Варочно-жарочное оборудование

Плиты относятся к универсальным тепловым аппара­там, с помощью которых осуществляют варку, жарку, а также вспомогательные процессы тепловой обработ­ки продуктов при производстве кулинарной про­дукции.

Отмеченная универсальность плит предопределила их широкое применение на предприятиях общественно­го питания. Однако следует подчеркнуть, что проведение большинства технологических процессов на плитах тре­бует значительно больших затрат энергии, чем в специ­ализированных тепловых аппаратах. Например, варка костного бульона, осуществляемая в наплитном котле, установленном на поверхность электрической плиты, требует расхода электроэнергии на 15...20% больше, чем варка бульона в электрическом котле. Удельные расходы теплоты при варке супов, жарке котлет и пи­рожков во фритюре на 7... 15 % выше, чем в электри­ческих пищеварочных котлах, электросковородах и электрических фритюрницах.

Приведённые данные свидетельствуют о предпочти­тельном оснащении предприятий специализированными аппаратами, а также о необходимости проведения жёстких мер, направленных на экономию топлива при эксплуатации плит.

В зависимости от вида используемого топлива и энергии видоизменяются конструкции плит. Однако все плиты имеют общие конструктивные элементы: жарочные поверхности и объёмы жарочных и тепловых шкафов.

Секционно-модулированные плиты группируются на плиты, приготовление изделий на которых осуществляется в наплитной посуде; ПЭСМ-4; ПЭСМ-4Ш; ПЭСМ-4МБ; ПЭСМ-2; ПЭСМ-2К и на плиты изделия, на которых готовят непосредственно на жарочной поверхности, ПЭСМ-1Н, ПЭСМ-2НШ. Для обработки в функциональных ёмкостях используются плиты ПЭ-0,51, ПЭ-0,17.

В общественном питании используются малогабаритные плиты ПНЭН-0,2 и ПНЭК-2; несекционные ЭП-2М, ЭП-7, ЭП-8, ЭП-4 и плиты на газовом обогреве секционно-модулированные ПГСМ-2, ПГСМ-2Ш.

Секционно-модулированные плиты состоят из четырёх конфорок и жарочного шкафа с бортами для перемещения наплитной посуды. Предназначены для приготовления горячих блюд в наплитной посуде, а также для жарения, запекания и выпечки кулинарных и кондитерских изделий. Каждая конфорка имеет свой четырёхпозиционный переключатель с регулированием мощности её нагрева в соотношении 4:2:1. Нагрев жарочного шкафа осуществляется тэнами, расположенными по три сверху и снизу и имеющими раздельное включение. Температура в шкафу поддерживается автоматически терморегулятором.

 

К электрическим плитам предъявляют следующие технические требования:

· разность уровней рабочих поверхностей конфорок относительно друг друга и других частей рабочей по­верхности плиты не должна быть более 1 мм;

· шероховатость рабочей поверхности конфорки дол­жна быть не грубее Р_а=6,3 мкм;

· конструкция плит должна обеспечивать возмож­ность их регулирования по высоте для выравнивания их рабочих поверхностей при установке в технологи­ческие линии;

· зазор между смежными конфорками плит должен быть не менее 2,5 мм;

· разность температур в контролируемых точках рабо­чей поверхности, конфорки при работе вхолостую при номинальной мощности должна быть не более 90°С;

· разность температур воздуха в контролируемых точках рабочего пространства шкафа при работе вхолостую при номинальной мощности — не более 40°С;

· для обеспечения поддержания температуры воздуха в рабочем пространстве шкафа должен применяться датчик-реле температуры с диапазоном от 100 до 300°С;

· при наличии переключателя для регулирования мощности электронагревателей жарочного шкафа число ступеней регулирования должно быть не менее трёх;

·  мощность конфорки должна регулироваться пере­ключателем.

 

Для определения продолжитель­ности разогрева конфорок и шкафа их следует одно­временно включать на номинальную мощность и разо­гревать вхолостую.           

