Материальный и энергетический балансы теплового процесса

1. Материальный и энергетический балансы теплового процесса.

Материальный баланс

Материальные балансы. В  основу материальных балансов положен  закон сохранения массы. По этому  закону масса поступающих исходных продуктов в тепловую установку  ∑GH должна быть равна массе конечных, выгружаемых продуктов ∑GK:

∑GH = ∑GK   

В реальных условиях появляются необратимые потери, например потери: при транспортировке массы, при  испарении влаги, за счет газовыделения, за счет того, что химические реакции проходят не до конца, и т. д. Обозначив необратимые потери через ∑Gп, получим уравнение материального баланса в окончательном виде

∑GH = ∑GK+ ∑GП.                                 

Материальный баланс составляют для всего процесса в целом  или для отдельных его частей, по всем компонентам материалов, участвующих  в процессе, или по какому-то одному. Величину, на которую составляют материальный баланс, называют базой баланса. При составлении материальных балансов необходимо учитывать время, например материальный баланс составляют на 1 ч, сут. и т. п. Для периодически работающих установок материальный баланс составляют либо на один цикл работы установки, либо на единицу массы исходных или конечных материалов.

Энергетический  баланс

 Энергетически балансы.  Тепловые процессы в технологии  строительных материалов и изделий  связаны с затратой различных  видов энергии. По закону сохранения энергии количество энергии, введенной в процесс, равно количеству полученному в результате процесса.

Рассмотрим непрерывное  установившееся с одинаковой скоростью  движение материала по тепловой установке-вращающиеся  печи точка а-вход, б-выход.

Единица массы материала, входящего в установку в точке  а, обладает следующими параметрами: внутренней энергией Еа, кинетической энергией (КЕ)а, потенциальной энергией (РЕ)а. На участке аб единице массы материала передается определенное количество тепла Q и в процессе переработки в единице массы материала за счет химических реакций выделяется или поглощается тепловая энергия Qx.

привода Л„. В установке рассеивается тепловая энергия (потери в окружающую среду) Qc. На выходе из установки, в точке б, единица массы материала обладает соответственно параметрами: Ец; (КЕ)(РЕ) б и единица массы материала совершает работу при передвижении из точки а в точку б-Ам .

Тогда по закону сохранения энергии величина энергии может  записаться в виде уравнение энергетического  баланса:   Еа + (КЕ)а + (РЕ)а + Q + Qx+Aп = E6 + (КЕ)б + (PE)6 + Aм + Qc.  где

  Aп – затрачиваемая работа для перемещения единицы массы материала из точки а в точку б.                    

Если пренебречь потенциальной  и кинетической энергией единицы  массы материала, работой, затрачиваемой  на ее перемещение, ее работой и считать, что внутренняя энергия системы  изменяется только за счет нагрева  или охлаждения материала, то получим  уравнение энергетического баланса  в виде ∑Q = 0.

2. Теплогенерирующие устройства использующие теплоту водяного пара.

При обогреве пищевых продуктов  и технологических средств влажным насыщенным паром различают обогрев глухим паром (через разделительную стенку) и острым паром (пар непосредственно контактирует с продуктом). По конструктивному исполнению теплогенерирующие устройства подразделяются на смежные и совмещенные.

При обогреве глухим паром  он подается в греющую камеру рубашечного, трубчатого или змеевикового типа, конденсируется, отдавая теплоту парообразования разделительной стенке, а через нее продукту или технологической среде. Теплогенерирующие устройства тепловых аппаратов состоят из продувочного аппарата греющей камеры, подводящего паропровода с регулирующим вентилем, конденсата провода для отвода конденсата из греющей камеры, конденсационного горшка, регулирующей и защитной арматуры.

При обогреве пищевых продуктов  острым паром греющая камера совмещена  с рабочей камерой. Она состоит  из корпуса с размещенной в  нем камерой, в которую попадает пар, взаимодействующий с продуктом, уложенным на перфорированный противень. Конденсат из камеры стекает в  парогенератор, вода в котором нагревается  ТЭНом.

Для эффективной работы паровых  аппаратов следует удалить воздух из греющей камеры; эта операция осуществляется с помощью пара. 

3. Сковороды. Назначение, классификация, индексация. Устройство, принцип действия, правила эксплуатации.

