Достоинства и недостатки. Классификация и устройство нагревателей.

 

По характеру своей работы рабочие элементы электронагрева­тельных аппаратов — электронагреватели — могут быть отнесены к преобразователям электрической энергии. В одних случаях они не­посредственно преобразуют электрическую энергию в тепловую и частично в электромагнитные колебания, в других — преобразуют электрическую энергию в электромагнитную, при этом взаимодей­ствие с объектом нагрева приводит к образованию тепловой энер­гии. Таким образом, все электронагреватели можно подразделить на три основных типа (рис. 6): преобразователи электрической энергии непосредственно в тепловую; преобразователи электричес­кой энергии в электромагнитную с промежуточным нагревом (ИК- генераторы); преобразователи электрической энергии в электромаг­нитные волны (СВЧ- генераторы, индукторы).

Электронагреватели первого типа по виду сопротивления могут быть подразделены на жидкостные и металлические.

Жидкостные электронагреватели используют в электродных пи-щеварочных котлах, в которых жидкая среда — электролит. Ток подводится к погруженным в жидкую среду стальным или медным пластинам (электродам), при этом жидкая среда нагревается. Мощ­ность этой группы электронагревателей зависит от удельного со­противления электролита, площади омываемых им пластин и рас­стояния между ними.

Преимуществами жидкостных электронагревателей являются: про­стота устройства, длительный срок службы электродов, отсутствие опасности перегорания электродов при понижении уровня элект­ролита (в этих случаях просто понижается мощность нагревателя), относительная простота регулирования теплового режима работы аппарата путем изменения уровня жидкости. Недостаток этой группы электронагревателей — изменение сопротивления электролита в зависимости от его концентрации, при этом, естественно, изме­няется и мощность нагревателя, что создает большие неудобства при эксплуатации соответствующих аппаратов. Жидкостные элек­тронагреватели не получили широкого распространения на пред­приятиях общественного питания. Поэтому мы не будем рассмат­ривать эту группу электронагревателей.

 

 

Преобразование электроэнергии в электромагнитную энергию с промежуточным нагревом (ИК-генераторы)

Преобразователи электроэнергии в электромагнитные волны

«Светлые»

СВЧ- генераторы

Индук­торы

С жидкост­ным сопро­тивлением

«Темные»

Открытые

Закрытые

 

На токах высокой частоты

На токах промыш­ленной частоты

С модуляцией электронов по скорости - магнетроны

С модуляцией электронов по плотности — триоды

Рис. 6. Классификация электронагревателей

Электронагреватели с металлическим сопротивлением по кон­структивному оформлению подразделяются на открытые, закры­тые (с доступом воздуха) и герметически закрытые (без доступа воздуха). К открытым относятся спирали, заключенные в бусы, канавки керамических плиток и подвешенные на фарфоровых изо­ляторах. Они обладают простотой изготовления и удобством заме­ны спиралей, однако отличаются небольшим сроком службы/так как не защищены от коррозионного действия атмосферной влаги и механических повреждений. Кроме того, при эксплуатации открытых электронагревателей имеют место повышенная опасность пораже­ния током и пожароопасность. Эти электронагреватели также не нашли широкого распространения.

К закрытым электронагревателям относятся конфорки различ­ных конструкций, к герметическим закрытым — трубчатые электро­нагреватели (тэны) и ребристые электронагреватели (рэны). Зак­рытые и герметически закрытые электронагреватели (тэны) широ­ко распространены на предприятиях общественного питания.

Второй тип электронагревателей (ИК- генераторы) можно под­разделить на «светлые» и «темные» в зависимости от длины волн14 максимального излучения (l_max) и, следовательно, от температу­ры нагрева генератора.

«Светлые» — такие генераторы, в спектре которых имеется видимая часть (светового) излучения (l = 0,4-0,8 мкм), а l_max = 0,77-2,66 мкм. К этому типу генераторов относятся кварцевые ИК- излучатели с йодным наполнителем КИ и КИО (буква «О» означает, что излучатели имеют отогнутые концы, выводимые за пределы рабочей камеры ап­парата и охлаждаемые воздухом), зеркальные сушильные лампы, силитовые электронагреватели (сэны).

