Пищеварочные котлы: техническая характеристика

Содержание.

Введение ------------------------------------------------------------------------ 3

1.   Литературный обзор. ------------------------------------------------ 6
2. Технико-экономическое обоснование. ----------------------------24
3. Описание разрабатываемой машины. -----------------------------25
1. Назначение машины. --------------------------------------------- 25
2. Устройство машины. --------------------------------------------- 26
3. Принцип действия. ------------------------------------------------ 27
4. Техническая характеристика. ----------------------------------- 29
4. Расчётная часть. -------------------------------------------------------- 30
1. Конструктивный расчёт. ----------------------------------------  30
2. Теплотехнический расчёт. -------------------------------------- -33

3. Энергетический  расчёт. ------------------------------------------ 45

 

Заключение. ---------------------------------------------------------------------46

Список используемой литературы. ---------------------------------------- 47

Приложение(спецификации)--------------------------------------------------48 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение. 

   На предприятиях общественного питания пищеварочные котлы используются для основного способа варки, предназначены для варки бульонов, приготовления супов, каш, гарниров, сладких блюд, кипячения молока и других процессов.

   Применяются котлы периодического действия, работа которых основана кипячении соответствующих продуктов в жидкой среде: воде, молоке или бульоне. Варка в жидкой среде основана на физико - химических превращениях веществ, входящих в состав продукта, которые протекают под воздействием теплоты и влаги, часто на закономерностях экстрагирования (извлечения) питательных веществ из твердой фазы в жидкую.

Пищеварочные котлы могут быть с непосредственным и косвенным обогревом. Широкое применение нашли котлы именно с косвенным обогревом через теплоноситель (водяной пар), так как в них получается блюдо и изделие лучшего качества (не подгорают), имеют высокий КПД, в них проще регулировать тепловой режим.

   Основные технические требования, предъявляемые к конструкциям пищеварочных котлов, сводятся к получению высококачественного продукта с максимальным сохранением пищевых, минеральных, экстрактивных веществ и витаминов, при минимальных затратах теплоты и физического темпа обслуживающего персонала.

   Пищеварочные котлы выпускаются: стационарные и передвижные, опрокидывающие и неопрокидывающиеся, на электрическом, газовом обогревах, реже на паровом и огневом обогреве. Гораздо широкое применение нашли на предприятиях общественного питания пищеварочные котлы на электрическом обогреве, так как они более безопасные в эксплуатации, имеют возможность регулирования теплового режима в широком диапазоне. Варочный сосуд котлов обычно имеют цилиндрическую форму с плоским, выгнутым или вогнутым днищем.

Пищеварочные котлы различают по емкости (от 40 до 250 литров), по мощности нагревательных элементов.

Характеристика процесса варки. Варочное оборудование широко используют не только в горячих цехах предприятий общественного питания, но и на предприятиях мясной, молочной и консервной промышленности. Варка — один из основных видов тепловой обработки пищевых продуктов. Это процесс гидротермической обработки, заключающийся в нагреве вещества в жидкой среде. Такой средой могут служить вода, бульон, молоко, соус, сок, сироп и влажный насыщенный пар.

Теплотехническая особенность процесса варки характеризуется ограничением температуры греющей среды, а следовательно, и температуры поверхностного слоя продукта, температурой кипения жидкости, однозначно определяемой давлением в рабочем объеме аппарата. 
 

   Поскольку при варке продукт нагревается влажной средой, то даже при сколь угодно большом тепловом потоке исключаются перегрев поверхности продукта, а следовательно, и испарение влага. При этом создаются оптимальные условия для поверхностного нагрева пищевого продукта, так как влажный внутренний слой характеризуется максимальным коэффициентом теплопроводности.

    Поскольку температуры поверхности продукта и греющей сред близки к температуре кипения, то перепад температур между ними невелик. Это обусловливает «мягкий» нагрев пищевого проекта, который в отличие от «жесткого» (при большом перепаде температур) обеспечивает минимальные тепловые разрушения исходного сырья высокую пищевую ценность кулинарного изделия.

