2

Федеральное агентство по образованию

Ивановский филиал ГОУ ВПО «Российский государственный торгово - экономический университет»

Контрольная работа

по дисциплине «Оборудование предприятий питания в РГК»

на тему:

«Аппараты ИК-нагрева»

Выполнила:

студентка группы 3РГБ

шифр: 06-031

Проверил:

Осадчий Ю. П.

Иваново, 2006 год

План

1. Введение

2. Источники инфракрасного излучения (электронагреватели второго типа).

3. Аппараты с ИК-нагревом.

4. Электропастеризатор А1-ОПЭ-1000.

Введение

В громадной таинственной книге, называемой “Кулинария”, насчитываются сотни тысяч рецептов блюд, приготовление которых всегда считалось высоким искусством.

Искусство кулинарии - древнейшее из искусств. Его истоки уходят в глубь тысячелетий, к костру первобытного человека.

За 2500 лет человечество медленно, но неизменно совершенствовало как свои вкусы, так и тонкости технологии приготовления пищи. Примером того может служить европейская кухня, стремительный расцвет которой приходится на эпоху средних веков и более позднее время.

И если бы какого-нибудь ученого-алхимика спросили, что такое кулинария, он ответил бы, что это есть искусство превращать простые продукты в сложные по своему химическому составу и по композиции блюда. Французские повара в средние века не без влияния алхимиков изобрели всевозможные способы тепловой обработки продуктов: запекание в формочках, в фольге, в пергаменте, припускание, варка пищи на пару и т.д.

Многие убеждены, что главное в кулинарии - иметь необходимые продукты и хороший рецепт. Однако опыт показывает: главное - в знании кулинарной техники, методов, приемов.

Иногда говорят, что кулинарное искусство, ввиду его якобы особой природы, применимо только на предприятии кустарного типа, что будто бы изысканно, тонко, вкусно можно готовить только в небольших количествах, для немногих людей, а коль дело касается миллионов и в ход надо пускать сложную технику, то тут уже не до кулинарных тонкостей, а кулинарное искусство в этом случае, дескать, волей-неволей заменяется технологией приготовления пищи.

Но наука, техника и чудеса машиностроения уже давно создали такие машины, с помощью которых технологи и кулинары готовят в массовых количествах разнообразные блюда, причем вкус этих блюд не только не ухудшается, а улучшается, так как на помощь кулинарному искусству приходит совершеннейшая точность дозировки, исключительная полнота смешения, прочность эмульгирования, пунктуальность в соблюдении технологического режима, доступные только очень тонким и точным механизмам. Кулинарное искусство по своей природе вовсе не противопоставлено технике, а наоборот, опирается на технику, всемерно используют ее, обогащается ею. Современный повар должен знать и любить машины, аппараты, механизмы и уметь их использовать, и он тогда может считаться действительно передовым представителем своей ответственной и почетной профессии, развивающим кулинарное искусство, используя последние достижения науки и техники, точно соблюдая научно обоснованную технологию приготовления пищи. Это важно подчеркнуть особенно теперь, когда предприятия питания оснащаются самым современным оборудованием.

Применяя все свои познания и искусство, свой тонкий, изощренный вкус, каждый повар должен готовить не только вкусные блюда и привлекательно их оформлять, но и расширять ассортимент кушаний, включать в этот ассортимент новые блюда, использовать новые продукты и, ознакомив с ними потребителя, привить полезные и необходимые навыки к разнообразной пище, к мало известным еще, но питательным, вкусным кушаньям.

Как известно, первым поваром был тот человек, который раньше других догадался прожарить кусок мяса на огне своего костра.

За прошедшие с тех пор многие и многие тысячелетия человечество создало очень большое количество рецептов приготовления мяса и мясных блюд, но этот самый первобытный бифштекс претерпел не столь уж большие изменения и превращения.

В этом полушутливом историческом экскурсе есть, однако, немалая доля истины, так как, если попытаться проследить историю блюд, то наверняка установим, что происхождение многих из них, как говорится, теряется в глуби веков.

Известно, что “секрет” вкусного блюда заключается не только в соблюдении рецептуры, но и в умении правильно выбрать тепловой режим обработки. Жарка на открытом огне на вертеле, шпажке как способ тепловой обработки известна еще с древних времен. Продукт при этом доводится до готовности благодаря инфракрасному (ИК) излучению от раскаленных углей прогоревшего топлива, чаще всего - древесного.