«Темные» — такие излучатели, в спектре которых отсутствует видимое излучение, а l_max = 2,6—4,3 мкм, что приблизительно со­ответствует температуре 670—1020 К. К этому типу генераторов относятся трубчатые электронагреватели (тэны), конфорки, жарочные поверхности плит и сковород, стенки шкафов.

Устройство электронагревателей

В электронагревателях используется одно из основных свойств тока — способность нагревать проводники. Количество теплоты, выделяющейся в проводнике, пропорционально сопротивлению проводника, времени прохождения тока и квадрату силы проходя­щего по проводнику тока.

В электротепловых аппаратах предприятий общественного пи­тания применяются металлические и жидкостные (в электродных пищеварочных котлах) сопротивления. В последних электричес­кий ток подводится к стальным пластинам (электродам), погру­женным в воду. В этом случае вода является сопротивлением и нагревается при прохождении тока.

Материалы для металлических нагревателей должны обладать большим удельным сопротивлением, быть термостойкими (не под­вергаться окислению) и жаропрочными (не изменять механических свойств) при высоких температурах, иметь низкий температурный коэффициент. Такими материалами служат лента, проволока или прут из специальных сплавов с высоким омическим сопротивле­нием: это хромоникелевые — марки Х20НХ0, Х15Н60 и др. (них­ромы) и хроможелезистые — марки XI31-04, 0X231-05 и др. (фех­рали).

Электрическая изоляция, применяемая для изготовления нагре­вательных элементов, должна обладать высокой электрической и механической прочностью, хорошей теплопроводностью, малой влагопоглощаемостью, способностью противостоять резким колебани­ям температуры и не содержать веществ, которые при высоких температурах вступают в химические реакции с материалом нагре­вателей. В качестве изолирующего материала широко применя­ются слюда, миканит, окись магния (периклаз) и кварцевый песок. Кроме того, используется керамическая изоляция из шамота с ог­неупорной глиной.

Герметически закрытые электронагреватели

Герметически закрытые трубчатые электронагреватели или, как их сокращенно называют, тэны, получили наиболее широкое при­менение в тепловых аппаратах; по сравнению с другими нагревате­лями они отличаются компактностью, механической прочностью, удобством монтажа и эксплуатации.

Тэны  представляют собой трубку (оболочку) с на­ружным диаметром 13,5 мм, изготовленную из углеродистой стали с защитным гальваническим покрытием или из нержавеющей стали, внутри которой помещена нагревательная спираль, выполненная из нихромовой проволоки марки Х15Н60 диаметром от 0,3 до 1,0 мм. В пространство между оболочкой и витками спирали запрессован периклаз или кварцевый песок, которые служат изоляцией, и, об­ладая хорошей теплопроводностью, обеспечивают небольшой пере­пад температур между спиралью и поверхностью трубки.

Спирали присоединяются (спрессовываются) к стальным кон­тактным стержням, свободные концы которых выводятся наружу, и при помощи контактных гаек, шайб и кабеля подключаются к сети. Изоляция стержней обеспечивается фарфоровыми изолято­рами, закрепленными на специальном жаростойком лаке (герме­тике), что предохраняет трубку от попадания в нее воздуха или влаги. Развернутая общая длина тэна состоит из длины активной (греющей) части и пассивной, в которой размещаются контактные стержни.

Для тепловых аппаратов предприятий общественного питания тэны выпускаются в следующих основных исполнениях: воздушные, применяемые в жарочных и тепловых шкафах для подо! репа непод­вижного воздуха до температуры 35О°С; водяные — для подогрева воды и водных растворов до температуры кипения в мармитах с водяной ванной, пароварочных и других аппаратах; масляные, при­меняемые во фритюрницах и жаровнях для подогрева масел и пи­щевых жиров до температуры 200°С.

Тэны изготавливаются различной конфигурации с развернутой длиной трубки от 430 до 2467 мм и номинальной мощностью:

воздушные — от 0,2 до 1,125 кВт;

водяные — от 0,3 до 5 кВт;

масляные —- от 0,3 до 0,8 кВт.

