Для чего служит парогенератор в пищеварочных котлах и пароварочных аппаратах
Варочное оборудование. Его разновидности, функциональное назначение и особенности эксплуатации
Вопрос 10
Ответ:
Пищеварочные котлы предназначены для приготовления первых блюд, каш, варки овощей, кипячения молока и т.д. в технологических жидкостях (вода, молоко, бульон), являющихся компонентами кулинарной продукции. Независимо от способа действия варочного аппарата, процесс варки основан на проходящих под действием теплоты и влаги физико-химических превращениях веществ, входящих в продукт. Кроме того, при варке бульонов имеют место процессы экстрагирования (извлечения) питательных веществ из твердой фазы в жидкую.
Различают два основных режима варки в жидкостях при атмосферном давлении:
Нагрев осуществляется от кипящей жидкости внутрь продукта за счет его теплопроводности и зависит от теплофизических характеристик конвективной среды и самих продуктов. Так как большинство продуктов имеет низкий коэффициент теплопроводности, то с целью повышения производительности и уменьшения энергозатрат перед варкой продукты желательно измельчать.
Основные технологические требования, предъявляемые к пищеварочным котлам, сводятся к получению высококачественного готового продукта с максимальным сохранением питательных веществ при минимальных затратах времени и потребляемой энергии, снижении трудозатрат обслуживающего персонала и обеспечении безопасной работы.
В настоящее время на предприятиях общественного питания эксплуатируются пищеварочные котлы различных типов, отличающиеся способом обогрева, вместимостью, способом установки, видом энергоносителя и некоторыми другими признаками. На рис.3.1. представлен внешний вид некоторых моделей современных пищеварочных котлов.
В зависимости от способа обогрева различают пищеварочные котлы с косвенным и непосредственным обогревом. Несмотря на простоту устройства, пищеварочные котлы с непосредственным обогревом в настоящее время практически не применяются. Это связано с такими их недостатками, как низкий КПД, сложность регулировки теплового режима, пригоранием продукта и др. Нагрев продуктов в котлах с косвенным обогревом происходит с помощью пароводяной рубашки, которая обеспечивает более равномерный подвод тепла к стенкам варочной емкости, что снижает вероятность пригорания продукта и повышает производительность
По способу установки различают котлы опрокидывающиеся, неопрокидывающиеся и со съемной варочной емкостью. Опрокидывающиеся котлы имеют объем варочной емкости не более 60 дм3 и оборудованы устройством для поворота варочной емкости относительно горизонтальной оси вращения. Это делает их более удобными при выгрузке готовой продукции и санитарном обслуживании.
По вместимости на предприятиях питания в настоящее время используются котлы емкостью от 40 до 250 дм3. В линейный ряд отечественных производителей входят котлы емкостью 40, 60, 100, 160 и 250 м3.
В зависимости от давления в варочном сосуде различают пищеварочные котлы, работающие при атмосферном давлении, и автоклавы, работающие при повышенном давлении (автоклавы).
По типу энергоносителя основная масса пищеварочных котлов относятся к электрическим. Реже применяют газовые котлы. Котлы, работающие на твердом топливе, в настоящее время применяются крайне редко.
Пищеварочные котлы, выпускаемые отечественными производителями, маркируются следующим образом:
у немодулированных котлов после букв КП указывается вид теплоносителя, а затем вместимость в дм3 ;
у секционных модулированных котлов к буквенным индексам добавляется индекс М;
пищеварочные котлы под функциональную емкость имеют буквенный индекс, состоящий из буквы к и буквы с указанием вида энергоносителя.
Например, маркировка КПЭМ-60 означает; котел пищеварочный, модулированный, объем варочной емкости 60 дм3.
Устройство со съемным варочным сосудом маркируется, как УЭВ-40;
Автоклавы обозначаются буквой А- АЭ-60.
3.1.1 Устройство и принцип действия
Несмотря на большое разнообразие пищеварочных котлов, все они имеют схожую конструкцию и принцип действия. Их устройство рассмотрим на примере обобщенной схемы электрического пищеварочного котла (рис. 3.2).
