В статье в рамках импортозамещения автор разработал технологию производства термомешков из отечественных материалов, обеспечивающую высокое качество и доступную цену.

Ключевые слова : термомешок, запекание, микроволновка, теплопроводность, утеплитель.

В современном мире, когда темп жизни неуклонно растет, микроволновая печь стала незаменимым помощником на кухне. Она позволяет быстро разогревать, размораживать и даже готовить разнообразные блюда. Однако, зачастую, при запекании овощей в микроволновке мы сталкиваемся с проблемой неравномерного прогрева, пересушивания или потери полезных веществ. Но термомешок позволил решить эти проблемы, создавая оптимальные условия для запекания, сравнимые с духовой печью. Термомешок — это, по сути, небольшой «парничок» для микроволновки, созданный из термостойкой ткани, способной выдерживать высокие температуры и удерживать влагу. Внутри мешка создается эффект сауны, благодаря чему овощи готовятся в собственном соку, сохраняя все витамины и минералы. Особая структура сэндвича ткани для мешка обеспечивает равномерное распределение тепла, исключая возможность перегрева отдельных участков.

Преимущества термомешка очевидны. Во-первых, это скорость. Приготовление овощей занимает считанные минуты, значительно экономит время, что особенно ценно в условиях современного ритма жизни. Избавляет от мытья лишней посуды, простой в уходе — легко и просто стирается. Во-вторых, это простота использования. Не требуется никаких сложных настроек или специальных навыков. Просто поместите овощи в мешок, закройте его и поставьте в микроволновку. В-третьих, это здоровье. Отсутствие масла и минимальное время приготовления позволяют сохранить максимум полезных веществ. И, наконец, это вкус. Овощи получаются сочными, ароматными и невероятно вкусными, как будто только что с грядки. Бюджетная цена.

В условиях стремления к импортозамещению и развития отечественного производства, разработка структуры сэндвича термомешка для запекания овощей в микроволновке на основе отечественных тканей представляется актуальной и перспективной задачей. Это позволит не только снизить зависимость от импорта, но и создать продукт, максимально адаптированный к потребностям отечественного потребителя.

Целью данной работы является разработка и создание термомешка для запекания овощей в микроволновой печи, изготовленного из отечественных материалов, обеспечивающего равномерное прогревание, сохранение влаги и полезных веществ в процессе приготовления.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

Провести анализ существующих конструкций и материалов термомешков для запекания в микроволновой печи, выявить их достоинства и недостатки.

Исследовать свойства и характеристики отечественных тканей, пригодных для использования в термомешках, с учетом требований безопасности и эффективности.

Разработать оптимальную конструкцию сэндвича термомешка, обеспечивающую равномерное распределение тепла и предотвращающую пересушивание овощей.

Провести экспериментальные исследования разработанного термомешка, оценить его эффективность в сравнении с импортными аналогами и определить оптимальные режимы запекания различных видов овощей.

Разработать технологию производства термомешков из отечественных материалов, обеспечивающую высокое качество и доступную цену.

Физика работы термомешка

Термомешок работает, используя комбинацию нескольких физических принципов для эффективного приготовления овощей в микроволновке:

Улавливание влаги : Овощи содержат большое количество влаги. При нагревании в микроволновке эта влага испаряется. Мешок создает замкнутую среду, задерживая пар внутри.

Увеличение влажности : Повышенная влажность ускоряет процесс приготовления овощей. Пар конденсируется на поверхности овощей, нагревая их и способствуя равномерному приготовлению.

Изоляция и распределение тепла : Мешок создает дополнительный слой изоляции, помогая удерживать тепло вокруг овощей. Это также способствует более равномерному распределению тепла, предотвращая образование сухих или пережаренных участков.

Эффект пароварки : По сути, термомешок создает эффект пароварки прямо в микроволновке.

