CC BY
7
DOI: 10.18454/IRJ.2016.48.133 Кирпичников В.П.1, Давыдов А.М.2
1 Доктор технических наук, профессор, 2ORCID: 0000-0001-5308-4752, Кандидат технических наук, доцент, Российский Экономический Университет имени Г. В. Плеханова ВЛИЯНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ЗАГРУЗКИ НА ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
ПАРОКОНВЕКТОМАТОВ
Аннотация
В статье представлен анализ теоретического исследования влияния величины загрузкирабочей камеры на технико-экономических показателей пароконвектоматов различной производительности. При этом наглядно показано, что чем больше вместимость пароконвектомата, тем выше его к. п. д. и меньше удельный расход электроэнергии на единицу производимой продукции. Доказано, что с уменьшением загрузки резко повышается удельный расход электрической энергии на единицу производимой продукции, а при снижении загрузки до 60% и менее от номинальной величины, необходима замена пароконвектомата на пароконвектомат с меньшей производительностью (вместимостью). Соответственно экономически выгодно иметь пароконвектоматы большой вместимости, но при этом их загрузка должна быть не менее 60% от номинального объема рабочей камеры.
Ключевые слова: пароконвектоматы, анализ пароконвектоматов, энергетическая эффективность пароконвектоматов, расчет пароконвектоматов.
Kirpichnikov V.P.1, Davydov A.M.2
1PhD in Engineering, Professor, 2ORCID: 0000-0001-5308-4752, PhD in Engineering, Assistant Professor, Plekhanov Russian University of Economics
INFLUENCE OF VALUES LOADING ON TECHNICAL AND ECONOMIC INDICATORS OF COMBI OVENS
Abstract
The article presents an analysis of the theoretical research of the effect of volume of the load of the working chamber on the technical and economic indicators of combi ovens of different capacity. This clearly shows that the bigger capacity of the combi ovens, the higher the efficiency and lower specific energy consumption per unit of production. It is proved that with a decrease of loading sharply increases the specific consumption of electrical energy per unit of production, when reducing of loading to 60% or less of the nominal value should be replaced with combi ovens to a lower capacity. Accordingly, economically advantageous to have a large capacity combi ovens, but their loadings should be at least 60% of the nominal volume of the working chamber.
Keywords: combi ovens, analysis combi ovens, energy efficiency of combi ovens, combi ovens computation.
Жарка - один из основных видов тепловой кулинарной обработки пищевых продуктов. Она может осуществляться на нагретой поверхности, в парогазовой среде, под действием инфракрасного излучения и путем конвективного нагрева [1, 4].В последнее время широкое распространение в предприятиях общественного питания получила жарка в парогазовой среде при принудительной конвекции. К аппаратам осуществляющим такой процесс жарки относятся пароконвектоматы.
Наличие в рабочей камере аппарата крыльчатки (турбины) вентилятора, обеспечивает рециркуляционное движение греющей среды с высокой скоростью. Благодаря этому обеспечивается равномерное температурное поле по всему объему рабочей камеры и значительно интенсифицируется нагрев пищевого продукта. При этом продолжительность приготовления сокращается в среднем на 20%[1, 3], что в свою очередь обеспечивает меньшее термическое разрушение сырья и соответствующее сохранение полезных веществ и, как следствие, обеспечивает более высокое качество готовых изделий.
В рабочей камере данных аппаратов продукт размещают в не высоких противнях (гастроемкостях) в основном размером GN 1/1. Серийно выпускаются отечественные и зарубежные конвективные аппараты на 6, 10 и 20 противней (уровней).
Все пароконвектоматы имеют автоматизированную систему принудительного увлажнения греющей среды за счет полученного в парогенераторе (бойлере) пара или подачи в аппарат мелкодисперсной воды из форсунки (инжектора). В зависимости от системы увлажнения пароконвектоматы делятся на аппараты бойлерного и инжекционного типа.
В предприятиях общественного питания находится в эксплуатации большое количество различных типов пароконвектоматов отечественного и зарубежного производства. Все эти пароконвектоматы по устройству и принципу действия - аналогичны. Они различаются, количествомуровней исистемой управления, а так же различными дополнительными функциями [1].
В качестве примера рассмотрим программируемые пароконвектоматы бойлерного типа производителя ОАО«Чувашторгтехника»(рис. 1.) на 6 (ПКА-6-1/1ПП2), 10 (ПКА-10-1/1ПП2) и 20 (ПКА-20-1/1ПП2)противней[7].
