7.3. Шкафы и печи с принудительным движением паровоздушной среды
Шкафы и печи с принудительным движением паровоздушной среды называются конвектоматами, они обеспечивают равномерное температурное поле по всему объёму жарочной камеры. Коэффициент загрузки таких аппаратов достигает 90 %. Наличие вентилятора, собственного парогенератора и системы нагревательных элементов позволяет создать оптимальные условия для тепловой обработки самых разнообразных блюд и кулинарных изделий. Искусственное увлажнение рабочей среды с помощью собственного парогенератора или водяной форсунки позволяет избежать высыхания изделий и улучшает их качество.
В конструкции таких аппаратов может быть предусмотрена как неподвижная установка противней, так и размещение их в кассетах или стеллажах, которые могут вращаться во время тепловой обработки. Принудительное движение среды в рабочей камере, создаваемое специальным устройством, особенно в сочетании с вращением стеллажей или кассет с изделиями, обеспечивает равномерный и интенсивный прогрев изделий (см. рисунок 35).
Рисунок 35 – Принципиальная схема аппаратов (конвектоматов) с вынужденным движением греющей среды в рабочей камере: а – аппарат с вращающимся стеллажом; б – аппарат с раздельной установкой противней на полки; в – аппарат для установки неподвижной кассеты; 1 – облицовка; 2 – тепловая изоляция; 3 – вентилятор; 4 – электронагреватели; 5 – привод вращения стеллажа; 6 – стеллаж; 7 – шаровая опора; 8 – парогенератор; 9 – форсунки; 10 – каналы; 11 – турбулизаторы; 12 – решётка; 13 – полка для противней; 14 – форсунки для подачи пара
Все описанные здесь аппараты – периодического действия, работающие на электрообогреве и обеспечивающие тепловую обработку в воздушной или паровоздушной среде. Увлажнение среды происходит естественным образом в результате потери влаги изделиями и принудительно — путём испарения воды в парогенераторах.
Изделия в шкафах и печах нагреваются не только от конвективных потоков паровоздушной среды, но и непосредственно от противней, а также лучистым потоком от разогретых элементов рабочей камеры и нагревателей.
Благодаря равномерному нагреву продукта в любой точке жарочной камеры удаётся полностью автоматизировать процесс нагрева. Современные конвектоматы имеют систему автоматического регулирования, позволяющую установить оптимальное соотношение между температурой, влажностью и скоростью движения воздуха на каждой стадии нагрева, с учётом вида продукта и реализуемой технологии.
Для этого применяют традиционные релейные системы, а также микропроцессорные блоки управления.
Эти аппараты находят все большее применение, так как с их помощью можно осуществлять не только основной жарочный процесс, но и варку на пару (если отключить вентилятор и воздушные тэны и включить парогенератор), а также любой промежуточный процесс – тушение, припускание, запекание, а кроме того, размораживание и разогрев замороженных и охлаждённых полуфабрикатов.
7.4. ИК-аппараты
Аппаратами, использующими для тепловой обработки инфракрасное излучение принято, называть устройство, в котором тепловая обработка изделий осуществляется в потоке инфракрасного излучения без контакта с жарочной поверхностью.
Принцип действия ИК-аппаратов заключается в облучении поверхности обрабатываемого изделия, поглощении ею электромагнитной энергии слоем определённой толщины, а также в распространении полученной и преобразованной в теплоту энергии внутрь изделия путём теплопроводности. При этом конструкции ИК-аппаратов должны обеспечивать равномерный обогрев изделий со всех сторон.
Конструкция аппарата должна быть такой, чтобы обеспечивалось максимальное использование объёма рабочей камеры, лучистый поток был бы сконцентрирован непосредственно на обрабатываемом продукте и при этом полностью исключалась возможность попадания его на обслуживающий персонал. Облучающие устройства необходимо расположить так, чтобы количество энергии, запасённой поверхностным слоем в зоне облучения, было достаточным для поддержания стабильного темпа прогрева центральных слоёв путём теплопроводности в течение времени, когда данный участок поверхности обрабатываемого изделия пребывает вне зоны облучения. Так, для получения высоких органолептических показателей в огневых ИК-аппаратах температура в зоне нагрева над углями должна составлять 500...600 оС, а плотность теплового облучения, создаваемая на поверхности обрабатываемого изделия при его вращении, должна достигать 25 кВт/м2, а в импульсном режиме 40 кВт/м2.