Максимальная удельная мощность активной части трубки для воздушных тэнов: при неподвижном воздухе — 1,7 Вт/см², при подвижном воздухе — 6,0; для водяных — 9,9, для масляных — 6,7 Вт/см².

Трубчатый электронагреватель должен использоваться только в той среде, для которой он предназначен. При монтаже нагревате­ли не должны соприкасаться один с другим. Монтаж электрона­гревателей, работающих в жидкой среде, производится таким об­разом, чтобы активная часть нагревателя полностью находилась в жидкости.

Рис. 7. Герметически закрытые электронагреватели:

а — трубчатый электрический нагреватель (тэн): L_n — полная длина тэна; L — развернутая длина трубки; L_A — активная длина; L_K — длина контактных стержней в заделке; D — диаметр тэна; 1 — оболочка; 2 — контактный стержень; 3 — нагревательная спираль сопротивления; 4 — наполнители (периклаз); 5 — герметик; 6 — контактное устройство; 7 — изолятор;

б — ребристый электрический нагреватель (рэн); L_n — полная длина рэна; L_A — активная длина; L_BR, L_BH — длина внутреннего и наружного контактных выводов; D — диаметр рэна

Все токоведущие части следует защищать от случайного при­косновения. Выводы нагревателя должны хорошо омываться есте­ственным или искусственным потоком холодного воздуха и быть защищены от теплового излучения разогретого аппарата. Оболоч­ку каждого тэна рекомендуется надежно заземлять.

Электрическое сопротивление изоляции тэна в холодном состо­янии должно составлять не менее 10 МОм, в рабочем состоянии — не менее 0,4 МОм. Если сопротивление изоляции снижается, на­греватель надо тщательно просушить. При этом температура на поверхности оболочки не должна превышать 150°С. Процесс про­сушивания длится до тех пор, пока сопротивление изоляции не достигнет 10 МОм. Недопустимо отклонение фактического рабо­чего напряжения от номинального более чем на +5%.

Тэны могут устанавливаться в электротепловых аппаратах бло­ками, состоящими из нескольких штук, а также заливаться в цвет­ные и черные металлы и чугун, образуя нагревательные панели и конфорки.

Для определения мощности электронагревателя в нагретом со­стоянии следует указанную в каталоге мощность разделить на тем­пературный коэффициент К, который для температуры от 200 до 700°С варьирует в пределах 1,027—1,12.

Температура нагрева поверхности трубки электронагревателя зависит от удельной мощности и нагреваемой среды.

В зарубежной практике тэны изготавливаются с двумя спира­лями, запрессованными в трубку, один конец которой наглухо заделан, другой имеет выход для обоих контактных стержней; се­чение трубок различно: овально-сплюснутое, плоскотреугольное.

ЗАКРЫТЫЕ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛИ

Электронагревательные элементы закрытого типа состоят из нагревательных спиралей, помещенных в защитную оболочку, ко­торая предохраняет их от механических повреждений, но не пре­граждает к ним доступ воздуха.

Нагревательные спирали наматываются на основание, выпол­ненное из электроизоляционного жаростойкого материала, или запрессовываются в электроизоляционную массу (шамот с глиной, окись магния, периклаз и др.) и помещаются в прочный корпус

соответствующей формы либо в пазы основания аппарата для на­грева рабочих поверхностей.

Количество передаваемой теплоты и температура нагреватель­ного элемента зависят от коэффициента теплопроводности, тол­щины слоя изоляционного материала и степени его уплотнения. Примером применения нагревателей закрытого типа могут служить конфорки электроплит.

Рис. 8. Прямоугольная чугунная конфорка для электроплит:

1 — чугунная плита; 2 — ребра; 3 — пазы-канавки; 4 — нагревательная спираль; 5 — изоляция; 6 — стальной лист с однослойной прокладкой из алюминиевой фольги; 7 — стальной кожух; 8 — воздушная прослойка; 9 — изоляция из двух слоев фольги и листового асбеста; 10 — колодка; 11 — шины

Также существуют открытые электронагреватели, источники инфракрасного излучения,СВЧ- генераторы(электронагреватели третьего типа)[1]

 

. Теплопередачей, или теорией теплообмена, называют учение о распространении тепла в различных средах и о переходе тепла от более нагретых тел к менее нагретым. Есть только одно направление потока тепла — от горячих тел к холодным.