   При поверхностном нагреве пищевого продукта тепловой поток направлен к центру. В этом же направлении в начальный момент нагрева перемещается и влага (явление термо-влаго-проводности). Однако по мере прогрева в центральных слоях возникает избыточное давление, причиной которого являются сложные бионические реакции, связанные с денатурацией белков, разрушением коллагена, а также с испарением свободной влаги и изменениями структуры. В результате влага начинает перемещаются навстречу тепловому потоку: от центра к поверхности. изменениями структуры. В результате влага начинает перемещаются навстречу тепловому потоку: от центра к поверхности.

   Вместе с влагой («соком») из продукта уносятся и ценные вещества — белки, жиры, углеводы, которые переходят в жидкую варочную среду и тем самым улучшают ее кулинарные свойства ц одновременно обедняют сам пищевой продукт.

   Интенсивность процесса удаления из продукта ценных пищевых веществ пропорциональна разности концентраций этих веществ в жидкости и поверхностном слое. Это заставляет считать варку не только тепловым, но и сложным массообменным процессом.

   

   От интенсивности энергоподвода, определяющей активность кипения греющей среды, часто зависит качество вареного изделия и, в первую очередь, получаемого бульона. Как правило, активное кипение, характеризующееся интенсивным парообразованием, ухудшает органолептические свойства бульонов главным образом вследствие активно протекающей в этом случае реакции эмульгирования пищевых жиров, переходящих в раствор.

   В зависимости от того, в жидкой среде или во влажном паре нагревается пищевой продукт, получают вареное изделие с различными органолептическими свойствами.

   Варка в большом объеме воды характеризуется более высокой разностью концентраций, чем варка на пару, так как в последнем случае при его конденсации на поверхности продукта образуется тончайшая конденсатная пленка, которая быстро насыщается выделяющимися веществами.

   По этой причине варка на пару предопределяет меньшие потери массы продукта и более высокую пищевую ценность кулинарных изделий. 
 

   Повысить скорость варки практически можно, только увеличив температуру кипения, а следовательно, и давление в рабочем объеме аппарата (принцип автоклавирования). Однако возрастание температуры еще в большей степени ускоряет термические разрушения продукта и, как правило, ухудшает качество изделия.

   Варка ряда пищевых продуктов (каш, молочных и макаронных изделий) протекает в специфических условиях тепломассообмена. Это особенно ярко проявляется на примере варки каш. В этом случае нагреваемая среда представляет собой двухкомпонентную систему, состоящую из крупы и воды. Причем доля крупы в этой системе значительна, что заметно сдерживает перемещение греюшей воды. Кроме того, в процессе нагрева крупа набухает и поглошает значительное количество влаги. Влагоудерживающая способность крупы при этом увеличивается, увеличивается и доля крупы в двух компонентной системе по отношению к свободной влаге. Все это приводит к уменьшению скорости перемещения греющей среды' ' как следствие, создает возможность неравномерного нагрева массы  продукта по объему. Вблизи греющей стенки при большем темловом потоке скорость прогрева пристеночного слоя может превысить скорость перемещения влаги, что приводит к ее испарению в слое и его перегреву- создаются условия подгорания пищевого Продукта. 

   Чтобы исключить данный отрицательный результат, необходимо при варке ограничить перепад температур между греющей и нагреваемой средами в период кипения до 10... 12 °С и тем самым ограничить удельный тепловой поток через греющую поверхность, В рубашечных тепловых аппаратах это достигается тем, что давление в рубашке поддерживается на уровне, не более чем на 50 кПа, (0,5 атм) превышающем давление в рабочей камере. Это достигается путем установки на рубашке предохранительных клапанов, отрегулированных на указанный уровень давления. 

