5076

кипения ДМТ – 296°С; ДКМ – 336 °С и сравнительно низкие температуры затвердевания ДТМ – 32°С; ДКМ – 24°С. Теплоносители термостойки в пределах температур до 350°С и не оказывают корррозионного воздействия на металлы. При обогреве поверхностей нагрева двухфазным теплоносителем при атмосферном давлении отпадает необходимость регулировать его объём, так как при кипении температура сохраняется постоянной по всему объёму, занятому обеими фазами. Применение теплоносителей в двухфазном состоянии значительно уменьшает количество жидкости, заливаемой в греющие камеры, что позволяет экономить топливо, газ, электроэнергию и сокращает время разогрева. При применении высокотемпературных органических теплоносителей греющие камеры необходимо герметизировать для защиты окружающей среды.

Топочные газы. В качестве теплоносителя применяют продукты сгорания топлива, которые с помощью тяговых устройств проходят по газоходам аппаратов, охлаждаются и выводятся в атмосферу. При выходе из топки они имеют высокую температуру от 300 до 800 °С и обогревают поверхности нагрева аппарата. При сжигании 1 кг или 1 м топлива выделяется теплота, равная теплоте сгорания топлива, зависящая от его состава и отнесённая к рабочей, сухой или горючей массе топлива. Продукты сгорания после обогрева рабочих элементов тепловых аппаратов используются как вторичные энергоресурсы при обогреве различных теплогенерирующих устройств. К недостаткам топочных газов следует отнести неравномерность нагрева, трудность регулирования температуры, низкий коэффициент теплоотдачи от газа к стенке (не более 35...60 Вт/м2К), отложение на теплопередающих поверхностях сажи и увеличение её термического сопротивления.

71

Тема 8. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ТЕПЛОВЫМ АППАРАТАМ

8.1. Общие требования к тепловым аппаратам

Применяемые на предприятиях общественного питания аппараты и тепловое оборудование отличаются устройством, принципом действия, конструктивным исполнением, назначением и правилами эксплуатации. Однако можно выделить общие требования, предъявляемые к тепловым, аппаратам, которые условно группируют на: технологические; эксплуатационные; энергетические; экономические; техники безопасности и охраны труда; технической эстетики. Все приведенные группы требований связаны и взаимообусловлены между собой – одна группа требований предопределяет другие.

Технологические требования. Конструкция аппарата должна прежде всего удовлетворять технологическим требованиям процесса тепловой обработки продуктов. Технологические требования заключаются в максимально возможном соответствии режима работы, параметров, устройства рабочей камеры, загрузочного и разгрузочного устройства аппарата физическим и химическим изменениям, происходящим в пищевых продуктах при их тепловой обработке, которая существенно влияет на качество готового продукта.

Под технологическими параметрами понимают температуру и давление в аппарате, скорость движения продукта через аппарат и т. д. При этом необходимо, чтобы конструктивные и эксплуатационные показатели аппарата обеспечивали оптимальные режимы технологического процесса, т. е. прохождение процесса должно осуществляться за возможно минимальный промежуток времени с получением наилучшего результате (высокие органолептические показатели, максимальное сохранение пищевых, ароматических и вкусовых веществ, максимальный выход и другие качественные показатели готового продукта).

Соответствие конструкции аппарата требованиям технологического процесса является наиболее важным фактором в повышении качества кулинарной продукции. В связи с этим на предприятиях общественного питания эксплуатируется большое количество специализированных аппаратов, предназначенных для реализации одного или нескольких технологических

72

процессов (котлы, фритюрницы, сковороды, кипятильники, шкафы и др.), наиболее полно удовлетворяющих требованиям конкретного процесса.

Эксплуатационные требования. Данные требования выражают соответствие режима работы, конструктивных особенностей машины или аппарата его рациональной эксплуатации. Эксплуатационные требования к аппаратам предусматривают в качестве непременного условия простоту их обслуживания с минимальной затратой труда; устойчивость к коррозии, которая может возникнуть при воздействии обрабатываемых продуктов, окружающей среды и моющих средств; доступность аппарата для осмотра, чистки, ремонта; бесперебойность и бесшумность в работе. Эксплуатационные требования предопределяют необходимость автоматизации контроля и регулирования технологического процесса. Автоматизация обеспечивает постоянство заданного технологического режима в аппарате, упрощает его обслуживание, ведёт к уменьшению численности обслуживающего персонала и способствует повышению качества кулинарной продукции.

