Электрические пищеварочные котлы. Котел электрический пищеварочный
Электрические пищеварочные котлы
На предприятиях общественного питания широко применяются пищеварочные котлы с электрическим обогревом, так как этот вид энергии обладает рядом преимуществ по сравнению с другими видами энергии. К числу преимуществ относятся: сравнительно легкое преобразование электрической энергии в тепловую, быстрая и экономичная передача энергии на далекие расстояния, возможность точного учета, ее расхода, простота и надежность управления электротепловыми аппаратами, хорошие санитарно-гигиенические условия на производстве, относительно высокий КПД оборудования.
На предприятиях общественного питания эксплуатиру- ется неопрокидывающиеся электрические пищеварочные котлы (КПЭ-100, КПЭ-160, КПЭ-250; КЭ-1ОО, КЭ-160, КЭ-250), опрокидывающиеся (КПЭ-40, КПЭ-60, КПЭСМ-60), а также устройства со съемным варочным сосудом (УЭВ-40, УЭВ-60).
А Б
Рис. 6 Электрические пищеварочные котлы с косвенным обогревом:
А - неопрокидывающийся (КЭ-250 ) ,Б - опрокидывающийся (КПЭ-60)
Неопрокидывающиеся пищеварочные котлы типа кпэ.
Котел типа КПЭ-100 (КПЭ-160, КПЭ-250) с косвенным обогревом (рис. 2.4) имеет наружный корпус 21 из листовой стали и варочный сосуд 2 из нержавеющей стали, соединенные между собой так, что образуется замкнутое герметичное пространство, которое является пароводяной рубашкой 4. Пароводяная рубашка во время работы котла заполняется водяным паром, который образуется в парогенераторе с помощью шести тэнов, смонтированных на специальной крышке 1 и помещенных в парогенератор. Последний выполнен в виде прямоугольной стальной коробки, расположенной под днищем наружного котла. Парогенератор заполняется водой до определенного уровня.
Рис. 2.4. Неопрокидывающийся электрический пищеварочный котел КПЭ-100 (КПЭ-160, КПЭ-250)
Между наружным корпусом и облицовкой помещена теплоизоляция 3. Для облицовки применяют стальные листы, покрытые светлой эмалью. Котел установлен на постаменте 22.
Сверху варочный сосуд закрывается откидной на шарнире двустенной крышкой 18, между двойными стенками которой находится воздушная прослойка. В пазу нижней части крышки имеется прокладка из термостойкой пищевой резины, с помощью которой обеспечивается плотность прилегания. ее к котлу, когда завертываются прижимные болты 19. Крышка уравновешивается пружинным противовесом 8, позволяющим фиксировать ее при открывании в любом положении.
Для слива воды при промывке варочного сосуда в нижней части его предусмотрен сливной, кран 20. Для предохранения крана от засорения внутри котла устанавливается сетка-фильтр из нержавеющей стали. Пищеварочные котлы снабжены трубопроводами холодного и горячего водоснабжения и трубопроводом для промывки пароотвода. Трубопроводы расположены под облицовкой котла, наружу выводится только смесительная трубка, на конце которой имеется поворотный патрубок 7, при закрывании крышки котла он автоматически отводится в сторону. Водозапорные вентили также скрыты под облицовкой. Рукоятки вентилей подачи холодной воды 12, подачи горячей воды 13 и для промывки пароотводной трубки 10 выводятся над облицовкой. Вентиль 11 служит для отвода паров кипения в процессе работы котла.
Каждый котел с косвенным обогревом оснащается контрольно-измерительными приборами и арматурой: клапаном-турбннкой 6 с отражателем 17, двойным предохранительным клапаном 15, электроконтактным манометром 16, наполнительной воронкой 14 с краном, контрольным краном уровня 9. Манометр, наполнительная воронка и двойной предохранительный клапан смонтированы в один узел.
При закрытой крышке в котлах в процессе кипения избыточное давление должно быть не более 2,5 кПа (0,025 кгс/см2). Для того чтобы давление не было больше этой величины, в центральной части крышки устанавливают клапан-турбинку.
Электрокотлы имеют автоматическое управление тепловым режимом работы котла, и защиту тэнов от «сухого хода». Регулирование нагрева осуществляется с помощью элетроконтактного манометра при изменении величины давления пара в рубашке. Котлы имеют два режима работы. При первом режиме сначала котел работает на полной мощности, после повышения давления в рубашке до заданного верхнего предела переключается на слабый нагрев (1/6 мощности, а в последних конструкциях котлов 1/9 мощности). Когда давление понижается до нижнего заданного предела, котел вновь включается на полную мощность. Этот режим работы используется при варке супов, борщей и других первых блюд.
При втором режиме котел работает на полной мощности до тех пор, пока давление в рубашке не достигнет верхнего заданного предела. После этого нагреватели котла отключаются. Довариваются продукты за счет аккумулированного тепла без расхода электроэнергии. Второй, режим используется при кипячении молока, варке киселей, овощей.
