Расчет QП жарочного оборудования обычно производят путем определения затрат энергии за час работы оборудования или на 1 кг обрабатываемой продукции.
При расчете жарочного оборудования в условиях нестационарного режима полезная теплота затрачивается на нагрев масла, например, при жарке основным способом в сковороде или при жарке во фритюре. Количество нагреваемого масла определяют по количеству обрабатываемых продуктов.
Для расчета полезно используемого тепла, расходуемого на нагрев пищевого жира во фритюрнице или сковороде в режиме разогрева, пользуются формулой:
, кДж/ч (2.12)
где Мж – вес пищевого жира, кг;
Сж – теплоемкость пищевого жира, принять равной 1,676 кДж/ кг оС (для растительного масла);
t1 – температура нагрева жира (равная температуре жарки); принимается равной 160 – 170 оС;
tо – начальная температура пищевого жира, оС;
t' - время нагрева жира, ч.
Вес пищевого жира при жарке во фритюре должен превосходить количество одновременно загружаемого продукта минимум в 4 раза.
Количество одновременно загружаемого продукта для жарки во фритюрнице находят из выражения:
, (2.13)
где Gо – количество одновременно загружаемого продукта для жарки,
кг (шт.);
Vч – объем загрузочной чаши фритюрницы, дм3;
j – коэффициент заполнения фритюрницы (j = 0,6-0,7);
dn – истинная плотность загружаемого продукта, кг/дм3;
dж – плотность жира, кг/дм3;
γ – кратность количества фритюрного жира количеству продукта.
Определение количества одновременно загружаемого полуфабриката при жарке в сковороде, кг, производят следующим образом:
- для полуфабрикатов обжариваемых насыпным слоем
G0 = S×h×r, (2.14)
- для штучных полуфабрикатов G0 = S×K× × m, (2.15)
где S и Sизд – соответственно площадь пода сковороды и одного изделия;
К = 0,7…0,95 – коэффициент заполнения пода сковороды;
т – масса одного изделия, кг.
При стационарном режиме полезно используемое тепло состоит из отдельных статей расхода, которые рекомендуется определить по формуле:
QП" = М.с.(t2-t4)+0,01.vn.М.r+
+0,01.К.М.Ск(t3-t2)+0,01.mж.М.Сж.(t1-tо), (2.16)
где первое слагаемое – расход тепла на нагрев продукта;
второе – расход тепла на испарение влаги из продукта;
третье – расход тепла на образование корочки на продукте;
четвертое – расход тепла на нагрев доливаемого в процессе работы пищевого жира (если это необходимо);
М – часовая производительность по сырью, кг/ч;
с – теплоемкость продукта, кДж/ (кг оС);
t2 – температура нагрева продукта, принимаемая равной 90 – 100о С;
t4 – начальная температура продукта, оС;
vn – истинный продукт ужарки, %:
для мяса жареного порционным куском 20 – 38%;
овощей (картофеля) жаренных 17 – 60%;
r – скрытая теплота испарения при атмосферном давлении, кДж/кг (см. прил. 1).
К – процентное содержание корки в продукте; рекомендуем в расчетах принимать в пределах от 15 до 25 %;
С к – теплоемкость корочки, принять как теплоемкость сухого вещества равную 1,67 кДж/ (кг оС);
t3 – температура образования корочки, оС (135-140о);
mж – расход пищевого масла на обжаривание сырья в %; рекомендуем принимать в пределах от 15 до 20%.
t1 – рабочая температура жира;
t0 – начальная температура жира, оС;
, (2.17)
где G0 – количество одновременно загружаемого продукта для жарения;
кг (шт.);
t – продолжительность цикла обработки, мин.
Тепловой расчет жарочных и пекарных шкафов обычно производят на 1 кг продукции. При этом, полезный расход тепла на выпечку или жарку изделий имеет место только при стационарном режиме. Тепло расходуется на нагрев исходного полуфабриката до оптимальной температуры, обеспечивающей готовность и доброкачественность изделий (принимается на основании данных справочной литературы или на основании опытных данных), на испарение влаги из теста и на дальнейший перегрев пара до температуры воздуха камеры или выходе из нее, а также на образование корочки.
Например, при определении теоретического расхода тепла на выпечку 1 кг пшеничных булок развесом 0,5 кг из муки 1 сорта можно принять из табл. 2.1.
Таблица 2.1
Справочные данные на выпечку хлебобулочных изделий
Упек | 7 % |
Влажность булки в горячем состоянии | 42 % |
Содержание мякиша | 84 % |
Содержание корки | 16 % |
Температуру теста, поступающего в камеру | 30 оС |
Температуру мякиша горячей булки на выходе из камеры | 98 оС |
Температуру корки | 130 оС |
Теоретический расход тепла на выпечку или жарку 1 кг изделия можно определить из уравнения:
(2.18)
где первое слагаемое – расход тепла на испарение влаги из исходного полуфабриката (упек, ужарка) и нагрев получившегося пара до температуры среды пекарной камеры;
второе слагаемое – расход тепла на образование корки;
третье слагаемое – расход тепла на достижение конечной среднеобъемной температуры изделия;
vn – для мучных, кондитерских и хлебобулочных изделий упек кг/кг; определяется по разности весов исходного полуфабриката и готовой продукции; он колеблется для различных изделий от 4 до 25 %; для мясных продуктов ужарка принимается в пределах:
для мяса, жаренного порционным куском 20 – 38%;
овощей (картофеля) жаренных 17 – 60%;
in – энтальпия перегретого пара при температуре камерной смеси на выходе из камеры и атмосферном давлении, кДж/кг; определяется по
данным прил. 1;
iв – теплосодержание воды в полуфабрикате при температуре поступления в пекарную камеру, кДж/кг (см. прил. 1);
qк – содержание корки в 1 кг изделия, кг/кг. Корка может быть принята за абсолютно сухое вещество, а ее количество от 0,05 до 0,17 кг/кг (5 – 17 %).
ск – удельная теплоемкость корки, кДж/ (кг.оС), может быть принята как теплоемкость сухого вещества равной 1,67 кДж/кг (кг.оС);
tк – средняя температура корки в оС. Можно принять равной средней арифметической между температурами поверхности корки (обычно 160 оС) и конечной среднеобъемной температурой изделия в конце обработки (100 оС);
tт – среднеобъемная температура полуфабриката, поступающего в пекарную или жарочную камеру, оС,
qм – содержание сухого вещества в 1 кг горячего изделия, кг/кг. Для определения сухого вещества можно использовать уравнение
qм = 1 – (vм + qк), (2.19)
где vм – содержание общей влаги в 1 кг изделий в момент выхода из камеры, кг/кг; средняя влажность, отнесенная ко всему изделию (мякиш, корка) для разных сортов различная и определяется анализом. Для данного расчета влажность булки можно принять равной 0,42 кг/кг;
см – удельная теплоемкость сухого вещества изделия, кДж/ (кг.оС),
принимается равной 1,67 кДж/(кг.оС);
св – удельная теплоемкость влаги в изделиях, кДж/ (кг.оС); которая может быть принята как теплоемкость воды 4,19 кДж/ (кг.оС);
tм – среднеобъемная температура изделия в момент выгрузки изделия из камеры оС, может быть принята в пределах 95 – 98 оС.