Энергетические требования. Энергетические требования отражают возможность машины или аппарата затрачивать минимальное количество энергии на выполнение технологического процесса, т. е. аппараты должны быть энергосберегающими. Существенным резервом улучшения энергетических показателей тепловых аппаратов является снижение потерь теплоты. Одним из основных энергетических показателей работы аппаратов является удельный расход энергии на единицу готовой продукции.

Конструктивные требования. Сущность этих требований заключается в соответствии конструкции аппарата современным условиям машиностроения. Конструктивные требования, предъявляемые к аппаратам, связаны с их проектированием, изготовлением, транспортировкой и монтажом. Важными конструктивными требованиями являются:

-технологичность, т. е. соответствие конструкции и материалов технологии машиностроения в условиях массового производства. Технологичность аппаратов должна выдерживаться в течение всего цикла его производства – начиная от заготовки деталей и кончая испытанием готовых машин и аппаратов;

-унификация и нормализация деталей и узлов, максимальное использование стандартизированных деталей и изделий. Соблюдение этих требований

73

повышает серийность и технологичность оборудования;

-секционность, которая улучшает условия его эксплуатации, облегчает разработку, перемещение и сборку при монтаже и ремонте;

-техническое совершенство, работоспособность и надёжность.

Техническое совершенство аппарата характеризуется периодом, в течение которого аппарат по своим основным показателям соответствует современному уровню развития техники; под надёжностью машины или аппарата понимается их способность выполнять свои технологические функции, сохраняя эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемой наработки;

-наработка – это продолжительность или объём работы машины или аппарата, измеряемые в единицах времени или весовых (объёмных) единицах по перерабатываемому сырью;

Надёжность машины или аппарата зависит от их безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости. Количественно она может быть оценена как произведение вероятности безотказной работы в течение заданного времени и коэффициента оптимального технического использования машины или аппарата.

Безотказность характеризует способность машины или аппарата сохранять работоспособность в течение некоторой наработки без вынужденных перерывов.

Долговечность – это способность машины или аппарата сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонта. Долговечность характеризуется ресурсом или сроком службы до одного из видов ремонта.

Ремонтопригодность характеризует приспособленность машины или аппарата к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей.

Сохраняемость отражает свойство машины или аппарата сохранять эксплуатационные показатели в процессе их хранения и транспортировки.

Конструктивными достоинствами аппарата являются также простота его устройства, небольшая масса и размеры, изготовление из недорогих и доступных материалов, удобство эксплуатации.

Экономические требования. Данные требования отражают минимальные затраты на изготовление, монтаж и эксплуатацию машины или аппарата при

74

сохранении их высоких технико-экономических показателей. К числу таких показателей относятся: удельная производительность, удельный расход энергии, металлоёмкость, коэффициент полезного действия.

Удельная производительность – это количество продукции, выпускаемой машиной или аппаратом в единицу времени, отнесённое к объёму рабочей камеры или площади рабочей поверхности:

где QT – теоретическая производительность, кг/с; V0 – объём рабочей камеры аппарата, м3; Р0 – площадь рабочей поверхности, м2.

Чем выше показатель удельной производительности, тем больше технические возможности машины или аппарата, тем конкурентоспособнее она в сравнении с другими аппаратами, выполняющими аналогичные технологические операции.

Удельная металлоёмкость – это количество металла, приходящегося на

Чем меньше удельная металлоёмкость, тем экономичнее и дешевле машина или аппарат, а следовательно, ниже расход на её амортизацию и ремонт.

Требования техники безопасности и охраны труда. Безопасность работы аппаратов и удобство их обслуживания являются важнейшими требованиями, предъявляемыми к аппаратам. Аппараты рассчитывают и изготовляют с надлежащим запасом прочности, оборудуют предохранительными устройствами и ограждают движущиеся их части. Температура наружных ограждений аппаратов не должна вызывать ожогов при соприкосновении с ними. Электрические аппараты должны отвечать всем требованиям электробезопасности и иметь надёжное заземление или зануление. У газового оборудования должны быть предусмотрены устройства, исключающие попадание газа и вредных продуктов сгорания в помещения.

