Что такое термометр с биметаллическим стержнем?

По своей сути, термометр с биметаллическим стержнем представляет собой механический датчик температуры, работающий без батареек или электронных компонентов. Он состоит из длинного металлического стержня (щупа), соединенного с круглым циферблатным индикатором, с чувствительным элементом, расположенным возле кончика стержня. Слово «биметаллический» напрямую относится к внутренней физике: два разных металла — обычно сталь и медь или сталь и латунь — скреплены вместе в скрученную полосу. Поскольку каждый металл при нагревании расширяется с разной скоростью, катушка предсказуемо изгибается при изменении температуры, вращая иглу по калиброванному циферблату.

Термин «на ножке» отличает этот тип от поверхностных, инфракрасных термометров или термометров, монтируемых в духовке. Стержень — обычно длиной от 5 до 12 дюймов — должен быть вставлен в измеряемый продукт или вещество, позволяя сенсорному наконечнику достичь внутренней части, где температура наиболее важна.

Анатомия биметаллического термометра со стержнем

Понимание того, как устроен этот термометр, помогает объяснить, почему он работает и как его правильно использовать.

Как работает термометр с биметаллическим стержнем?

Принцип действия основан на фундаментальном свойстве металлов: они расширяются при нагревании и сжимаются при охлаждении, но разные металлы делают это с разной скоростью — свойство, измеряемое коэффициент теплового расширения . В биметаллический термометр Два металла с очень разными коэффициентами расширения ламинируются (склеиваются по длине) в тонкую полосу, которая затем наматывается в катушку внутри стержня.

Когда чувствительный наконечник подвергается воздействию тепла, два металла пытаются расширяться с соответствующей скоростью. Поскольку они соединены вместе, ни один из них не может свободно расширяться, в результате чего вся полоса изгибается в сторону той стороны металла, которая расширяется меньше. Катушка либо наматывается туже, либо разматывается в зависимости от того, повышается или падает температура. Это вращательное движение передается через простую механическую связь на стрелку на циферблате, которая перемещается по температурной шкале.

Точность этого механизма зависит от точности калибровки катушки и качества используемых металлов. Хорошо изготовленные биметаллические термометры имеют точность в пределах ±2°F (±1°C), что достаточно для большинства применений, связанных с безопасностью пищевых продуктов и кулинарии.

Типы и вариации

Биметаллические термометры со стандартной циферблатом

Самая распространенная версия с циферблатом 1–2 дюйма и стержнем из нержавеющей стали. Это рабочие лошадки коммерческих кухонь, используемые для проверки внутренней температуры жаркого, птицы, запеканок и других блюд. Обычно они небезопасны для использования в духовке — это означает, что их можно вставлять во время или после приготовления для быстрой выборочной проверки, а не оставлять в духовке на протяжении всего процесса приготовления.

Биметаллические термометры, пригодные для использования в духовке

Некоторые термометры с биметаллическим стержнем специально предназначены для того, чтобы оставаться в пище, пока она готовится в духовке. Они имеют более крупный и заметный циферблат (часто 2 дюйма и более) и рассчитаны на длительное воздействие тепла. Они обычно используются для запекания больших кусков мяса или целой птицы.

Термометры для конфет и жарки во фритюре

Эти специализированные варианты значительно расширяют температурный диапазон — до 400°F (200°C) или выше — чтобы выдерживать высокие температуры, необходимые для работы с сахаром и жарки. Они часто включают в себя зажим для крепления к боковой стенке кастрюли и могут отображать дополнительные контрольные точки (например, мягкий шарик, твердую трещину) непосредственно на циферблате.

Биметаллические термометры для промышленности и отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха

Помимо общественного питания, термометры с биметаллическим стержнем широко используются в промышленности и управлении зданиями для контроля температуры труб, производительности систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и температур технологических процессов. Они, как правило, имеют более длинные стержни, более широкие диапазоны измерений и более прочный корпус.

Как правильно использовать термометр с биметаллическим стержнем

Правильное использование имеет важное значение для получения точных показаний и предотвращения заболеваний пищевого происхождения. Даже самый качественный термометр даст неверные результаты, если его неправильно использовать.

• Вставьте на нужную глубину. Чувствительная зона охватывает примерно последние 2 дюйма штока. Термометр необходимо вставлять как минимум на эту глубину, а в случае с тонкими продуктами это означает, что нужно вставлять его сбоку, а не сверху.
• Избегайте костей, жира и хрящей. Размещение наконечника вблизи костей или жировых отложений приведет к неточным показаниям. Стремитесь к самой толстой и центральной части мяса.
• Подождите, пока игла стабилизируется. В отличие от цифровых термометров мгновенного считывания, биметаллическим моделям для достижения стабильных показаний может потребоваться 15–20 секунд. Терпение обеспечивает точность.
• Используйте ямочку в качестве ориентира. Если у вашего термометра есть углубление (ямочка) на стержне, это отмечает точку, которая должна находиться внутри продукта для точного измерения.
• Очищайте и дезинфицируйте между использованиями. Всегда очищайте ножку горячей мыльной водой или дезинфицирующей салфеткой, прежде чем вставлять ее в другие продукты, чтобы предотвратить перекрестное загрязнение.
• Регулярно калибруйте. Термометры со временем дрейфуют. Калибровка должна быть частью регулярного обслуживания кухни.

