Аппараты ИК-нагрева

Федеральное агентство по образованию

Ивановский  филиал ГОУ ВПО «Российский государственный  торгово – экономический университет»

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа

 

по  дисциплине «Оборудование предприятий  питания в РГК»

  на тему:

 

«Аппараты ИК-нагрева»

 

 

 

 

 

 Выполнила:

студентка группы 3РГБ

  шифр: 06-031

 Проверил:

  Осадчий Ю. П.

 

 

 

Иваново, 2006 год

 

Содержание

 

1. Введение

2. Источники инфракрасного излучения (электронагреватели второго типа).

3. Аппараты с ИК-нагревом.

   А) Бесконтактные грили

   Б) Контактные грили

4. Список литературы

 

Введение

 

В 90-е годы прошлого столетия для  оснащения предприятий питания  появилось особенно много модификаций  тепловых аппаратов для приготовления  пищи методом ИК-нагрева - электрогрилей (от французского griller - жарить). В них  устанавливаются высоко-температурные  трубчатые электронагреватели (ТЭНы), генерирующие ИК-излучение. При высокой  температуре ИК-излучение наиболее полно проникает в продукты. При  этом теплота выделяется не только в поверхностных слоях, но и в  толщине продуктов, вызывая их быстрый  нагрев и доведение до готовности.

Инфракрасный нагрев применяется  в основном при жарке и выпечке  кулинарных изделий. При использовании  ИК-излучения для термообработки мясных кулинарных изделий продолжительность  процесса по сравнению с традиционным способом обработки сокращается  на 40 - 60%, удельный расход электроэнергии уменьшается на 20 - 60%, а выход готовой  продукции увеличивается на 10 - 16%. На поверхности продукта, охваченного  жаром, выделяющаяся теплота вызывает коагуляцию (свертывание) белков, в  результате чего образуется плотная  поджаристая корочка. Она не дает вытекать мясному соку, поэтому изделия  получаются сочными, богатыми питательными веществами. А органолептические  показатели - вкус, запах, вид - остаются традиционными, хорошо знакомыми.

 

 

ИСТОЧНИКИ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

 

Генерация электромагнитной энергии  ИК-диапазона осуществляется ИК-излучателями (излучателями второго типа), которые в зависимости от длины волны излучения делятся на «светлые» и «темные». В спектр «светлых» излучателей входит область видимого излучения.

К источникам ИК-излучения относятся: силитовые генераторы, трубчатые кварцевые генераторы, зеркальные лампы, трубчатые электрические нагреватели (тэны), открытые металлические моноспирали и панельные излучатели.

Силитовые электронагреватели (сэны) переменного сечения (рис. 1 а, в) изготовляют из мелкозернистого кремния; постоянного сечения (рис. 1 б) — из крупнозернистого. Сэны имеют ряд достоинств: малый инерционный период (30 с), нагрев до высокой температуры, большой срок службы. Однако водяной пар существенно (на 20-30%) снижает срок службы сэнов. Поэтому сэны иногда помещают в кварцевую трубку, что увеличивает срок их службы до 3000 ч.

Керамические электронагреватели состоят из спирали и керамической трубки. Спираль может располагаться как внутри, так и снаружи керамической трубки и содержать один или два металла (биспираль, например хромоникелевая). Спектр излучения керамического электронагревателя со спиралью на трубке, естественно, складывается из спектров излучения трубки и спирали.

Трубчатые кварцевые электронагреватели с вольфрамовой нитью (рис. 1 г, д, е) обладают повышенной мощностью, излучение сконцентрировано в трубке малого объема. Это обеспечивает высокую плотность теплового лучистого потока q = (0,6 - 1,0)*10⁵ Вт/м² и практическую безынерционность (выход на рабочий режим длится несколько десятых долей секунды). Вольфрамовая нить находится в кварцевой герметичной трубке, внутри которой создан вакуум, и нагревается до высокой температуры (2400-2800 К).

