ТЕПЛОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ОБЩЕСТВЕННОГО ПИТАНИЯ

Тепловые процессы, структура аппаратов и оборудование для тепловой обработки продуктов

Основные сведения о тепловых процессах и оборудовании

Тепловые процессы являются финишными процессами в производстве кулинарной продукции, определяющими ее конечное качество. Любые отклонения в их осуществлении могут свести на нет все предыдущие усилия по подготовке сырья и полуфабрикатов. Эти процессы относятся к наиболее энергоемким и трудозатратным процессам приготовления пищи и требуют точного соблюдения режимных параметров используемого оборудования.

Специалист в области общественного питания должен уметь подбирать рациональный комплект оборудования для профессиональных кухонь с учетом используемого сырья, особенностей выполняемых технологических операций его переработки и условий организации производства. Знание этих особенностей и конструктивного устройства оборудования позволяет рационально использовать тепловые аппараты и обеспечивать их наибольшую полезную отдачу.

К особенностям теплового оборудования относится то, что они могут эффективно эксплуатироваться, если их параметры согласованы с инженерными системами предприятия: системами энерго-и газоснабжения, холодного и горячего водоснабжения, вентиляции и др.

Тепломассообменные процессы, такие как ошпаривание, бланширование, варка, обжарка и выпечка и др., являются одними из основных процессов профессиональных кухонь предприятий общественного питания. Это совмещенные процессы переноса теплоты и массы, протекающие с изменением физического состояния продуктов и сопровождающиеся затратой или высвобождением значительного количества теплоты при фазовых переходах. Передача теплоты продукту может быть посредством прямого контакта или через теплопередающее тело, т. е. в общем случае передача теплоты осуществляется теплопроводностью, конвекцией или излучением.

Основной закон теплопроводности устанавливает, что количество теплоты, переданное через теплопроводность, пропорционально градиенту температуры, времени и площади сечения, перпендикулярного направлению теплового потока.

В неподвижных жидких и газообразных средах теплота переносится за счет теплопроводности, причем скорость переноса теплоты внутри этих сред увеличивается за счет их перемешивания.

Конвекция включает оба механизма переноса, как за счет теплопроводности, так и за счет перемешивания. Количество теплоты, отдаваемое стенкой в жидкую среду, рассчитывается по закону Ньютона и пропорционально площади сечения и разности температур стенки и жидкости.

Закономерности теплового излучения описываются законом Стефана — Больцмана, устанавливающим зависимость между лучеиспускательной способностью тела, количеством энергии, излучаемой телом, и площадью поверхности тела. Интенсивность теплового излучения возрастает с повышением температуры тела, и при температурах выше 600 °С теплообмен между твердыми телами и газами осуществляется практически за счет лучеиспускания.

На предприятиях общественного питания преобладает традиционная технология, базирующаяся на использовании оборудования в основном периодического действия. Такое оборудование позволяет перерабатывать продукты с не лимитированными исходными свойствами, используя широкий спектр сырья.

Классификация теплового оборудования. Тепловое оборудование классифицируется по следующим признакам.

• 1. По принципу действия: тепловые аппараты периодического и непрерывного действия.
• 2. По назначению:
  • • варочное оборудование (в кипящей жидкости или на пару);
  • • жарочное оборудование (в среде воздуха, на нагретой поверхности, во фритюре и др.);
  • • пекарное оборудование (выпечка мучных изделий и др.);
  • • оборудование для комбинированных тепловых процессов (тушение, запекание, припускание, бланширование и т. д.);
  • • тепловое оборудование для нагрева воды, приготовления горячих напитков, термостатирования.
• 3. По уровню специализации: узкоспециализированное и многофункциональное оборудование.
• 4. По конструктивному исполнению: секционное (модульное) и несекционное оборудование. Отечественной промышленностью выпускается секционное оборудование с модулем 200 мм. Ширина оборудования — 840 мм, высота до рабочей поверхности — 850 мм.

Кроме того, производятся модульные аппараты под функциональные емкости. Длина и ширина такого оборудования кратны модулю 100 мм, высота до рабочей поверхности — 850 мм. Ширина (глубина в мм) модульного аппарата называется серией. Наиболее распространены серии 600, 700, 800 и 900.

При размещении модульного оборудования в цехах предприятий общественного питания используются следующие способы установки:

• • стандартный, при котором оборудование размещается в помещении свободно на регулируемых по высоте ножках;
• • цокольный, когда вся модульная линия монтируется на одной подставке — цоколе;
• • консольный, когда аппараты навешиваются на вертикальную жесткую конструкцию — консоль. Наиболее распространен стандартный способ, как наиболее простой и удобный для ремонта.
• 5. По преобладающему способу теплообмена: аппараты с кондук-тивным, конвективным и радиационным нагревом.
• 6. По виду энергоносителя: электрическое, паровое и огневое (газовое, жидко- и твердотопливное) оборудование.
• 7. По способу нагрева продукта: аппараты непосредственного и косвенного нагрева.

Все тепловое оборудование, которым комплектуются профессиональные кухни предприятий общественного питания, должно соответствовать требованиям, указанным в нормативно-технической документации завода-изготовителя, передаваемой заказчику. Основными требованиями являются следующие.

Конструкционно-технологические требования:

• • минимальная удельная энерго- и материалоемкость;
• • использование допустимых конструкционных материалов, особенно для элементов, контактирующих с перерабатываемым пищевым материалом;
• • удобство монтажа, технического обслуживания и ремонта;
• • эргономичная компоновка, обеспечивающая удобство работы;
• • высокая надежность и ремонтопригодность;
• • эстетичный внешний вид;
• • минимальная занимаемая площадь.