К рассматриваемой группе относятся различные жарочные аппараты (грили, мангалы, шашлычницы, тостеры, шкафы-тостеры, ИК-аппараты непрерывного действия и т.д.), которые предназначены для получения специфических жареных изделий из мяса, рыбы, птицы и т.д. (шашлыки, куры гриль, ломти жареного хлеба, колбасы, жареные сосиски). Кроме того, аппараты можно использовать для размораживания готовых блюд и кулинарных изделий на специализированных предприятиях общественного питания, в магазинах полуфабрикатов, барах, ресторанах, а также в быту (см. рисунок 36).
Мангалом чаще всего называют аппарат, в котором изделия, нанизанные на шампуры, нагреваются над слоем раскалённых углей и переворачиваются вручную.
Шашлычницы в производственных условиях обычно представляют собой механизированные мангалы, в которых шпажки вращаются от привода.
Мангалы и шашлычницы могут быть выполнены и с электрическим, и с газовым обогревом. Основным отличительным признаком этих конструкций можно считать расположение шпажек или шампуров в одной плоскости, чаще всего горизонтально, параллельно облучающей поверхности.
Грилями принято называть аппараты, представляющие собой рабочую камеру, свободно сообщающуюся с окружающей средой, ограниченную стенками и дверцами, чаще всего выполненными из огнеупорного стекла, внутри которой может вращаться ротор с набором шпажек (вертелов) или корзин. Вместо ротора может быть установлен вертел с набором крестовин и шпажек, набором зажимов-вилок или решёток, которые могут совершать непрерывное вращательное или прерывисто-вращательное движение. Кроме того, в рабочую камеру грилей устанавливают неподвижные решётки или противни.
Тостером принято называть аппараты для поджаривания (разогрева) готовых к употреблению изделий на горизонтальных решётках или между решётками, которые могут быть установлены вертикально или вращаться. В этом случае тепловая обработка изделий осуществляется с двух сторон.
Рисунок 36 – Принципиальные схемы ИК-аппаратов периодического действия: а – мангал; б, в – шашлычницы; г, д – грили для тепловой обработки шашлыков и тушек птицы; 1 – корпус; 2 – шпажки (шампуры); 3 – слой углей; 4 – дрова; 5 – зольник; 6 – колосниковая решётка; 7 – вытяжное устройство; 8 – шестерни привода шпажек; 9 – привод; 10 – приводная планка; 11 – противень; 12 – электрические ИК-излучатели; 13 – отражатель; 14 – пульт управления; 15 – люльки (корзины); 16 – верхний противень; 17 – крышка; 18 – вертел; 19 – крестовина; 20 – дверца; 21 – съёмная решётка; 22 – вращающаяся решётка; 23 – жарочная (ребристая) поверхность; 24 – ёмкость для сбора жира; 25 – шипы для поворота шпажек; I – ротор с люльками; II – крестовина со шпажками; III – обогрев верхнего противня снизу; IV – обогрев вертела; V – обогрев на решётке; VI – обогрев на вращающейся решётке; VII – контактная жарка снизу; VIII – двусторонний обогрев противня
В шкафах-тостерах тепловая обработка в отличие от тостеров ведётся в камере с закрывающейся дверцей и их можно рассматривать как грили.
В соответствии с принятой классификацией все перечисленные аппараты относят к аппаратам периодического действия, в подавляющем большинстве случаев работающим на электроэнергии; твёрдотопливные мангалы и шашлычницы используют редко и, как правило, на открытом воздухе. Все устройства не имеют теплопередающих средств, так как в них происходит нагрев продуктов непосредственно лучистым потоком, практически не поглощаемым средой рабочей камеры.
Каждый аппарат представляет собой автономную камеру. При этом камеры могут быть установлены одна на другую, на общее основание или индивидуально. Шпажки, вертелы, противни, корзины и решётки устанавливают в камеры вручную. В процессе тепловой обработки вертелы и шпажки могут вращаться вручную или от специального привода. При этом возможно движение вертелов, шпажек и корзин только вокруг своей оси, только вокруг общей оси или смешанное движение вокруг общей оси системы и вокруг собственной оси.
Большинство конструкций аппаратов периодического действия представляет собой настольные конструкции, но встречаются аппараты, имеющие собственное основание и выполняемые в напольном исполнении. В секционно-модулированном исполнении такие аппараты не выпускают. Чаще всего такие конструкции относятся к неавтоматизированным устройствам, так как имеют только ручной регулятор мощности нагревателей и таймер.
Вопросы для самоконтроля
Перечислите различные различные жарочные аппараты, которые относятся к группе оборудования с инфракрасным излучением?