В 90-е годы прошлого столетия для оснащения предприятий питания появилось особенно много модификаций тепловых аппаратов для приготовления пищи методом ИК-нагрева - электрогрилей (от французского griller - жарить). В них устанавливаются высоко-температурные трубчатые электронагреватели (ТЭНы), генерирующие ИК-излучение. При высокой температуре ИК-излучение наиболее полно проникает в продукты. При этом теплота выделяется не только в поверхностных слоях, но и в толщине продуктов, вызывая их быстрый нагрев и доведение до готовности.

Инфракрасный нагрев применяется в основном при жарке и выпечке кулинарных изделий. При использовании ИК-излучения для термообработки мясных кулинарных изделий продолжительность процесса по сравнению с традиционным способом обработки сокращается на 40 - 60%, удельный расход электроэнергии уменьшается на 20 - 60%, а выход готовой продукции увеличивается на 10 - 16%. На поверхности продукта, охваченного жаром, выделяющаяся теплота вызывает коагуляцию (свертывание) белков, в результате чего образуется плотная поджаристая корочка. Она не дает вытекать мясному соку, поэтому изделия получаются сочными, богатыми питательными веществами. А органолептические показатели - вкус, запах, вид - остаются традиционными, хорошо знакомыми.

ИСТОЧНИКИ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ (ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛИ ВТОРОГО ТИПА)

Генерация электромагнитной энергии ИК-диапазона осуществляется ИК-излучателями (излучателями второго типа), которые в зависимости от длины волны излучения делятся на «светлые» и «темные». В спектр «светлых» излучателей входит область видимого излучения.

К источникам ИК-излучения относятся: силитовые генераторы, трубчатые кварцевые генераторы, зеркальные лампы, трубчатые электрические нагреватели (тэны), открытые металлические моноспирали и панельные излучатели.

Силитовые электронагреватели (сэны) переменного сечения (рис. 1 а, в) изготовляют из мелкозернистого кремния; по-стоянного сечения (рис. 1 б) -- из крупнозернистого. Сэны имеют ряд достоинств: малый инерционный период (30 с), на-грев до высокой температуры, большой срок службы. Однако водяной пар существенно (на 20-30%) снижает срок службы сэнов. Поэтому сэны иногда помещают в кварцевую трубку, что увели-чивает срок их службы до 3000 ч.

Керамические электронагреватели состоят из спирали и кера-мической трубки. Спираль может располагаться как внутри, так и снаружи керамической трубки и содержать один или два металла (биспираль, например хромоникелевая). Спектр излучения керамического электронагревателя со спиралью на трубке, естественно, складывается из спектров излучения трубки и спирали.

Трубчатые кварцевые электронагреватели с вольфрамовой нитью (рис. 1 г, д, е) обладают повышенной мощностью, излучение сконцентрировано в трубке малого объема. Это обеспечивает высокую плотность теплового лучистого потока q = (0,6 - 1,0)*10⁵ Вт/м² и практическую безынерционность (выход на рабочий режим длится несколько десятых долей секунды). Вольфрамовая нить находится в кварцевой герметичной трубке, внутри которой создан вакуум, и нагревается до высокой температуры (2400-2800 К).

Генераторы типа КИО отличаются от генераторов типа КИ своими отогнутыми концами, которые выводятся за пределы рабочей камеры аппарата, т.е. зоны действия высокой температуры и охлаждаются воздухом. Это предохраняет молибденовые выводы от окисления, а трубку -- от растрескивания. Продолжительность работы кварцевых генераторов с вольфрамовой нитью в зависимости от их типа изменяется от 2000 до 5000 ч.

В настоящее время выпускаются или находятся в эксплуатации генераторы следующих марок: КИ-220-1000-1, КИ-220-1300, КИ-380-3300, КИ-380-4500, КИО-220-2500, КИО-220-2500-2, КИО-220-250О-3, КИО-220-2500-4, КИО-380-3500, КИО-220-2500-5.

Трубчатые кварцевые электронагреватели с хромоникелевой спиралью обладают меньшей температурой нагрева проволоки (1350-1570 К) и меньшей продолжительностью горения. Это в основном связано с тем, что хромоникелевая спираль (Х20Н80Т, ОХ27Ю5А) помещена в негерметичную кварцевую трубку (диаметр 18-20мм). Кварцевая трубка предохраняет обслуживающий персонал от поражения током, а спираль -- от провисания и охлаждения конвективным воздушным потоком.

Электронагреватели данного типа используются в конвейерных печах ПКЖ и электрогрилях ГЭ-3, ГЭ-4 и ГЭ-5.