Все процессы, протекающие в котельных агрегатах, турбинах, конденсаторах, тепловых аппаратах приготовле­ния пищи, сопровождаются теплообменом.

Различают три основных способа передачи тепла: теп­лопроводность, конвекцию и излучение.

Теплопроводность — это передача тепла (тепловой энер­гии) при непосредственном соприкосновении отдельных час­тиц тела или отдельных тел, имеющих различные темпера­туры. Суть процесса состоит в том, что мельчайшие части­цы тела с более высокой температурой имеют большую кине- тическую энергию и при соприкосновении с частицами с мень­шей температурой отдают свою энергию, а последние ее воспринимают. При этом никакого переноса массы вещества не происходит. В чистом виде теплопроводность может на­блюдаться только в твердых телах.

Конвекция — перенос теплоты потоком жидкости или газа вследствие переноса массы вещества. Каждый элемент объема движущейся среды переносит теплоту при сопри­косновении с нагретой поверхностью. В этом случае более нагретые частицы сталкиваются с менее нагретыми и отда­ют им часть своей энергии теплопроводностью. Передача тепла конвекцией в сочетании с теплопроводностью называется конвективной. Существует два вида конвекции: свободная (естественная), возникающая из-за разности плотностей сре­ды, и вынужденная, возникающая под действием работы вентиляторов, насосов и т. д.

Излучение — процесс передачи тепла от одного тела к другому в виде лучистой энергии, которая, попадая на дру­гие тела, частично или полностью поглощается этими тела­ми и вызывает их нагрев. При этом присутствие физической среды. необязательно. Излучение имеет электромагнитную природу, причем в вакууме энергия излучения распростра­няется со скоростью света.

В реальных условиях имеет место сложный теплооб­мен, при котором передача тепла осуществляется одновре­менно всеми тремя способами.

Теплообмен между телами может происходить при ус­тановившемся или неустановившемся тепловом режиме. При установившемся, или стационарном, тепловом режиме тем­пература в каждой точке тела остается неизменной с тече­нием времени.

При неустановившемся, или нестационарном, тепло­вом режиме температура в каждой точке тела изменяется с течением времени. Процессы нагрева и охлаждения продук­тов в тепловых аппаратах и холодильных камерах соответ­ственно протекают при нестационарных режимах.

Конвективный теплообмен осуществляется между стен­кой сосуда и жидкостью (газом), омывающей эту стенку, при их непосредственном соприкосновении.

В зависимости от длины излучаемых волн проявляются различные свойства лучистой энергии. В связи с этим раз-J личают лучи: рентгеновские, ультрафиолетовые, световые! у-лучи, инфракрасные и т. д. В теплообмене большое значе-»] ние имеют тепловые (инфракрасные) лучи.

Все тела при температурах, отличных от нуля, облада­ют способностью испускать, поглощать и отражать лучис­тую энергию. Тело может также пропускать через себя лучи_г падающие на него от другого тела.

Лучистая энергия, падающая на тело, частично им по­глощается, частично отражается от его поверхности, а час-! тично пропускается телом на поверхность другого тела.

Для уменьшения потерь тепла боковыми поверхностями | тепловых аппаратов в окружающую среду в жарочных, пе-1 карских шкафах, в печах хлебопекарен и в другом оборудо­вании применяют экраны из алюминиевой фольги между внутренним и наружным коробом. В результате интенсив- J ность лучистого теплообмена между этими поверхностями уменьшается в (п+1) раз (п — количество экранов). Экраны способствуют повышению КПД теплового аппарата и сни­жению температуры на поверхности аппаратов до допусти­мых по стандартным нормам значениям.

Сложный теплообмен представляет собой совокупность одновременно протекающих процессов теплопроводности, конвективного переноса тепла и теплового излучения. На-* пример, если рассматривать нагрев воды в кастрюле, сто­ящей на электроплите, то здесь имеет место передача теп- 1 ла теплопроводностью, излучением и конвекцией.