Котел представляет собой сварную конструкцию, состоящую из цилиндрического варочного сосуда 1, пароводяной рубашки 2 в нижней части которой находится парогенератор 3, внешнего ограждения 4, слоя теплоизоляции 5 и крышки 6. В зависимости от емкости котла и его назначения крышки могут быть герметичными и негерметичными. Герметичными крышками оснащаются котлы с объемом варочной емкости от 160 дм3 и выше, а также в автоклавы, работающие при избыточном давлении в варочной емкости. Такие крышки имеют более прочную конструкцию и плотно прижимаются к варочной емкости с помощью резиновых прокладок и специального крепления. Кроме того, Они оснащены клапаном-турбинкой для поддержания оптимального давления при варке за счет удаления излишков пара из варочной емкости. В настоящее время на предприятиях питания в основном используют котлы с негерметичными крышками.
В парогенераторе находятся ТЭНы 7 количеством от 3 до 9 в зависимости от емкости и мощности котла. Перед началом работы через заливочную воронку 8 производят заполнение парогенератора кипяченой или дистиллированной водой. Для контроля за уровнем воды в парогенераторе имеется кран уровня 9 и датчик защиты от «сухого хода» 10..В парогенераторе образуется пар, который поступает в пароводяную рубашку. Соприкасаясь с холодными стенками варочного сосуда он конденсирует, отдавая тепло и превращаясь в воду вновь стекает в парогенератор. Датчик «сухого хода» и корпус парогенератора включены в электрическую цепь. При оголении тэнов электрическая цепь между датчиком и корпусом прерывается, что является сигналом для автоматического отключения тэнов и включения сигнальной лампочки на панели приборов.
Слив жидкости из варочного котла осуществляется с помощью сливного крана 11 с решеткой 12.
Для обеспечения безопасности работы пищеварочный котел оборудуют двойным предохранительным клапаном 13, состоящим из парового и вакуумного клапанов. Когда давление в рубашке достигает значения свыше 0,5 кГс/см2 паровой клапан открывается и излишки пара выходят в атмосферу. Вакуумный клапан открывается тогда, когда при остывании котла в рубашке образуется вакуум, что может привести к ее деформации.
Электрические варочные устройства
В последнее время все большее распространение получают электрические варочные устройства или электроварки. Они, как и пищеварочные котлы, предназначены для варки в жидкой конвективной среде и отличаются тем, что ТЭНы расположены непосредственно в варочной емкости прямоугольного сечения. Продукты при варке находятся в сетчатой или перфорированной функциональной емкости, которую устанавливают в варочную емкость заполненную водой. Большинство электрических варочных устройств рассчитано на использование гастроемкостей с типоразмерами GN. Такие аппараты по конструкции значительно проще, чем пищеварочные котлы, а, следовательно, имеют и меньшую стоимость. Они наиболее эффективны при варке макаронных изделий, отваривании сосисок, пельменей и других продуктов. Поэтому их часто называют «макароноварками», «рисоварками», «сосисковарками» и т.д. С целью расширения возможностей некоторые модели электроварок оборудуют двумя варочными ваннами с раздельной регулировкой тепловой мощности. Это позволяет одновременно готовить различные продукты. Кроме того, при необходимости такие аппараты можно использовать, как мармиты.
Внешний вид электроварки представлен на рис.3.3. По способу установки они могут быть напольными, настольными. Часто такое оборудование используют вместо пищеварочных котлов при оснащении тепловых линий от 400 до 700 серии, а иногда устанавливают вместе с котлами в 900 серии.
Конструкция электроварки представлена на рис.3.4. Она состоит из ограждения 1 внутри которого расположена варочная емкость 2 с ТЭНами 3. Внутрь варочной емкости устанавливается корзина с продуктами 4. Над ТЭНами как правило размещают перфорированную поверхность 5, которая защищает их от налипания частиц продукта, отделившихся от основной части при варке. В качестве органов управления электрические варочные устройства обычно оснащаются терморегулятором 6 с сигнальной лампой 7, позволяющим поддерживать температуру воды при варке в пределах от 50 до 100 0С. Слив воды осуществляется с помощью сливного крана 8, расположенного в коническом дне варочной емкости.