75

Требования технической эстетики и эргономики. При разработке конструкции аппаратов и машин требования технической эстетики в самом общем виде сводятся к тому, чтобы всё производимое человеком было не только полезно, но и красиво. Надлежащий внешний вид аппарата в сочетании с рациональным цветовым оформлением, освещённостью и микроклиматом в цехе снижает зрительное и общее утомление работников, облегчает труд, повышает его производительность, способствует получению продукции высокого качества. Размеры аппаратов, расположение пультов управления и их форма должны удовлетворять требованиям эргономики и антропологическим особенностям человека. Это снижает утомляемость обслуживающего персонала и также приводит к повышению производительности труда.

Следует отметить, что при создании новых, совершенных тепловых аппаратов все вышеперечисленные требования следует рассматривать в едином комплексе.

8.2. Основные части тепловых аппаратов

Тепловые аппараты имеют общую цель конструирования – осуществление процессов тепловой обработки пищевых продуктов при изготовлении из них кулинарных изделий. Поэтому независимо от технологического назначения тепловые аппараты состоят из следующих основных частей: рабочей камеры, теплогенерирующего устройства, рабочего органа, корпуса, основания (постамента), тепловой изоляции, кожуха, контрольно-измерительной и предохранительной арматуры, приборов автоматического регулирования.

Под рабочей камерой понимается та часть аппарата, в которой осуществляется тепловая обработка продуктов. Она имеет различные формы и размеры, определяемые технологическим назначением аппарата. Например, камеры шкафов для жарки и выпечки, варочные сосуды пищеварочных котлов, камеры СВЧ-аппаратов. Рабочие камеры могут быть подвижными (электросковороды, опрокидывающиеся пищеварочные котлы) и неподвижными (стационарные пищеварочные котлы, жарочные шкафы и т. п.).

Под теплогенерирующим устройством аппарата понимается та его часть, в

которой или с помощью которой происходит образование тепловой энергии (газовые горелки, конфорки, трубчатые электронагреватели, топочные объёмы,

76

ИК-нагреватели, магнетрон). В электрических плитах рабочая камера и теплогенерирующее устройство совмещены в единой конструкции – конфорке, в твёрдотопливных, жидкотопливных и газовых плитах эти части конструкции разъединены.

Корпус служит для монтажа на нём всех основных частей аппарата. Корпус аппарата устанавливается на основании – постаменте.

Тепловая изоляция аппарата, как правило, наносится на наружную поверхность рабочей камеры и выполняет следующие функции: уменьшает, потери тепла в окружающую среду (повышает тепловой кпд аппарата), предохраняет обслуживающий персонал от ожогов и способствует созданию комфортных условий труда.

Кожухом обычно покрывают рабочую камеру аппарата снаружи, он предохраняет тепловую изоляцию от различного рода воздействий и придаёт аппарату внешний вид, отвечающий требованиям технической эстетики.

Арматура предназначена для пуска, остановки и правильной эксплуатации аппарата, а также для регулирования его работы. К арматуре относятся краны, вентили, задвижки, наполнительные воронки с указателем уровня, предохранительные клапаны и др.

Контрольно-измерительные приборы и приборы автоматического регулирования предназначены для контроля режима работы аппарата (давления, температуры), его регулирования и обеспечения безопасных условий эксплуатации аппарата.

8.3. Теплообменники, применяемые в тепловых аппаратах

Теплообменники предназначены для переноса теплоты от источников тепловой энергии к обрабатываемым продуктам. Теплообменники подразделяют на два основных типа: поверхностные теплообменники и теплообменники смешения.

77

Вповерхностных теплообменниках теплоперенос осуществляется через разделяющую перегородку. Поверхностные теплообменники подразделяются на следующие группы: с открытой греющей поверхностью; с рубашками; с внутрилежащей поверхностью нагрева; с поверхностными нагревателями без теплоносителей; трубчатые, панельные.

Втеплообменнике с открытой греющей поверхностью нагреваемый объект устанавливается на плиту, выполняющую роль греющей поверхности.

Ваппаратах с рубашкой греющий агент поступает в пространство, заключенное между рубашкой и корпусом аппарата.

Аппараты с внутрилежащей греющей поверхностью могут быть различных типов, но во всех случаях она расположена внутри нагреваемой жидкости.

