Теплообмен

В сложной цепи звеньев технологии общественного питания исключительно ответственным процессом являются тепловая кулинария обработка. Тепловая обработка ингредиентов создаваемых блюд, осуществляемая в различных тепловых кухонных аппаратах, сопровождается теплообменом. Теплообмен, или теплопередача, происходит между источниками тепла – элементами кухонного теплового оборудования и приготовляемыми продуктами.

Теплопередача – процесс переноса тепла внутри тела или от одного тела к другому, обусловленный разностью температур и являющийся способом изменения внутренней энергии тела. Интенсивность переноса тепла зависит от свойств вещества, разности температур и подчиняется физическим и химическим законам. Энергия в процессе теплообмена является направленным процессом и передается от более нагретого тела (источника тепла) к менее нагретому (приемнику тепла).

Существуют три основных способа передачи тепла: теплопроводность (кондукция), конвекция и излучение.

Теплопроводность – перенос тепловой энергии структурными частицами вещества (молекулами, атомами, ионами) в процессе их теплового движения. Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур.

Конвекция – перенос тепла от источника (например, электронагревателя) потоком жидкости или газа (телом-посредником, или теплоагентом). В сущности, конвекционный метод теплопередачи – это усложненный вариант теплопроводности. Конвекция бывает свободная (естественная), возникшая из-за разности плотности теплоагента в определенных условиях, и вынужденная (принудительная), проходящая под действием работы вентиляторов или насосов. В качестве примера свободной конвекции можно привести нагревание воды в кастрюле: на дне вода более горячая имеет меньшую плотность, чем у поверхности, поэтому в процессе нагрева со дна кастрюли она поднимается («всплывает») в верхние слои, обеспечивая конвекционную передачу тепла.

Излучение – передача тепла от одного тела к другому, осуществляемая в результате превращения внутренней энергии вещества и тепловую. Все тела при определении температурах обладают способностью испускать лучистую энергию, которая, попадая на поверхность другого тела, частично отражается. В результате этого процесса тело – приемник энергии нагревается. Поскольку излучение имеет электромагнитную природу, то в зависимости от длины излучаемых волн проявляются различные тепловые эффекты. Различают рентгеновские, ультрафиолетовые, световые, гамма- и инфракрасные лучи. Лучистый теплообмен отличается от кондукции и конвекции тем, что тепло в этом случае может передаваться через вакуум. Сходство же его другими способами теплопередачи в том, что он тоже обусловлен разностью температур и направленностью энергетического потока.

В реальных условиях имеет место сложный теплообмен, при котором передача представляет собой совокупность одновременно протекающих процессов теплопроводности, конвективного переноса тепла и излучения. Например, продукты в жарочном шкафу нагреваются от дна посуды, в которую они помещены, за счет теплопроводности, от нагретых стенок шкафа – за счет лучистой энергии и от нагретого воздуха, циркулирующего по камере, - за счет конвекции.

При жарке на сковороде определяющим (преобладающим) способом передачи тепла является тепловпроводность, т.к. происходит при контакте твердых тел – продукты и жарочной поверхности. Источником тепловой энергии будет электронагревательный, назовый или индукционных нагревательных элементов.

4.Сформулируйте понятие «прямого» и «косвенного» нагрева. Приведите примеры, где они применяются. Выполните схему электрического пищеварочного котла.

«Прямой» или «непосредственный» обогрев подразумевает прямой контакт нагревателя со стенкой рабочей камеры. При «косвенном» обогреве – нагрев стенки камеры проходит через промежуточный теплоноситель (например, водяной пар).

[18] с. 259-266. Схема пищеварочного котла рис. 14.3 там же, [25] с. 249, [1] с. 354-355, [22] с. 49, [16] с.114.

Классифицируйте тепловые оборудования по источникам нагрева, приведите примеры оборудования. Выполните технический рисунок керамической газовой горелки ИК-излучения.

Тепловое оборудование объектов общественного питания классифицируют следующим образом:

по виду источника теплоты и теплоносителей:

- на электрические;

- паровые;

- огневые (газовые, твердо- и жидкотопливные);

по способу теплообмена:

- на конвективные;

- кондуктивные;

- теплового излучения.

Фактически эти способы используют во всех тепло­вых аппаратах, но в разной степени; по организационно-техническому признаку:

- на тепловые аппараты непрерывного действия, в которых приготовление пищи осуществляется в не­прерывном цикле, т. е. загрузка сырья, приготовление кулинарного изделия и его выгрузка происходят одно­временно;

- периодического действия - загрузка сырья, при­готовление пищи и выгрузка готового кулинарного из­делия происходят в разное время;

- комбинированные - часть процессов осуществляет­ся периодически, а часть - непрерывно;

по функциональному или технологическому на­значению:

- на аппараты для варки (в кипящей жидкости или на пару);

- аппараты для жарки или выпечки (на нагретой поверхности, в среде горячего воздуха, в большом коли­честве пищевого жира, в поле инфракрасного излучения и т. д.);

- аппараты для реализации комбинированных теп­ловых кулинарных процессов (тушения, запекания, при- пускания, бланширования и т. д.);

по способу обогрева стенки рабочей камеры:

- на аппараты с непосредственным обогревом, стенка рабочей камеры которых нагревается в результате пря­мого контакта с нагревателем или продуктами сгорания топлива;

- с косвенным обогревом - нагрев стенки рабочей ка­меры происходит через промежуточный теплоноситель. Косвенный обогрев рабочей камеры аппарата позволяет обеспечить на ее стенках более равномерное температур­ное поле с ограниченной на допустимом уровне температу­рой, что исключает возможность подгорания продукта;

по степени специализации;

по конструктивным особенностям:

- на секционные аппараты - выполняются в виде отдельных секций, в которых основные узлы и детали унифицированы. Секционные аппараты обслуживаются фронтально (только с одной стороны), благодаря чему возможно соединение отдельных секций и получение блока аппаратов требуемой мощности и производитель­ности;

- несекционные - имеют разные габаритные размеры и конструктивное исполнение, а их детали и узлы не унифицированы. Соответственно устанавливаются они индивидуально и требуют для своей установки значи­тельных площадей, так как их монтаж и обслуживание осуществляются со всех сторон;

- модульные аппараты. В основу конструкции мо­дульного оборудования (аппаратов) положен единый раз­мер - модуль. При этом ширина (глубина) всех аппаратов и их высота до рабочей поверхности одинаковы, а длина кратна модулю. Основные детали и узлы этих аппаратов максимально унифицированы.