Сковороды предназначены  для жарки продуктов основным способом, а также пассерования, тушения, припускания. В связи со спецификой процессов жарки продуктов основным способом сковороды должны максимально соответствовать следующим технологическим требованиям: 

температурное поле жарочных поверхностей должно быть равномерным. Максимальная разность температур ( ) на поверхности сковород не должна превышать 50...65 °С;

жарочная поверхность  должна быть тщательно отшлифована и иметь строго горизонтальное расположение;

изменение температуры жарочной поверхности должно происходить в соответствии с меняющимися свойствами продуктов в течение одного цикла жарки;

широкое изменение температуры  на жарочных поверхностях — в пределах 150...250°С. Это позволяет организовывать на них тепловую обработку разнообразных продуктов, требующих различных температурных режимов;

на сковородах допускается  осуществлять только жарку продуктов  основным и комбинированным (тушение, припускание, пассерование) способами и категорически запрещается использовать сковороды для фритюрной жарки продуктов.

Последнее технологическое  требование необходимо рассмотреть  подробнее.

Рис. 1. Схема расположения термопар в сковороде при жарке изделий:

а — во фритюре; б - основным способом: 1 — рабочая поверхность; 2 — жир; 3 — бортовая поверхность: I,II, III, IV, V — точки замера температур при жарке изделий, во фритюре; VI, VII, VIII — точки замера температур при жарке изделий основным способом

На рис. 1, а, б показана схема расположения термопар на рабочей и бортовых поверхностях сковороды при жарке изделий.

В таблице 1. приведены значения температур жира рабочей и бортовых поверхностей сковороды в процессе жарки. Из данных таблицы 1 следует, что более высокая температура рабочей поверхности сковороды при жарке во фритюре обусловлена тем, что для нагрева 40 кг жира необходимо значительно больше подвести теплоты, чем для 0,6 кг жира (в случае жарки основным способом), т.е. для нагрева большей массы жира нужны более высокие температуры на жарочной поверхности.

ТАБЛИЦА 1.

Температура рабочей и  бортовых поверхностей сковороды при жарке изделий во фритюре я основным способом

Температура бортовых поверхностей в случае жарки во фритюре соответственно равна 247, 241, 237 °С (точки III, IV, V), а в случае жарки основным способом — 159 °С (точка VIII). Анализ этих данных позволяет отметить, что при жарке во фритюре бортовые поверхности, омываемые жиром, площадь которых приблизительно равна площади рабочей поверхности, имеют температуру выше температуры жира на 44...50°С. Такое различие температур в течение всего процесса жарки приводит к перегреву массы жира, способствует быстрому темпу его нежелательных изменений и в конечном счете к их порче и вредному воздействию на организм человека. Особую опасность на перегрев жира оказывает так называемая бортовая полоса — площадь бортовых поверхностей (рис. 1, а) над уровнем жира на высоту до 20 мм. Здесь перегрев жира составляет 40 °С. Эта поверхность, имея температуру выше температуры жира на 40 °С, в процессе жарки постоянно омывается тонкой пленкой жира (при загрузке и выгрузке продукта уровень жира поднимается и опускается) и интенсивно окисляется кислородом воздуха. Визуально этот процесс можно наблюдать при жарке по интенсивному дымообразованию и образованию пленки олифизировавшегося жира. В случае жарки основным способом перегрев на бортовой полосе составляет 11 °С. Площадь бортовой поверхности здесь в сотни раз меньше, чем при жарке во фритюре, и жир уносится изделиями максимум через 2— 3 цикла жарки, поэтому нежелательных изменений жира не происходит. Приведенные данные убедительно подтверждают требование к конструкциям сковород о нецелесообразности их использования для жарки во фритюре.

Классификация и  конструктивные особенности сковород. По способу обогрева жарочной поверхности и виду энергоносителей различают сковороды с непосредственным и косвенным обогревом, электрические и газовые (рис. 2, а — г). В настоящее время промышленность выпускает электрические сковороды только с непосредственным обогревом — это сковороды секционные модулированные СЭСМ-0,2, СЭСМ-0,5. Кроме того, в эксплуатации имеются сковороды СНЭ-0,2 и СНЭ-0,5. Разработаны и начали выпускаться новые конструкции сковород СЭ-0,45 (СЭ-0,45-0,1) и СЭ-0,22 (СЭ-0,22-01), предназначенные для использования функциональных емкостей.

Эти сковороды являются аппаратами с непосредственным обогревом. Техническая характеристика сковород приведена в табл. 2.