С позиций технологии тепловые аппараты должны обеспечивать приготовление продуктов требуемого уровня качества, безопасного для употребления и в соответствии с регламентируемой пищевой ценностью. Основным технологическим требованием является обеспечение такого теплового режима приготовления пищи, при котором потери сырья и готовой продукции являются минимальными.

Эксплуатационные требования. Тепловые аппараты должны быть удобны в обслуживании и должны обеспечивать контроль основных режимных параметров и возможность их регулирования. Аппараты должны быть доступны для обслуживания, ухода, настройки и ремонта, быть безопасными для персонала по вредным и опасным факторам воздействия (вибрации, статическое электричество, поражение током, высокие температуры и давления); должны иметь блокировки от проникновения в рабочие зоны и ограждения приводов исполнительных органов.

Энергетические требования. Тепловые аппараты должны обеспечивать возможность работы в энергосберегающем режиме, для чего должны быть оборудованы системами регулирования и контроля температурных режимов и иметь тепловую изоляцию.

Экологические требования. Тепловое оборудование должно оказывать минимально возможное вредное воздействие на окружающую среду (продукты сгорания топлива, моющие вещества отходы и др.).

Экономические требования. Тепловое оборудование должно обеспечивать максимально возможную полезную отдачу при минимальных затратах материальных ресурсов.

Данные требования обусловливают выбор критериев, по которым должна оцениваться эффективность использования теплового оборудования.

К ним относятся следующие критерии:

• • коэффициент полезного действия;
• • производительность (полезная отдача);
• • коэффициент использования теплового аппарата;
• • удельная металлоемкость;
• • удельная энергоемкость;
• • удельный расход энергии на единицу продукции.

Коэффициент полезного действия (КПД) равен отношению полезно использованной теплоты (QJ к общему количеству теплоты, затраченному на тепловой процесс (Q₂):

Производительность теплового аппарата выражается количеством продуктов, получающихся в результате кулинарной обработки в единицу времени. Количество обрабатываемых продуктов может быть выражено в массовом, объемном или натуральном измерении (порции, условные блюда). Производительность тепловых аппаратов зависит от размеров, установленной мощности, вида продукта, коэффициента загрузки и скорости протекания технологического процесса.

Номинальная производительность теплового аппарата периодического действия, кг/ч,

где т — номинальная масса одновременно загружаемых продуктов вместе с жидкостью, кг; t₃, t₀, t_B, t_M — время загрузки, обработки, выгрузки и мойки аппарата соответственно.

Номинальная масса загрузки при тепловой обработке штучных изделий для аппаратов с рабочей площадью поверхности определяется как

где S_n — номинальная площадь рабочей поверхности аппарата, м²; ср — коэффициент заполнения рабочей поверхности полуфабрикатами, (р — 0,84-0,9; — площадь полуфабриката, м²; т₁ — масса

полуфабриката, кг.

Реальная производительность подсчитывается в зависимости от коэффициента загрузки,

где к — коэффициент загрузки, характеризующий степень заполнения рабочего объема или жарочной поверхности аппарата, Р_р — реальная производительность, кг/ч; Р_п — номинальная производительность, кг/ч.

где V_n, V_H — объем загружаемых продуктов вместе с жидкостью и общий номинальный объем аппарата соответственно, м³; S_n, S_H — площадь, занимаемая продуктами, и общая номинальная площадь рабочей поверхности аппарата, м².

Для определения эффективности работы аппаратов периодического действия большое значение имеет количество циклов аппарата за смену. За полный цикл принимается продолжительность тепловой кулинарной обработки продуктов в аппарате, в течение которой выполняются следующие операции: загрузка, тепловая обработка, выгрузка продукта и мойка аппарата.

Коэффициент использования аппарата представляет собой отношение суммы продолжительности отдельных циклов работы аппарата, проведенных за смену, к продолжительности работы смены,

где п — число i-x циклов аппарата; n_t — і-й цикл аппарата; Ц — время ї-го цикла, ч; t — продолжительность смены, ч.

Удельная металлоемкость (материалоемкость) характеризует техническое совершенство аппарата с позиций использования конструкционных материалов и определяется отношением массы аппарата к его основному параметру: объему рабочей камеры, площади жарочной поверхности, производительности и др.,

где М — масса аппарата, кг; O_s — основной параметр аппарата.

Удельная энергоемкость представляет собой отношение номинальной мощности аппарата к основному параметру,

Удельный расход энергии на единицу продукции является одним из показателей работы предприятия при оценке его деятельности за год работы. Измеряется в киловатт-часах на 1000 условных блюд. Для заготовочных предприятий удельные расходы подсчитываются в киловатт-часах на 1 т продукции.

Условное блюдо — это блюдо, на которое затрачено 418,7 кДж (0,116 кВт • ч). Число натуральных блюд, полученных в период приготовления, пересчитывается в условные единицы умножением числа натуральных блюд на коэффициент перевода.

Таблица 8.1

Коэффициенты перевода числа блюд в условные единицы

Удельный расход энергии зависит от типа предприятия, его производственной программы, совершенства тепловых процессов, правильной эксплуатации, коэффициента загрузки и уровня организации производства,

где Е_р — расход энергии на разогрев, кВт • ч; E_st — расход энергии в стационарном режиме, кВт • ч; п — количество готовой продукции в соответствующих единицах.