При нагреве воды в котлах с промежуточным теплоно- сителем осуществляется передача тепла от пара пароводя-! ной рубашки к воде, т. е. имеет место переход тепла через стенку котла. Интенсивность такого перехода тепла через стенку оценивается коэффициентом теплопередачи.

Коэффициентом теплопередачи называется количество тепла, передаваемое от одной среды к другой через едини­цу поверхности стенки в единицу времени при разности тем­ператур между средами в один градус.

Сами стенки могут быть однослойными, двухслойными и многослойными, но суть физического явления передачи

I тепла остается одинаковой. При передаче теплоты от нагре­той среды, например, в жарочном шкафу теплота передает-I г я к поверхности внутренней стенки конвекцией, затем теп-I.попроводностью через все слои стенки и от последней на-I ружной поверхности стенки — конвекцией к другой среде (воздуху), температура которого ниже, чем температура I греющей среды.

14.3. Теплообменные аппараты

Теплообменным аппаратом называется устройство, в котором происходит передача тепла от одного теплоносите­ля к другому. Каждый теплообменный аппарат должен обес­печивать передачу требуемого количества тепла, при этом один теплоноситель нагревается, а другой — охлаждается.

Теплообменные аппараты можно классифицировать по следующим признакам:

♦ по способу передачи тепла от одного теплоносителя
к другому различают теплообменные аппараты поверхност­
ного типа (пищеварочные котлы, жаровни с косвенным обо­
гревом и др.) и теплообменники смешения, т. е. непосред­
ственного соприкосновения (пароварочные шкафы);

♦ по виду теплоносителя различают парожидкостные
теплообменные аппараты (теплообмен через стенку между
паром и жидкостью происходит во всех аппаратах с паро­
вым обогревом); жидкостно-жидкостные, когда оба теплоно­
сителя являются жидкостями, и газожидкостные. К после­
дним относятся газовые и огневые кипятильники;

♦ по расположению поверхности нагрева — на руба­
шечные, кожухотрубные, элементные однокорпусные,
элементные многокорпусные, погружные, оросительные
(рис. 14.1, а — е)\

♦ по конфигурации поверхности нагрева — на трубча­
тые горизонтальные, вертикально-кожухотрубные, змееви-
ковые, комбинированные, пластинчатые, ребристые, спи­
ральные (рис. 14.1, ж — н).

В тепловой аппаратуре предприятий общественного питания наиболее распространены теплообменные аппара-

Поверхностные теплообменные аппараты а — рубашечные, б - кожухотрубные; в - элемент­ные однокорпусные; г ~ элементные многокорпусные- д — погружные; е — оросительные; ж — трубчатые горизонтальные; з - вертикально-кожухот^убные и - змеевиковые; к - комбинированные; л - ^ тинчатые; м - ребристые; „ _ спиральные

ты поверхностного типа, в которых тепло от одного тепло­носителя к другому передается через разделительную стен­ку. Поверхность, через которую передается тепло, называ­ется поверхностью нагрева теплообменного аппарата

В последнее время все большее применение находят также теплообменные аппараты смешения, в которых от­сутствует разделительная стенка, а теплоноситель и терми-

ko'htL Г^{баТЫВаеМЫЙ ПР}°^{ДУКТ ИМеЮТ} ^^Редственный контакт. К таким аппаратам относят, как отмечалось паро-варочные шкафы. В рабочую камеру, куда загружают про­дукт, подается водяной насыщенный пар; продукт нагрева­ется и доводится до готовности, а пар охлаждается и кон­денсируется.

Из поверхностных теплообменных аппаратов на пред­приятиях общественного питания чаще всего встречаются теплообменники рубашечного типа (у пищеварочных котлов жаровен с косвенным обогревом). Теплоноситель подается в руоашку — герметически закрытое пространство, образуе­мое наружной поверхностью рабочей камеры и внутренней

передается от теплоносителя (водяной насыщенный пар, минеральное масло и др.), име­ющего более высокую температуру, через стенку терми­чески обрабатываемому продукту (рис. 14.1, а).