Рис. 2.  Принципиальные схемы  устройства  сковород:

а — с непосредственным обогревом электрическая; б —  с непосредственным обогревом газовая; в — с косвенным обогревом   электрическая; г — с косвенным  обогревом газовая:    1 —  станина;     2 — загрузочная  чаша; 3 — крышка; 4 — электронагревательный  элемент; 5 — газовая горелка; 6 —  патрубок для отвода продуктов сгорания; 7 — камера сгорания; 8 — корпус; 9 — рубашка с промежуточным  теплоносителем

ТАБЛИЦА 2

Техническая характеристика сковород

¹ При установке на индивидуальной подставке.

Сковороды электрические  секционные модулированные СЭСМ-0,2 и СЭСМ-0,5. Данные сковороды одинаковы по конструкции и отличаются друг от друга только размерами и потребляемой мощностью.

Сковорода СЭСМ-0,2 (рис. 3, а, б) имеет загрузочную чашу прямоугольной формы с носиком для слива жира. Ее откидная крышка может удерживаться в любом положении с помощью двух пружин. Электронагреватель открытого типа расположен под загрузочной чашей. Тумбы закрыты листами, образуя вспомогательные столы.

Механизм опрокидывания, который удерживает сковороду в  любом положении от 0 до 90 ºС, размещен и правой тумбе (моховичок с рукояткой выведен ни переднюю ее облицовку). Электропанель расположено в левой тумбе. Сковорода снабжена терморегулятором ТР-4К, который предназначен для автоматического поддержания заданной температуры на рабочей поверхности. Лимб терморегулятора выведен на передний облицовочный лист чаши, а термобаллон смонтирован на ее обратной стороне. На лицевой панели левой тумбы находятся две кнопки (для включения и выключения сковороды) и две сигнальные лампы.

Рис. 3. Сковорода электрическая секционная   модулированная   СЭСМ-0,2:

а — поперечный разрез; б — продольный разрез: 1 — ножки; 2 — облицовка; 3 — датчик (термобаллон с терморегулятором ТР-4К); 4 — крышка; 5 — ручка; 6 — пульт управления; 7 – рама; 8 — стол; 9 — чугунная чаша; 10 - спирали нагревателя; 11 — механизм опрокидывания.

Сковорода электрическая  СЭ-0,45. Сковорода (рис. 4) представляет собой установленную на ферме прямоугольную чашу, облицованную со всех сторон стальными листами. Между чашей и облицовками проложена теплоизоляция. Под подом чаши размещаются кассеты с  электро- нагревателями. Температура жарочной поверхности   регулируется   автоматически с помощью реле температуры. Для слива содержимого чаши имеется механизм опрокидывания, состоящий из мотора, редуктора и винтовой передачи.

Сверху чаша закрывается крышкой. Механизм подъема крышки сблокирован с выключателем, позволяющим выключать электродвигатель для опрокидывания чаши сковороды только при открытой крышке. Справа от чаши размещается отсек с электроаппаратурой. На лицевую панель отсека выведены кнопки опрокидывания и возвращения чаши в горизонтальное положение, ручка датчика-реле температуры и лампа. Сверху отсек закрыт столом.

Рис. 4. Сковорода электрическая СЭ-0,45:

1 — облицовка; 2 — крышка; 3 — кнопка опрокидывания чаши; 4 — кнопка возвращения чаши; 5 — сигнальная лампа; 6 — датчик реле температуры; 7 — блок зажимов; 8 — заземляющий зажим; 9 — отсек с электроаппаратурой; 10 — ферма

Принципиальная электрическая  схема сковороды  СЭ-0,45 приведена    на    рис. 5.

 При подключении сковороды  к сети напряжение подается  на обмотку магнитного пускателя К1 через контакт В датчика-реле температуры Т-32 и контакт концевого выключателя S4 горизонтального положения чаши сковороды. Пускатель К1 срабатывает и своими контактами подключает девять электронагревателей E1…Е9 и лампу Н, сигнализирующую о включении нагрева. При достижении заданной температуры контакт В датчика-реле температуры размыкается, отключая магнитный пускатель и, следовательно, тэны от сети.