Рис. 1 - Программируемые пароконвектоматыбойлерного типа: а-ПКА-6-1/1ПП2; б - ПКА-10-1/1ПП2; в - ПКА-20-1/1ПП2.
Анализ технико-экономических показателей пароконвектоматов можно провестина примере жарки котлет натуральных рубленых (рецептура 839) [6]. При этом полезное количество теплоты (Qп0л)- это количество теплоты затраченной на нагревание котлетной массы загружаемой в рабочую камеру, которое определяется по формуле:
^ол = cк•mн•(tк - кДж; (1)
где ск - теплоемкость котлетной массы (3,56), кДж/(кг-К);
шн - номинальнаямасса котлет загружаемых в рабочую камеру, кг;
1к, 1н - соответственно конечная и начальная температуры котлетной массы (100 и 20), °С.
Теплоемкость котлетной массы рассчитывается по приближенной универсальной для всех влажных продуктов формуле [1].
4,19 • а +1,68 • (100 - а) Ск = 100 , (2)
где а - влажность котлетной массы 75 % [1];
4,19 и 1,68 - соответственно теплоемкость воды и сухих веществ, кДж/(кг К);
К.п.д. пароконвектомата 0,5...0,7[3], принимаем 0,6. Соответственно затраченное количество теплоты ^затр)
определится по формуле
о,
Q!
:затр= ' , кДж. (3)
Продолжительность жарки состоит из периода разогрева (траз) и периода выдержки при постоянной температуре для доведения до готовности (т^.). При этом продолжительность периода разогрева определяется по формуле
о
Т раз = -, мин, (4)
р 60 • Р
где траз-продолжительность разогрева, мин; Р - мощность пароконвектомата, кВт.
Продолжительность же периода доведения до готовности (тдг) составляет 4...6 мин [1]. Принимаем 5 мин. Кроме того, необходимо учесть время на загрузку и выгрузку (тзв) продукта, которое для пароконвектомата с 6 противнями составляет1,5 мин, с 10 противнями - 2,5 мин и с 20 противнями - 5,0 мин.Тогда общая продолжительность (тобщ) тепловой кулинарной обработки котлет натуральных рубленыхв пароконвектомате составит
Тобщ Траз+ 5 + Тзв. (5)
Соответственно количество жарок (К) в час составив = 60/тобщ.
В течение рабочего дня, в зависимости от типа предприятия, его мощности и режима работы, продолжительность работы пароконвектомата колеблется в широких пределах: от 2 до 10 часов. Принимаем продолжительность работыпароконвектомата в течение рабочего дня 6 часов. При этом простои пароконвектомата в течение рабочего дня в дежурном режиме учитыватьне будем, так как расход энергии пароконвектоматом за период простоя в дежурном режиме,не связан с величиной загрузки рабочей камеры и всегда приводит к увеличению удельного расхода электрической энергии.
Кроме того, продолжительность разогрева пароконвектоматов данного типа не более пяти минут [7], благодаря чему нет необходимости держать их постоянно во включенным состоянии в периоды простоев, что приводит к значительному снижению удельного расхода электроэнергии на единицу производимой продукции.
Номинальная загрузка рабочей камеры пароконвектомата определяется исходя из количества противней загружаемых в рабочую камеру и количества котлет размещаемых в одномпротивне. Площадь противня типа ОК 1/1 равна 0,17 м2 (1700 см2), а площадь котлеты-примерно 85 см2[5] при массе полуфабриката (одной котлеты) 143 г [6].Соответственно масса котлет загружаемых в одну емкостьс учетом коэффициента заполнения котлетами жарочной поверхности 0,8[1]составляет:шх= 1700x0,8/85x143 = 2288 г = 2,29 кг.
Удельный расход электроэнергии на тепловую кулинарную обработку котлет определяется по формуле
Ю =
Ш,
где ю - удельный расход электроэнергии, кВт-ч/кг; Wобщ - суммарный расход электроэнергии за час, кВтч; тч - масса подвергшихся жарке котлет за час, кг. Результаты расчета при номинальной (полной) загрузке рубленымипредставлены в табл. 1.