Широко применяются и поверхностные теплообменни­ки змеевикового типа. Такие теплообменники установлены, например, в кофеварках "Омния-Люкс" (рис. 14.1, и).

 

 

42.. Теплоносители

Все теплоносители, используемые на предприятиях об­щественного питания, в зависимости от класса оборудова­ния могут быть подразделены на три следующие группы:

♦ теплоносители для непосредственного контакта с
пищевыми продуктами — вода, водяной пар, жир, влаж­ный воздух;

♦ теплоносители для обогрева пищевых продуктов че­рез поверхность нагрева — вода, водяной пар, продукты
сгорания топлива;

♦ так называемые промежуточные теплоносители,
служащие для передачи теплоты от источника тепла (газо­вых горелок, электронагревательных элементов и т. п.) к пи­щевым продуктам, — вода, водяной пар, высокотемпературные органические теплоносители (ВОТ), минеральные масла и др.

С точки зрения технической и экономической целесооб­разности применения промежуточные теплоносители долж­ны иметь большую теплоту парообразования, малую вяз­кость, высокие температуры при малых давлениях и воз­можность регулирования температуры, а также быть деше­выми и доступными и не вызывать коррозию оборудования, что приводит к снижению эксплуатационных расходов.

Водяной пар как теплоноситель находит большое распространение вследствие высокого коэффициента теплоотдачи при конденсации и большой теплоты парообразования. Кроме того, постоянная температура конденсации при за­данном давлении дает возможность поддерживать постоянный температурный режим.

Пар получают при испарении и. кипении воды. Испаре­ние происходит с поверхности воды; его интенсивность воз­растает с увеличением температуры воды и уменьшением влажности воздуха. При определенной температуре воды парообразование происходит по всей ее массе. Этот процесс называется кипением^ а температура, при которой проис­ходит парообразование по всей массе, — температурой ки­пения. В процессе кипения температуры воды и пара одина­ковы. Температура кипения воды зависит от давления: с уве­личением давления температура повышается.

Различают пар насыщенный и перегретый. Насыщен­ный пар может быть сухим и влажным.

Сухим насыщенным паром называется пар, который при температуре насыщения (кипения) не содержит капе­лек жидкости. Он не устойчив, так как при незначительном охлаждении превращается во влажный пар, а при нагрева­нии при постоянном давлении — в перегретый.

Влажным насыщенным паром называется пар, содер­жащий в своем составе капельки жидкости. Он характери­зуется степенью сухости. Степенью сухости называется от­ношение массы сухой части насыщенного пара к общей мас­се данного насыщенного пара.

Влажностью пара называется отношение массы капе­лек жидкости к общей массе пара.

В качестве промежуточных теплоносителей при нагреве до высокой температуры (выпечка, жарка) используют­ся так называемые высокотемпературные органические теп­лоносители, к которым относятся дифенильная смесь и диа-рилметаны: дитолилметан (ДТМ) и дикумилметан (ДКМ).

Минеральные масла — это темные или светло-корич­невые жидкости, не имеющие запаха, которые являются продуктами переработки нефти и применяются в качестве теплоносителей в некоторых аппаратах. Это такие масла, как вапор-Т, компрессионные, цилиндровые и др. Темпера­тура кипения минеральных масел находится в пределах от 250 до 300°С и в тепловых аппаратах они находятся только в однофазном (жидком) состоянии. К недостаткам минераль­ных масел относятся значительное возрастание вязкости при длительном использовании и разложение под действием тем­пературы, что приводит к образованию на поверхности на­грева пленки, ухудшающей теплообмен. Интенсивность теп­лоотдачи от масла к стенке в 4—6 раз ниже, чем от конден­сирующихся водяных паров. Чтобы размеры теплового ап­парата не были слишком велики по сравнению с аппарата­ми, обогреваемыми водяным паром, рубашку масляного ап­парата заполняют почти полностью. Значительное количе­ство масла в рубашке теплового аппарата увеличивает его инерционность и снижает КПД.