Кроме перечисленных основных конструктивных элементов электроварки имеют слой теплоизоляции, который расположен между варочной емкостью и ограждением. С помощью него добиваются снижения тепловых потерь и уменьшения температуры нагрева внешних боковых поверхностей в соответствии с требованиями СанПина. В верхней части варочной емкости имеется отверстие для перелива воды в случае ее переполнения. Большинство таких аппаратов оборудуются индивидуальными кранами для заполнения варочной емкости холодной водой.
Электроварочные устройства устанавливаются на ровном полу, имеющем уклон не более 20 или на производственных столах. Вблизи аппаратов предусматривается обустройство канализационного трапа диаметром не менее 50 мм (рис 3.5). Электроварки подключаются к системе холодного водоснабжения жестко
Тепловая обработка продуктов в пароварочных аппаратах относится к диффузионно-тепловым процессам и характеризуется наличием тепло и массообмена с окружающей средой. Принцип их работы состоит в том, что «острый пар», получаемый в парогенераторах, непосредственно контактирует с пищевыми продуктами в рабочей камере. При этом, конденсируясь на поверхность продукта, пар образует на ней пленку конденсата, через которую тепло передается внутрь продукта за счет теплопроводности. Нагрев продукта при варке на пару состоит из трех основных периодов:
— первичного прогрева продукта,
— интенсивного испарения влаги,
— выравнивания температуры по всему объему и приближение ее к температуре греющей среды.
При варке на пару, по сравнению с варкой в воде, существенно снижаются потери пищевой ценности продукта, его массы, а также сокращается время варки. Поэтому варка на пару широко используется в диетическом и детском питании. Пароварочные аппараты применяются для варки на пару овощей, мяса, рыбы при приготовлении различных кулинарных изделий, а также, для разогрева готовых кулинарных изделий
Необходимо отметить, что, несмотря на эффективность варки на пару, в последнее время отечественные производители практически полностью прекратили выпуск паровых шкафов и аппаратов для предприятий питания. Исключение составляют простейшие аппараты настольного исполнения типа мантоварок, имеющие небольшие размеры варочной камеры и, следовательно, низкую производительность. Это можно объяснить появлением таких новых групп теплового оборудования, как пароконвектоматы, которые позволяют производить многие виды тепловой обработки, в том числе, и варку на пару. Вместе с тем, мировые производители по прежнему выпускают специализированное пароварочное оборудование, которое пользуется спросом. Особенностью современных варочных аппаратов является то, что они позволяют регулировать температуру пара в диапазоне 60-1150 за счет изменения давления в паровом трубопроводе и таким образом подбирать наиболее оптимальные режимы тепловой обработки.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Варочное оборудование
Основные технологические требования, предъявляемые к конструкциям варочных аппаратов, сводятся к получению высококачественного готового продукта с максимальным сохранением белков, жиров, углеводов, витаминов, минеральных и экстрактивных веществ при минимальных затратах теплоты.
Пищеварочные котлы используют для получения готового продукта с высокими органолептическими качествами при максимальном сохранении веществ в исходном сырье и его биологической ценности. Для обеспечения этих требований конструкция пищеварочных котлов должна обеспечивать: нагрев продукта не выше 100°С с регулированием режима варки в пределах температуры кипения; отключение нагрева перед окончанием варки.
Вакуум-аппараты должны обеспечивать максимальное сохранение естественной структуры продукта, красящих веществ, витаминов, минеральных и пищевых веществ при увеличении концентрации исходного продукта.
Нагрев продукта и осуществление процесса варки (выпарки) в вакуум-аппарате должны проходить при температуре ниже 100°С.
В кофеварке 1-го типа нагрев напитка при температуре 100°С осуществляется непрерывной циркуляцией воды через слой порошка кофе.
В кофеварке 2-го типа нагрев напитка при температуре жидкости выше 100°С происходит за счет увеличения давления воды, ее температуры и воздействия влажного насыщенного пара при снижении длительности процесса варки в сравнении с варкой при температуре 100°С.
Варочное оборудование в зависимости от давления в варочном сосуде классифицируют на пищеварочные котлы, работающие при атмосферном или незначительном избыточном давлении, и автоклавы, работающие при повышенном давлении (250 кПа).