Генераторы типа КИО отличаются от генераторов типа КИ своими отогнутыми концами, которые выводятся за пределы рабочей камеры аппарата, т.е. зоны действия высокой температуры и охлаждаются воздухом. Это предохраняет молибденовые выводы от окисления, а трубку — от растрескивания. Продолжительность работы кварцевых генераторов с вольфрамовой нитью в зависимости от их типа изменяется от 2000 до 5000 ч.

В настоящее время выпускаются или находятся в эксплуатации генераторы следующих марок: КИ-220-1000-1, КИ-220-1300, КИ-380-3300, КИ-380-4500, КИО-220-2500,КИО-220-2500-2,КИО-220-250О-3, КИО-220-2500-4, КИО-380-3500,КИО-220-2500-5.

         Трубчатые кварцевые электронагреватели с хромоникелевой спиралью обладают меньшей температурой нагрева проволоки (1350-1570 К) и меньшей продолжительностью горения. Это в основном связано с тем, что хромоникелевая спираль (Х20Н80Т, ОХ27Ю5А) помещена в негерметичную кварцевую трубку (диаметр 18-20мм). Кварцевая трубка предохраняет обслуживающий персонал от поражения током, а спираль — от провисания и охлаждения конвективным воздушным потоком.

Электронагреватели данного типа используются в конвейерных печах  ПКЖ и электрогрилях ГЭ-3, ГЭ-4 и  ГЭ-5.

Наконец, к данному типу электронагревателей (ИК-генераторы) относятся зеркальные лампы (рис. 2). Они представляют собой  стеклянную колбу особой (так называемой параболической) формы с внутренним зеркальным покрытием. Внутри колбы  помещена вольфрамовая спираль, нагревающаяся  до 1900-2500 K.

При использовании ИК-излучателей  большое внимание следует уделять  отражательным устройствам, которые  позволяют значительно повысить эффективность работы излучателя.

 

 

 

Рис.1. Схемы устройства генераторов ИК-излучения:

а, б, в — силитовые генераторы; 1 — рабочая часть; 2 — пассивный конец; 3 - металлизированное покрытие; 4 — клемма; 5 — фарфоровый изолятор; 6 - кварцевая трубка; г, д, е — трубчатые кварцевые генераторы; 1 — ввод; 2 — цоколь; 3 — фольговое звено; 4 — молибденовый ввод; 5 — кварцевая трубка; 6 — спираль; 7 — вольфрамовая поддержка; 8 — керамический изолятор.

 

Источник излучения устанавливают  в главном фокусе отражателя, который представляет собой точку, в которой сходятся все лучи при освещении отражателей параллельным потоком излучения.

Отражатели бывают различных видов: сферические, параболические, гиперболические и пр. Наиболее распространены сферические и параболические. Влияние формы сечения отражателя на плотность теплового потока приведено ниже.

 

Тип отражателя ИК-излучателя	Плотность теплового потока, Bm/t/
---	12,5
Плоский	16,7
Сферический	29,3
Гиперболический	33,6
Параболический	41,86

 

Отражатели могут быть металлические  и стеклянные, неглубокие и глубокие. Материал металлических отражателей должен обладать высоким коэффициентом отражения, поэтому очень часто прибегают к различным покрытиям, обеспечивающим максимальное отражение. Покрытие должно быть однородным и обладать высокой химической стойкостью. В качестве покрытия используют хром, алюминий, серебро и золото.

Рис 2. Лампа инфракрасная зеркальная

1 — цоколь; 2 — спираль, 3 — внутреннее  покрытие (отражатель), 4 — стеклянная колба

Среди ИК-излучателей наибольшее распространение  получили трубчатые. Их излучение относится  к «темному», температура поверхности 750—1150 К. В качестве материала трубки используются сталь (Ст. 10—20), латунь, жаропрочные стали.

Тепловая нагрузка тэнов зависит  от их конструктивных особенностей и составляет (0,7—5,5)*10⁴ Вт/м².