Основные принципы работы термомешка:

1. Теплопроводность : Термомешок должен эффективно распространять тепло от микроволновки по продуктам. Это требует использования тканей, которые способны равномерно передавать теплоту.
2. Удержание влаги : Термомешок должен сохранять влагу, чтобы предотвратить пересыхание продуктов, что особенно важно при приготовлении овощей.
3. Безопасность в микроволновке : Материалы, используемые для пошива, должны быть безопасны для микроволновки (не выделять токсичных веществ и не воспламеняться).

Конструкция термомешка

Термомешок обычно состоит из нескольких слоев ткани, каждый из которых выполняет свою функцию:

Внешний слой : Этот слой должен быть термостойким и прочным. Он обеспечивает защиту мешка и придает ему форму.

Внутренний слой : Этот слой контактирует с овощами и должен быть изготовлен из материала, который безопасен для пищевых продуктов, устойчив к высоким температурам и способен удерживать влагу.

Изоляционный слой : Этот слой улучшает теплоизоляцию мешка.

С учетом изложенных требований к термомешку и изучения свойств отечественных тканей выбраны следующие материалы:

— внутренний слой — ткань, которая непосредственно контактирует с продуктом: Полиэстер — это синтетическая ткань, которая обладает хорошей водоотталкивающей способностью и не позволяет влаге быстро испаряться. Использовали полиэстер с мембранным покрытием (к примеру, материал с мембраной из полиуретана), который препятствует потере тепла, не мешая при этом микроволнам достигать продуктов помогает сохранить овощи или другие продукты влажными, предотвращая их пересыхание;

— изоляционный слой для улучшения теплоизоляции:

— ватин (хлопок 40 %, шерсть 25 %, полиэстер 35 %). В настоящее время ватин всё менее популярен. Недостатки: большой вес и сравнительно высокие влагоудерживающие свойства.

— синтепон 80г/м ² . Утеплитель синтепон (50,80,100,150,200,300,400 г/м ² ). Полиэфирные волокна, из которых сделан синтепоновый наполнитель плавятся при температуре 250 °С. При нагреве до 180 °С он утрачивает свою прочность. Синтепон — нетканый материал, полученный из синтетических волокон. Он гораздо легче ватина, упругий, не теряет форму и не сваливается. Синтепон не гигроскопичный, благодаря чему сильно не намокает и легко высушивается. К тому же он выпускается белого цвета и при стирке утепленных вещей не линяет и не оставляет пятен на ткани верха. Изделие после стирки сохраняет форму и не теряет объемности.

—верхний слой — рогожка 100 % хлопок.

Экспериментально-исследовательская работа

В ходе выполнении данной исследовательской работы было проведено ряд экспериментов с различными видами тканей и их комбинацией. Все образцы имели одинаковые размеры: длину — 25 см, ширину — 20 см.

Экспериментальное оборудование:

— источник тепла — утюг с отпаривателем . Утюг нагревали до 140 °С, выключали и накрывали подошву утюга тканью, как показано на рисунке 3 и рисунке 4. Отпариватель создавал и поддерживал влажность между подошвой утюга и покрывалом из ткани, что имитировало влажную среду в процессе запекания овощей в термомешке. Измеряли пирометром зависимости изменения температуры от времени на поверхности ткани и изменения температуры подошвы утюга под тканью — термопарой.

Рис. 3. Подошва утюга

— экспериментальный материал (образцы тканей и их комбинаций);

— термометры: Устройство регистрации температуры: пирометр Benetech GM320 (рис. 5); термопара с цифровым мультиметром MY-62.

— часы .

Температуропроводность используемых тканей

Экспериментально исследовали температуропроводность текстильных материалов. Выбрано время исследования температуропроводности 6 минут. Такое максимальное время рекомендовано для запекания в микроволновой печи из соображений пожарной безопасности. Температуропроводность связана с процессом изменения температурного поля внутри материала. Она описывает, как быстро температура изменяется в результате изменения внешних условий (например, в результате нагрева или охлаждения). Температуропроводность связана с тем, как быстро тепло проникает в материал и равномерно распределяется по его объему.