   Таким образом, избыточное давление пара в рубашках пищеварочных котлов, обеспечивающих варку пищи при давлении, близком к атмосферному, не превышает 50 кПа (0,5 атм), и абсолютное давление составляет 150 кПа (1,5 атм), а в автоклавах — 350...400 кПа (3,5...4,0 атм) в рубашках и 300...350 кПа (3,0...3,5 атм) в варочном сосуде. 

   

     
 
 
 
 
 

1. Литераурный обзор.

 

На предприятиях массового питания эксплуатируются  котлы различных типов, отличающиеся способом обогрева, вместимостью, формой варочных сосудов и видом энергоносителей.

В зависимости  от давления в варочном сосуде все  котлы классифицируются на пищеварочные, работающие при атмосферном или  незначительном избыточном давлении, и автоклавы, работающие при повышенном давлении (200…250 кПа).

В зависимости  от источника теплоты котлы подразделяются на твердотопливные, газовые, электрические  и паровые.

По способу  установки котлы бывают неопрокидывающиеся, опрокидывающиеся и со съемным варочным сосудом.

По способу  обогрева различают котлы с косвенным  и непосредственным обогревом. Котлы  с косвенным обогревом получили наибольшее распространение. В качестве промежуточного теплоносителя в  таких котлах используется вода (кипяченая  или дистиллированная).

По конструктивному  оформлению котлы классифицируются на немодульные, секционные модульные  и секционные модульные с функциональными  емкостями. Котлы имеют буквенно-цифровую индексацию. Например, индекс котла  КПЭ-160 расшифровывается так: К –  котел; П – пищеварочный; Э – электрический; 160 – вместимость (в дм³). 

  Устройство и принцип  действия электрических   и газовых пищеварочных котлов.

Принципиальная  конструктивная схема котла показана на примере электрического котла (рис. 2.1).

Котел состоит  из варочного сосуда 6 и корпуса (наружного котла) 4, соединенных между собой сваркой. Пространство между ними образует греющую камеру - пароводяную рубашку 2. В нижней части рубашки располагается парогенератор 1, в котором вырабатывается водяной пар, заполняющий рубашку котла. Наружный котел покрывается тепловой изоляцией 3, которая сверху покрывается кожухом 5. Сверху котлы имеют крышку 7.

Рис. 2.1. Принципиальная конструктивная схема электрического котла

Наряду с котлами, имеющими герметически закрываемую  крышку, выпускаются неопрокидывающихся котлов с негерметизированной крышкой. Эти котлы обозначаются КПЭ-100НГ, КПЭ-160НГ, КПЭ-250НГ.

В настоящее  время выпускаются электрические пищеварочные котлы КПЭ емкостью 40, 60, 100, 160 и 250 л; котлы с газовым обогревом КПГ емкостью 40, 60, 160 и 250 л; твердотопливные КПТ емкостью 160 л и паровые пищеварочные котлы КПП емкостью 100, 160 и 250 л. Котлы емкостью 40 и 60 л выпускаются опрокидывающимися, а емкостью 100, 160 и 250 л- неопрокидывающимися.

Пищеварочные  котлы с косвенным обогревом  снабжены контрольно-измерительными приборами  и арматурой. К ним относятся: двойной предохранительный клапан 9, манометр 10 (для электрических  котлов - электроконтактный), наполнительная воронка 11, кран уровня 12, клапан-турбинка 8.(рис. 2.1)

 Двойной предохранительный клапан (рис. 2.2) соединен с рубашкой котла и имеет, корпус 5, в котором размещены два клапана: верхний 4 (паровой) и нижний 7 (вакуумный). Паровой клапан служит для сброса давления пара из греющей камеры при повышении его давления выше 49 кПа (0,5 кгс/см²). При повышении давления сверх допустимой величины пар приподнимает клапан, преодолевая усилие груза 3 определенной массы, и излишек пара с шумом выделяется в помещение. Испытывают и клеймят клапаны на заводе-изготовителе. Вакуумный клапан служит для поступления воздуха в рубашку при понижении давления пара в ней ниже атмосферного, что может происходить при остывании котла.