Для групи ХТ-27-20 Устаткування

 Тема 2. Теплове устаткування

Загальні відомості про теплове устаткування

Теплове устаткування призначене для нагрівання (теплової обробки) харчових продуктів: пастеризації, стерилізації, варіння, смаження.

Теплова обробка – це процес зміни теплового стану продуктів та інших речовин (середовищ).

Завдяки нагріванню:

- продукту надаються необхідні фізико-хімічні, структурно-механічні та органолептичні властивості для забезпечення його кулінарної готовності;

- внаслідок знищення мікробів досягається задовільний санітарно-гігієнічний стан продуктів.

Під час нагрівання тепло продукту передається теплопровідністю, конвекцією та тепловим випромінюванням.

устаткування

за функціональним призначенням

                            Складові частини теплових апаратів

Робоча камера (може бути закритою чи відкритою) – це об’єм, в якому знаходиться продукт у момент теплової обробки

Теплогенеруючий пристрій – забезпечує нагрівання середовища, з яким безпосередньо контактує продукт і від якого сприймає тепло

Корпус (каркас) – несуча конструкція, на якій закріплюються інші елементи апарата

Теплова ізоляція – це шар матеріалу з низькою теплопровідністю, що зменшує теплові втрати внавколишнє середовище. Температура зовнішніх стінок апаратів, покритих тепловою ізоляцією, не перевищує 70° С, що унеможливлює опіки

Кожух – зовнішнє покриття для захисту ізоляції і надання зовнішнього естетичного вигляду

Контрольно-вимірювальна арматура і прилади автоматичного регулювання – призначені для контролю режиму роботи апарата (тиску, температури, вологості середовища робочої камери), його регулювання і забезпечення безпечних умов експлуатації.

Залежно від виду енергоносія теплогенеруючі пристрої поділяються на:

 електронагрівачі;

 газові пальники;

 парові нагрівальні елементи;

 твердо- і рідкопаливні нагрівачі.

                                                  Електричні нагрівачі

Найбільш широкого використання набули електричні генератори теплоти:

 резисторні;

 інфрачервоні;

 мікрохвильові;

 індукційні.

Основою металевих резисторних нагрівачів є спіраль (ніхромова), яка при включенні в електричну мережу і як електричний опір, нагрівається до температури 900…1100°С.

Нагрівачі такого типу бувають відкритими, закритими, герметичними.

Відкриті електронагрівачі (рис. 14а) – це спіраль у кераміці, відкрита спіраль, спіраль у бусинах чи кварцовій трубці і т. п., де повітря вільно контактує з поверхнею спіралі.

Переваги відкритих нагрівачів:

• простота виготовлення;

• зручність заміни спіралі;

• мала теплова інерція;

• високий ККД.

Недостатки відкритих нагрівачів:

• малий час служби при попаданні рідких речовин і постійного контакту з повітрям;

• можливість зовнішнього механічного впливу;

•велика можливість ураженням струму і пожеженебезпечність.

Закритими електронагрівачами  називають ті, у яких спіраль знаходиться в корпусі в діелектричному шарі, доступ повітря до спіралі через цей шар утруднений, але не виключається. До закритих нагрівачів належать електричні конфорки.

Закриті електронагрівачі є спіраллю, запресованою в ізоляційний матеріал, що має високу теплопровідність. Цей різновид електронагрівачів використовується в чавунних конфороках електроплит, які з внутрішньої сторони мають спіральні канали, в них запресовується спіраль, виготовлена з ніхромової дроту.

Переваги закритих нагрівальних елементів:

• висока надійність;

• довговічність.

Недоліки закритих нагрівальних елементів: 

• необхідність використання посуду тільки з потовщеним дном для забезпечення хорошого контакту з поверхнею конфорки;

• швидкий перегрів поверхні конфорки;

• постійний контакт спіралі з киснем приводить до зменшення діаметру спіралі ніхромового дроту і зниженню робочого ресурсу.

У герметичних електронагрівачах спіраль повністю ізольована від повітря. До таких електронагрівачів належать трубчасті електронагрівачі (ТЕНи). Випускаються вони трьох видів: водяні, масляні та повітряні.