Защита тэнов от «сухого хода» осуществляется с помощью реле уровня с электродами в парогенераторе. Рядом с котлом находится станция управления 5, в которой смонтированы электрические аппараты автоматического регулирования и защиты котла.
В котлах с негерметизированной крышкой в отличие от описанных выше отсутствуют клапан-турбинка с пароотводной трубкой, вентиль и трубопровод промывки.
Опрокидывающиеся пищеварочные котлы типа КПЭСМ-60М, КПЭ-40, КПЭ-60, КПГ-40М, КПГ-60М.
Котел КПЭСМ-60М (рис. 2.6, а, б) секционный модульный опрокидывающийся представляет собой варочный сосуд 1 из нержавеющей стали, подвешенный на тумбах 8 и 11. С внешней стороны к нему приварена обечайка, к которой герметично крепится съемное днище. В днище смонтированы три тэна и электрод защиты тэнов от «сухого хода». Замкнутое пространство между обечайкой с днищем и варочным сосудом заполняется водой и паром, образуя пароводяную рубашку. Рубашка соединена патрубком с узлом контрольно-измерительных приборов: электроконтактным манометром 15, двойным предохранительным клапаном 13, наполнительной воронкой 14. Котел снабжен краном уровня 10.
Варочный сосуд закреплен в кожухе и снабжен теплоизоляцией. Сверху варочный сосуд закрывается крышкой 16 с приспособлением для подъема 17 и фрикционом, фиксирующим ее в любом положении. Тумбы представляют собой сварную раму, установленную на четырёх регулируемых ножках 9 и покрытую облицовками. В тумбах помещены чугунные кронштейны подшипников скольжения, на которые опирается котел с помощью пустотелых цапф. Сверху тумбы закрыты столом из нержавеющей стали.
Котел имеет поворотный механизм 12, расположенный в правой тумбе и представляющий собой червячную пару. Червячное колесо с помощью шпонки насажено на цапфу котла, соединенную с его корпусом. В зацеплении с червячным колесом входит червяк, на выступающем конце которого крепится маховичок с рукояткой.
Защита от «сухого хода» не допускает включение котла, если тэны не полностью покрыты водой; отключается котел от электросети в случае понижения уровня воды до определенного предела и при опрокидывании котла. При недостаточном уровне воды в парогенераторе загорается сигнальная лампа 2.
Вода в котел подается из колонки водоснабжения с помощью поворотной трубки.
В левой тумбе установлена панель с электроаппаратурой. На лицевую сторону выведены: кнопка «Пуск» 6 (черная), кнопка «Стоп» 5 (красная), сигнальные лампы «Сильно» 4, «Слабо» 3, «Нет воды» 2 и переключатель 7 для установки режима работы котла.
Рис. 2.6. Электрический секционный модульный котел КПЭСМ-60:
а - общий вид; б - схема котла
Котел работает при двух режимах, как и КПЭ. Вместе с котлом должен устанавливаться местный вентиляционный отсос, который крепится на котле болтами и соединяется с общей системой вентиляции. Конструкция котла позволяет устанавливать его в технологические линии с пристенным или островным расположением оборудования.
Электрокотлы КПЭ-40 и КПЭ-60 (рис. 2.7., а, б) устанавливаются на чугунной вилкообразной станине 10 с помощью двух полых цапф 8 и 16, соединенных с наружным кожухом котла 15. Поворотный механизм 9 имеет такое же устройство, как у котла КПЭСМ-60. Для заполнения варочного сосуда водой к левой стойке станины с внешней стороны прикреплена водопроводная труба 17, снабженная вентилем 18, водоразборным патрубком 20 и кронштейном 19 для подвешивания крышки. Варочный котел с установленным на нем снаружи обтекателем 2 закрывается легкосъемной крышкой 3. Крышка имеет ручку в центре и стальной крючок с внутренней стороны, с помощью которого ее вешают на кронштейн. К арматуре котла относятся: электроконтактный манометр 4, двойной предохранительный клапан 6, наполнительная воронка 5, установленная на арматурной стойке 7, и кран уровня 11. Пар вырабатывается в нижней части рубашки с помощью 3 тэнов 13, смонтированных на на съемном днище 14 котла. Котел снабжен болтом заземления 12.
Котлы имеют два режима работы и снабжены автоматикой регулирования теплового режима и защиты от «сухого хода». Последняя осуществляется с помощью электрода, вмонтированного в съемное днище 14 котла.
studfiles.net
Котел пищеварочный электрический КЭП-60 - часть 2
Рисунок 2 – Котел пищеварочный КПЭ – 60: 1 – варочный сосуд; 2 – наружный корпус; 3 – пароводяная рубашка; 4 – днище – диск наружного корпу - са; 5 – тэны; 6 – носик; 7 – съемная крышка; 8 – наружный кожух; 9 – тепловая изолиния; 10 – чугунная вилкообразная станина; 11 – стойка станины; 12 – механизм для поворота котла; 13 – маховик с рукояткой; 14 – водопроводная труба; 15 – водозапорный вентиль; 16 – поворотная трубка – головка; 17 – кран уровня; 18 – манометр; 19 – двойной предохранительный клапан; 20 – заливная воронка.