Теплотехнические и эксплуатационные показатели работы плит. Работу плит характеризуют следующие показатели: те­пловое напряжение жарочной поверхности и объёма шкафа, теплосъём жарочной поверхности, неравно­мерность распределения температуры на жарочной поверхности и в жарочном шкафу, средняя установившаяся температура жарочной поверхности и                 в жарочном шкафу, КПД, удельный расход энергоноси­теля, удельные металло- и энергоёмкость, продолжи­тельность разогрева до рабочей температуры,             на­дёжность.

Тепловое напряжение жарочной по­верхности плиты выражается отношением рас­хода теплоты (BQ^p_н ) к площади жарочной поверхности (F_жп), используемой в течение 1 ч, и определяется по уравнению

 

T_ж=(BQ^p_н)/(F_ж∙3600).                                                                                   (19)

 

Тепловое напряжение рабочей ка­меры шкафа представляет отношение расхода теп­лоты к объёму шкафа (V), используемого в течение часа:

 

T_ш=(BQ^p_н)/(V∙3600).                                                                                     (20)

 

Соответственно для электрических плит эти показа­тели определяются из выражений:

 

T_ж=Р_ж^пов/F_ж;                                                                                                  (21)

        

T_ш=Р_ш^пов/F_ш,                                                                                                (22)

 

где Р_ж^пов – мощность конфорки, Вт; Р_ш^пов – мощность тэнов шкафа, Вт; В – часовой расход топлива, кг/ч; F_ж – площадь жарочной поверхности, м²; V – объём рабочей камеры шкафа, м³; Q^р_н – низшая теплота сгорания топлива, Дж/кг.

Средняя установившаяся температура на жарочной поверхности t_ж^ср и средняя установившаяся температура в жарочном шкафу t_ш^ср опреде­ляются экспериментально.

Теплосъём жарочной поверхности плиты представляет собой отношение количества полезно используемой теплоты к 1 м² рабочей поверх­ности в течение 1ч:

  

Д_ж=Q₁/(F_жτ∙3600).                                                                                         (23)

 

Энергетический показатель – это от­ношение теплового напряжения Т_ж данного рабочего элемента плиты к максимальной рабочей температуре, t_max^ср. Соответственно он определяется:

для жарочной поверхности

Э_ж=Т_ж/ t_max^ср;                                                                                                 (24)

 

для жарочного шкафа

 

Э_ш=Т_ш/t_max^ср.                                                                                                  (25)

 

Согласно техническим требованиям средняя макси­мальная рабочая температура жарочной поверхности плиты должна быть в пределах 400….450 ⁰С, в жарочном шкафу – 300…360 ⁰С.

Температурный перепад на поверхности определяется как разность максимальной и минималь­ной температуры при установившемся режиме

 

Δt’_max=t^max_ж -t^min_ж.                                                                                          (26)

 

Аналогично температурный перепад определяется для жарочного шкафа

 

Δt’_ш=t^max_ш -t^min_ш.                                                                                            (27)

 

Удельная металлоёмкость рассчитыва­ется по формуле

 

m_м=М_пл/F_ж,                                                                                                    (28)

 

где М_пл – масса плиты, кг; F_ж – площадь жарочной поверхности, м².

 

Основным видом плит, используемых на предприятиях общественного питания, являются электрические плиты, поэтому целесообразно рассмотреть влияние эксплуатационных факторов на эффективность работы и срок службы электрических плит.

 

К числу эксплуатационных факторов, которые влияют на эффективность работы плиты и срок службы конфорок, относят соответствие формы и размеров дна наплитной посуды форме и размерам рабочей поверхности плиты, а также соответствие температурного режима конфорки требованиям технологического процесса.

Наплитная посуда должна иметь ровное дно, соответствующее форме и размерам рабочей поверхности плиты. В противном случае часть теплоты будет отдаваться конфоркой непосредственно окружающей среде. Исследованиями установлено, что использование наплитной посуды с искривлённым дном приводит к уве­личению времени тепловой обработки продуктов, их местному пригоранию, ухудшению качества готовых изделий и снижению КПД плиты. Если площадь дна посуды меньше площади поверхности конфорки, то расход энер­гии увеличивается за счёт увеличения потерь теплоты в окружающую среду. Если площадь дна посуды превышает площадь поверхности конфорки, то наряду с повышением расхода энергии увеличивается и время тепловой обработки продукта. При неровном (вогнутом или выпуклом) дне посуды также наблюдается из­лишний расход энергии.

