Электротепловые пастеризаторы предназначены для тепловой обработки жидких продуктов (молока, соков, вина и т. д.) для уничтожения патогенных (болезнетворных) микроорганизмов. Особо важное значение приобретает пастеризация молока на молочных фермах. Для подавления микрофлоры прибегают к тепловой пастеризации молока, которая состоит в нагреве до температуры 65...85°С и выдержке времени от 30 мин до 20 с. Молоко от больных коров пастеризуют при температуре 92±3°С с выдержкой до 5 мин.
Режим пастеризации должен обеспечивать подавление патогенных микроорганизмов при сохранении всех качеств продукта. Для этой цели применяют поточные трубчатые и пластинчатые теплообменные аппараты, нагреваемые при помощи промежуточных теплоносителей (воды или пара). Вода и пар получают энергию от различных электрических водонагревателей и электрокотлов. После пастеризации продукт, как правило, необходимо охлаждать. Для этой цели современные пластинчатые аппараты оснащены секциями пастеризации, регенерации и охлаждения. Секции регенерации предназначены для охлаждения пастеризованного продукта продуктом, входящим в секцию пастеризации, и, таким образом, снижения расхода тепловой энергии. В этом случае мощность электропастеризационной установки (кВт) определяется по формуле
(21.3)
где G — производительность аппарата, л/ч; ст и р — теплоемкость и плотность продукта, кДж/(кг-°С) и кг/л; Оп — температура пастеризации, °С; Оп — температура продукта, входящего в пастеризатор, °С; тепловой к. п. д. аппарата (0,7 ... 0,75) и электрокотла (0,8 ... 0,85); ер — коэффициент регенерации, представляющий собой долю тепловой энергии, возвращенную нагреваемому продукту в секции регенерации.
Обычно принимают ер=0,78... 0,85, а это значит, что расход электроэнергии установкой составляет всего 22...15% от всей энергии, необходимой для электропастеризации продукта.
Для пастеризации молока в при фермерских молочных и на молочных комплексах перспективны пластинчатые пастеризационно-охладительные установки с полупроводниковыми пленочными электронагревателями.
Пленочный электронагреватель выполнен из стеклометаллического резистивного материала в виде покрытия 5, нанесенного на обратную не соприкасающуюся с молоком и электроизолированную поверхность теплообменной пластины 1 (рис. 21.3).
Снаружи нагревательная пленка защищена стекловидным покрытием 7. Для упрощения сборки и разборки аппарата пластина снабжена контактами 8 штепсельного типа.
Рис. 21.3. Универсальная пластина с пленочным электронагревателем:
1 — корпус; 2 и 3 — отверстия для входа и выхода молока; 4 — отверстие для сборочной нажимной штанги; 5—пленочный электронагреватель; 6 — контактный электрод; 7 —поверхностная изоляция; 8 — штепсельный контакт.
При подведении напряжения к контактным электродам 6, выполненными в виде металлизированных полос, нанесенных по краям резистивной пленки и соединенных со штепсельными контактами 8, ток равномерно распределяется по поверхности пленки, нагревает пластину и поток молока, соприкасающийся с ее рабочей поверхностью. Температура пленки выше температуры молока не более чем на 0,3... 0,4°С.
Напряжение питания пластин до 42 В выбрано с учетом обеспечения электробезопасности при эксплуатации аппарата в особо сырых помещениях. Удельная поверхностная мощность нагревателя составляет 0,5... 1,0 Вт/см2, а установленная мощность пластины 0,75... 1,5 кВт.
Эти пластины универсальны, комплектуются в нужном количестве в зависимости от производительности.
Разработан способ пастеризации молока путем инфракрасного и ультрафиолетового облучения, названный активизацией молока. Инфракрасные излучения хорошо поглощаются в тонком слое молока и нагревают его до температуры пастеризации, а ультрафиолетовые излучения закрепляют бактерицидный эффект пастеризации и обогащают молоко витаминами D.
Удельный расход электроэнергии на 1 т молока составляет 12... 15 кВт-ч (с учетом регенерации тепловой энергии).
Электропищеприготовительные аппараты применяются на подсобных предприятиях по переработке овощей и фруктов, в хлебопекарнях, на заводах и в цехах по производству молочных продуктов, растительного масла, вина, соков и на предприятиях общественного питания.
В процессе тепловой обработки пищевому сырью сообщается определенное количество тепла, под действием которого происходит его видоизменение (жиры плавятся, белки свертываются, уничтожаются микробы, инактивируются ферменты и т. д.). При этом продукту придают необходимые органолептические показатели: консистенцию, вкус, запах, цвет, температуру и бактерицидный эффект.
В основе тепловой обработки пищевых продуктов лежат два способа нагрева — варка (влажный нагрев) и жаренье, печение (сухой нагрев). По этому признаку все электропищеприготовительные аппараты делятся на варочные, жарочные, жарочно-пекарные и вспомогательные.
Варочные электрокотлы и автоклавы представляют собой аппараты периодического действия с промежуточным теплоносителем (вода или пар), нагреваемым при помощи ТЭНов. Герметические закрытые сосуды — автоклавы — применяют для интенсификации процесса приготовления пищи.
При этом температура кипения теплоносителя достигает 133°С при давлении 200 кПа.
Рассмотрим устройство и принцип действия неподвижного электрического варочного котла КПЭ-160.