В чём заключается принцип действия ИК-аппаратов?
Какой должна быть конструкция ИК-аппарата?
В чём принцип действия аппаратов для жарки изделий в среде горячего воздуха?
В чём принцип действия вафельницы и подобных им аппаратов?
8. ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ НЕСТАЦИОНАРНОГО ПРОГРЕВА И ИСПАРЕНИЯ ПРИ ВЫПЕЧКЕ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ДРОЖЖЕВОГО ТЕСТА
Цель занятия: исследование процесса выпечки в конвекционной печи, выбор и обоснование температурных параметров, определение технологических потерь в процессе выпечки.
Аппараты и материалы: печь конвекционная марки Unox, тесто дрожжевое, производственный инвентарь.
Теоретический материал
Под процессом выпечки понимают гидротермическую и тепловую обработку тестовых заготовок в рабочей камере аппарата, в результате чего получаются изделия, существенно отличающиеся от исходной заготовки размерами, внешним видом, ароматом, структурой, коллоидными, физическими и теплофизическими свойствами.
Выпечка сопровождается как внутренним (в тесте булочных изделий), так и внешним (в рабочей камере) тепло- и массопереносом. В процессе выпечки происходит миграция влаги, паров, углекислоты, спирта и других веществ в окружающую среду, а также внутрь продукта под действием термовлагопроводности. Прогрев поверхностных слоёв тестовой заготовки в начале выпечки сопровождается конденсацией влаги на поверхности и происходит очень быстро. За 150...200 с температура поверхности достигает 80...90 °С, затем конденсация прекращается. Под действием влаги и теплоты на поверхности заготовки образуется тонкая плёнка клейстеризованного крахмала. Прогрев заготовки сопровождается выделением и расширением газа, заключённого в порах теста. Газ вызывает увеличение тестовой заготовки (рост) и соответствующие изменения её теплофизических характеристик. С увеличением продолжительности процесса корка утолщается, изменяется её окраска, накапливаются ароматические вещества. Центральные слои теста булочных изделий прогреваются менее интенсивно, их температура к концу выпечки достигает 98... 100 °С. За период выпечки структура теста закрепляется — оно превращается в мякиш. Длительность и интенсивность рассмотренных процессов в значительной степени зависят от режимов выпечки. Эластичность, сжимаемость и упругость мякиша зависят от изотермического и теплового режимов рабочей камеры аппарата.
Каждый из названных процессов для достижения наилучшего показателя качества продукта требует различных режимов, т. е. различного изменения параметров рабочей камеры или рабочей поверхности в течение цикла. Дли рационального ведения процесса выпечки температура пекарной камеры и приток теплоты к изделию должны быть не постоянны, а различны в течение процесса. Так, высокая температура пекарной камеры, необходимой для быстрого прогрева изделия и закрепления его структуры в первой половине процесса выпечки должна быть снижена во втором периоде процесса, чтобы избежать образование излишне толстой корочки на поверхности изделия и значительного уменьшения массы (технологических потерь).
Таким образом, пекарное оборудование должно обеспечивать плавное безинерционное регулирование температурных параметров. Аппараты должны обеспечивать равномерное температурное поле на рабочей поверхности и в рабочем объёме. Неравномерное температурное поле на рабочей поверхности или в рабочем объёме аппарата приводит к неодинаковому подводу теплоты к продукту, к неодинаковой скорости его прогрева до необходимой температуры (одни изделия медленно нагреваются, другие в это же время перегреваются, подгорают), что ведёт к резкому ухудшению качества обрабатываемого продукта.
Технологические цели процессов выпечки обусловливают основные технологические требования к конструкциям жарочных и пекарных шкафов. Суть этих требований заключается в следующем:
- температурное поле объёмов шкафов должно быть равномерным. Разность температур между отдельными точками объёма (∆t) не должна превышать 40...50 °С;
- температура в объёме шкафа должна изменяться в течение одного цикла, что. соответствует изменению свойств продуктов при жарке или выпечке и потреблению теплоты на их обработку;
- температура в объёме шкафа должна изменяться в пределах от 150 до 350 °С, что позволяет выпекать продукты с различными свойствами;
- поверхность пода шкафов должна быть строго горизонтальной и обеспечивать плотный контакт с противнями и инвентарём, в котором выпекается продукт;
- объёмы шкафов должны иметь отверстия для выхода пара, выделившегося из продукта в процессе выпечки;
- для ряда изделий объёмы шкафов должны увлажняться в процессе цикла выпечки.