Наконец, к данному типу электронагревателей (ИК-генераторы) относятся зеркальные лампы (рис. 2). Они представляют собой стеклянную колбу особой (так называемой параболической) формы с внутренним зеркальным покрытием. Внутри колбы помещена вольфрамовая спираль, нагревающаяся до 1900-2500 K.

При использовании ИК-излучателей большое внимание следует уделять отражательным устройствам, которые позволяют значительно повысить эффективность работы излучателя.

Рис.1. Схемы устройства генераторов ИК-излучения:

а, б, в -- силитовые генераторы; 1 -- рабочая часть; 2 -- пассивный конец; 3 - металлизированное покрытие; 4 -- клемма; 5 -- фарфоровый изолятор; 6 - кварцевая трубка; г, д, е -- трубчатые кварцевые генераторы; 1 -- ввод; 2 -- цоколь; 3 -- фольговое звено; 4 -- молибденовый ввод; 5 -- кварцевая трубка; 6 -- спираль; 7 -- вольфрамовая поддержка; 8 -- керамический изолятор.

Источник излучения устанавливают в главном фокусе отражателя, который представляет собой точку, в которой сходятся все лучи при освещении отражателей параллельным потоком излучения.

Отражатели бывают различных видов: сферические, параболические, гиперболические и пр. Наиболее распространены сферические и параболические. Влияние формы сечения отражателя на плотность теплового потока приведено ниже.

Отражатели могут быть металлические и стеклянные, неглубо-кие и глубокие. Материал металлических отражателей должен об-ладать высоким коэффициентом отражения, поэтому очень часто прибегают к различным покрытиям, обеспечивающим максималь-ное отражение. Покрытие должно быть однородным и обладать высокой химической стойкостью. В качестве покрытия использу-ют хром, алюминий, серебро и золото.

2

Рис 2. Лампа инфракрасная зеркальная

1 -- цоколь; 2 -- спираль, 3 -- внутреннее покрытие (отражатель), 4 -- стеклянная колба

Среди ИК-излучателей наибольшее распространение получили трубчатые. Их излучение относится к «темному», температура по-верхности 750--1150 К. В качестве материала трубки используют-ся сталь (Ст. 10--20), латунь, жаропрочные стали.

Тепловая нагрузка тэнов зависит от их конструктивных особен-ностей и составляет (0,7--5,5)*10⁴ Вт/м².

Как ИК-излучатели используют также открытые металлические моноспирали. Излучающий элемент закрепляют на отражателе с помощью простых керамических вкладок, использование которых значительно упрощает его крепление при фиксации в фокусе пара-болического отражателя. В качестве материала для спирали при-меняют ряд сплавов, обладающих большим электрическим сопро-тивлением и достаточной окалиностойкостью. Плотность теплово-го потока, создаваемого открытыми спиральными излучателями при температурах 1000--1350 К, варьирует в интервале (0,8--2,0)*10⁴ Вт/м². Для увеличения интенсивности излучения часто использу-ют не проволоку, а ленту из тех же материалов. К преимуществам открытых спиралей относятся: простота исполнения, большая плотность теплового потока, отсутствие стекла, к недостаткам - возможность короткого замыкания и недостаточно равномерное распределение лучистого потока. Иногда проволоку навивают на керамический элемент.

Представляют интерес панельные излучатели, работающие при температурах 650--720 К, что соответствует максимальному излучению на длине волны около 4 мкм. В качестве излучающей поверхности в панелях используют керамику или чугун. Электрическая мощность, потребляемая одной панелью, составляет примерно 1 кВт. Панели создают ровный поток ИК-излучения, долговечны. Однако использование их в ряде аппаратов весьма затруднительно, так как они обладают большой инерционностью.

Основными характеристиками ИК-излучения являются:

* мощность;

* плотность теплового потока;

* рабочая температура поверхности;

* коэффициент полезного действия.

Плотность теплового потока ИК-излучения может быть определена из соотношения

,

где q -- плотность теплового потока, Вт/м²; =0,7--0,8 - степень черноты излучающего элемента; С₀ -- коэффициент излучения абсолютно черного тела; Т - абсолютная температура излучающего элемента, К.

Коэффициент полезного действия ИК-излучателей = 0,65 - 0,8.

АППАРАТЫ С ИК-НАГРЕВОМ

Отличительной особенностью радиационного подвода теплоты является прямолинейное распространение излучения. Поэтому при размещении излучателей в аппарате необходимо учитывать форму изделия и особенности технологического процесса. Возможно несколько схем взаимного расположения излучателей и обрабатываемого продукта.