Как ИК-излучатели используют также открытые металлические моноспирали. Излучающий элемент закрепляют на отражателе с помощью простых керамических вкладок, использование которых значительно упрощает его крепление при фиксации в фокусе параболического отражателя. В качестве материала для спирали применяют ряд сплавов, обладающих большим электрическим сопротивлением и достаточной окалиностойкостью. Плотность теплового потока, создаваемого открытыми спиральными излучателями при температурах 1000—1350 К, варьирует в интервале (0,8—2,0)*10⁴ Вт/м². Для увеличения интенсивности излучения часто используют не проволоку, а ленту из тех же материалов. К преимуществам открытых спиралей относятся: простота исполнения, большая плотность теплового потока, отсутствие стекла, к недостаткам - возможность короткого замыкания и недостаточно равномерное распределение лучистого потока. Иногда проволоку навивают на керамический элемент.

Представляют интерес панельные  излучатели, работающие при температурах 650—720 К, что соответствует максимальному излучению на длине волны около 4 мкм. В качестве излучающей поверхности в панелях используют керамику или чугун. Электрическая мощность, потребляемая одной панелью, составляет примерно 1 кВт. Панели создают ровный поток ИК-излучения, долговечны. Однако использование их в ряде аппаратов весьма затруднительно, так как они обладают большой инерционностью.

Основными характеристиками ИК-излучения  являются:

• мощность;

• плотность теплового потока;

• рабочая температура поверхности;

• коэффициент полезного действия.

Плотность теплового потока ИК-излучения может быть определена из соотношения

 ,

где q — плотность теплового потока, Вт/м²; =0,7—0,8 - степень черноты излучающего элемента; С₀ — коэффициент излучения абсолютно черного тела; Т - абсолютная температура излучающего элемента, К.

Коэффициент полезного действия ИК-излучателей  = 0,65 – 0,8.

 

 

 

АППАРАТЫ  С ИК-НАГРЕВОМ

 

Аппараты  инфракрасного нагрева классифицируются по принципу действия (периодического или непрерывного), по источникам ИК-излучения (газовые, электрические, твердотопливные) и по виду используемых излучателей (светлые или темные). К аппаратам  периодического действия относятся  грили, а к непрерывного – печи конвейерные жарочные. 
 Основными элементами многих аппаратов с ИК – нагревом являются: рабочая камера с дверцами, ИК-излучатели; транспортирующий орган, обеспечивающий постоянное или шаговое движение продукта в рабочей камере; приборы, регулирующие температурный режим и информирующие персонал о работе оборудования, устройства управления 
 
Грили (типы, назначение, принцип устройства и действия, применение, отличительные особенности) 
 
          Грили относятся к аппаратам периодического действия, в которых основная тепловая обработка осуществляется интенсивным инфракрасным излучением. 
          Грили подразделяются на типы по: источнику тепла (газовые, электрические): расположению продукта относительно источника тепла (контактные и бесконтактные; в разных типах грилей продукт может располагаться над источником тепла, под ним или между двумя источниками), устройству для перемещения изделий в процессе тепловой обработки (карусельные и шампурные – с расположением шампуров в вертикальной и горизонтальной плоскостях); по устройству рабочей камеры (открытые – бескамерные, закрытые). 
          Отличаются  электрические грили: наличием или отсутствием теплового шкафа (тепловой витрины) с ТЭНами  (расположен под  рабочей камерой - в нем готовые изделия поддерживаются в горячем состоянии), типом и количеством нагревательных элементов в рабочей камере (кварцевые излучатели или ТЭНы); количеством и расположением вертелов, конструкцией электропривода, приводящего их  в  действие  производительностью, конструкцией пусковых  и  сигнализационных  устройств и др. 
        Очень удобными являются грили, совмещенные с тепловыми витринами, которые поддерживают продукты в теплом состоянии.  
        В основном применяются грили электрические. Из газовых грилей используются: лавовые (когда газовые конфорки разогревают лаву и уже затем жарится пища) и грили, выполненные в виде традиционных жарочных поверхностей (газовые конфорки разогревают противень и на нем готовится пища). газовых моделях является карусельный гриль. 
        На российском рынке представлены грили: для кур (карусельный, шампурный) - для жарки кур целиком, окорочков, кускового мяса; открытый (жарочная поверхность) - для непосредственной жарки на нагревательной поверхности мясных, рыбных и овощных блюд без использования наплитной посуды; роликовый - для обжаривания сосисок, сарделек, колбасок; с вулканической лавой - для приготовления «барбекю»; вертикальный «"Шаурма»- для обжаривания мяса; контактный - для обжаривания продуктов одновременно с двух сторон; саламандр - для быстрого запекания и образования золотистой, хрустящей корочки на всевозможных блюдах; с инфракрасным нагревом (тостер)- для приготовления горячих бутербродов и закусок. 
        Изготавливают грили фирмы ROLLER GRILL (Франция), FIMAR, OLIS и TEСNOINOX (Италия), JEJU (Тайвань), SOFINOR (Франция), GARLAND (Канада), BERTOS (Италия), CROYDON (Бразилия), SIKOM (Россия) и другие. 
 