Рис. 6. Зависимость температуры охлаждения подошвы утюга от времени

Температура в помещении 17 °С. Как видно из рис. 6 за 6 минут температура подошвы утюга изменилась на 50 °С.

Рис. 7. Зависимость температуры охлаждения подошвы утюга от времени в зависимости от ткани покрывала

Как следует из рис. 7, у рогожки самая высокая температуропроводность, а наилучшим хранителем тепла является синтепон.

Рис. 8. Зависимость температуры охлаждения подошвы утюга и верха покрывала от промежуточного слоя в покрывале

Рис. 9. Зависимость температуры охлаждения подошвы утюга от изоляционного слоя в покрывале

На рис. 8 приведены результаты исследований изменения температуры подошвы утюга и верха сэндвича покрывала в зависимости от изоляционного промежуточного слоя (ватин или синтепон) в покрывале. Следует отметить, что температура подошвы при измерении термодатчиком ниже (рис. 6, 7), чем при измерении пирометром (рис. 8). Это объясняется тем, что термодатчик не контактирует плотно с поверхностью подошвы, а находится с зазором по отношению к подошве утюга и показывает температуру увлажненного воздуха под покрывалом. Так же отметим, что температура верха покрывала в начале возрастает со временем (рис. 8) — это идет процесс нагревания покрывала, а затем устанавливается стационарный режим остывания совместно с подошвой утюга. Зависимости, показанные на рисунке 9, указывают, что использование в качестве изоляционного слоя синтепона плотностью 80г/м ² более эффективно, чем ватина. Следует отметить, что и стоимость ватина за 1м ² в 1,6 раза выше, чем синтепона.

Заключение

Рис. 10. Образцы термомешков из отечественных материалов, обеспечивающих высокое качество и доступную цену

Проведён анализ существующих конструкций и материалов термомешков для запекания в микроволновой печи, выявлены их достоинства и недостатки.

Исследованы свойства и характеристики отечественных тканей, пригодных для использования в термомешках, с учетом требований безопасности и эффективности.

Разработана оптимальная конструкция термомешка, обеспечивающая равномерное распределение тепла и предотвращающая пересушивание овощей.

Проведены экспериментальные исследования разработанного термомешка, оценена его эффективность в сравнении с импортными аналогами и определены оптимальные режимы запекания различных видов овощей.

Разработана технология производства термомешков из отечественных материалов, обеспечивающих высокое качество и доступную цену.

Изготовлена опытная партия мешков в количестве 12 шт. и передана учителям школы для проведения комплексных испытаний с использованием разных овощей и фруктов.

Литература:

1. Potato Express — мешочек для запекания — для быстрого приготовления картофеля в микроволновке. IRecommend. URL: https://irecommend.ru/content/meshochek-dlya-zapekaniya-potato-express-dlya-bystrogo-prigotovleniya-kartofelya-v-mikrovol (дата обращения: 20.02.2025).
2. Вавилов В. П., Климов А. Г. Тепловизоры и их применение. — М.: Интел универсал, 2002. — 88 с.
3. Конюхова С. В., Мухамеджанов Г. К., Сутягина Т. Ф. О номенклатуре нетканых фильтрующих материалов и областей их применения. // Технический текстиль. — 2002. — № 1. — с. 34–38.
4. Коротких А. Г. / Теплопроводность материалов/ А. Г. Коротких// Томский политехнический университет. — Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. — 97 с.
5. Исаченко В. П. / Теплопередача // Исаченко В. П., Осипова В. А., Сукомел А. С.// М.: Энергия. — 1969. — 439 с.
6. Платунов Е. С. / Теплофизические измерения и приборы // Платунов Е. С., Буравой С. Е., Курепин В. П. // Машиностроение. — Ленинград, 1986. — 256с.
7. Мальцева, Е. П. Материаловедение швейного производства. Е. П. Мальцева, — 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983–23с.