Двустороннее облучение продуктов чаще применяют для обработки тонкослойных материалов прямоугольной формы. Продукт, обладающий большой проницаемостью в ИК-области, размещается на горизонтальной конвейерной ленте, изготовленной из металла. Нагреваясь, лента, в свою очередь, передает теплоту продукту. Целесообразно облучать изделие со всех сторон, если это допускает его форма. Наиболее предпочтительно излучение, направленное по нормали к поверхности обрабатываемого изделия. Расположение излучателей снизу, особенно при обработке мясо продуктов, является нецелесообразным, так как выделяющиеся бульон и жир загрязняют излучатель и отражатели.

Расположение излучателей с четырех сторон продукта под углом 45° приводит к увеличению потерь энергии за счет отражения от поверхности, однако при значительной шероховатости продукта в результате многократных отражений величина этих потерь несколько снижается.

Внутреннюю обшивку облучательных камер необходимо изготовлять из материалов, обладающих большим коэффициентом отражения, что позволяет создать более однородный тепловой поток и повысить эффективность работы установки.

Наибольшее распространение получили полированный и анодированный алюминиевый лист.

При конструировании аппаратов особое внимание следует уделять созданию равномерного лучистого потока по всей поверхности продукта, в противном случае неизбежны местные перегревы и ожоги. Иногда целесообразно использовать импульсное облучение, при котором этап обработки продукта излучением чередуется с его «отлежкой».

Этот способ позволяет снизить максимальную температуру работки продукта.

Аппаратурное оформление, естественно, отражает специфику отдельных пищевых производств, но в то же время имеет ряд общих элементов.

В наиболее общем случае ИК-аппарат состоит из камеры, транс-портирующего органа, ИК-излучателей, систем вентиляции, уп-равления и автоматики.

Конструктивные решения наиболее распространенных схем ИК-аппаратов для обработки твердых и жидкообразных пищевых про-дуктов весьма разнообразны. Особенностью конструкций является наличие всех элементов, входящих в ИК-аппарат. Следует под-черкнуть, что ИК-излучатели можно устанавливать как с одной (одностороннее облучение), так и с двух сторон (двустороннее облучение) по отношению к обрабатываемому продукту. В пер-вом случае целесообразно использовать транспортирующий орган из металлической ленты или набора металлических пластин, кото-рые, нагреваясь под действием ИК-излучения, будут затем отдавать теплоту продукту, частично компенсируя при этом односто-ронний лучистый теплоподвод. Во втором случае предпочтительно использовать перфорированный (сетка, стержни и т.д.) транспор-тирующий орган, обеспечивающий лучистый теплоподвод с двух сторон.

Импульсный режим ИК-обработки достигается дискретным расположением ИК-излучателей, последовательность размещения ко-торых зависит от энергетических и технологических требований.

Хороший эффект можно получить при ИК-обработке продукта, особенно при сушке с одновременным обдувом его горячим возду-хом. В этом случае используют рециркуляционные системы.

Использование центрального излучателя возможно как для на-грева разделяющей поверхности в барабане, так и для непосред-ственного воздействия на продукт, помещенный в цилиндр, внут-ренняя поверхность которого перфорирована.

При обработке ИК-излучением жидких продуктов конструкции аппаратов более просты, так как процесс транспортирования осу-ществляется течением самой жидкости. Наиболее простой аппарат с односторонним облучением представляет собой наклонный от-крытый ребристый лоток, по которому тонким слоем движется продукт.

Излучатели предпочтительно располагать по нормали к поверх-ности жидкости.

Двустороннее облучение продукта предпочтительнее односто-роннего. В первом случае жидкость движется по вертикальной рифленой стенке, а во втором -- по трубе, изготовленной из оп-тически прозрачного материала и помещенной внутрь ИК-излучателя цилиндрической формы.

Внутреннее размещение ИК-излучателей в аппарате позволяет максимально использовать лучистую энергию.

Естественно, что перечисленные схемы не исчерпывают всего многообразия конструктивных форм ИК-аппаратуры.

Несомненный интерес представляет сочетание различных видов источников энергии. По-видимому, использование электрофизи-ческих методов в будущем связано с рациональным их сочетанием с традиционными методами и друг с другом. Это позволит полу-чить законченный технологический цикл, свести затраты энергии к минимуму, получить пищевые продукты высокого качества. Не-смотря на то, что число сочетаний формально может быть очень большим, на практике оно не превышает трех, а чаще всего двух.