Ваппаратах с поверхностными нагревателями нет теплоносителя. В них теплота передаётся непосредственно от нагревателя к стенкам аппарата. Условно

кэтому типу можно отнести также теплообменники, в которых стенки обогреваются открытым пламенем. В практике пищевых производств наибольшее распространение получили трубчатые теплообменники самых различных конструкции. Представлены три широко применяемых вида трубчатых теплообменников. В первом из них нагреваемая жидкость поступает в трубы, а в межтрубное пространство подаётся греющий агент. В многоходовых трубчатых аппаратах нагреваемая жидкость за счёт установки перегородок движется в одной части аппарата вверх, в другой – вниз. В этих аппаратах дня создания потока греющего агента в межтрyбном пространстве также установлены перегородки. В аппарате типа труба в трубе нагреваемая жидкость движется по внутренней трубе, а греющий агент находится в кольцевом зазоре между внутренней и наружной трубами.

Впанельных теплообменниках, которые имеют широкое разнообразие конструктивных форм, нагреваемая жидкость поступает в панели, которые обогреваются снаружи.

Самыми распространенными в общественном питании теплообменниками являются аппараты с рубашками. Подразделить их можно по виду теплоносителя, по способу получения и подвода этого теплоносителя, по способу нагрева теплоносителя.

По виду теплоносителя выделяют аппараты с рубашкой, с водяным, пароводяным и паровым обогревом. Известны аппараты с рубашками, в которых используются высокотемпературные теплоносители.

78

По способу получения теплоносителя их подразделяют на аппараты с подводом теплоносителя из централизованных источников и с автономным получением носителя. По способу нагрева теплоносителя, получаемого автономно, можно выделить аппараты с нагревом от электронагревателей, от пара и аппараты с рубашками с огневым обогревом.

Аппараты с рубашками можно подразделить также по форме самого аппарата и форме рубашки. По этому признаку выделяют аппараты прямоугольные, цилиндрические с плоским, коническим, цилиндрическим, полусферическим днищем. Днища могут быть вогнутыми и выпуклыми.

Теплообменники с рубашками подразделяют по давлению под которым находится нагреваемый продукт. Наиболее известны аппараты, работающие при атмосферном давлении. Менее широко применяют аппараты, работающие под избыточным давлением, называемые автоклавами. Многие теплообменные аппараты, применяемые в общественном питании, имеют внутрилежашую поверхность нагрева. Некоторые из аппаратов с рубашками для автономного получения пара или нагрева теплоносителя имеют внутрилежащую поверхность нагрева в виде поверхностей тэнов, змеевиков и т.п.

Вкачестве греющих элементов в этих теплообменниках могут быть использованы также трубчатые теплообменники, дымоходы и oгневоды.

Вобщественном питании широко используют теплообменные аппараты, в которых электронагреватели вмонтированы непосредственно в стенки корпуса. Это варочные котлы, сковороды, различные непрерывно действующие жарочные аппараты и др.

Всё большее распространение в общественном питании получают теплообменные аппараты с ИК-нагревом. В этих аппаратах используются специальные ИК-излучатели или высокотемпературные электронагревательные элементы. Прогрев продукта осуществляется за счёт лучистого нагрева поверхности продукта и передачи теплоты внутрь путём непосредственно контакта теплообменных сред. Суть работы всех этих теплообменником заключается в том, что пар подаётся во внутренне пространство корпуса аппарата и вступает в контакт с продуктом (так называемый "острый пар"). Пар конденсируется и на продукте, и на посуде и отдаёт им теплоту.

79

Тема 9. ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

9.1. Классификация теплогенерирующих устройств

Преобразование различных видов энергии в теплоту (тепловую энергию) осуществляется в теплогенерирующих устройствах, которые являются основными элементами конструкций тепловых аппаратов. Тепло генерирующее устройство предопределяет технико-эксплуатационные показатели аппарата (кпд, металлоёмкость, энергоёмкость, надёжность, долговечность и др.). В зависимости от вида принятого в аппарате теплогенерирующего устройства принимаются те или иные его конструктивные решения. Например, для газовых, твёрдотопливных и жидкотопливных аппаратов конструктивные решения направлены на снижение потерь теплоты с уходящими продуктами сгорания, рациональное удаление продуктов сгорания из топок, увеличение поверхностей теплообмена и др.

Теплогенерирующие устройства классифицируются по видам источников получения теплоты (см. таблицу 4)

Таблица 4 – Классификация теплогенерирующих устройств

80