В зависимости от способов передачи теплоты от нагревательных элементов к продукту различают шкафы с естественным и принудительным движением технологической среды — рабочего тела (воздуха).
Шкафы с естественным движением рабочего тела состоят из нескольких рабочих камер (секций). Каждая камера представляет собой двухстенный теплоизолированный металлический короб с дверцей.
Шкафы с принудительным движением теплоносителя имеют более сложную конструкцию и состоят, как правило, из трёх основных узлов: рабочей камеры, теплогенерирующего устройства и системы каналов для нагнетания воздуха. В зависимости от схемы принудительного движения теплоносителя различают аппараты с естественной конвекцией и с принудительным движением нагретой среды. В аппаратах с принудительным движением нагретой паровоздушной среды можно осуществлять практически все виды тепловой обработки, а также размораживание полуфабрикатов высокой степени готовности и готовых изделий. На доготовочных и специализированных предприятиях общественного питания используют шкафы, а на крупных доготовочных предприятиях, заготовочных фабриках и предприятиях пищевой промышленности — печи — высокопроизводительные конвектоматы .
Все эти аппараты представляют собой замкнутый теплоизолированный прямоугольный вертикальный или горизонтальный объём (рабочую камеру), в который устанавливают неподвижные противни или ёмкости. Рабочая камера плотно закрывается теплоизолированной дверцей.
Продукт, уложенный на противни и помещённый в рабочую камеру, прогревается теплотой, передаваемой естественной конвекцией от нагретого до 300... 350 °С воздуха, излучением от нагретых поверхностей и теплопередачей от противней. Такой нагрев неравномерен; продукт, размещённый на верхних противнях, прогревается быстрее, а на нижних — медленнее, так как в этом случае он закрыт от основного потока излучения. Поэтому коэффициент загрузки данных аппаратов невелик и составляет от 15 до 30 % общего объёма. При обслуживании жарочных шкафов требуется постоянно контролировать процесс, перемещать противни с нижнего на верхний ярус и наоборот и переворачивать противни на 180°. Последняя операция связана с тем, что в зоне дверцы объём камеры охлаждается и в результате прогревается меньше, чем в глубине. По этой причине производительность таких аппаратов мала и автоматизировать жарку кулинарных изделий трудно.
Шкафы и печи с принудительным движением паровоздушной среды (конвекционные печи) обеспечивают равномерное температурное поле по всему объёму жарочной камеры. Коэффициент загрузки таких аппаратов достигает 90 %. Наличие вентилятора, собственного парогенератора и системы нагревательных элементов позволяет создать оптимальные условия для тепловой обработки самых разнообразных кулинарных изделий. Искусственное увлажнение рабочей среды с помощью собственного парогенератора или водяной форсунки позволяет избежать высыхания изделий и улучшает их качество.
В конструкции таких аппаратов может быть предусмотрена как неподвижная установка противней, так и размещение их в кассетах или стеллажах, которые могут вращаться во время тепловой обработки. Принудительное движение среды в рабочей камере, создаваемое специальным устройством, особенно в сочетании с вращением стеллажей или кассет с изделиями, обеспечивает равномерный и интенсивный прогрев изделий.
Все описанные здесь аппараты — периодического действия, работающие на электрообогреве и обеспечивающие тепловую обработку в воздушной или паровоздушной среде. Увлажнение среды происходит естественным образом в результате потери влаги изделиями и принудительно – путём испарения воды в парогенераторах.
Изделия в шкафах и печах нагреваются не только от конвективных потоков паровоздушной среды, но и непосредственно от противней, а также лучистым потоком от разогретых элементов рабочей камеры и нагревателей.
Благодаря равномерному нагреву продукта в любой точке рабочей камеры удаётся полностью автоматизировать процесс нагрева. Современные конвектоматы имеют систему автоматического регулирования, позволяющую установить оптимальное соотношение между температурой, влажностью и скоростью движения воздуха на каждой стадии нагрева, с учётом вида продукта и реализуемой технологии.
Для этого применяют традиционные релейные системы, а также микропроцессорные блоки управления. Несмотря на высокую стоимость, эти аппараты находят всё большее применение, так как с их помощью можно осуществлять не только основной жарочный процесс, но и варку на пару (если отключить вентилятор и воздушные тэны и включить парогенератор), а также любой промежуточный процесс — тушение, припускание, запекание, а кроме того, размораживание и разогрев замороженных и охлаждённых полуфабрикатов.
|
