5076

Магнетроны. Основным элементом СВЧ-установки является СВЧгенератор – прибор, в котором электрическая энергия постоянного или переменного тока преобразуется в энергию электромагнитного поля сверхвысоких частот. Широкое применение в электротермических установках СВЧ в качестве генераторной лампы нашли магнетроны непрерывного генерирования, которые характеризуются относительно простой конструкцией, достаточно высокой мощностью и КПД. Геометрические параметры магнетрона, параметры электрического и магнитного полей выбирают с таким расчётом, чтобы электроны, взаимодействуя с переменным электрическим полем, наведённым в зазорах резонатора, отдавали этому высокочастотному электрическому полю резонатора часть своей энергии, приобретённой при их ускорении постоянным электрическим полем, приложенным между катодом и анодом. Энергия, возникающая в системе резонаторов, с помощью индуктивной петли связи и коаксиальной линии подаётся к внешней нагрузке.

Магнетроны непрерывного генерирования для электротермических СВЧаппаратов имеют выходную мощность от 0,5 до нескольких десятков киловатт, КПД их может достигать 70 % и выше.

91

Тема 10. АППАРАТЫ С ИК- И СВЧНАГРЕВОМ

Аппараты с ИК-нагревом классифицируются по следующим признакам: принципу действия (периодического или непрерывного) и по виду используемых излучателей (светлые или тёмные).

Общими элементами аппаратов с ИК-нагревом являются: рабочие камеры, ИК-излучатели (светлые или тёмные), транспортирующий орган, обеспечивающий постоянное (или шаговое) движение продукта в рабочей камере, приборы, регулирующие температурный режим в камере.

В настоящее время в отрасли эксплуатируется значительное количество аппаратов с ИК-нагревом зарубежного производства. Принципы их устройства аналогичны принципам устройства аппаратов отечественного производства.

10.1. Аппараты с ИК-нагревом периодического действия

Печь шашлычная ПШСМ-14, печь шашлычная ШР-2. В шашлычных печах и грилях осуществляют жарку мяса (шашлык), рыбы, птицы, запекают тесто с сыром и другими видами начинки.

Гриль электрический ГЭ-3. Электрогриль предназначен для приготовления на небольших предприятиях общественного питания блюд из натурального мяса — шашлыков, отбивных и птицы.

Гриль электрический ГЭ-4 по конструкции аналогичен грилю ГЭ-3. Основное отличие заключается в наличии переключателя для включения ИК-нагревателей и кнопочного выключателя для двигателей привода вертела

10.2. Аппараты с ИК-нагревом непрерывного действия

Конвейерная печь ПКЖ предназначена для непрерывной жарки изделий из мяса (котлет, ромштексов, антрекотов) без их переворачивания. Основные узлы печи – жарочная камера, нагревательные элементы инфракрасного излучения (в кварцевых трубках), устройство для фильтрации паров, цепной транспортер, транспортирующие противни, электрооборудование (панель электроаппаратуры и два пульта управления).

92

Режим работы конвейера в зависимости от вида обрабатываемых продуктов задаётся с помощью реле времени, рукоятка которого выведена на лицевую панель печи. Обрабатываемые продукты укладывают на предварительно смазанные противни и подают на конвейер. Соответствующими кнопками на пульте управления включают движение конвейера и нагревательные блоки по заранее заданной программе. Противни по мере движения конвейера устанавливаются вплотную друг к другу и попадают в жарочную камеру, состоящую из отдельных теплоизолированных панелей. В камере продукты облучаются верхними нагревателями с отражателями непосредственно, а нижними – через стенку противней, которые для лучшего поглощения лучистой энергии выполнены из чёрного металла. Нагревательные элементы неравномерно распределены по всей длине печи, что в сочетании с шаговым движением конвейера обеспечивает направленный на изделие пульсирующий тепловой поток. При выходе из жарочной камеры противни с готовыми продуктами снимают с конвейера и ставят на стол раздачи.

