Диссертация (Обоснование применения водных растворов пропиленгликоля в качестве универсального теплоносителя в тепловом оборудовании предприятий питания), страница 2

Рассмотреть специфические случаи теплообмена, которые свойственныгреющим рубашкам тепловых аппаратов предприятий общественного питания.6. Рекомендовать водные растворы выбранного вещества для основныхгрупп теплового оборудования, используемого на предприятиях общественногопитания и энергосистемы мобильных предприятий питания.Научная новизна. Впервые испытан теплоноситель на основе водногораствора пропиленгликоля, способный работать как в рубашках тепловыхпищеварочных аппаратов с косвенным обогревом, так и в системах жидкостногоотопления мобильных или временных предприятий общественного питания.Исследован теплообмен в рубашечном пространстве и варочной камере,проведеносравнениестеплообменомприприменениистандартноготеплоносителя, применяемого в рубашечных пищеварочных аппаратах – водяногопара. Проведены испытания разработанного теплоносителя на экспериментальной8установке, на основе настольного рубашечного пищеварочного котла фирмыGroen,проведеносравнениехарактератеплообменаприиспытанииэкспериментальной установки на воде и на разработанном теплоносителе.Теоритическаяипрактическаязначимость.Результатыэкспериментальных исследований подтверждают возможность использованияводных растворов пропиленгликоля в качестве двухфазных промежуточныхтеплоносителей.Водныерастворыпропиленгликоляприрекомендуемыхконцентрациях обеспечивают «мягкий» косвенный двухфазный обогрев стенкирабочей камеры варочных и жарочных аппаратов предприятий общественногопитания работая при атмосферном давлении, что значительно упрощаетконструкцию,устраняетнеобходимостьиспользованияконтрольнойипредохранительной арматуры, снижает металлоемкость, и, как следствие,увеличивает надежность и долговечность оборудования при значительномснижении себестоимости.Материалы диссертации использовались в НИР «Совершенствованиетеплового технологического оборудования предприятий общественного питанияна основе использования перспективных теплоносителей» (Договор № 103-НИРот 01.08.2016).Положения, выносимые на защиту:1.

На современных предприятиях общественного питания необходимновый двухфазный промежуточный теплоноситель, обеспечивающиймягкий косвенный обогрев стенок рабочих камер, работающий прималомизбыточномилиатмосферномдавленииисоздающихдвухзонный обогрев стенок рабочих камер, исключающих их перегревв холостых зонах.2. Водные растворы пропиленгликоля – подходящий по всем параметрампромежуточный теплоноситель, теплофизические параметры которогоможно менять в зависимости от концентрации и безопасный при этомдля человека.93.

Современные серийные рубашечные тепловые аппараты предприятийпитания могут работать с перспективными теплоносителями на основепропиленгликоля без значимого изменения их конструкции.4. Существующая методика расчета водяных паровых теплообменниковподходит и для расчета поверхности нагрева теплообменников,использующих в качестве промежуточного теплоносителя водныерастворы пропиленгликоля.Апробация работы. Материалы диссертации представлены на следующихнаучно-практическихконференциях:«ДвадцатьпятыеМеждународныеПлехановские чтения», 10-16 февраля 2012 года; Всероссийская научнопрактическая конференция «Липатовские чтения», 27 февраля 2014 года;Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием«Экономические проблемы внедрения и использования нанопродуктов и нанотехнологий»,30ноября2011года;Всеукраинскаянаучно-практическаяконференция молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы развитияпищевых производств, ресторанного и гостиничного хозяйства и торговли», 25апреля 2014 года.Личныйвкладсоискателявпроведенноеисследование.Авторсамостоятельно провел анализ отечественной и зарубежной литературы,относящейся к теме исследования, составил организационный план исследования,схемуэкспериментальногоэкспериментальныйстенд,стенда.Авторличноразработалпровелсериюэкспериментовсисобралразличнымитеплоносителями, которые приготовил лично из закупленных химикатов.

Личноавтором проведен сбор, обработка и анализ экспериментальных данных,сформулированы выводы и подготовлены рекомендации по практическомуприменению результатов исследования.Соответствиедиссертациипаспортунаучнойспециальности.Положения диссертации соответствуют паспорту научной специальности 05.18.12– Процессы и аппараты пищевых производств.

Результаты проведенного10исследования соответствуют области исследования специальности, конкретнопунктам 3 и 6.Публикации: По теме диссертации опубликовано 8 научных работ, в томчисле 3 статьи в журналах, включенных в «Перечень изданий, рекомендованныхВАК Российской Федерации».Объем и структура диссертации.

Основное содержание диссертацииизложено на 123 страницах машинописного текста. Работа состоит из введения, 5глав, выводов, списка литературы, приложений. Список литературы включает 157источников, из них 17 зарубежных. Текст иллюстрирован 25 таблицами и 32рисунками.111. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА В ОБЛАСТИКОНСТРУИРОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ АППАРАТОВ C ГРЕЮЩЕЙРУБАШКОЙ.1.1 Требования, предъявляемые к рубашечным аппаратам технологиейприготовления продуктов питания.Варка продуктов в пищеварочных котлах является основным приемомтепловой обработки. Нагрев продукта и доведение его состояния до кулинарнойготовности осуществляется при атмосферном, избыточном и пониженномдавлениях.