В зависимости от источника теплоты котлы подразделяют на твердотопливные, газовые, электрические и паровые. Способ обогрева может быть непосредственный и косвенный.
Котлы с непосредственным обогревом могут работать на твердом топливе, газе и электрическом обогреве. Они более просты по конструкции и эксплуатации, чем котлы с косвенным обогревом, но имеют ряд существенных недостатков: низкий КПД, сложность регулирования теплового режима, возможность пригорания продуктов.
Котлы с косвенным обогревом работают при повышенном давлении в греющей рубашке до 150 кПа. В качестве промежуточного теплоносителя используют воду.
Пищеварочный котел представляет собой сосуд с крышкой. Снаружи котел покрыт слоем тепловой изоляции, уложенной между облицовкой и корпусом котла. В нижней части котла смонтирован парогенератор, объединенный с паровой рубашкой. Конструкция котла устанавливается на постамент. Пар, генерируемый в парогенераторе, заполняет паровую рубашку, соприкасаясь с варочным сосудом, конденсируется, отдает теплоту парообразования стенке, по которой конденсат вновь стекает в парогенератор.
Пищеварочные котлы с косвенным обогревом снабжены контрольно-измерительными приборами и предохранительной арматурой. К ним относят:
манометр для измерения в процессе работы давления в паровой рубашке;
кран уровня для контроля количества воды в парогенераторе;
наполнительную воронку, предназначенную для заполнения парогенератора водой и выпуска воздуха из пароводяной рубашки в начальный период работы котла;
продувочный кран, устанавливаемый совместно с конденсатоотводчиком;
используется для выпуска воздуха из паровой рубашки, спуска конденсата перед началом работы котла, а также для проверки исправности конденсатоотводчика;
клапан-турбинку на крышке неопрокидывающихся котлов; он предохраняет варочный сосуд от повышения давления сверх 2,5 кПа.
На рис. приведена конструктивная схема котла пищеварочного газового опрокидывающегося КПГ-60М.
Котел устанавливают на литой чугунной вилкообразной станине с помощью цапф, обеспечивающих опрокидывание котла червячным редуктором.
Подачу первичного воздуха к горелке осуществляют регулятором первичного воздуха, который выполнен в виде шайбы, перемещающейся по резьбовой нарезке патрубка с соплом. Вторичный воздух к горелкам поступает через кольцевой зазор в основании котла. Продукты сгорания из топочной камеры отводятся дымоходом.
Для обеспечения безопасности эксплуатации на котле установлены двойной предохранительный клапан, кран уровня воды, наполнительная воронка, газовая автоматика безопасности и регулирования типа 2 АРБ.
На рис. показана схема котла пищеварочного газового секционного модулированного КПГСМ-60.
Его основными конструктивными элементами являются варочный сосуд, малоемкий парогенератор и наружный корпус с теплоизоляционным покрытием.
Парогенератор выполнен в виде двух цилиндрических карманов разной высоты, наружные стенки которых образуют топку и два кольцевых газохода. Под топкой в специальном цилиндрическом кожухе установлена горелка с кольцевой насадкой и запальником. Для подсоса вторичного воздуха в днище топочной камеры имеются специальные отверстия.
В правой стойке котла смонтированы опрокидывающее устройство и подводящий газопровод. В левой стойке расположены трубопроводы горячей и холодной воды.
Котел снабжен теми же средствами безопасности, что и котел КПГ-60М.
Паровые пищеварочные котлы имеют аналогичную конструкцию, что и газовые. Они отличаются тем, что пар, обогревающий варочный сосуд, образуется не в самом котле, а поступает в паровую рубашку по паропроводу извне. Нагрев варочного сосуда осуществляется за счет теплоты парообразования. Пар, попадая в рубашку котла, соприкасается с холодными стенками варочного сосуда и наружного корпуса. Происходит его конденсация с выделением скрытой теплоты парообразования, которая идет на нагрев содержимого котла с высоким коэффициентом теплоотдачи. Централизованное приготовление пара как теплоносителя повышает эксплуатационные показатели котла за счет того, что его конструкция в этом случае не предусматривает установку парогенератора.