Для слива содержимого чаши требуется нажать на кнопку опрокидывания. Внутри левой тумбы находится выдвижная панель с электроаппаратурой, от которой через левую полую цапфу отводятся провода к нагревательным элементам и датчику реле температуры.
Рисунок 3 – Котел пищеварочный КПЭСМ – 60: 1 – сосуд варочный; 2 – манометр; 3 – рубашка пароводяная; 4 – предохранительный клапан; 5 – пово – ротный механизм; 6 – тэн.
Пищеварочный электрический секционный модулированный котел (рисунок 3), предназначенный для приготовления первых, вторых и третьих блюд, а также соусов. Он может использоваться на предприятиях общественного питания как отдельно стоящий аппарат или в составе технологических линий.
Котел представляет собой, заключенный в прямоугольный корпус варочный сосуд из нержавеющей стали, установленный на двух тумбах. В верхней части сосуд переходит в прямоугольный стол с желобом для слива жидкости. На столе в стойках крепится откидная крышка котла.
С внешней стороны к варочному сосуду приварен стальной кожух со съемным дном, в котором вмонтированы три тэна и электрод защиты от «сухого хода». Пространство между варочным сосудом и кожухом заполнено водой и паром, образует пароводяную рубашку.
Рубашка заполняется водой через наливную воронку, установленную на правой тумбе котла. Для проверки наличия воды в пароводяной рубашке котел имеет контрольный кран.
На левой тумбе котла смонтирован смеситель для холодной и горячей воды, заливаемой в варочный сосуд.
Кожух варочного сосуда покрыт теплоизоляционным материалом. Корпус котла изготовлен из стальных листов, покрытых белой эмалью. Котел оснащен электроконтактным манометром, обеспечивающим заданный режим варки, и предохранительным клапаном, смонтированным на правой тумбе. Тумбы имеют бескаркасную конструкцию: к сварной раме, установленной на регулируемых по высоте ножках, крепятся стальные, покрытые белой эмалью облицовки, накрываемые сверху, листом из нержавеющей стали. Внутри тумб смонтированы чугунные кронштейны, на которые с помощью пустотелых цапф устанавливается котел. В правой тумбе размещен поворотный механизм, посредством которого котел наклоняется вперед для слива содержимого и назад, обеспечивая доступ к тэнам. В левой тумбе размещена панель с электроаппаратурой.
Рисунок 4 – Котел пищеварочный КПЭ – 100:1 – парогенератор; 2 – постамент; 3 – Кран уровня; 4 – кран сливной 5 – облицовка; 6 – корпус котла; 7 – варочный сосуд; 8 – электроконтактный манометр; 9 – клапан – турбинка; 10 – крышка; 11 – накидной винт 12 – заливная воронка; 13 – предохранительный клапан; 14 – противовес;15 – трубопроводы.
Это опрокидывающийся стационарный котел (рисунок 4), который состоит из варочного сосуда, выполненного из нержавеющей стали, наружного корпуса из листовой конструкционной стали, облицовки и постамента. Замкнутое пространство между варочным сосудом и наружным корпусом служит пароводяной рубашкой. В пространстве между наружным корпусом и облицовкой уложена теплоизоляции.
К нижней части наружного корпуса приварен корпус парогенератора, в котором на отдельном щитке смонтированы шесть трубчатых электронагревателей (тэнов). Герметичность достигается за счет установки паронитовой прокладки между фланцем корпуса парогенератора и щитком.
Варочный сосуд закрывается откидной, закрепленной на валу шарнира двустенной крышкой, уравновешенной противовесом. Плотное прилегание крышки обеспечивается прокладкой из термостойкой пищевой резины, уложенной в канавке крышки, и накидными винтами. Для слива промывочных вод из варочного сосуда имеется сливной кран с сеткой.
Рисунок 5 - Внешний вид котла КПЭ – 160, КПЭ – 250
По внешнему виду (рисунок 5), конструкции, электрической схеме (различаются только мощностью тэнов) котел КПЭ-160 не отличается от котла КПЭ-100, различны лишь установочные размеры котла и станции управления. Монтаж котла КПЭ-160 осуществляется аналогично монтажу котла КПЭ – 100.
Конструктивно котлы КЭ – 100, КЭ – 160, КЭ – 250 выполнены аналогично и различаются лишь длиной варочного сосуда. Котлы предназначены для приготовления бульонов, овощей, гарниров с использованием функциональных емкостей, а также для приготовления первых блюд, напитков и кипячения молока на предприятиях общественного питания. Котлы КЭ имеют номинальную вместимость варочного сосуда 100, 160 и 250 дм3 .
