Этой статьей я начинаю цикл публикаций на тему моего студенческого проекта "Универсальный контроллер с Web-интерфейсом для нужд домашней автоматизации". В нем будет рассказан процесс создания такого микроконтроллера с отчетами по каждой из моих задач.
Задачи автоматизации, которые должен решать контроллер , были сведены к самым популярным и востребованным в направлении домашней автоматизации. Ими стали:
1. Автоматизация процесса копчения (использование в коптильных установках);
2. Автоматизация процесса ректификации и самогоноварения (использование в домашних самогонных аппаратах);
3. Автоматизация регулирования микроклимата (использование в теплицах и парниках, а также инкубаторах).
В данной статье будет подробно рассмотрен процесс копчения (кроме выбора расходников для копчения и подготовки продукта к процессу, например процесса засолки), проведен анализ устройств, применяемых для него, создана таблица регулируемых, измеряемых и управляемых параметров
1.Виды копчения и их температуры
Копче́ние — процесс тепловой обработки еды при помощи ароматизации, подрумянивания, приготовления или консервирования путём воздействия на неё дыма от горящего или тлеющего материала, чаще всего дерева. Продукты, которые чаще всего коптят - мясо, рыба, различные виды сыров, масло и различные колбасы.
Копчение делится на горячее и холодное. Горячий способ копчения представляет собой термическую обработку продуктов дымом, разогретым до определенной температуры (80 - 120°C). Им можно коптить, как сырые продукты, так и заранее проваренные полуфабрикаты. Процесс занимает минимум времени, так как коптильная камера располагается непосредственно над тлеющим очагом. На выходе получают деликатесы золотистых или матовых оттенков с сочной мякотью и нежным ароматом дыма.
Горячее копчение делится на 2 этапа: предварительное подсушивание продуктов и сам коптильный процесс. Сушка занимает около 1/4 всего времени при рабочей температуре внутри камеры 80 - 90°С. Остальные 3/4 времени продукты коптятся при 80 - 120°C.
В холодном копчении обработка продуктов происходит охлажденным дымом. Его температура дыма 18-30°С. Для охлаждения требуется специальное оборудование, само по себе оно не очень сложное, но в разы сложнее, чем коптильня горячего копчения. Процесс холодного копчения более времязатратен - от 8 часов до нескольких суток. Всё это время надо следить, как работает прибор, как коптятся продукты, иногда небольшое изменение температуры в помещении — сильно влияет на конечный результат. Скажем, не получится коптить на улице при 32°С, продукты успеют испортиться во время копчения. Не получится коптить и при низких температурах 10-13°С, так как дым будет слишком холодным.
Продукты получаются ароматными и вкусными, просто не такими яркими, как при горячем копчении. Считается, что холодное копчение сохраняет больше питательных веществ, так как не нагревает их и не разрушает.
Также обязательной частью процесса холодного копчения является процесс выветривания продукта. Обычно выветривание происходит в камере с включенным вентилятором конвекции либо на свежем воздухе. Температура при выветривании 15-25°С в зависимости от продукта.
Выветривание при горячем копчении является желательной, но не обязательной процедурой, так как время горячего копчения значительно меньше времени холодного и количество канцерогенных веществ, оседающих на продукте горячего копчения в разы ниже.
Ниже представлена таблица температурных режимов для различных продуктов в разных видах копчения
2.Дым при копчении
Стоит сказать и о дыме, рекомендованном для копчения продукции. Его можно условно разделить на 3 вида:
1. Низкотемпературный (температура тления щепы 300–350 С°)
2. Среднетемпературный (температура тления щепы 350–430 С°)
3. Дым горения (температура горения щепы 450 С° и выше)
Для получения богатого дымного аромата продукта и красивого цвета нужен либо низкотемпературный, либо среднетемпературный дым. Это обусловлено богатым ароматом этих видов дыма и их скоростью проникновения в продукты (низкотемпературный ложиться на 10–20% дольше чем среднетемпературный дым). Содержание канцерогенов в них много меньше, чем в высокотемпературном дыме, отсутствует яркий запах дегтя.
Интенсивность горения требуется регулировать двумя заслонками: заслонкой выброса дыма из камеры и заслонкой дымогенератора.
3.Популярные виды дымогенераторов и их устройство
Конструкция бытового дымогенератора в общем случаем состоит из резервуара для опилок с крышкой и зольником, фильтра для дыма и компрессора для его подачи в коптильную камеру. При холодном копчении в конструкцию дымогенератора добавляется еще один элемент – охладитель. Общая схема дымогенератора представлена на рисунке ниже
В среднем домашние дымогенераторы рассчитаны на 8-12 часов непрерывной работы и объем щепы от 3 до 7 литров. В качестве систем наддува в таких устройствах используются центробежные вентиляторы 3-12V 200-2000 , или же аквариумные компрессоры с производительностью от 9 л/мин (для вышеуказанных объемов).
Рассмотренный выше дымогенератор работает по принципу эжектора. В нем сжатый воздух, подаваемый от внешнего нагнетателя, устремляется к выходу (коптильной камере). Пониженное атмосферное давление, появившееся в эжекторе, заставляет двигаться дымовую массу из камеры накопителя вместе с воздухом в шкаф для копчения.
Большую вариативность настройки обеспечивает другой вид дымогенераторов – шнековые дымогенераторы. Принцип их работы заключается в получении дыма за счет шнека, который толкает щепу на нагревательный ТЭН, благодаря которому происходит процесс получения дыма. Отработанная щепа после нагрева сбрасывается в специальный поддон.
Как было сказано выше, этот вид дымогенераторов обладет рядом плюсов:
1. Получение дыма нужной температуры за счет управления нагревом ТЭНа;
2. Равномерная подача щепы за счет шнека, благодаря чему получается наиболее ароматный дым;
3. Изменяя скорость вращения шнека, можно регулировать количество дыма, поступающего в коптильную камеру;
4. Процесс происходит автоматически, участие человека в нем минимально.
Конструкция коптильни
Коптильня холодного копчения представляет собой цепочку связанных элементов. На рисунке наглядно показано ее устройство.
Основные составляющие – это:
- Топочная камера, или дымогенератор, в которой происходит сгорание древесины, тление опилок и образование дыма. Прочитайте информацию, как сделать дымогенератор для коптильни своими руками.
- Коптильная камера. Это может быть бочка или ящик, в которой размещаются продукты готовые к копчению.
- Дымоход. Именно по нему дым поступает в коптильную камеру.
Особенности коптильной камеры:
- Коптильная камера обязательно размещается выше топки для свободной циркуляции воздуха.
- Материал коптильной камеры может быть любым, не содержащий токсичных веществ, но предпочтительней - дерево.
- Во избежание попадания сажи в готовый продукт устанавливается решетка или сетка на входе в коптильную камеру.
Для контроля параметров температуры и влажности в коптильную камеру устанавливаются датчики измеряющие эти величины
На основе рассмотренных моделей генераторов и коптилен можно составить таблицу управляемых и измеряемых величин, с которыми необходимо будет работать нашему микроконтроллеру.