На предприятиях общественного питания используют паровые пищеварочные котлы КПП-100, КПП-160 и КПП-250. Они имеют одинаковую конструкцию и различаются только размерами рабочего сосуда.
Широкое применение на предприятиях общественного питания имеют электрические пищеварочные котлы неопрокидывающиеся КПЭ-100, КПЭ-250, КЭ-100, КЭ-160, КЭ-250 и опрокидывающиеся КПЭ-40, КПЭ-60, КПЭСМ-60, а также устройства со съемным варочным сосудом УЭВ-40, УЭВ-60.
Конструктивная схема пищеварочного котла КПЭ-100 показана на рис.
Котел стационарно крепится на постаменте. В парогенераторе, размещенном под днищем корпуса котла, смонтированы шесть тэнов. Котел герметически закрывается двухстенной крышкой, уравновешенной противовесом, который позволяет фиксировать ее в любом положении.
Котел снабжен автоматическим управлением теплового режима, электроконтактным манометром, двойным предохранительным клапаном, клапаном-турбинкой, световой сигнализацией и станцией управления. Кроме того, предусмотрена защита тэнов от «сухого» хода, которая предохраняет котел от включения, когда тэны не полностью покрыты водой, а также отключает котел от электрической сети при понижении уровня воды в пароводяной рубашке ниже допустимого. В обоих случаях срабатывает световая сигнализация.
Котел работает в двух режимах. Первый режим обеспечивает автоматическое отключение пяти тэнов от сети при максимально допустимом давлении и включение цх после снижения давления до нижнего предела; второй режим осуществляет автоматическое отключение всех тэнов от сети после установления в паровой рубашке заданного давления.
Котел пищеварочный электрический секционный модулированный КПЭСМ-60М представляет собой опрокидывающийся варочный сосуд с пароводяной рубашкой.
Работа котла происходит следующим образом. Тэны разогревают воду в пароводяной рубашке до кипения, образующийся пар заполняет пространство пароводяной рубашки и вытесняет из нее воздух, который выходит через воздушный клапан. После закрытия воздушного клапана давление в пароводяной рубашке начинает расти до верхнего заданного предела. Если давление будет выше 0,05 МПа (0,5 атм), электроконтактный манометр (ЭКМ) отключит тэны от питающей сети или переведет схему на слабый нагрев. В случае неисправности ЭКМ срабатывает предохранительный клапан.
На рис. приведена принципиальная схема конструкции сферического вакуум-аппарата периодического действия.
Разрежение в рабочей зоне (чаше) способствует снижению температуры уваривания продукта.
Вакуум-аппарат представляет собой неопрокидывающийся двухстенный варочный котел, внутри которого смонтирована мешалка. Чаша помещена в стальную паровую рубашку, на которой с правой стороны находится паропроводящий патрубок с вентилем, манометром и предохранительным клапаном. С левой стороны паровой рубашки предусмотрены воздушный кран для продувки парового пространства и вентиль для присоединения конденсатоотводчика.
Чаша котла закрыта колпаком, на котором смонтированы термометр, вакууметр и воздушный кран с воронкой. Колпак заканчивается патрубком для присоединения трубопровода. Внутри колпака имеется отбойник для предотвращения уноса продукта в вакуум-линию.
Трубопровод соединяет вакуум-аппарат с конденсатором мокровоздушного поршневого вакуум-насоса для создания и поддержания разрежения в вакуум-аппарате.
Вакуум-аппарат загружают продуктом через штуцер, который засасывается с помощью вакуум-насоса и гибкого шланга в рабочую зону. Для выгрузки служит нижний спускной штуцер с затвором. Для взятия проб установлен специальный кран. За процессом загрузки и уваривания продукта наблюдают через смотровые окна.
Мешалка приводится во вращение от электродвигателя через червячный редуктор и пару зубчатых колес. Вал мешалки имеет сальниковое уплотнение.
Для варки заправочных супов, вторых и третьих блюд, гарниров, тушения овощей, а также транспортирования готовых блюд на линию раздачи и сохранения их в горячем состоянии используют устройства электрические варочные УЭВ-60 и УЭВ-40.
Варочное устройство представляет собой передвижной котел с парогенератором.
