Методическая разработка открытого урока на тему "Сублимация"
методическая разработка

Методическая разработка

урока по химии

 тема:      Сублимация. Использование сублимации

в пищевой промышленности.

Специальность 19.02.10 Технология продукции общественного питания

разработчик:

Голубина Марина Анатольевна,

преподаватель высшей квалификационной категории

2018 год

Тема урока: Сублимация. Использование сублимации

 в пищевой промышленности.

Цели:

образовательные:

- Мотивация обучающихся к изучению химии, как одной из базовых дисциплин при освоении специальности «Технология продукции общественного питания».

- Формирование понятия о сублимационной сушке и ее применении в пищевой промышленности.

- Актуализация, расширение и углубление знаний о преимуществах и недостатках сублимации по сравнению с атмосферной сушкой продуктов.

развивающие:

Развитие у обучающихся умения связывать уже имеющиеся знания с вновь приобретенными, умение анализировать и выделять главное в изученном материале.

воспитательные:

Воспитание ответственного отношения к учебе, стремления к творческой, познавательной деятельности.

Тип: изучение нового материала

Вид: комбинированный урок

Методы:  объяснительно-иллюстративный с  элементами беседы, репродуктивный,   (ИКТ),  проблемно-сообщающие,  частично-поисковые, исследовательский

Оборудование:

•   Компьютер, мультимедиапроектор,  экран;

•   DVD-проектор,  монитор;

•   электронные носители с тематической информацией: компьютерная  

    презентация, тематические видесюжеты, вариант тестового задания.

План проведения занятия

1. Организационный момент

     Сообщение темы и постановка целей урока  

II.     Актуализация знаний

Повторение изученного учебного материала в форме фронтального опроса:

Вопрос 1. Назвать виды процессов теплопередачи при  тепловой обработке продуктов питания. (теплопроводность, конвекция, излучение)

Вопрос 2. Способы нагрева продуктов  в тепловом оборудовании. (поверхностный, объемный , комбинированный)

Вопрос 3. Какими видами теплопередачи осуществляется поверхностный нагрев продукта? (теплопроводностью и конвекцией при подводе тепла к центру продукта через его стенку)

Вопрос 4. В каких аппаратах реализуется объемный способ подвода тепла? (с инфракрасным (ИК), сверхвысокочастотным (СВЧ), электроконтактным (ЭК) и индукционным нагревом).

Вопрос 5. Какой способ нагрева называют диэлектрическим и почему? (СВЧ-нагрев, т.к. большинство пищевых продуктов плохо проводят эл. ток, т.е. являются диэлектриками).

Другие его названия – микроволновый, объемный – подчеркивают короткую длину волны электромагнитного поля и сущность тепловой обработки, происходящей по всему объему.

Вопрос 6. Назвать преимущества индукционного нагрева.

 (*продукт обрабатывается в специальной металлической наплитной посуде, которая нагревается практически мгновенно из-за направленного действия электромагнитного поля,

* потери тепла в окружающую среду минимальные, что сокращает затраты энергии на приготовление блюда по сравнению с обычной электроплитой на 40%,

*настил плиты изготавливается из керамических материалов и при тепловой обработке остается практически холодным).

  Подготовка учащихся к изложению нового материала:  просмотр тематического видеосюжета.

III. Изложение учебного материала по плану 

      Изложение нового учебного материала сопровождается презентацией, а также демонстрацией тематических видеосюжетов.

                                           Лекция по теме:

Сублимация. Использование сублимации

в пищевой промышленности.

 Слайд 2.          План:

1.   Сущность и назначение сублимации

2.   Преимущества и недостатки сублимации.

3.   Устройство и работа сублимационной сушилки.

4.   Применение сублимации в пищевой промышленности.

                     Вопрос 1. Сущность и назначение сублимации  

    Слайд 3.

           В общественном питании широко используют тепловую обработку продуктов в вакууме. Этот процесс называется сублимацией.

      Сублимация (возгонка) представляет собой технологию удаления воды из свежих продуктов вакуумным способом. т.е. при разрежении.

     Сущность сублима́ции в переходе вещества из твёрдого состояния сразу в газообразное, минуя жидкое.

      Обратным процессом является десублимация или конденсация.

  Слайд 4.

     Хорошо поддается сублимации вода, что определило широкое применение данного процесса как одного из способов сушки.