Котлы электрические, с косвенным обогревом стенок, опрокидывающиеся являются наиболее совершенные, за базовый вариант целесообразно принять котел пищеварочный электрический – КПЭ-60.
2. Описание конструкции проектируемого аппарата
2.1 Описание конструкции проектируемого аппарата
Рисунок 6 – Котел пищеварочный КПЭ – 60: 1 – варочный сосуд; 2 – наружный корпус; 3 – пароводяная рубашка; 4 – днище – диск наружного корпуса; 5 – тэны; 6 – носик; 7 – съемная крышка; 8 – наружный кожух; 9 – тепловая изолиния; 10 – чугунная вилкообразная станина; 11 – стойка станины; 12 – механизм для поворота котла; 13 – маховик с рукояткой; 14 – водопроводная труба; 15 – водозапорный вентиль; 16 – поворотная трубка – головка; 17 – кран уровня; 18 – манометр; 19 – двойной предохранительный клапан; 20 – заливная воронка.
Опрокидывающийся пищеварочный котёл КПЭ-60 (рисунок 6) состоит из варочного сосуда 1 и наружного корпуса 2, на съемном днище 4 которого смонтированы три тэна 5, находящиеся во время работы котла в воде. Съемное днище дает возможность быстро заменять тэны.
Пароводяная рубашка 3 до определенного уровня заполняется дистиллированной или кипяченой водой (в количестве 3—11 л).При недостаточном количестве воды в рубашке тэны оголяются, выходят из строя, так как они не рассчитаны на работу в воздушной среде. Поэтому включать тэны в электросеть следует лишь после того, как проверен уровень воды в пароводяной рубашке. Максимальный уровень давления в рубашке поддерживается паровым предохранительным клапаном 19 и контролируется манометром 18. Рубашка представляет собой герметичный объем, примыкающий с внешней стороны к обогреваемой поверхности. Промежуточным теплоносителем служит влажный насыщенный пар. Поддерживая в рубашке постоянное давление, обеспечивает абсолютное изотермическое поле на стенке варочного сосуда, так как изобарный процесс для влажного насыщенного пара одновременно является и изотермическим. Если при этом рассматривать различные зоны рубашки, то в них лишь изменяется степень сухости пара при строго постоянной температуре.
Температура пара регулируется путем изменения давления, с помощью электроконтактного манометра. При этом учитывается, что при наличии в рубашке воздуха температура греющего пара определяется парциальным давлением пара в паровоздушной смеси и меньше температуры кипения, соответствующей общему давлению.
Чтобы исключить корректировку манометрических датчиков, осуществляют продувку рубашек. Эта операция заключается в вытеснении воздуха из рубашки паром в период пуска котла в работу.
Кипяченая вода, залитая в парогенератор котла до крана уровня, нагревается тэнами до кипения и частично превращается в насыщенный пар, который, соприкасаясь со стенками варочного сосуда, конденсируется. Освобождающаяся при этом энергия расходуется на нагрев варочного сосуда и нагруженных в него продуктов, а конденсат вновь стекает в парогенератор. При выключении котла и охлаждении паровой рубашки в результате конденсации пара резко понижается давление до значений значительно меньше атмосферного. В этом случае наружная стенка рубашки испытывает внешнее давление атмосферного воздуха, работает на смятие и может деформироваться по условиям потери устойчивости. Для исключения этой деформации рубашки снабжают вакуумным клапаном.
Двойной предохранительный клапан (рисунок 7) состоит из парового клапана, срабатывающего на верхний предел давления и предохраняющего рубашку от взрыва, и вакуумного клапана, выравнивающего давление в рубашке с атмосферным при выключении котла и предохраняющего рубашку от смятия, оба клапана смонтированы в одном корпусе.
Рисунок 7 - Принципиальная схема устройства двойного предохранительного клапана: 1 – корпус; 2 – золотник парового клапана; 3 – грузовая втулка; 4 – крышка; 5 – рубашка котла; 6 – золотник вакуумного клапана; 7 – седло вакуумного клапана;
В нижней части котла установлен кран уровня 17, предназначенный для контролирования уровня воды, заливаемой в пароводяную рубашку. Нижний уровень воды в пароводяной рубашке контролируется автоматически с помощью электрода (защита от «сухого хода»). Автоматическая защита от «сухого хода» должна:
─не допускать включения котла при недостаточном покрытии тэнов водой;
─ отключать котел от электрической сети при понижении воды в пароводяной рубашке ниже допускаемого уровня, а также при опрокидывании котла;
─ оповещать световым сигналом обслуживающий персонал о недостаточном уровне воды в пароводяной рубашке.
mirznanii.com
Котел пищеварочный электрический
Работа добавлена на сайт samzan.ru: 2016-03-13
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ
Кафедра «Пищевые машины»
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине
«Оборудование предприятий общественного питания»
Тема Котел пищеварочный электрический
Специальное задание Разработать котел емкостью КПЭ-250
Москва, 2010 г.