Калибровка термометра с биметаллическим стержнем

Калибровка — один из наиболее важных (и наиболее игнорируемых) аспектов обслуживания термометра. Неправильно откалиброванный термометр может сделать бессмысленным мониторинг температуры. Существует два широко используемых метода калибровки:

Метод ледяной точки (наиболее распространенный)

Наполните контейнер смесью колотого льда и холодной воды и оставьте на несколько минут, пока температура не достигнет 32°F (0°C). Вставьте стебель в ледяную воду так, чтобы кончик был погружен как минимум на два дюйма и не касался боковых сторон или дна. Подождите 30 секунд, пока игла стабилизируется. Если он не показывает ровно 32°F, используйте калибровочный ключ или плоскогубцы, чтобы повернуть калибровочную гайку (расположенную на задней части шкалы), пока игла не выровняется правильно.

Метод точки кипения

Доведите глубокую кастрюлю с водой до полного кипения. Опустите стержень термометра в кипящую воду как минимум на два дюйма, избегая контакта с кастрюлей. На уровне моря вода кипит при температуре 212°F (100°C); на больших высотах температура кипения снижается примерно на 1°F на каждые 550 футов высоты. Отрегулируйте калибровочную гайку соответствующим образом.

Преимущества и ограничения

Почему стоит выбрать термометр с биметаллическим стержнем?

Непреходящая популярность биметаллической конструкции обусловлена ​​ее надежностью и простотой. Благодаря тому, что не умирает батарея, не выходит из строя печатная плата и не трескается дисплей, эти инструменты могут работать в течение многих лет при минимальном уходе. Они интуитивно понятны визуально — любой может прочитать аналоговый циферблат, а большая ножка обеспечивает надежный и удобный захват даже в загруженной кухне.

С точки зрения безопасности пищевых продуктов их варианты, пригодные для использования в духовке, позволяют осуществлять непрерывный мониторинг, не открывая духовку и не теряя тепла, что является настоящим практическим преимуществом. Они также значительно более доступны по цене, чем цифровые датчики высокого класса, что делает их доступным выбором как для домашних поваров, так и для профессионалов.

Ограничения, о которых следует знать

Самым существенным ограничением является время отклика. Биметаллический термометр со скоростью 15–20 секунд на одно показание заметно медленнее, чем цифровые модели на основе термопар, что может стать существенным неудобством на быстро развивающейся кухне. Им также требуется минимальная глубина введения около двух дюймов, что делает их плохо подходящими для тонких нарезок, таких как рыбное филе, котлеты для гамбургеров или куриные грудки — в тех случаях, когда цифровой термометр с тонким наконечником превосходен.

Кроме того, биметаллические термометры могут выйти из строя в результате грубого обращения или термического удара (например, если их поместить в ледяную воду сразу после измерения горячей пищи). Поэтому регулярные проверки калибровки не подлежат обсуждению для всех, кто полагается на них в вопросах соблюдения требований безопасности пищевых продуктов.

Биметаллические термометры для обеспечения безопасности пищевых продуктов

Правила безопасности пищевых продуктов в большинстве стран требуют, чтобы температура приготовления различных категорий продуктов проверялась калиброванным термометром, а биметаллический термометр со стержнем прямо указан в качестве одобренного прибора такими органами, как Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) и Служба безопасности и инспекции пищевых продуктов Министерства сельского хозяйства США (FSIS).

Ключевые минимальные внутренние температуры, которые следует знать при использовании биметаллического термометра, включают: 165°Ф (74°С) для птицы и фаршированных продуктов; 160°Ф (71°С) для мясного фарша; 145°Ф (63°С) для цельных кусков говядины, свинины, баранины и морепродуктов (с трехминутным отдыхом); и 140°Ф (60°С) для горячего хранения уже приготовленных блюд. Надежное соблюдение этих пороговых значений — это именно то, для чего предназначен правильно откалиброванный термометр с биметаллическим стержнем.

Советы по техническому обслуживанию и уходу

• Никогда не погружайте циферблат в воду. Корпус циферблата не является водонепроницаемым. Промойте только шток и при необходимости протрите область циферблата влажной тканью.
• Хранить в вертикальном положении или в защитном чехле. Изгиб или падение штока может повредить биметаллическую катушку или нарушить калибровку.
• Калибруйте после падения или удара. Даже умеренное воздействие может изменить положение иглы.
• Проверьте, нет ли запотевания циферблата. Влага внутри циферблата может указывать на неисправность уплотнения; запотевший циферблат часто указывает на то, что термометр больше не работает надежно.
• Замените треснутые или погнутые стебли. Изогнутый стержень изменяет геометрию биметаллической катушки и ухудшает точность, что калибровка не может исправить.

Биметаллический термометр со стержнем — один из самых прочных, надежных и физически интуитивно понятных инструментов измерения температуры. Используя предсказуемое дифференциальное расширение двух связанных металлов, он преобразует тепловую энергию в прямое механическое считывание — без электроники, без экрана, без батареек. Хотя это не самый быстрый и не самый универсальный из имеющихся термометров, он по уважительной причине остается краеугольным инструментом в сфере общественного питания, домашней кухни и промышленного мониторинга: он работает стабильно, служит годами, его можно легко обслуживать и калибровать на месте.

Понимание того, как он работает, как его правильно использовать и как поддерживать его калибровку, гарантирует, что ваш термометр с биметаллическим стержнем будет продолжать обеспечивать безопасные и точные показания температуры в течение длительного времени.