      При промышленной сублимации сначала производят заморозку исходного тела, а затем помещают его в вакуумную или заполненную инертными газами камеру.

Физически процесс сублимации продолжается до тех пор, пока концентрация водяных паров в камере не достигнет нормального для данной температуры уровня, в связи с чем избыточные водяные пары постоянно откачивают.

     Технологический процесс производства пищевых продуктов сублимационной сушки включает следующие стадии:

- отбор и предварительная обработка сырья;

- замораживание;

- сублимационная сушка;

- упаковка высушенных продуктов.

             Вопрос 2. Преимущества и недостатки сублимации по сравнению

                                                         с атмосферной сушкой.

Слайд 5.

*   Сублимированные продукты значительно превосходят сушеные по пищевой ценности, так как возгонке поддается только вода, а при термическом испарении теряются многие полезные вещества. Сублимация позволяет сохранить в получаемых продуктах питания до 98% полезных веществ, а также естественные вкусовые ощущения и запах исходных продуктов. При замачивании в воде, сублимированные продукты быстро возвращаются к естественной форме.

* Совершенство технологии позволяет хранить сублимированные продукты до пяти лет.

*  Например, фрукты после сублимирования весят в несколько раз меньше.

* И самое важное, что сырьем для производства сублимированных продуктов служат только свежие продукты - иначе они просто не выдерживают сублимации.

Слайд 6.

Недостатком пищевой сублимации является использование заморозки, что приводит к разрушению клеток, расширяющейся при замерзании водой.

Затраты на традиционную атмосферную сушку в два раза меньше затрат на сублимацию.

            Вопрос 3. Устройство и работа сублимационной сушилки.

Слайд 7.

Сушилка (рисунок 1) представляет собой герметически закрывающуюся камеру 1, в которую помещают материал на противнях 3. Наблюдается три стадии удаления влаги из материала: самозамораживание, сублимация, испарение остаточной влаги.

       Рисунок 1. Сушилка сублимационная:

                    1-камера;

              2-обогреватели;

                     3 – противни.

     Самозамораживание - это отвод тепла из продукта за счет теплоты испарения с понижением температуры ниже точки замерзания и образования кристаллов льда. Эта стадия протекает в процессе достижения в камере 1 глубокого вакуума (остаточное давление 1,00,1 мм рт. ст). При этом удаляется 10 - 15% влаги.

Сублимация - это удаление основной части влаги (40 - 60%) путем перехода влаги, находящейся в материале в виде льда, в пар, минуя жидкое состояние. Тепло на испарение влаги подводится к материалу излучением от обогреваемых теплоносителем (горячей водой) полых плит 2. Высушиваемый материал располагается на сетчатых противнях 3 между смежными плитами и подвергается двустороннему облучению (сверху и снизу). Сушка производится при осторожном и мягком обогреве замороженного материала, т.к.  количество передаваемого тепла не должно превышать его расхода на сублимацию льда без его плавления.

Испарение остаточной адсорбционно связанной влаги - это удаление части влаги, которая не замерзает даже при очень низких температурах. При этом температура материала быстро повышается.

Слайд 8.

На рис.2 показана схема сушилки для сублимационной сушки продуктов с комплектующим оборудованием   (слайд   ).   

         Рисунок 2. Схема сушилки для сублимационной сушки продуктов

На полки сушильной камеры 1 укладываются замороженные продукты. В камере создается вакуум с помощью насоса 3. Затем продукты постепенно нагревают и лед, минуя жидкую фазу, переходит в пар, который конденсируется на батареях осушителя (десублиматора) 2. Конденсатор 2  устанавливается между сушилкой и вакуум-насосом. Он охлаждается холодильным агентом, например, аммиаком до температуры более низкой, чем температура сублимации.

 Вследствие этого парогазовая смесь из сушилки непрерывно поступает в конденсатор, где основная масса пара замораживается на теплопередающих стенках, а газы и частично пары воды отсасываются вакуум-насосом в атмосферу. Установка снабжается двумя конденсаторами, которые попеременно размораживаются при подаче пара или воды.

      Несмотря на применение низкотемпературного теплоносителя (40 - 60оС), суммарный расход энергии на молекулярную сушку велик. Поэтому она применяется, когда высушиваемый материал (пенициллин, стрептомицин и другие медицинские препараты, плазма крови и др.) должен продолжительно сохранять биологические свойства.