У водяних ТЕНів при тій самій електричній потужності і напрузі довжина трубки значно менша, ніж у повітряних. Це викликано тим, що у воді тепловіддача відбувається інтенсивніше, ніж в олії чи повітрі. Тому водяний ТЕН, опинившись у повітрі, перегрівається і його спіраль може згоріти. При експлуатації нагрівача слід стежити, щоб він завжди був занурений у воду (а масляний ТЕН – в олію).

Обмежене застосування в наші дні теплових апаратів з відкритими і закритими нагрівачами пояснюється, як виплив з технічних характеристик, взаємодією нагрітих спіралей з повітрям, що викликає їх окислення при високих температурах і скорочує термін служби.

Тому найбільш широке застосування в тепловій техніці знайшли герметичні елементи, серед яких популярніші трубчасті электронагрівчі (ТЕНи). Спіралі ТЕНів найчастіше виготовляють із сплаву нікелю з хромом (ніхром), який механічно готується в нагрітому стані і допускає високі температури нагріву. Кінці спіралі щільно навивають на контактні стрижні з неіржавіючої сталі. Для запобіганя проникнення вологи всередину трубки торці ТЕНів обробляють герметиком. Як електроізолятори використовуються періклаз, кварцовий пісок, шамот.

Переваги ТЕНів:

• великий термін служби;

• висока захищеність спіралі;

• зручність монтажу і заміни;

• можливість виготовлення складної геометричної форми.

Недолік ТЕНів:

• неможливість проведення ремонту.

Принцип дії будь-якого генератора інфрачервоного випромінювання (ІЧ-генератора) заснований на випромінюванні електромагнітних хвиль нагрітими до високих температур поверхнями. Інфрачервоні випромінювачі складаються з джерела енергії і відбивача. Як джерела ІЧ- генератори найчастіше використовують ТЕНи і електронагрівачі, що складаються з вольфрамової спіралі, структуровані в герметичну кварцову трубку, яка наповнюється інертним газом і парами йоду. ІЧ-генератори використовуються спільно з відбивачами (рефлекторами), що посилають випромінювану енергію в заданому напрямі. Зрозуміло, що ефективність теплової обробки багато в чому залежить від форми і матеріалу, з якого зроблений відбивач.

Переваги ІЧ-випромінювання:

• при термообробці м"ясних кулінарних виробів тривалість процесу в порівнянні з традиційним способом обробки скорочується як мінімум на 40 відсотків;

• питома витрата електроенергії зменшується як мінімум на 20 відсотків;

• вихід готової продукції збільшується як мінімум на 10 процентів.

Такі поверхні можуть оснащуватися відбивачами різної форми, що розподіляють випромінювану енергію в заданому напрямку і дозволяють домогтися рівномірного розподілу променистого потоку по поверхні, що опромінюється.

Джерелом НВЧ-нагріву є магнетрон — діод з магнітними і електричними полями, що пересікаються, і який перетворює енергію постійного електричного струму в енергію високочастотних електромагнітних коливань.

Найбільш ефективний НВЧ-нагрів для розігрівання заморожених готових виробів.

Переваги НВЧ-нагріву:

• скорочується час приготування їж;

• виключається пригорання виробів;

• нагрів припиняється одночасно з припиненням подачі енергії;

• поліпшуються санітарно-гігієнічні умови праці;

• відсутній холостий хід і пов"язані з ним втрати тепла;

• немає негативних дій на навколишнє середовище.

Недоліки НВЧ-нагріву:

• труднощі у визначенні часу приготування страви з різним вмістом вологи кожного з вхідних в нього інгредієнтів;

• відсутність на поверхні продукту піджареної скориночки.

При індукційному нагріві струмопровідні матеріали поміщаються в змінне електромагнітне поле, і вихрові струми (струми Фуко), що виникають при цьому, в результаті розсіювання енергії нагрівають днище металевого посуду.

Потужність, що виділяється в провіднику при такому нагріві, залежить від частоти і напруженості електромагнітного поля, розмірів провідника, відносній магнітній проникності.

Джерелами електромагнітного поля служать індуктори.

Переваги індукційних нагрівачів:

• безінерційний нагрів, що скорочує час теплової обробки на 40 відсотків;

• високий ККД;

• найбільш точне дотримання температурного режиму.

Недоліки індукційних нагрівачів:

• висока вартість устаткування;

• днище посуду повинне бути з феромагнітного матеріалу.