuộc tính bề mặt của các thành phần hai* Các hình dạng của các phát ra và nhận được cơ quan.Số lượng nhiệt phát ra từ một tản nhiệt hoàn hảo (gọi là một vật đen) được tính bằng cách sử dụng phương trình Stefan Boltzmann:Q = oAT4nơi Q (Js-1) = tốc độ phát thải nhiệt, s = 5.7 x 10-8 (Js ^ m ^ KT4) liên tục Stefan - Boltzmann, một (m2) = diện tích bề mặt và T (K = ° C + 273) = nhiệt độ tuyệt đối. Phương trình này cũng được sử dụng cho một hấp thụ hoàn hảo của bức xạ, một lần nữa được biết đến như một vật đen. Tuy nhiên, máy sưởi bức xạ không bộ tản nhiệt hoàn hảo và thực phẩm là không hoàn hảo xóc, mặc dù chúng phát ra và hấp thụ một phân số liên tục của lý thuyết tối đa. Để có các tài khoản này, khái niệm về màu xám cơ quan được sử dụng, và phương trình Stefan - Boltzmann sửa đổi để:Q = soAT4nơi e = emissivity của cơ thể màu xám (một số từ 0 đến 1) (bảng 18.3). Emissivity khác nhau với nhiệt độ cơ thể màu xám và bước sóng của bức xạ phát ra.Số lượng hấp thụ năng lượng, và do đó mức độ hệ thống sưởi, thay đổi từ số không để hoàn thành sự hấp thụ. Điều này được xác định bởi các thành phần của thực phẩm, hấp thụ bức xạ để extents khác nhau, và các bước sóng năng lượng chiếu. Một số bức xạ này được hấp thụ và một số được phản ánh trở lại ra khỏi thực phẩm. Số lượng bức xạ hấp thụ bởi cơ thể màu xám được gọi là absorptivity (a) và số lượng tương đương với emissivity (bảng 18.3). Bức xạ được hấp thụ không được phản ánh và điều này được thể hiện như phản xạ (1 — một). Có hai loại của sự phản ánh: điều đó diễn ra trên bề mặt của các thực phẩm và rằng đó diễn ra sau khi bức xạ vào cấu trúc thực phẩm và trở thành khuếch tán do tán xạ. Phản chiếu bề mặt sản xuất bóng quan sát trên vật liệu đánh bóng trong khi phản ánh cơ thể sản xuất các màu sắc và các mẫu vật liệu.Các bước sóng của bức xạ hồng ngoại được xác định bởi nhiệt độ của nguồn. Nhiệt độ cao hơn sản xuất bước sóng ngắn có độ sâu thâm nhập lớn hơn. Net tỷ lệ trao đổi nhiệt để một thực phẩm do đó bằng tỷ lệ hấp thụ trừ mức phát thải:Q = soA (T 1-T 4)nơi T1 (K) = nhiệt độ emitter và T2 (K) = nhiệt độ hấp thụ.Bàn 18.3 emissivities gần đúng của vật liệu trong chế biến thực phẩmVật liệu EmissivityBánh mì nướng bị cháy 1,00Bột 0.85Nước 0.955Băng 0.97Nạc bò 0,74Beef fat 0.78White paper 0.9Painted metal or wood 0.9Unpolished metal 0.7-0.25Polished metal < 0.05From Earle (1983) and Lewis (1990).Table 18.4 Infrared emitter characteristicsMaximum Maximumrunning Maximum process Radiant Convection Heating- Type of temperature intensity temperature heat heat cooling Expectedemitter (°C) (kWm~2) (°C) (%) (%) time(s) lifedomestic microwave ovens to brown the surface of foods; and to heat-shrink packaging film (Chapter 25).18.3.3 Effect on foodsThe rapid surface heating of foods seals in moisture and flavour or aroma compounds. Changes to surface components of foods are similar to those that occur during baking and are described in Chapter 16.18.4 AcknowledgementsGrateful acknowledgement is made for information supplied by: APV Baker Ltd, Peterborough PE4 7AP, UK; The National Committee for Electroheat, London SW1P 4RD, UK; Strayfield International Ltd, Reading RG4 7DW, UK; Raytheon Corporation, Waltham, MA 02154, USA.