Выбор того или иного вида теплоносителя в тепловом аппарате осуществляется на основе технической и экономи­ческой целесообразности. Техническая целесообразность оп­ределяется размерами аппарата, возможностью автомати­зации процесса нагрева, диапазоном регулирования мощно­сти, скоростью нагрева, безопасностью работы аппарата, КПД, простотой обслуживания и ремонта аппарата.

Экономическая целесообразность определяется дешевиз­ной и доступностью теплоносителя, его нейтральностью к металлам и продуктам, долгосрочностью работы без изме­нения физико-химических свойств, низкими эксплуатаци­онными расходами.

В конечном итоге окончательный выбор теплоносителя зависит от целевого назначения теплового аппарата, усло­вий его эксплуатации, надежности и профессионального уровня обслуживающего персонала.

 

 

Варочное оборудование

Общие сведения

Варка является основным способом тепловой обработки пищевых продуктов. Она может производится в жидкости (вода, бульон, молоко и т. д.) или на пару. При варке жид­кую среду нагревают до температуры кипения и выдержи­вают в ней продукт до готовности. Продолжительность на­гревания зависит от теплофизических свойств продукта (теп­лоемкость, плотность, теплопроводность), его геометричес­ких размеров и формы.

Продукт принято считать приготовленным, когда тем­пература в его центре достигает 98—100 °С. Тепловой поток в процессе приготовления продукта направлен с его поверх­ности к центру. Основной вид передачи тепла — теплопро­водность. Теплопроводность продукта зависит от содержа­ния в нем влаги. Чем больше содержание влаги в продукте, тем выше значение коэффициента теплопроводности. При содержании влаги в продукте 95—98% его теплопроводность примерно равна теплопроводности воды. При температуре 100 °С теплопроводность воды составляет 0,68 Вт/(м • К). Теп­лопроводность большинства пищевых продуктов находится в пределах от 0,12 до 0,58 Вт/(м • К). Низкая теплопровод­ность (0,12) характерна для продуктов с содержанием влаги 10—12%, т. е. для сухих продуктов. Теплопроводность воды считается достаточно высокой по сравнению с теплопровод­ностью воздуха, она примерно в 30 раз больше.

Для того чтобы быстро приготовить сухие продукты, например такие, как горох, фасоль, их необходимо замо­чить в воде. Замачивание бобовых приводит к впитыванию влаги и удалению воздуха, в результате чего их теплопро­водность увеличивается в 3—4 раза и примерно во столько же раз сокращается время приготовления. Длительность замачивания бобовых зависит от температуры воды: наиболее '

оптимальной считается температура 45—50 °С. При такой температуре рекомендуемое время замачивания от 4 до 12 ч.

Доведение продукта до готовности сопровождается на­ряду со множеством физико-химических изменений, в час­тности, и изменением содержания влаги. Уменьшение влаги в продукте приводит к уменьшению коэффициента тепло­проводности и снижению скорости распространения тепло­вого потока через слои продукта, прошедшего тепловую об­работку (слои, расположенные ближе к поверхности). Это удлиняет время тепловой обработки продукта. Поэтому од­ним из наиболее простых и эффективных путей ускорения тепловой обработки продукта является его измельчение.

Варка продуктов в атмосфере насыщенного пара (обо­грев "острым паром") происходит в пароварочных шкафах. Насыщенный пар, обволакивая продукт, соприкасается с ним и конденсируется, выделяя скрытую теплоту парообразова­ния, за счет которой продукт доводится до готовности. Вар­ка продуктов в атмосфере пара осуществляется быстрее, чем варка тех же продуктов в воде при равенстве их гео­метрических размеров и формы. Это объясняется тем, что в пароварочную камеру подается пар, температура которого выше температуры кипения воды. Следовательно, при вар­ке продуктов в атмосфере пара средний температурный напор между паром и продуктом выше, чем средний темпе­ратурный напор между кипящей водой и продуктом. Это приводит к увеличению теплового потока, подводимого в единицу времени на единицу поверхности продукта, по срав­нению с тепловым потоком, подводимым кипящей водой. Большое влияние на скорость приготовления продукта ока­зывает его форма. Чем больше отношение поверхности про­дукта к его объему, тем быстрее, при прочих равных усло­виях, приготавливается продукт. Например, морковь, наре­занная кубиками с гранью 8 мм, будет приготовлена в 1,5 раза быстрее, чем морковь, нарезанная в виде соломки размером 8x8x50 мм при одинаковом расстоянии от поверх­ности до центра в первом и во втором случаях.