Содержание курсового проекта
Введение
- Обзор литературы по теме проекта
- Технико-экономическое обоснование
- Описание разрабатываемого пищеварочного котла
3.1 Назначение оборудования
3.2 Устройство котла
3.3 Принцип действия разрабатываемого пищеварочного котла
3.4 Технические характеристики
. Расчетная часть
- Конструктивный расчет
- Теплотехнический расчет
- Энергетический расчет
Заключение
Список используемой литературы
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 ...400 кПа (3,5...4,0 атм) в рубашках и 300...350 кПа (3,0...3,5 атм) в варочном сосуде.
1. Обзор литературы по теме проекта
Технический процесс приготовления пищи представляет собой совокупность операций, посредством которых сырье превращается в готовый продукт.
Одной из основных операций данного процесса является тепловая обработка продуктов, то есть доведение их до состояния кулинарной готовности, характеризующейся определенными для каждого вида продукта органолептическими показателями: консистенцией, вкусом, цветом, запахом.
Тепловая обработка продуктов производится в тепловых аппаратах, которые можно классифицировать по технологическому назначению, источникам тепла (видам энергоносителей), способу обогрева, принципу работы, степени автоматизации.
По технологическому назначению тепловые аппараты подразделяют на универсальные (плиты) и специализированные; последние в свою очередь на варочные (котлы, автоклавы, вакуум-аппараты и т.д.) и подсобные (мармиты, тепловые стойки, термосы).
По характеру источника тепла тепловые аппараты делятся на электрические, паровые, газовые, твердотопливные и жидко-топливные.
По способу обогрева различают контактные тепловые аппараты и аппараты, представляющие собой поверхностные теплообменники с непосредственным и косвенным обогревом. В контактных тепловых аппаратах нагрев обрабатываемого продукта происходит путем непосредственного соприкосновения с теплоносителем.В поверхностных теплообменных аппаратах с непосредственным обогревом только от греющей среды к нагреваемой передается через разделительную стенку, а в аппаратах с косвенным обогревом через промежуточный теплоноситель.
a б
Рисунок 1. Принципиальные схемы огневых котлов с непосредственным обогревом стенки варочного сосуда: а на твердом топливе; б с газовым обогревом; / варочный сосуд; 2 крышка; 3 тепловая изоляция; 4 топочная камера; 5 колосниковая решетка; 6 дверца топки; 7 зольниковая камера; 8 зольниковый ящик; 9 дымоотводящий канал; 10 газовая горелка; 11 направляющая стенка газохода
а б
Рисунок 2. Принципиальные схемы котлов с косвенным обогревом стенки варочного сосуда: Астационарных; Бопрокидывающихся; 1 варочный сосуд; 2 паро водяная рубашка; 3 откидные прижимные болты; 4 клапан «турбинка».5 крышка; 6 двойной предохранительный клапан; 7манометр; 8 заливочная воронка; 9 штурвал поворотного червячного редуктора; 10 станина; парогенератор; 12 тепловая изоляция; 13кран слива жидкости; 14защитная сетка; 15 кран для залива жидкости и выпуска воздуха
По принципу работы различают аппараты непрерывного действия, в которых загрузка, тепловая обработка и выгрузка продукта происходят одновременно, и периодического действия, в которых продукт последовательно загружается, подвергается тепловой обработке и разгружается.
По степени автоматизации аппараты подразделяются на неавтоматизированные, то есть такие, в которых контроль за безопасной работой и соблюдением режима тепловой обработки осуществляет обслуживающий персонал, полуавтоматизированные, в которых безопасная работа аппарата обеспечивается приборами автоматики, а режим тепловой обработки контролируется обслуживающим персоналом, и автоматизированные, в которых контроль за безопасной работой и соблюдением теплового режима работы осуществляется приборами автоматики.
Для варки соли, соусов, овощей, первых, вторых и сладких блюд применяю пищеварочные котлы.
В настоящее время на предприятиях общественного питания эксплуатируются пищеварочные котлы различных типов, отличающихся способом обогрева, вместимостью варочного сосуда и видом энергоносителей.
По способу установки пищеварочные котлы классифицируются на неопрокидывающие, опрокидывающие и со съемным варочным сосудом.
В настоящее время промышленность выпускает неопрокидывающие пищеварочные котлы, вместимостью варочного сосуда более 100 дм3, а опрокидывающие пищеварочные котлы менее 100 дм3. Пищеварочные котлы со съемочным варочным сосудом имеют вместимость менее 60 дм3.
В зависимости от способа обогрева различают пищеварочные котлы с косвенным и непосредственным обогревом. Так котлы с непосредственным обогревом могут работать на твердом топливе, газе и электрическом обогреве.
