Материальный и тепловой баланс работы аппаратов и определение их составляющих. Теплогенерирующие устройства тепловых аппаратов

количество воды, удаляемой в процессе кипения содержимого котла, кг;

t" - продолжительность стационарного режима, с.

Для определения количества отдельных продуктов, загружаемых в котел, необходимо определить количество порций приготовляемой продукции по формуле:

n = K(V_K – V_иcn)/V_n, где К - коэффициент заполнения котла (К = 0,8...0,9);

V_K - объем котла, л;

V_n - объем одной порции, л;

V_иcn - объем испарившейся воды за весь период варки, л.

Количество воды, удаляемой в процессе варки отдельных блюд, зависит от продолжительности процесса и определяется по материальному балансу:

G_n + W = G_г.п. + ΔW, где  G_г.п.  - количество   готового  продукта,   кг;

ΔW - количество испаряемой воды за время варки  (ΔW = ΔW' + ΔW"), кг.

Расчет полезно используемой теплоты на процесс жарки изделий в жарочных аппаратах периодического и непрерывного действия.

Жарка изделий основным способом. Формула для определения полезной теплоты, необходимой для нагрева продуктов, имеет такой же вид, как и для процесса варки:

Q₁ = G_n c_n (t_к-t_н)+G'_ж c_ж (t'_к-t_н) + G''_ж c_ж (t''_к- t_н) +ΔWr,

Однако, поскольку t_к изменяется в пределах от 80 до 135 °С, среднеобъемная температура продукта будет равна 95-100°С.

Температура нагрева жира, которого при основном способе жарки берут 3...5 % массы продукта, изменяется в процессе жарки от 150 до 205 °С (t'_к).

Жарка во фритюре. При жарке сырья в жире, нагретом до температуры 160-205 °С, происходит выпаривание воды из сырья (направлен наружу) и впитывание жира (направлен внутрь). Воды выпаривается больше, чем впитывается жира, поэтому в процессе жарки масса сырья убывает. При жарке на поверхности обрабатываемого продукта образуется корочка.

При режиме разогрева аппарата полезно используемая теплота расходуется на нагрев пищевого жира и определяется по формуле:

Q'₁ = G_жc_ж (t₁ –t₀) (l/t´),                      где G_ж - масса нагреваемого пищевого жира, кг. При жарке во фритюре соотношение между количеством жира и погружаемого в него продукта составляет от 7:1 до 4:1, но оптимальным является соотношение 4:1; с_ж - средняя массовая удельная теплоемкость жира в интервале температур t₁ –t₀, Дж/(кгК);

t₁ - температура нагрева жира (равная температуре жарки), °С или К;

t₀ - начальная температура жира, °С или К;

t´ - продолжительность разогрева аппарата до стационарного режима, с.

При стационарном режиме полезно используемая теплота складывается из статей расхода теплоты на нагрев продукта, испарение воды из продукта, образование корочки на продукте и нагрев доливаемого в процессе работы пищевого жира:

Q'' = G₁с₁(t₃-t₁)+0,01G₁xr + 0,01Kg₁c_к (t_н -t₂) + 0,01m₂G_lc_ж (t_l-t₀),

где G₁ - производительность аппарата по сырью, кг/с; с - средняя массовая удельная теплоемкость продукта в интервале температур (t₃ - t₂), Дж/(кгК);

t₂ - среднеобъемная температура нагрева продукта (принимается равной 100 °С или 373 °К), °С или °К;

t₃ - начальная температура продукта, °С или °К;

t_н - начальная температура жира, °С; х - истинный процент ужарки (характеризует потери воды при обжарке). Значение этой величины для различных продуктов нормировано.

Расчет количества полезно используемой теплоты на выпечку кондитерских изделий. Теоретический расход теплоты на выпечку изделий рассчитывается только при  стационарном  режиме  работы  шкафа  или  печи.

В процессе выпечки теплота расходуется на нагрев теста до рациональной температуры, обеспечивающей готовность и доброкачественность изделий, на испарение влаги из теста и на дальнейший нагрев получившегося пара до температуры среды пекарной камеры, а также на образование корочки.

При заданной производительности пекарной камеры, шкафа или печи G, кг/с, количество полезно использованной теплоты на процесс выпечки кондитерских и хлебобулочных изделий будет равно:

Q" = g"₁G.

Основной статьей расхода полезно используемой теплоты при различных технологических процессах является расход теплоты на испарение воды.

Определение потерь теплоты при работе аппаратов

Потери теплоты с уходящими продуктами сгорания Q₂ как для режима разогрева аппарата, так и для стационарного режима можно определить по следующей зависимости:

Q₂=(I_у –I_в)B, где В - массовый или объемный расход топлива при соответствующем режиме