Механизм опрокидывания  чаши сковороды приводится в действие электродвигателем М. Опрокидывание можно осуществлять только при отключенных электронагревателях, когда обмотка пускателя К1 выключена. Кроме того, опрокидывание чаши возможно только при открытой крышке (концевой выключатель S5 должен быть замкнут). Для опрокидывания чаши нажимают) на кнопку S1 («Пуск») в цепи пускателя К2, при этом размыкающими   контактами   кнопки   S1   разрывается цепь питания пускателя КЗ. Магнитный пускатель К2 срабатывает  и  своими   контактами   включает  двигатель М механизма опрокидывания.

После поворота чаши цепь питания  пускателя К2разрывается контактом концевого выключателя S5, который фиксирует крайнее положение повёрнутой чаши. Для возврата чаши в горизонтальное положение нажимают на кнопку S2. При этом замыкается цепь пускателя КЗ и размыкается цепь пускателя К2. Пускатель КЗ срабатывает и своими контактами подключает двигатель  поворотного  механизма  М,  меняя   между собой местами фазы А и С, чем осуществляется реверс двигателя. Чаша возвращается в исходное положение которое фиксируется концевым выключателем S4. При этом контакт S4 размыкается, разрывается цепь питания пускателя КЗ, и двигатель М отключается.

Рис. 5 Электрическая схема сковороды СЭ-0,45

Сковорода электрическая  СЭ-0,22. Конструкция сковороды СЭ-0,22 отличается от конструкции сковороды СЭ-0,45 только устройством механизма опрокидывания, который состоит из рукоятки, храпового колеса и собачки. С помощью храпового колеса и собачки обеспечивается остановка чаши в нужном положении.

Сковороды СЭ-0,45 и СЭ-0,22 устанавливаются  на общую ферму совместно с  другими аппаратами и рассчитаны для использования функциональных емкостей. Сковороды СЭ-0,45-01 и СЭ-0,22-01 отличаются от сковород СЭ-0,45 и СЭ-0,22 наличием индивидуальных подставок.

4. Торговые автоматы. Назначение, классификация, индексация, принцип устройства.

Одним из прогрессивных направлений в организации продажи товаров, основанном на использовании современной техники, является продажа через автоматы.

Торговыми автоматами называют устройства, которые автоматически, без продавца выдают покупателю товар  в обмен на опускаемые монеты т. Е. автомат выполняет операции торгового  процесса, связанные с продажей товара. Автомат нуждается лишь в предварительной  накладке и загрузке товаром, а так  же периодическом контроле за его работой.

Через автоматы можно продавать  отдельные группы промышленных товаров, различные продукты питания: хлебобулочные  изделия, бакалейные и кондитерские товары, гастрономию, молочные товары, консервы, бульоны, бутерброды, соки, пиво, сухое вино и др.

Наряду с продажей товара некоторые автоматы выполняют технологические функции по приготовлению, тепловой обработке продуктов.

Особенно широкое распространение получили автоматы для продажи газированной воды, соков, растительного масла, папирос. Через автоматы целесообразно продавать товары , имеющий массовый, устойчивый спрос.

Основное назначение автоматов  – это расширение торговой сети по продаже массового потребления, приближение их к покупателю, организация круглосуточной торговли товарами первой необходимости.

Развитие торговли через  автоматы является важнейшим условием дальнейшего повышения труда  и культуры торговли. Эффективность  торговли через автоматы во многом зависит от правильной организации, в том числе от места установки  автомата. Автоматы могут быть установлены  в местах работы, отдыха населения. Целесообразно размещать автоматы на вокзалах, в аэропортах, на промышленных предприятиях с круглосуточным, непрерывным процессом производства. Автоматы удобны для покупателя. Установленные вне помещений или встроенные в проемы и ниши домов, автоматы создают возможность приобретать товары в любое время суток. Применение в автоматах дозаторов,  обеспечивающих высокую точность от-мера отпускаемого продукта, продажа заранее расфасованных продуктов гарантируют покупателю точный вес приобретаемого товара. Существенным преимуществом торговых автоматов является создания оптимальных условий хранения продуктов и санитарно-гигиенических условий их продажи.

Практика показывает, что  наиболее рационально продавать  через автоматы товары повседневного  спроса с невысокой стоимостью единицы  товара.

В настоящее время отечественная  промышленность освоила новые типы торговых автоматов различного назначения: для продажи скоропортящихся штучных товаров, мороженного, хлебобулочных изделий, штучных товаров произвольной формы как продовольственных, так и промышленных и др.

