2. Поверхневе нагрівання

Способи нагрівання. Нагрівання в харчовій технології та громадському харчування широко застосовують для прискорення багатьох гідромеханічних, теплових, масообмінних, хімічних та біохімічних процесів, а також для проведення пастеризації та стерилізації ряду харчових продуктів.

Залежно від температурного режиму та інших умов проведення процесу для кожного з них вибирають такий спосіб нагрівання, що є найбільш доцільним в технологічному та економічному відношеннях.

Для здійснення різноманітних технологічних процесів теплової обробки використовують різні способи обігріву: поверхневий (традиційний), радіаційний (променевий).

При традиційному способі обігріву тепло незалежно від того, яким способом воно передається (конвекцією, випромінюванням, доторканням) від нагріваючого середовища до продукту, всередині самого продукту розповсюджується теплопровідністю. Харчові продукти являються порівняно поганими провідниками тепла, тому для доведення їх до готовності при традиційних способах теплової обробки вимагається значний час, що веде до зниження харчової цінності продуктів та витрат ваги.

Найрозповсюдженішим є поверхневе нагрівання, тобто, коли до поверхні продукту підведено тепло. Це може бути полум'я газової горілки, електрична конфорка, гаряча вода чи нагрітий жир.

Нагрівання водяною парою

Нагрівання водяною парою. Водяна пара є найбільш розповсюдженим теплоносієм. Економічним є використання відпрацьованої пари паросилових установок і вторинної пари випарних установок. Частіше використовують насичену водяну пару тиском до 1,2 Мпа. Використання пари більшого тиску вимагає складної та дорогої апаратури, що, як правило, економічно не виправдовується. Відповідно до тиску 1,2Мпа нагрівання насиченою водяною парою обмежене температурою = 180 ⁰С.

Нагрівання водяною парою має такі переваги:

1) велика кількість теплоти, що виділяється під час її конденсації (2264...2024 кДж/кг з тиском відповідно 0,1...1,0 МПа);

2) високий коефіцієнт тепловіддачі від пари, що конденсується, до стінки – 5...18 кВт/(м² · К);

3) створюється рівномірний нагрів тепло передаючої поверхні, оскільки пара конденсується за постійної температури;

4) водяна пара дешева, не токсична і пожежобезпечна.

Розрізняють два способи нагрівання насиченою водяною парою: відкритою і закритою.

При нагріванні відкритою («гострою») парою її вводять безпосередньо в рідину, яку нагрівають. Пара конденсується і віддає теплоту рідині, яка нагрівається. Конденсат змішується з рідиною, внаслідок чого їхні температури вирівнюються. У разі введення пари через барботер (трубу з рядом невеликих отворів) одночасно з нагріванням відбувається перемішування рідини.

Нагрівання відкритою парою використовують досить рідко, тому що при цьому рідина, яку нагрівають, розбавляється конденсатом - водою. Звичайно цей спосіб використовують для нагрівання води і водних розчинів.

Під час нагрівання гострою парою водяна пара вводиться безпосередньо в середовище, що нагрівається, і змішується з нею. Цей спосіб застосовується, коли допустиме змішування середовища, що нагрівається, з паровим конденсатом. Уведення гострої пари здійснюється по трубі 3, через барботери – труби 2, що розташовані біля дна апарату 1 і обладнані безліччю дрібних отворів (рис. 1.)

Під час барботерування пара потрапляє в шар рідини і конденсується, віддаючи їй теплоту конденсації. Таке нагрівання визначає найбільш повне використання теплоти, яку містить водяна пара. Наведемо деякі приклади використання гострої пари в харчовій технології:

- парова очистка картоплі та інших коренеплодів; - обробка водяною тістових заготовок під час випікання хліба;

- пароконтактна обробка м’ясопродуктів у виробництві консервів

для дитячого харчування;

- варення продуктів у пароварильних апаратах громадського

харчування (рис 2.)

дезодорація жирів і масел у виробництві харчових жирів.

2 1

Рис. 1. Схема нагрівання Рис. 2. Схема пароварильної шафи

рідини “гострою” парою

Значно частіше на практиці нагрівання насиченою парою здійснюють через стінку закритою парою. Нагрівна пара повністю конденсується і виводиться із тепло­обмінника у вигляді конденсату.

Під час нагрівання закритою (глухою) парою (рис. 3.) остання надходить у спеціальним простір 1 (оболонку, трубку, змійовик) що відділений від продукту З, який нагрівається, теплообмінною поверхнею (стінкою) 4. У гріючій камері, пара повністю конденсується, і конденсат за допомогою конденсатовідвідника 5 виводиться з теплообмінника.

При нагріванні глухою парою у паровій оболонці апарата накопичуються гази, головним чином повітря, що потрапляє в оболонку разом з парою. Із-за наявності газів в паровому просторі знижується коефіцієнт тепловіддачі від пари, яка конденсується, до стінки апарату і зростає витрата пари.

Т ому періодично гази слід виводити з парової оболонки апарату через спеціальний штуцер 2 (рис. 3.). Це особливо важливо враховувати під час експлуатації харчоварильних котлів, що використовують для процесів варення в громадському харчуванні.

Рис. 3. Схема нагрівання глухою парою