Для получения 1 кг сухого продукта необходимо высушить 10 кг сырья.

Слайд 9.

Вопрос 4. Применение сублимации в пищевой промышленности.

      В Советском Союзе сублимационную сушку стали использовать в пищевой индустрии в 60-х годах 20 века, в основном для снабжения армии и флота продовольствием - легким и не требующим специальных условий хранения. В небольших объемах сублимированные продукты производили научно-исследовательские институты и научно-производственные объединения, ориентируясь на узкую группу потребителей - туристов, геологов, подводников и космонавтов.

Сублимированные продукты используются как основа для диетического и детского питания.

В общественном питании тепловую обработку продуктов в вакууме (точнее-при разряжении) широко применяют при сгущении (концентрации) ценных жидких продуктов: соков, молока, бульонов, соусов. Основное ее назначение – это получение концентратов при сохранении физико-химических свойств их компонентов, т.е. при сохранении пищевой ценности кулинарных изделий. Производство таких продуктов благодаря применению выпаривания можно осуществлять централизованно и обеспечивать ими кафе, закусочные. Концентрированные продукты проще транспортировать. Перед реализацией их требуется только разбавить кипяченой водой.

Слайд 10.

IV. Закрепление, обобщение и систематизация знаний.

     Для обобщения, систематизации  и первичное закрепления учебного материала студентам предлагаются задания для самостоятельной работы:

Задание 1.  Назвать как можно больше известных вам сублимированных продуктов

Задание 2. Назвать  как можно больше групп потребителей сублимированных продуктов

Задание 3. Перечислить преимущества сублимации по сравнению с атмосферной сушкой продуктов

V.  Контроль усвоения учебного материала.

    контроль усвоения учебного материала  проводится  в форме тестирования 

Слайд 11.

 1. Дать определение сублимации….

       а)  переход вещества из твёрдого состояния в газообразное, минуя жидкое

       б)  процесс нагревания продукта под вакуумом

       в) верно и первое, и второе определение

2. Каким способом сублимированные продукты быстро возвращаются к естественной форме?

          а)   разогрев в микроволновой печи    б) замачивание в воде  

                   в)  атмосферная сушка

Слайд 12.

3. Какой срок хранения сублимированных продуктов обеспечивают современные технологии?

           а)  до одного года      б) до трех лет       в) до пяти лет

4. В сублимационной сушилке наблюдается три стадии удаления влаги из материала.    Выбрать вариант ответа, где они перечислены в хронологической последовательности:

         а) самозамораживание,  сублимация, испарение остаточной влаги

         б) сублимация, испарение остаточной влаги, самозамораживание

         в) испарение остаточной влаги, самозамораживание, сублимация

Слайд 13.

5.  При каком остаточном давлении протекает процесс самозамораживания в камере глубокого вакуума?

   а) 10010 мм рт. ст       б)  1,00,1 мм рт. ст       в)  100,1 мм рт. ст

6.  На какой стадии из трех ниже перечисленых происходит  удаление основной части влаги (40 - 60%) путем перехода влаги, находящейся в материале в виде льда, в пар, минуя жидкое состояние?

      а) самозамораживание   б) сублимация   в) испарение остаточной влаги  

Слайд 14.

7.  Каков режим обогрева замороженного материала при сушке его в камере сублимационной сушилки?

                           А)  резкое повышение температуры

                           б)  плавный, но достаточно быстрый нагрев  

                           в) осторожный и мягкий обогрев      

8. Как называется процесс, обратный сублимации?

                    А) конденсация      б) испарение     в) концентрация

VI. Подведение итогов урока.  Рефлексия

         Оценка работы студентов.

        Литература:

1.  Горбунцова С.В. Физическая и коллоидная химия (в общественном питании),  Альфа-М: ИНФРА-М , 2013
2. Л.А. Исайчева  Физическая и коллоидная химия: краткий курс лекций, 

      Саратов, 2016

Интернет-ресурсы:

1. http://festival.1september.ru/articles/635252/
2. http://www.alhimik.ru - полезные советы, эффектные опыты, химические новости
3. www.krugosvet.ru/ универсальная энциклопедия «Кругосвет»
4. http://chemistry-chemists.com/