При обработке пищевых продуктов ИК-нагревом наилучшее качество готовых изделий обеспечивается при соблюдении следующих требований: интенсивность и продолжительность подвода ИК-энергии должна соответствовать темпу физико-химических изменений белковой основы продуктов, обеспечивать равномерный нагрев поверхности изделий, предотвращать «ожог» поверхности, проводиться в режиме, обеспечивающем максимальный выход.

Обжарочный агрегат ЖА-1 предназначен для выработки печёных овощей и фруктов.

10.3. Аппараты с СВЧ-нагревом

Данные аппараты предназначены для быстрого размораживания, разогрева и приготовления пищи, а также выполнения некоторых технологических процессов в пищевой промышленности (сушка, экстрагирование, размораживание).

В настоящее время зарубежная и отечественная промышленность выпускает широкую номенклатуру СВЧ-аппаратов. Принцип работы СВЧ-аппаратов заключается в следующем: магнетрон генерирует электромагнитную энергию, передаваемую по волноводу в рабочую камеру. Диэлектрик, находящийся в камере, подвергается воздействию электромагнитного поля и нагревается.

93

Продолжительность тепловой обработки продуктов в СВЧ-поле обратно пропорциональна влагосодержанию и отличается от сроков доведения до готовности при традиционном способе энергоподвода. Например, в соответствии с традиционной технологией продолжительность варки мяса имеет большую длительность, чем варка моркови. При СВЧ-термообработке мясо и морковь доводят до готовности за одинаковый промежуток времени. Это объясняется тем, что мясопродукты можно отнести к полупроводниковым веществам с ионным характером проводимости и неоднородной микро- и макроструктурой. В первом приближении мясо можно рассматривать как систему, состоящую из двух фаз – межклеточная жидкость – внутриклеточное вещество. Межклеточная ткань является полупроводником с преобладанием диэлектрических свойств. Внутриклеточное вещество представляет собой электролит с ионным, характером проводимости. В целом такая структура обеспечивает благоприятный режим для воздействия электромагнитного поля.

Овощи также обладают достаточно большой влажностью, чем и объясняется их высокая скорость нагрева.

С целью уменьшения неравномерности СВЧ-нагрева применяют технические приспособления и технологические приёмы. К техническим приспособлениям относятся диссекторы, вращающиеся столики, специальные виды посуды. К технологическим приёмам следует отнести термостатирование, увлажнение, применение различных видов панировок и др.

94

Тема 11. ПИЩЕВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

11.1. Технологические требования к пищеварочному оборудованию

Варка пищевых продуктов осуществляется в технологических жидкостях (бульон, молоко, вода), являющихся компонентами кулинарной продукции (в отдельных процессах технологическая жидкость сливается). За последние годы всё более широкое распространение получает как наиболее прогрессивный процесс варка продуктов в атмосфере влажного насыщенного пара при его непосредственном воздействии на продукт (так называемый острый пар). По температурным режимам процесс варки может быть осуществлён при температурах ниже 100 °С, при 100 °С и выше 100 °С. Варьирование температурными режимами в процессе варки пищевых продуктов осуществляется изменением давления в рабочих камерах варочных аппаратов. Приведенные способы и режимы варки пищевых продуктов позволяют сделать общую классификацию варочных аппаратов по ряду определяющих технологических признаков (таблица 7).

Таблица 7 – Классификация варочного оборудования

95

Каждая группа приведённых в таблице 7 аппаратов имеет свои конструктивные особенности, обусловленные видом топлива, теплоносителя, энергии.

Конструкции варочных аппаратов должны соответствовать технологическим требованиям конкретного процесса варки пищевого продукта или кулинарного изделия в целом. Основные технологические требования, предъявляемые к конструкциям варочных аппаратов, сводятся к получению высококачественного готового продукта с максимальным сохранением (от исходного в сырье) пищевых (белков, жиров, углеводов), минеральных, экстрактивных веществ, витаминов при минимальных затратах теплоты. Технологические цели в процессах варки различных продуктов предопределяют технологические требования к группам аппаратов и их конструкциям (таблица 8).