Пищеварочные котлы

Пищеварочные котлы предназначены для варки бульо­нов, супов, каш и других блюд на предприятиях обществен­ного питания. Все пищеварочные котлы классифицируются следующим образом:

У По виду используемой энергии они подразделяются на твердотопливные, электрические, газовые и паровые.

По способу обогрева рабочей камеры они подразделяют­ся на котлы с непосредственным (твердотопливные, газо­вые) и косвенным обогревом, где в качестве промежуточно­го теплоносителя используется дистиллированная вода.

По способу установки пищеварочные котлы классифи­цируются на неопрокидывающиеся, опрокидывающиеся и со съемным варочным сосудом. I

По геометрическим размерам варочного сосуда пище­варочные котлы классифицируются на смодулированные, секционные модулированные и котлы под функциональные емкости. Немодулированные пищеварочные котлы имеют цилиндрическую форму варочного сосуда. Секци­онные модулированные котлы и котлы под функциональные емкости имеют варочный сосуд с прямоугольной (в плане) варочной емкостью. Варочный со­суд котлов под функциональные емкости имеет в плане раз­меры, соответствующие размерам функциональных ем­костей.

По классификации все пищеварочные котлы имеют бук­венно-цифровую индексацию. У смодулированных котлов буквы обозначают группу, вид котла и вид энергоносителя, а следующие за ними цифры — вместимость варочного со­суда в дм³. Например, индекс котла КПЭ-250 расшифровы­вается так: К — котел; П — пищеварочный; Э — электри­ческий; 250 — вместимость в дм³.

У секционных модулированных добавляются соответ­ственно буквы СМ; все остальные обозначения такие же, что и у смодулированных котлов.

У котлов под функциональные емкости индекс включа­ет буквы: К — котел; Э — электрический; цифра показывает вместимость варочного сосуда в дм³, например, котел КЭ-100.

Индекс устройств со съемным варочным сосудом УЭВ-60 расшифровывается так: У — устройство; Э — электричес­кое; В — варочное; 60 — вместимость, дм³.

Котлы, работающие под давлением в рабочей камере выше атмосферного, называются автоклавами. Их индекс, например, АЭ-60 расшифровывается так: А — автоклав; Э — электрический; 60 — вместимость, дм³.

Ввиду того что наибольшее распространение по спосо­бу обогрева получили котлы с косвенным обогревом (неопро­кидывающиеся и опрокидывающиеся), рассмотрим их ра­боту.

Принципиальная схема котла приведена на рис. 17.1. Ко­тел состоит из варочного сосуда б и корпуса — наружного котла 4, соединенных между собой сваркой. Пространство между ними образует греющую камеру — пароводяную ру­башку 2. В нижней части рубашки располагается парогене­ратор I, в котором вырабатывается водяной пар, заполняю­щий рубашку котла. Наружный котел заключен в тепловую изоляцию 3, которая закрыта кожухом 5. Сверху котел зак­рывается крышкой 7.

Пищеварочные котлы с косвенным обогревом оснащены контрольно-измерительными приборами и различного рода арматурой: двойным предохранительным клапаном 9, мано­метром 10 (для электрических опрокидывающихся котлов — электроконтактным), наполнительной воронкой И (у паро­вых котлов отсутствует), краном уровня 12 (у паровых кот­лов — продувочным), клапаном-турбинкой 8 (у котла с не­герметичной крышкой отсутствует).

Для защиты обслуживающего персонала от несчастных случаев, связанных с эксплуатацией котлов, предусмотре­но такое защитное средство, как двойной предохранитель­ный клапан (рис. 17.2), устанавливаемый на арматурной стой­ке. Клапан называется двойным, поскольку осуществляет двой­ную защиту: защищает котел от взрыва при повышении дав­ления пара в пароводяной рубашке свыше допустимой нор­мы и предотвращает деформацию при понижении давления