Эти давления обуславливают температурные уровни технологическогопроцесса. Для высококачественного технологического процесса необходимаразность температур между стенкой варочного сосуда и продуктами, непревышающая 5-10°С.При этом длительность тепловой обработки зависит от вида обрабатываемогопродуктаидолжнабытьтакой,чтобыобеспечитьнеобходимыеорганолептические свойства готового блюда. Кроме того, температурное поле вжидкой нагреваемой среде должно быть равномерным по всему ее объему, чтообуславливается равномерностью температурного поля на греющей поверхности,а это, в свою очередь, достигается применением косвенного обогрева варочногососуда и его надлежащей формой.Таким образом, необходимо чтобы пищеварочный котел обеспечивалбыстрый нагрев содержимого до состояния кипения, равномерное температурноеполе по всему объему варочного сосуда и на его греющей поверхности, разностьтемператур между греющей и нагреваемой средами порядка 5-10°С, четкуюрегулируемость и малую инерционность теплового режима.На всех этапах ведения технологического процесса необходимо, чтобыпищеварочный котел создавал надлежащие температурные условия, которыеявляются определяющими для получения высококачественной пищи.

Поэтому12при конструировании котлов, отвечающих вышеизложенным требованиям,необходимо учитывать влияние, оказываемое тепловой обработкой на изменениесвойств пищевых продуктов [47].В процессе обработки различные продукты подвергаются обезвоживанию.Так, например, при варке различных сортов мяса теряют около 40%, а различныевиды рыб около 25% воды, содержащейся продукте. При этом размер водопотеринаходится в зависимости от температуры, а также от времени воздействиятемпературы [42, 58]. В овощах вода сохраняется, а в картофеле, являющемсяклубнекорнеполодом,поглощаетсяклейстеризующимякрахмалом.Приприпускании, тушении и жарении содержание воды значительно уменьшается, ичасть ее замещается жиром. При варке предварительно замоченных бобовых икруп содержание воды почти не меняется, так как происходит перераспределениеее между белками и крахмалом.

Крахмал, клейстеризуясь, поглощает воду изсвертывающихся белков.Поддействиемтеплотыпроисходитвыщелачиваниеизпродуктовминеральных веществ. В процессе этого ключевое значение имеет температураварки. Необходимо добиться такой температуры кипения, которая обеспечивалабы доведение продукта до состояния готовности наиболее быстро, а такжевысокую степень уплотнения белка при сопутствующем выделении воды инекоторых растворимых веществ (сахара, азотные и минеральные вещества,пектин, глюкозиды и кислоты), в результате разрушений связи между клетками,что обеспечивает минимальными температурными перепадами между стенкойварочного сосуда и содержимым [32].При тепловой обработке мяса, птицы, рыбы растворимые мышечные белкипостепенно, по мере прогревания продукта до 60..70ºС, денатурируются(делаются нерастворимыми и набухают).

В этом интервале температур 90% белковизменяют свое коллоидное состояние [121].Температурный интервал от 70 до 95..100 ºС не вызывает полнойденатурации белков. Денатурация белков проявляется в уплотнении белкового13геля внутри мышечных волокон с выделением значительной доли содержащейся внем воды с растворимыми в ней азотистыми и минеральными веществами.Мышечные волокна мяса сокращаются при этом на 12..16% от первоначальнойдлины [130].Образующийся при варке мяса концентрированный золь коагулирует свыделением хлопьев свернувшегося миогена, образующих пену, котораяудаляется фильтрованием.

При этом часть его белков подвергается слабомугидролитическому расщеплению, в результате чего в химическом составе бульонаобнаруживается некоторое количество альбумоз. Здесь необходим быстрыйнагрев содержимого. Небольшое набухание мяса и рыбы происходит за счетдействия тепловой обработки на пучки коллагеновых волокон, из которыхсостоит эндомизия и перемизия мяса и рыбы. При температуре 60 ºС (а для рыбы40 ºС) длина начнет сокращаться, а толщина увеличивается и начинаетсягомогенизация, то есть нарушение фибриллярной структуры и превращение воднородную стекловидную массу.

При дальнейшем повышении температурысваривание коллагеновых волокон сопровождается отщеплением и переходом враствор значительной части полисахаридов, после чего происходит разрыв всехпоперечных связей между полипептидными цепочками коллагена [121]. Этоприводит к необратимой дезагрегации коллагена и превращения его в глютин,хорошо растворимый в воде. Чем продолжительнее тепловая обработкамышечной ткани, тем выше процент коллагена, переходящего в глютин. Приудлинении срока варки на 20 минут, количество образовавшегося глютинаувеличивается в 2 раза, что нежелательно. Поэтому пищеварочный котел долженобеспечить быстрый разогрев рабочей среды до состояния кипения, а в процессеварки необходима четкая регулируемость теплового режима, способная послезакипания рабочей среды обеспечить переход аппарата в режим «тихого»кипения, при котором перегрев жидкости достигает 5-8 ºСВ результате перехода коллагена в глютин уменьшается прочность прослоекперемизии и ослабляется связь между пучками мышечных волокон, происходит14разрушение соединительной ткани, приводящее к общему изменению структурымяса.Чем выше температура варки, тем быстрее коллаген переходит в глютин, нотолько при воздействии одновременно влаги на коллаген.