Пищеварочные котлы с косвенным обогревом работают при помощи пароводяной рубашки, где в качестве промежуточного теплоносителя используется дистиллированная вода.
В зависимости от давления в варочном сосуде все котлы классифицируются на пищеварочные котлы, которые, работают атмосферном давлении, и автоклавы, работающие при повышенном давлении.
По геометрическим размерам варочного сосуда пищеварочные котлы классифицируются на немодулированные, секционные модулированные под функциональные емкости.
Немодулированные пищеварочные котлы имеют цилиндрическую форму варочного сосуда. Секционные модулированные котлы и котлы функциональные емкости имеют варочный сосуд в виде прямоугольного параллелепипеда.
В настоящее время промышленность выпускает варочные котлы твердотопливные, с электрическим, газовым и паровым обогревом.
Газовые пищеварочные котлы применяются для приготовления первых, вторых и третьих блюд. В настоящее время промышленность выпускает серийно стационарные (неопрокидывающие) котлы типа КПГ-КПГ-250, опрокидывающие КПГ-40М, КПГ-60М и опрокидывающие секционно-модулированные КПГСМ-60.
Вес газовые пищеварочные котлы имеют приборы газовой автоматики безопасности и регулирования. По принципу действия газовая автоматика бывает следующих видов: электромагнитная, дилатометрическая пневматическая.
Котел пищеварочный электрический опрокидывающий КПЭ-160 стоит из цилиндрического варочного сосуда, изготовленного из нержавеющей стали, наружного корпуса, покрытого теплоизоляцией и облицовкой. Образованное между ними пространство называется пароводяной рубашкой.
В нижней части наружного корпуса прикреплено съемное дно, в котором установлены три тэна и электрод «сухого хода». Корпус котла укреплен посредством двух цапф на чугунной вилкообразной станине и может поворачиваться вокруг горизонтальной оси.
На правой стороне станины расположен маховик червячного механизма для опрокидывания котла во время разгрузки варочного сосуда.
В арматурной стойке размещены предохранительный клапан с рычагом и конденсатосборником, электроконтактный манометр и воронка с краном. Кроме этого котел имеет автоматическую защиту тэнов от «сухого хода», исключающую возможность работы тэнов при недостаточном уровне воды в водяной рубашке котла. Предусмотрено автоматическое отключение тэнов от электросети при опрокидывании котла.
а б
Рисунок 3. Электрические пищеварочные котлы с косвенным обогревом и цилиндрической формой варочного сосуда: - а стационарные (КПЭ-100 ), б-опрокидывающийся (КПЭ-60)
2. Технико-экономическое обоснование
Пищеварочные котлы с непосредственным обогревом очень просты по устройству и эксплуатации, но имеют существенные недостатки: низкий КПД, очень сложно регулировать тепловой режим, так как теплообмен между теплоносителем и термически обрабатываемой средой происходит через разделительную стенку, поверхность которой является активной поверхностью нагрева, и поскольку температура пламени и топочных газов высокая, то возможно пригорание продуктов к дну варочного сосуда. Наиболее прогрессивным способом обогрева пищеварочных котлов является косвенный обогрев. При нем исключается возможность местного пригорания продуктов, а также достигается хорошая колеровка кулинарных изделий и экономия жира.
Твердотопливные пищеварочные котлы просты по конструкции и работают, как правило, на местном топливе. Но они имеют ряд недостатков:
- из-за больших потерь тепла с отходящими газами они обладают низким КГЩ;
2) в процессе его эксплуатации трудно регулировать тепловой режим, поэтому высокая температура стенок котла приводит к пригоранию продуктов;
3) при использовании твердого топлива, особенно угля, очень трудно поддерживать надлежащие санитарно-гигиенические условия
4)для обслуживания такого оборудования требуются специальные работники;
- необходимы транспортные средства для перевозки;
- необходимы склады для хранения топлива;
- повышенная по сравнению с другим оборудованием опасность пожара.
Газовые пищеварочные котлы по сравнению с твердотопливными имеют больший КГЩ, кроме тепла на предприятиях общественного питания позволяет автоматически регулировать степень нагрева аппаратов при приготовлении блюд, быстро включать и выключать тепловые аппараты, дает возможность децентрализовать технологический процесс приготовления пищи, широко внедрять автоматику в процессы производства и достаточно точно учитывать расход газообразного топлива при помощи газовых счетчиков.
Однако газ, как топливо обладает отрицательными свойствами. Основное из них способность горючих газов к образованию взрывоопасной смеси с воздухом. Кроме того, некоторые компоненты искусственных газов, а также продукты неполного сгорания газов токсичны. Неправильная эксплуатация пищеварочных котлов с газовым обогревом может привести к пожарам и отравлениям.