На парогенераторе установлены три тэна, датчик защиты от «сухого хода», наполнительная воронка, манометр, предохранительный клапан, ручка переключателя режимов работы варочного устройства.
К парогенератору приварены направляющие, по которым производится перемещение котла для стыковки его с парогенератором с помощью рычажного парозапорного устройства.
Приготовление лечебного, детского и диетического питания, когда требуется максимально сохранить пищевую ценность сырья, осуществляют на «остром» пару. При этом способе термической обработки насыщенный пар, непосредственно соприкасаясь с продуктами, конденсируется и отдает им теплоту парообразования.
Для варки на пару мяса, рыбы, овощей, а также для разогрева различных кулинарных изделий применяют пароварочные аппараты отечественного производства АПЭСМ-1, АПЭСМ-2, АПЭ-023А, АПЭ-023А-01.
На рис приведена конструктивная схема пароварочного аппарата АПЭСМ-2.
Принцип работы аппарата основан на прямом обогреве содержимого варочных камер паром при атмосферном давлении, который образуется при нагреве воды в парогенераторе трубчатыми электронагревателями.
Если давление в водопроводной сети нормальное, включаются катушки магнитных пускателей. При замыкании контактов магнитные пускатели становятся на самопитание. При этом тэны подключаются к сети и включается световая сигнализация «Нагрев». Пароварочный аппарат выходит на стационарный режим работы через 20 мин.
Защита тэнов парогенератора от «сухого хода» осуществляется с помощью датчика, который срабатывает, когда давление воды в водопроводной сети становится ниже 0,05 МПа (0,5 атм).
Автоклавы не имеют широкого распространения на предприятиях общественного питания, так как требуют длительной тепловой обработки пищевого сырья. Используют их для выварки мясокостного сырья для получения отдельных видов кулинарной продукции (бульонов, холодцов и др.).
Автоклав представляет собой варочный сосуд, заключенный в стальной теплоизолированный корпус. В нижней части паровой рубашки расположен парогенератор с тремя тэнами общей мощностью 10,8 кВт, обеспечивающими нагрев воды до температуры кипения и превращение ее в пар.
Автоклав комплектуют контрольно-измерительными приборами и предохранительной арматурой, трубопроводами горячего и холодного водоснабжения, автоматикой регулирования теплового режима и защиты тэнов от «сухого хода».
В процессе тепловой обработки пищевых продуктов в варочном сосуде создается давление до 320 кПа (3,2 атм). Для выпуска воздуха в начале варки и пара повышенного давления в конце ее на крышке автоклава предусмотрен кран продувки.
К варочному оборудованию относят кофеварки. В кофеварках периодического действия напиток получают в результате многократной циркуляции кипящей воды при атмосферном давлении через сито, заполненное молотым кофе. В экспресс-кофеварках используют фильтрационный способ, при котором через слой кофе при повышенном давлении пропускается кипящая вода. При этом происходит экстрагирование ароматических экстрактивных веществ.
Сила, под действием которой вода проходит через слой кофе, создается либо давлением пара, образующимся в котле, либо поршнем, приводимым в движение вручную или гидравлическим приводом.
На рис. показана схема экспресс-кофеварки с гидравлическим усилием.
Рис. Принципиальная схема экспресс-кофеварки:
Вода, используемая для приготовления напитка, поступает в змеевик, размещенный в водогрейном котле, соединенном с водопроводной сетью поплавковым клапаном, нагревается там и через распределительный коллектор подается в блок-краны с кнопочным управлением и гидравлическим усилителем.
Водогрейный котел снабжен предохранительным клапаном и терморегулятором.
Блок-кран открывает проход для воды из змеевика и за счет давления, под которым вода находится в змеевике, она проходит через слой молотого кофе. Готовый напиток наливается в чашку, поставленную под рожок головки блок-крана.
Для поддержания необходимого давления воды (не менее 250 кПа) она подается насосом через гидравлический усилитель от питательного блока для воды. Насос нагнетает воду в бак до тех пор, пока давление в нем и связанном с ним змеевике не поднимется до требуемого значения.
На предприятиях общественного питания используют экспресс-кофеварки разнообразных типов отечественного и импортного производства, отличающиеся главным образом дизайном и системой управления, но работающие по описанному принципу.