 

Бесконтактные 
 
       В магазинах и предприятиях общественного питания распространены грили для приготовления куры целиком. Бесконтактные модели подходят для приготовления традиционного блюда фаст-фуда - обжаренного куриного мяса (chicken roaster) в небольших кафе, кафетериях, точках фаст-фуда, продуктовых магазинах и супермаркетах. 
       Модели бесконтактных грилей отличаются по источнику питания: газ или электричество. Если электрические аппараты лучше устанавливать в закрытом помещении, то газовые модели, отличающиеся большей экономичностью и автономностью, предназначены для жарки пищевых продуктов в условиях уличной торговли на открытом воздухе. 
       Нагрев в электрических моделях может осуществляться двумя разновидностями ИК-генераторов. Это кварцевые излучатели, а также ТЭНы, спирали которых чаще всего изготавливают из сплава никеля с хромом (нихром). 
       Электрические грили для кур предназначены для приготовления кур-гриль с помощью инфракрасного излучения, создаваемого трубчатыми электронагревателями (ТЭНами). Существуют грили для кур шампурного, карусельного и вертикального типов, отличающиеся способами насаживания куры, ее вращения и объемом загрузки.  
       Принцип действия таких аппаратов предполагает непрерывное вращение обрабатываемых продуктов относительно нагревательных элементов. При вращении у неподвижных источников тепла куриные тушки получают тепловую энергию переменной интенсивности. За время, пока разогретая инфракрасным источником сторона продукта уходит в тень, полученная «порция тепла» успевает равномерно распределиться в толщу продукта. Таким образом, принцип непрерывного вращения позволяет готовить в импульсном режиме нагрева, обеспечивающем равномерную обжарку с минимальными потерями биологической ценности продуктов. 
       Элементами большинства таких электрических грилей являются: приборный отсек с приводом и электроприборами; рабочая камера с дверцами, ИК-излучатели и отражатели; транспортирующий орган, обеспечивающий движение продукта в рабочей камере; приборы, регулирующие температурный режим и информирующие (индикаторные лампы) персонал о работе оборудования, устройства управления. Большинство элементов конструкции грилей выполнены из пищевой нержавеющей стали. 
       Технология приготовления в грилях шампурного типа предполагает насадку кур  с фиксацией тушек с помощью специальных зажимов на шампур, или несколько шампуров расположенные друг над другом, параллельно друг другу, либо в шахматном порядке и вращающихся вокруг собственной оси благодаря независимым электроприводам. У ряда производителей реализована система приготовления, в соответствии с которой шампуры останавливаются на несколько секунд перед нагревательными элементами, что позволяет сократить рабочее время и сэкономить электроэнергию. 
       Рабочая камера такого гриля представляет собой объем где размещены  шампуры (вертелы), вращение которых обеспечивается приводом. В более простых конструкциях аппаратов  шампурного типа куры насаживаются на вертел (шампур) между двумя раздвижными держателями. Вертел вставляется одним концом в отверстие приводного вала на боковой стенке, а другим - в вырез с другой стороны. Нагрев осуществляется ТЭНами, отличающимися механической прочностью и надежностью в работе, а также могут быть экономичные кварцевые лампы. С помощью этих излучателей продукты обрабатываются мощным ИК-излучением. Шампурные и карусельные грили бывают как в электрическом, так и в газовом исполнении. Модельный ряд шампурных грилей представлен широкими и узкими моделями, однорядными и двухрядными. Количество тушек, помещающихся на шампуре, зависит от модели гриля.  