Котел (рис. 21.4, а) установлен неподвижно на постаменте. Шесть ТЭНов, смонтированных на специальной крышке, расположены в парогенераторе, который размещен под днищем корпуса. Котел снабжен герметически закрывающейся двухстенной крышкой.
Рис. 21.4. Неподвижный электропищеварительный котел
КПЭ-60
а — общий вид; б — электрическая схема котла; I — ТЭНы; 2 — варочный сосуд; 3 — теплоизоляция; 4 — пароводяная рубашка; 5 — станция управления; 6 — клапан-турбинка; 7 — поворотный патрубок; 8 — противовес; 9 —кран уровня; 10— трубопровод промывки котла; Н — вентиль отвода паров кипения; 12 и 13 — вентили горячей и холодной золы.
Аппаратура дистанционного и автоматического управления тепловым режимом котла и защиты ТЭНов от «сухого хода» (нагрева без воды), смонтирована на щите управления, устанавливаемом рядом с котлом. Электрическая схема котла изображена на рисунке 21.4,6. ТЭНы Е1...Е6 включаются двумя магнитными пускателями, из них пять основных ТЭНов El ...Е5—пускателем K1, а один регулирующий Е6 — пускателем К2. Защита от «сухого хода» осуществляется при помощи реле уровня, состоящего из трансформатора 77, электродного датчика Е7 и электромагнитного реле К5. При помощи контактов Е6-1 и Е6-2 электроконтактного манометра и двух электромагнитных реле КЗ и К4 происходит автоматическое регулирование работы котла следующим образом.
Если в результате сильного охлаждения котла (доливание холодной водой, открывание крышки и т. д.) давление в его рубашке упадет ниже заданного предела, замыкается нижний контакт электроконтактного манометра Е6-2, замыкая цепь реле КЗ и пускателя K1. При этом включаются основные ТЭНы. Котел переходит в режим высшей ступени мощности. Дальнейшая работа котла происходит автоматически в зависимости от величины давления пара в пароводяной рубашке в трехпозиционном режиме регулирования.
Лампы HI... Н4 сигнализируют о режимах работы котла.
Схема автоматики предусматривает два режима работы: I режим — автоматическое поддержание «тихого кипения», II режим — полное отключение ТЭНов после кипения для доведения содержимого варочного котла до состояния кулинарной готовности. Режим работы задается переключателем 55 перед включением котла в работу
Электрические варочные котлы типа КПЭ выпускаются неподвижными и опрокидывающимися с полезной вместимостью от 40 до 250 л и мощностью ТЭНов от 7,5 до 30 кВт на напряжение 380/220 В трехфазного тока. Время разогрева котлов до рабочего состояния составляет 40... 50 мин.
Тепловая обработка пищевых продуктов способом жарения проводится в электросковородах непосредственно на жарочной поверхности чаш. Для повышения равномерности температурного поля на жарочной поверхности ТЭНы закладываются в массив чугунного днища чаши или используется промежуточный теплоноситель (минеральное масло) в масляной рубашке под тонкостенным днищем чаши.
Температура нагрева жарочной поверхности достигает 350°С, а с масляной рубашкой — 260°С. Регулируют мощность переключением ТЭНов в пределах 100...25% установленной мощности.
Полезная вместимость выпускаемых промышленностью электросковород типов СНЭ и СЭСМ составляет 30... 90 л, а площадь жарочной поверхности 0,18...0,5 м2 при мощности ТЭНов от 5 до 13 кВт. Время разогрева до рабочего состояния аппаратов составляет 20... 40 мин.
Жарочные и пекарские электрошкафы состоят из нескольких самостоятельных рабочих камер-секций, обогреваемых ТЭНами, расположенными открыто в верхней части камеры и закрвггыми стальным подовым листом в нижней части. Они выпускаются с установленной мощностью 9 16,2 кВт и максимальной температурой в камере 350°С. Время разогрева до максимальной температуры составляет 60... 100 мин.
В практике предприятий общественного питания широко применяются универсальные электрические плиты различных конструкций и модификаций (ЭП, ЭН, ЭПМ, ПЭСМ) с площадью жарочной поверхности 0,15...0,48 м2 и общей установленной мощностью ТЭНов от 2,5 до 25,5 кВт.
Электротепловая обработка кормов используется для повышения эффективности использования кормов и снижения отходов при скармливании и потерь при хранении.
Современные способы тепловой обработки позволяют снизить потери не менее чем в 3... 5 раз. К тепловой обработке относится запаривание и варка овощей, подогрев молока и обрата для телят, термохимическая обработка грубых кормов, подогрев мелассы (поточного продукта свеклосахарного производства) при производстве комбикормов, горячее силосование зеленых кормов.
Однако тепловая обработка кормов связана со значительной установленной мощностью аппаратов, достигающей 300...400 кВт и выше в современных кормоцехах.
В настоящее время для тепловой обработки кормов в основном используют промежуточные теплоносители от огневых котельных и теплогенераторов. Горячую воду и пар для обработки кормов можно получать в электродных водогрейных и паровых котлах с подачей теплоносителя в кормозапарники, варочные котлы, емкости и теплообменные аппараты. Электрокотел выбирают в зависимости от потребной производительности. Расчет приведен в главе 19.3.
Разрабатывается способ прямого электронагрева жидких и полужидких кормов, преимуществом которого является высокая производительность и повышенный к. п. д. аппаратов.