Торговые автоматы классифицируют по различным принципам: в виду выполняемых  операций, физическому состоянию  отпускаемого товара, конструкции, способу установки.

По виду выполняемых операций различают автоматы для приготовления  и продажи товаров и продажи  готовых товаров. Автоматы первой группы выполняют технологические функции по приготовлению и тепловой обработке продуктов.

Так, в автомате для продажи  газированной предварительно осуществляется насыщением ее углекислым газом, а затем  отпуск ее покупателю. В автомате для  продажи кофе – нагрев и в процессе выдачи растворение компонентов. Автоматы второй группы отпускают товар без  изменения их товарного вида. Это  автоматы для продажи мороженного, конфет, штучных товаров, соков и др.

В зависимости от физического  состояния отпускаемого товара различают  автоматы для продажи штучных  товаров, автоматы для продажи жидких товаров, автоматы для продажи сыпучих  товаров. Штучные товары могут быть твердые – в упаковке и без  упаковки, сыпучие, вязкие, жидкие –  в упаковке.

В зависимости от конструкции  различают автоматы однотоварные и  многотоварные, а в зависимости  от способа установки автоматы индивидуальной и групповой установки.

В основу принятой в настоящее  время классификации торговых автоматов  положено физическое состояние продаваемого автомата. Согласно этой классификации  автоматы делятся на два класса: автоматы дозирующие для продажи жидких товаров и автоматы для продажи штучных товаров. Классы включают группы. В основу деления на группы автоматов 1-го класса положено наличие или отсутствие технологических функций приготовления товара. Так, в автоматах для приготовления и продажи газированной воды, кофе, какао происходит предварительное приготовление напитка, а затем выдача его покупателю (1 группа). В автомате для продажи растительного масла осуществляется только отпуск товара (2-я группа).

В основу группового деления 2-го класса положены два принципа: универсальность конструкции и обеспечение определенного температурного режима. Так, автоматы, предназначенные для продажи широкого ассортимента различных товаров, являются универсальными, предназначенные для одной группы однотипных - товаров специализированными.

В зависимости от требуемых  условий хранения и выдачи товаров  автоматы для продажи штучных  товаров могут быть с охлаждением, без охлаждения, с подогревом. Так, для продажи скоропортящихся  товаров в упаковке, требуется пониженная температура хранения, для обеспечения которой автоматы оснащаются холодильными установками.

В автоматах для продажи  некоторых товаров (первые и вторые консервированные блюда, сосиски и  т.п.) предназначенных к употреблению сразу после выдачи покупателю, предусматривается  их предварительный подогрев. 

Автоматы в зависимости  от условий эксплуатации подразделяются на подгруппы: для индивидуальной установки  – подгруппа А и групповой – подгруппа Б. автоматы подгруппы А в основном рассчитаны на пристенное размещение, и обслуживание их ведется с лицевой стороны. Автоматы подгруппа Б устанавливают с отступом от стен для обеспечения их обслуживания и санитарной обработки с тыльной стороны.

Каждому автомату присваивается  определенный индекс, состоящий из буквенного шрифта АТ – автомат  торговый, за которым следует номер: первая цифра означает номер группы, последующие две нумерацию в пределах группы. Автоматы предназначенные для индивидуальной установки, имеют цифры от 00 до 49, а групповой от 50 до 99. Например, автомат для продажи мороженного имеет индекс АТ – 702Б, что означает: АТ – автомат торговый, 7 – номер группы, 02 – номер в пределах группы, указывающий, что автомат предназначен для индивидуальной установки, Б – очередная модификация автомата. Соответствующая классификация имеется и ряд узлов автомата – монетные механизмы, холодильные агрегаты.

Список использованной литературы:

1. Оборудование предприятий общественного питания. Тепловое оборудование. ;М.П. Могильный, Т.В. Калашнова, А.Ю. Баласанян; Москва «Академия» 2005г.
2. Оборудование общественных предприятий М.И. Беляев Том 3. Москва «Экономика» 1990 г.

В данной работе использовались интернет-ресурсы:

1. http://www.twirpx.com
2. http://www.krmagazine.ru

Содержание 

1. Материальный и энергетический балансы теплового процесса.
2. Теплогенерирующие устройства использующие теплоту водяного пара.
3. Сковороды. Назначение, классификация, индексация. Устройство, принцип действия, правила эксплуатации
4. Торговые автоматы. Назначение, классификация, индексация, принцип устройства.