       Отражатель, расположенный между ИК-излучателями и корпусом, направляет поток тепла на обрабатываемый продукт, тем самым увеличивая температуру жарки и скорость его приготовления. Наибольшее распространение получили сферические, или параболические, металлические отражатели, имеющие серебряное, хромовое или алюминиевое покрытие. 
       Дверцы изготовлены из термостойкого стекла на магнитной защелке. Это максимально облегчает процесс обслуживания грилей и позволяет наблюдать за процессом приготовления продуктов. Во многих моделях предусмотрены регулируемые по высоте подпружиненные ножки. Для сбора жира и сока в процессе жарки предусмотрен поддон, устанавливаемый на дне гриля.  
       Внутренняя подсветка рабочей камеры обеспечивается галогенными лампами 
       Недорогие аппараты имеют механическую панель управления, на которой располагаются: кнопка «сеть», позиционные регуляторы интенсивности нагрева для каждой группы излучателей и сигнальные индикаторы. Более дорогие электронные модели оснащены светодиодными панелями с отдельными экранами для установки температуры и времени. Грили с процессорным управлением позволяют вводить в память информацию о режиме приготовления каждого блюда с учетом степени загрузки аппарата и начальной температуры продукта. 
       Разновидностью шампурных моделей являются вертикальные (открытые - бескамерные) грили, предназначенные для приготовления восточного блюда  -  шаурмы  (gyros grill).  В них установлен вертикальный вертел-шампур, вращающийся вокруг своей оси параллельно расположенным вдоль него нагревательным элементам  -  ИК-нагревателям или беспламенным газовым горелкам. В процессе приготовления насаженный на вертел продукт по мере поджаривания срезается тонкими кусочками в поддон, откуда берется для начинки. Модели аппаратов различаются по величине (высоте) и, следовательно, по производительности. 
       Газовый аппарат выполняется в виде тумбы из нержавеющей стали, в  корпус которой встроены блоки газовых горелок, напротив которых вращается вертикальный вертел. На боковой поверхности гриля имеется штуцер для подвода газа от газового баллона. Здесь же располагается панель управления, на которой находятся краны горелок и пусковые кнопки предохранительных клапанов. 
       В карусельных моделях установлен механизм барабанного типа с двумя торцевыми дисками, к которым крепятся шампуры. В процессе тепловой обработки шампур остается неподвижным, вращается барабан с несколькими шампурами. Разновидностью карусельного типа гриля является карусельный гриль с корзинами (люльками). При наличии корзин продукт не насаживается на шампуры, а помещается в специальные решетчатые боксы. В таких грилях можно готовить не только целые тушки кур, но и их отдельные части (бедро, голень, крыло), а также и другие виды мясопродуктов. 
       Грили для кур планетарного типа - разновидность «карусельных» моделей. Данной конструкцией предусмотрено вращение как самого механизма барабанного типа, так и отдельно каждого вертела, что ускоряет процесс приготовления продуктов и делает их пропекание более равномерным и однородным. Поскольку все вертелы этих грилей съемные, они могут быть перенесены после обжаривания блюд в шкаф-мармит с электронным контролем температуры.  
       В вертикальных грилях для кур на вертикально-ориентированном вращающемся вертеле закреплены кольцевые насадки по ярусной системе, на которые с помощью эргономичных крюков насаживаются куриные тушки. В камере предусмотрено верхнее боковое расположение ТЭНов. 
       В грилях для тепловой обработки кур могут использоваться различные виды спиц: с угловым сечением, вильчатые, одинарные с фиксаторами, вертел со специальными крюками. 