Как правило, варку в жидкости при атмосферном давлении проводят в двух режимах. При первом режиме жидкость доводят до кипения, далее температуру жидкостей несколько снижают (на 2...3°С) и продолжают варку при слабом (тихом) кипении. Второй режим заключается в том, что жидкость с продуктом доводят до кипения, выдерживают некоторое время при этой температуре, а затем прекращают подвод теплоты. Кулинарная готовность продукта достигается за счёт теплоты, аккумулированной аппаратом, жидкостью и продуктом. Продолжительность нагрева жидкости до кипения зависит от множества факторов: начальной температуры жидкости, величины коэффициента теплопередачи, поверхности нагрева, температурного напора. В свою очередь величина коэффициента теплопередачи зависит от свойств жидкости, режима её движения, наличия термических сопротивлений и др.

Продолжительность нагрева жидкости до кипения без учёта тепловых потерь может быть определена из выражения:

где τ – продолжительность нагрева жидкости до кипения, сек; G – количество жидкости, кг; с – удельная теплоёмкость жидкости, Дж/(кг∙К); tк, tн – соответственно температура кипения и начальная температура жидкости, К; k – коэффициент теплопередачи, Вт/(м2∙К); S – рабочая поверхность варочного аппарата, м2; tcp – температурный напор, К.

96

Таблица 8 – Технологические требования к конструкциям аппаратов

97

Нагрев продуктов осуществляется от кипящей жидкости. Внутри продукта теплота переносится от поверхности к центру за счёт теплопроводности. Большинство пищевых продуктов имеют относительно низкий коэффициент теплопроводности, чем объясняется длительный период их варки. Продолжительность прогрева продуктов существенно зависит от степени их измельчения.

11.2. Классификация и устройство пищеварочных котлов

На предприятиях общественного питания эксплуатируются котлы различных типов, отличающиеся способом обогрева, вместимостью и формой варочных сосудов, видом энергоносителей. Все эти различия определяют номенклатурный ряд пищеварочных котлов и их классификацию.

Взависимости от давления в варочном сосуде все котлы классифицируются на пищеварочные котлы, работающие при атмосферном или незначительном избыточном давлении, и автоклавы, работающие при повышенном давлении (250 кПа).

Взависимости от источника теплоты котлы подразделяются на твёрдотопливные, газовые, электрические и паровые.

По способу установки котлы классифицируются на неопрокидывакнциеся, опрокидывающиеся и со съёмным варочным сосудом. Как правило, неопрокидывающиеся котлы выпускаются вместимостью варочного сосуда более 100 дм3, а опрокидывающиеся – вместимостью менее 100 дм3. Котлы со съёмным варочным сосудом имеют вместимость менее 60 дм3. Котлы с косвенным обогревом работают при повышенном давлении в греющей рубашке (до 150 кПа). В качестве промежуточного теплоносителя используется вода.

По соотношению основных геометрических размеров котлы классифицируются на немодулированные, секционные модулированные и котлы под функциональные ёмкости.

Взависимости от способа обогрева различают котлы с непосредственным

икосвенным обогревом. Котлы с косвенным обогревом работают при повы-

98

шенном давлении в греющей рубашке (до 150 кПа). В качестве промежуточного теплоносителя используется вода.

Котлы с непосредственным обогревом могут работать на твердом топливе, газе и электрическом обогреве. По конструкции и эксплуатации они более просты, чем котлы с косвенным обогревом, однако им присущи недостатки: низкий КПД, сложность регулирования теплового режима, возможность пригорания продуктов.