В большинстве случаев малочисленность комбинаций является результатом технических трудностей: создание единого транспортирующего органа, системы шлюзов, стыковочных устройств и т.д. Электрические аппараты с ИК-нагревом подразделяются на аппараты периодического и непрерывного действия. К первым от-носятся грили и универсальные жарочные шкафы, ко вторым конвейерные жарочные печи.

Электрический гриль ГЭ-3 представляет собой жарочный шкаф в форме параллелепипеда с ИК-генераторами в виде хромоникелевой спирали, заключенной в кварцевую трубку.

В рабочей камере на приводном валу с квадратным гнездом укрепляется вертел с двумя раздвижными держателями и набором из восьми шпажек для шашлыка. Обжаривание шницелей, котлет, отбивных и других изделий может производиться на решетках, которые входят в комплект гриля. Рабочая камера гриля закрывается откидной дверцей из термостойкого стекла. Одной из последних моделей является гриль ГЭН-6.

Электрический гриль ГЭ-2 имеет две рабочие камеры: верхнюю - жарочную и нижнюю - тепловую. В жарочной камере под потолком установлены пять ИК-генераторов (КИ-220-1000). Кулинарные изделия крепятся на пяти вилкообразных вертелах совершающих сложное движение: вокруг собственной оси и оси двух дисков, на которых они закреплены. Это движение осуществляется с помощью планетарной передачи и обеспечивает равномерное обжаривание продукта. В нижней части жарочной камеры установлен нагревательный элемент мощностью 300 Вт, на который помещается кусок дерева, выделяющий ароматические вещества, придающие готовому изделию специфические вкус и запах. Нижняя (тепловая) камера обогревается тремя тэнами общей мощ-ностью 1050 Вт, в ней готовые изделия поддерживаются в горячем состоянии.

Универсальные жарочные шкафы ШЖЭ-0,51 и ШЖЭ-0,85 состоят соответственно из трех и пяти камер, в каждой из которых помещено по одному противню. Современной моделью является ШЖЭ-3.

Обогрев камер производится с помощью ИК-генераторов (нихромовая спираль в кварцевой трубке), расположенных в верхней и нижней частях камеры. Температура внутри камер регулируется с помощью датчиков-реле температуры в диапазоне от 100 до 300°С. Шкафы предназначены для жарки и доведения до готовности ку-линарных изделий и работают с использованием функциональных емкостей. Эти шкафы являются частью параметрического ряда универсальных шкафов с ИК-нагревом, включающего шкафы с числом противней 3, 5, 6, 8, 9 и 10, что соответствует предпри-ятиям общественного питания различной мощности.

Печь конвейерная жарочная ПКЖ представляет со-бой аппарат непрерывного действия. Основными узлами его явля-ются: конвейер, собственно жарочная камера и блоки (верхний и нижний) ИК-генераторов. В рабочем режиме цепной транспор-тер, на котором установлены противни с изделиями, совершает шаговое движение. ИК-генераторы, собранные в блоки по 6 шт. (мощность блока 4,5 кВт), изготовлены в виде хромоникелевой спи-рали, помещенной в кварцевую трубку.

Снизу генераторы защищены металлической сеткой, исключающей попадание продукта на стекло. Противни имеют размер 420*285 мм. Сверху продукты обогреваются за счет лучистой энергии, снизу -- путем контакта с нагретыми противнями. Печь используется на крупных предприятиях общественного питания для жарки полуфаб-рикатов из мяса.

Технические характеристики ПКЖ:

Производительность, шт/ч ....................................................................1500-2000

Потребляемая мощность, кВт.........................................................................58,8

Мощность электродвигателя, кВт....................................................................0,27

Мощность одного генератора, кВт..................................................................0,75

Количество генераторов, шт.................................................................................78

Скорость движения транспортера, м/мин.......................................................0,57

Напряжение в сети, В.........................................................................................380

Габариты, мм

длина..................................................................................4400

ширина................................................................................868

высота................................................................................1400

Масса, кг..................................................................................934

В качестве одного примера аппарата с ИК-нагревом рассмотрим электропастеризатор А1-ОПЭ-1000.

Список литературы.

1. Оборудование предприятий торговли и общественного питания. Полный курс: Учебник/ Под ред. проф. В. А. Гуляева. - М.: Инфра - М, 2002. - 543с. - (Серия «Высшее образование»)

2. Былинская М. А. «механическое оборудование предприятий общественного питания»

3. Лепатов Н. Н. «Тепловое оборудование предприятий общественного питания», 1994.

4. Ботов М. Н. «Тепловое и механическое оборудование предприятий торговли и общественного питания»

5. www.yandex.ru

6. www.rambler.ru