Условный коэффициент теплоотдачи в контактном слое определяется главным образом характером контак­та соприкасающихся поверхностей. С этой точки зрения всю наплитную посуду в зависимости от формы поверх­ности её дна можно подразделить на две группы – с во­гнутым и с выпуклым дном.

При использовании наплитной посуды первой груп­пы контактирование поверхностей осуществляется по кольцу, определяемому наружными размерами дна посуды, во внутренней части которого остаётся раздели­тельный слой замкнутого воздушного пространства – воздушная подушка. Теплоотдача в этом случае будет осуществляться теплопроводностью между контактирующими частями дна сосуда и конфорки, лучеиспусканием жарочной поверхности конфорки и теплопроводностью слоя воздуха.

При использовании посуды второй группы, когда контактирование её дна с жарочной поверхностью конфорки осуществляется через отдельные контактирующие точки (пятна) касания, процесс передачи теплоты содержимому посуды можно подразделить на два основных вида – передача теплоты контактным способом в зонах касания и передача теплоты конвекцией и лучеиспусканием свободной (неконтактирующей) частью поверхности. При прогибе посуды, равном 4 мм, перерасход электроэнергии составляет до 35 %, время закипания при этом прогибе увеличивается до 21 мин, а КПД конфорки уменьшается.

Обычная посуда с тонким дном, легко поддающаяся деформации, снижает эффективность работы электро­плиты, а общий коэффициент теплопередачи в системе «конфорка – наплитная посуда» при нагреве воды и жира практически составляет не более 90...100 Вт/(м²·К). Дно любого тонкостенного сосуда, каким бы ровным оно ни казалось, контактирует с рабочей поверхностью конфорки через отдельные точки касания. Чем больше площадь точек касании приближается к площади дна посуды, тем эффективнее теплообмен в системе «кон­форка – наплитная посуда». На площадь «точек» каса­ния значительное влияние оказывают санитарное состояние рабочей поверхности плиты и относительное расположения конфорок в вертикальной плоскости при установки наплитной посуды одновременно на две кон­форки.

Температурный режим рабочей поверхности конфор­ки при работе её с наплитной посудой зависит от многих факторов: удельной мощности конфорки, состояния рабочей поверхности конфорки и дна наплитной посуды, величины зоны контакта этих поверхностей, коэффи­циента загрузки рабочей поверхности, количества и фи­зических свойств нагреваемой среды и т. д.

Температура по рабочей поверхности конфорки рас­пределяется неравномерно: в центральной части она значительно выше, чем на краях. Это объясняется тем, что периферические участки конфорки часть теплоты отдают боковыми (нерабочими) поверх­ностями в окружающую среду.

Неравномерный нагрев корпуса конфорки приводит к неодинаковому его расширению на различных участ­ках и, как следствие, к неравномерной деформации. Максимальный прогиб конфорки происходит в её центре. В результате прогиба (вспучивания) центральной части конфорки уменьшается контакт между дном наплитной посуды и жарочной поверхностью и ухудшают­ся условия теплообмена. Это приводит к снижению КПД плиты, увеличению потерь теплоты в ок­ружающую среду и времени тепловой обработки про­дуктов. Кроме того, многократное повторение прогиба конфорки приводит к усталости материала и образова­нию трещин в центральной её части.

В значительной мере процесс образования трещин ускоряет работа конфорки на полную мощность без наплитной посуды (холостой ход) и проливание жид­кости на рабочую поверхность. Пролитая жидкость интенсивно испаряется, поверхность в этом месте резко охлаждается и возникающие термоупругие деформа­ции могут привести к разрыву металла и образованию на теле конфорки трещины. Жидкость, попадая в трещи­ну, вызывает замыкание и перегорание спирали, и про­исходит преждевременный выход конфорки из строя.