Немодулированные пищеварочные котлы имеют цилиндрическую форму варочного сосуда. Секционные модулированные котлы и котлы под функциональные ёмкости имеют варочный сосуд в виде прямоугольного параллелепипеда. Наружные размеры этих котлов унифицированы, они имеют одинаковую высоту и ширину (глубину), длина их кратна модулю (у секционных модульных котлов – 210 мм, у котлов под функциональные ёмкости – 100 мм). Варочный сосуд котлов под функциональные ёмкости имеет размеры, соответствующие размерам функциональных ёмкостей.

Твёрдотопливные пищеварочные котлы. В удаленных районах страны, а

также для организации питания в полевых условиях наиболее рационально использовать пищеварочные котлы, работающие на угле, торфе, дровах.

Недостатком этих аппаратов является низкий КПД, обусловленный большими потерями теплоты с уходящими газами. При эксплуатации аппаратов происходит загрязнение помещений топливом, золой. Для хранения запасов топлива необходимо строительство топливохранилищ. По способу обогрева твёрдотопливные котлы могут быть с непосредственным и косвенным обогревом.

Пищеварочные котлы с непосредственным обогревом могут быть двух типов – стационарные в кирпичной обмуровке (вмазные) и передвижные в металлическом корпусе (полевые кухни).

В тех случаях, когда потребители находятся в местах, удалённых на большое расстояние от предприятий общественного питания, для приготовления и доставки пищи используются различные средства (походные кухни, перевозные котлы, термосы). Походные кухни могут работать как на твёрдом, так и на жидком топливе (керосин, солярное масло, дизельное топливо). Для этого они снабжаются баллоном для жидкого топлива, соединительным шлангом, форсункой (горелкой) с комплектом инструментов и укладочным ящиком.

99

Газовые пищеварочные котлы выпускаются следующих типов: опрокидывающиеся КПГ-60М, КПГСМ-60 и неопрокидывающиеся – КПГ-160, КПГ-250, КПГСМ-250. Газовые пищеварочные котлы снабжаются приборами газовой автоматики безопасности и регулирования. По принципу действия газовая автоматика бывает следующих видов: электромагнитная, дилатометрическая, пневматическая.

Газовые пищеварочные котлы с непосредственным газовым обогревом отличаются простотой конструкции и малой металлоёмкостью. Котёл состоит из внутреннего варочного сосуда полусферической формы и корпуса. В нижней части варочного сосуда установлен патрубок со сливным краном. Во избежание засорения крана вход в патрубок закрыт съёмной решёткой. Патрубок для отвода продуктов сгорания имеет поворотный шибер с отверстиями для вентиляции камеры сгорания. С целью равномерного обогрева поверхности варочного сосуда продуктами сгорания под патрубком для их отвода предусмотрена перегородка, препятствующая прямому выходу продуктов сгорания в дымовую трубу.

Пароварочные аппараты применяют для варки продуктов на пару. Обогрев продуктов в них осуществляется «острым» паром. При непосредственном соприкосновении с продуктами насыщенный пар, конденсируясь, отдаёт им теплоту парообразования. При этом способе термической обработки, по сравнению с варкой в воде, значительно снижается выщелачивание минеральных веществ из продуктов, что способствует сохранению их пищевой ценности. Поэтому варку на пару широко применяют для приготовления продуктов лечебного и детского питания.

В настоящее время серийно выпускаются только электрические пароварочные аппараты с собственным парогенератором АПЭСМ-1 и АПЭСМ- 2, работающие при атмосферном давлении. Аппараты имеют аналогичное устройство и отличаются только количеством секций: у АПЭСМ-1 одна секция, у АПЭСМ-2 – две секции. Разработаны и внедряются новые конструкции пароварочных шкафов АПЭ-0.23А и АПЭ-0.23А-01, рассчитанные для варки на пару в функциональных ёмкостях.

Пароварочные шкафы используются для варки мяса, рыбы, овощей на пару и для разогрева различных кулинарных изделий. В них производят варку продуктов «острым паром». Водяной насыщенный пар получают при нагреве воды в парогенераторе, расположенным в нижней части шкафа. Нагрев воды в

100