По сравнению с другими котлами, наименьшая удельная металлоемкость, у котлов, работающих на паре (если сравнивать газовые, электрические, твердотопливные и паровые пищеварочные котлы одинаковой емкости). Но оборудование с паровым обогревом целесообразно использовать на промышленных предприятиях с котельными установками.
На предприятиях общественного питания широко применяются пищеварочные котлы с электрическим обогревом, так как этот вид энергии обладает рядом преимуществ по сравнению с другими видами энергии. К числу преимуществ относятся: сравнительно легкое преобразование электрической энергии в тепловую, быстрая и экономичная передача энергии на далекие расстояния, возможность точного учета, ее расхода, простота и надежность управления электротепловыми аппаратами, хорошие санитарно-гигиенические условия на производстве, относительно высокий КГЩ оборудования.
Так КГЩ твердотопливных тепловых аппаратов составляет 18-27%, газового оборудования около 40-70%, а электрических около 50%. того применение газа в качестве источника
Пищеварочные котлы с электрическим обогревом обладают рядом существенных преимуществ, основными из которых являются:
- быстрота включения и выхода на номинальную мощность;
- возможность выделения большой тепловой мощности в малом объеме и достижения высокого уровня Температуры; простота регулирования температурного режима при высокой степени равномерности нагрева; возможность герметизации рабочего объема, а следовательно, создания в нем избыточного давления, вакуума или защитной атмосферы;
- компактность электрических нагревателей; удобство механизации и автоматизации работы; улучшение условий труда; высокая экологическая чистота.
В качестве базовой модели принимается котел марки КПЭ - 60 с емкостью 60 л.
Предлагается разработать аналогичный котел с емкостью 250 л.
3. Описание разрабатываемого пищеварочного котла
3.1 Назначение оборудования
Котлы пищеварочные электрические КПЭ-250 широко применяются на предприятиях общественного питания.
Котлы пищеварочные электрические КПЭ-250 предназначены для приготовления первых, вторых и третьих блюд. Котлы данного типа относятся к стационарным неопрокидывающимся с негерметичной крышкой. Допускается эксплуатация их при температуре окружающего воздуха от 10° до 40°С.
3.2 Устройство котла
Разрабатываемый котел имеет вместимость варочного сосуда 160 литров. Форма корпуса прямоугольная.
Котел представляет собой сварную конструкцию, состоящую из цилиндрического варочного сосуда с вогнутым днищем, наружного котла, покрытого теплоизоляцией и облицовкой.
Замкнутое пространство между варочным сосудом и наружным котлом служит пароводяной рубашкой котла.
К дну наружного корпуса приварена стальная коробка прямоугольной формы парогенератор, внутри которого находятся шесть тэнов, кран уровня воды и электрод защиты «сухого хода».
Сверху варочный сосуд котла закрывается откидной крышкой, имеющей пружинный противовес, облегчающий подъем и удержание ее в открытом положении. Плотное прилегание крышки к варочному сосуду обеспечивает резиновая теплостойкая прокладка, уложенная по кольцевому пазу.
Для слива жидкости из варочного сосуда установлен сливной края с сеткой. На котле установлена контрольно-измерительная и предохранительная арматура, которая служит для контроля и регулирует величину давления пара в пароводяной рубашке.
На котле установлены: электро-контактный манометр, края уровня, двойной предохранительный клапан и наполнительная воронка с запорным краном.
Манометр установлен для измерения давления в пароводяной рубашке котла. На котлах устанавливается электромагнитный манометр, с помощью которого можно автоматически устанавливать уровень давления в пароводяной рубашке и осуществлять управление тепловым режимом.
В таком манометре установлено три стрелки. Одна подвижная и две неподвижные, которые перемещаются при помощи специального ключа.
Подвижная стрелка постоянно показывает давление в пароводяной рубашке котла. Неподвижные стрелки перед началом работы устанавливаются на верхний и нижний предел давления пара в рубашке.
При включении парогенератора в работу, давление пара в пароводяной рубашке начинает возрастать, и при достижении верхнего заданного уровня давления подвижная стрелка совпадает с неподвижной, замыкаются их контакты, и котел автоматически переключается на 1/6 его мощности.
Давление в пароводяной рубашке начинает снижаться и при совпадении подвижной стрелки с нижней неподвижной, котел снова переключается на максимальную мощность. Таким образом, работа котла автоматически поддерживается в нужном заданном режиме работы.
Двойной предохранительный клапан состоит из двух клапанов парового и вакуумного, которые служат для аварийного сброса пара из пароводяной рубашки, когда давление возрастет свыше 0,05 МПА (0,5 кгс/см), и устранения разрежения в ней после окончания работы котла.
3.3 Принцип действия разрабатываемого пищеварочного котла
Рабочая камера обогревается паром, образующимся в парогенераторе: при подводе тепла вода в парогенераторе нагревается до кипения и превращается в пар. Пар поступает в пароводяную рубашку и конденсируется на стенках варочного сосуда, отдавая теплоту парообразования и нагревая их, и в виде конденсата стекает обратно в парогенератор.