       Изготавливаются и используются воздушные грили. Принцип работы грилей с принудительной конвекцией основан на нагреве воздуха нагревателями и последующей его подачи вентилятором на приготавливаемый продукт.  В этих моделях продукты жарятся гораздо быстрее за счет комбинированного нагрева, имеющего инфракрасную и конвекционную составляющие. После тепловой обработки блюдо из мяса или птицы приобретает коричневатый оттенок и хрустящую корочку. Применение режима конвекции позволяет расширить ассортимент приготавливаемых блюд, не только обжаривая полуфабрикаты из мяса или рыбы, но и грилируя овощи и даже выпекая тестовые заготовки. Разнообразие возможностей грилей обеспечивается наличием мощного вентилятора.  
       Гриль-саламандер сконструирован таким образом, что нагрев продукта осуществляется сверху. Степень интенсивности нагрева регулируется расстоянием между подвижной верхней частью с нагревательным элементом и неподвижной нижней с обрабатываемым продуктом. В более простых моделях грилей нагревательные элементы зафиксированы, а решетка может устанавливаться в нескольких различных положениях. Ассортимент, хотя он и ограничивается плоской формой полуфабриката, но достаточно широк: горячие открытые бутерброды, порционные куски мяса, птицы, рыбы или фаршеобразных изделий из них, брынза, сыр, быстрозамороженные блюда, готовые к употреблению. Можно также приготовить качественный жульен в кокотнице или кокильнице. 
       Вертикальные грили предназначены для приготовления мяса для шаурмы. Они различаются по величине (высоте) и, следовательно, по производительности. Для равномерного прожаривания шампур с мясом автоматически приводится в движение. Такие грили можно подобрать как электрического типа, так и газового. Аппараты для приготовления шаурмы используются в системе уличной торговли. 
       В лавовых грилях процесс приготовления пищи осуществляется при помощи подогревающихся лавовых камней. Грили с вулканической лавой предназначены для приготовления мясных и рыбных полуфабрикатов на решетке без добавления жира (барбекю), при этом продукт сохраняет все витамины и минеральные вещества, вулканическая лава равномерно распределяет тепло от ТЭНов и поглощает жир, выделяющийся при приготовлении продукта. Жир, стекая с решетки, дымит, попадая на раскаленную лаву и придает продукту характерный аромат. 
 
Контактные 
 
       В контактных моделях технология приготовления продуктов основана на непосредственном контакте обрабатываемых продуктов с рабочими поверхностями, в которые встроены нагревательные элементы 
       Роликовые грили – разновидность аппаратов, в которых процесс жарки происходит с помощью контакта продукта с горячей поверхностью. Принцип работы роликовых грилей заключается в равномерном обжаривании сосисок, сарделек колбасок, мясных и рыбных батончиков цилиндрической формы между двумя нагревающимися и непрерывно вращающимися роликами с антипригарным или хромированным покрытием. Каждый ролик нагревается своим ТЭНом, терморегулятор дает возможность сохранять равномерную температуру всей нагревающей поверхности. На панели управления гриля имеются датчики-реле и сигнальные лампы, оповещающие о работе электронагревателей роликов. В процессе эксплуатации нежелательно касаться острыми металлическими предметами поверхности роликов, а для ухода за ними после окончания работы следует запустить вхолостую вращающийся механизм и протереть его влажной тканью. Производительность модели находится в прямой зависимости от количества роликов.  
    Электрический гриль ГЭ-3 представляет собой жарочный шкаф в форме параллелепипеда с ИК-генераторами в виде хромоникелевой спирали, заключенной в кварцевую трубку.