При повышении давления в пароводяной рубашке котла сверх допустимой величины пар через паровой колпак начинает выходить в атмосферу. Вакуумный клапан открывается под давлением наружного воздуха, когда в рубашке образуется вакуум. Вакуум в рубашке котла образуется при охлаждении котла в результате конденсации пара, так как удельный объем пара больше удельного объема воды (конденсата).
Кран уровня устанавливается в парогенераторе котла и контролирует верхний уровень воды, а нижний уровень контролирует электрод «сухого хода».
Наполнительная воронка с запорным краном предназначена для заполнения парогенератора дистиллированной или кипяченой водой. Она установлена в верхней части котла и имеет фильтрующую сетку с крышкой.
К котлу подведен трубопровод горячего и холодного водоснабжения, которые соединяются в одну поворотную трубу, заканчивающуюся краном с патрубком.
Рядом с котлом на стене устанавливается станция управления, которая представляет собой металлический ящик, внутри которого размещены клеммный щиток, два магнитных пускателя, кнопки «Пуск» и «Стоп», сигнальные лампы, реле, плавкие предохранители, переключатель режима работы котла, тумблеры с надписью «Автоматическая работа» и «Разогрев».
Клеммный щиток служит для соединения всех приборов станции управления к электросети. Магнитные пускатели и кнопки включают и выключают тэны котла, а плавкие предохранители защищают электрические цепи от короткого замыкания. Сигнальные лампы служат для контроля подключения котла к электросети и режим его работы. С помощью тумблеров включают требуемый режим работы котла.
Котел работает в двух режимах. В первом режиме котел работает сначала на полной мощности, а затем после повышения давления в рубашке да заднего верхнего предела переключается на слабый нагрев (1/9 мощности). После понижения давления до нижнего заданного предела котел вновь включается на полную мощность. Во втором режиме котел работает на полной мощности до тех пор, пока давление в рубашке не достигнет верхнего заданного предела. После этого нагревательные элементы полностью отключаются. Доведение до готовности продукта осуществляется за счет аккумулированного тепла.
3.4 Технические характеристики пищеварочного котла КПЭ-250
| Параметры | КПЭ-250 |
| Полезная ёмкость в литрах | |
| Продолжительность разогрева в мин. Не более | 5 |
| Потребляемая мощность кВт не более разогрев | 30 |
| варка | |
| Рабочее давление в пароводяной рубашке МПа (кгс/см кв.) не более | ,05(0,5) |
| Диаметр водопровода в дюймах | /2 |
| Габаритные размеры в мм |
|
| Высота | |
| Ширина | |
| Длина | |
| Масса в кг. | 83 |
| Количество воды заливаемой в парогенератор | 12 л |
4. Расчетная часть
4.1 Конструктивный расчет
где V- объема варочного сосуда, мЗ
К - отношение высоты сосуда к диаметру по конструктивным
эксплуатационным соображениям. К = 0,3 - 1,2;
К1 - отношение высоты стрелки к диаметру варочного сосуда,
конструктивным и эксплуатационным соображениям К = 0,05 - 0,1.
Тогда высота варочного сосуда и высота стрелки определяются
формулам:
Где η зап - коэффициент заполнения варочного сосуда, η зап = 0,8 - 0,85;
Затем определяются конструктивные размеры наружного задавшись предварительно диаметром, который должен быть больше диаметра варочного сосуда на 0,1 м, рассчитывается толщена изоляций, определяется диаметр защитного кожуха, высота крышки котла и высота постамента котла. При этом учитывают, что для удобства обслуживания высота котла не должна превышать 1,2 м.
Принимаем:
давление в варочном сосуде - 0 кПа
Коэффициент заполнения варочного сосуда - 80 - 90% от объема(0,82)
Максимальное количество воды в варочном сосуде при принятом коэффициенте заполнения - 205 кг
Варочный сосуд цилиндрической формы с вогнутым дном (К= 0,8, К1 =0,05) выполнен из листовой нержавеющей стали толщиной - SBH = 2 мм Зазор между стенками варочного сосуда и наружного котла - SPy6 = 0,05 мм
Найдем высоту варочного сосуда по формуле:
0.743*0.08=0.594 м
Высота заполнения варочного сосуда определяется по формуле:
Hвн= 0,82 (0,8+0,5*0,05)*0,743=0,503 м
Определяем размеры наружного котла, задавшись предварительно его диаметром, который должен быть больше диаметра варочного сосуда на 0,1 это необходимо ля того, чтобы между варочным сосудом и наружным котлом образовалось пространство, представляющее собой рубашку для промежуточного теплоносителя.
Варочный сосуд выполнен из листовой нержавеющей стали толщиной SBH= 2мм = 0,002м; наружный котел выполнен из углеродистой стали толщиной
samzan.ru