(5)
пароконвектомата котлетами натуральными
Таблица 1 - Основные технико-экономические показатели пароконвектоматов
№ п/п Показатели Значение
ПКА-6-1/1ПП2 ПКА-10-1/1ПП2 ПКА-20-1/1ПП2
1. Мощность пароконвектомата (Рн), кВт 9,5 12,5 35
2. Количество устанавливаемых противней, шт 6 10 20
3. Единовременная загрузка (тн), кг 13,74 22,9 45,8
4. Массовая мощность(юэ), кВт/кг 0,69 0,54 0,76
5. Полезное количество теплоты (Опол), кДж 3913 6522 13044
6. Продолжительность разогрева (траз), мин 11,44 14,49 10,35
7. Общая продолжительность жарки (тобщ), мин 17,94 21,99 20,35
8. Количество жарок (№) в час 3,34 2,73 2,93
9. Производительность пароконвектомата, кг/ч 45,89 62,52 134,19
10. Удельный расход электроэнергии (ю), кВт-ч/кг 0,21 0,20 0,26
Из приведенной табл. 1 видно, что с увеличением массовой мощности продолжительность разогрева изделий уменьшается, а удельный расход электроэнергии на единицу производимой продукции на тепловую кулинарную обработку возрастает. С экономической точки зрения наиболее выгодным является соотношение мощности и величины загрузки рабочей камеры у пароконвектомата ПКА-10-1/11II12 и составляет 0,54 кВт/кг.
С изменением величины загрузки рабочей камеры изменится полезное количество теплоты (Опол)пропорционально изменению массы загрузки. Однако продолжительность периода доведения до готовности котлет при постоянной температуре и продолжительность загрузки и выгрузки останутся неизменными не зависимо от массы загружаемого продукта. Соответственно изменение массы загрузки приведет к пропорциональному сокращению только периода прогревания котлет до установившейся температуры.
Исходя из принятой ранее продолжительности периода доведения до готовности (тдг),продолжительности загрузки и выгрузки (тзв) и рассчитанной продолжительность разогрева (траз) продукта можно определить общую продолжительность (тобщ) процесса тепловой кулинарной обработки с изменением массы загрузки и соответственно удельный расход электрической энергии на процесс в зависимости от массы загрузки.Результаты расчета представлены в табл. 2.
Таблица 2 - Результаты расчета удельного расхода электроэнергии _от массы загрузки_
Пароконвектоматы
ПКА-6-1/1ПП2 ПКА-10-1/1ПП2 ПКА-20-1/1ПП2
т, кг
тобщ Ю, тобщ Ю, тобщ Ю,
мин шт/ч кВт-ч/кг мин шт/ч кВт-ч/кг мин шт/ч кВт-ч/кг
1,0-тн 17,94 3,34 0,21 21,99 2,73 0,20 20,35 2,93 0,26
0,8-тн 15,65 3,83 0,23 19,09 3,14 0,22 18,28 3,28 0,29
0,6-тн 13,36 4,49 0,25 16,19 3,70 0,25 16,21 3,70 0,34
0,4тн 11,07 5,42 0,32 13,30 4,51 0,30 14,14 4,24 0,45
0,2тн 8,79 6,82 0,50 10,40 5,77 0,47 12,07 4,97 0,77
Из приведенной табл. 2 видно, что с уменьшением величины загрузки общая продолжительность тепловой кулинарной обработки котлет уменьшается, а количество жарок и удельный расход электроэнергии возрастают. При этом возрастание удельного расхода электроэнергии наиболее ярко выражено (в 2,96 раза) у пароконвектомата (ПКА -20-1/1ПП2)с максимальной массовая мощность (0,76 кВт/кг).
Масса котлет произведенная за рабочий день при различной загрузке рабочей камеры составит
тр = тКб кг, (6)
где тр - масса котлет подвергшихся тепловой кулинарной обработке за рабочий день, кг/день; т- единовременная загрузка пароконвектомата, кг/загр; N - количество жарок (загрузок) в час, загр/ч;
6 - количество часов работы пароконвектомата за рабочий день, ч/день.
Масса котлет прошедших тепловую кулинарную обработку в пароконвектомате за годопределяется по формуле
Мк =Шрй,
(7)
где Мк-масса котлет прошедших тепловую кулинарную обработку в пароконвектомате за год, кг п - число рабочих дней предприятия в год (принимаем 353).
Так годоваямассажареных котлет при номинальной загрузке рабочей камеры составит: для пароконвектомата ПКА-6-1/1ПП2-97181 кг; ПКА-10-1/1ПП2- 132410 кг иПКА-20-1/1ПП2- 284200 кг.
Расчет годового потребления электроэнергии пароконвектоматом в кВтч производится по формуле
^^од = Мк-ю-1,05, (8)
где 1,05 - коэффициент, учитывающий потери электроэнергии в распределительной сети.
Цена на электрическую энергиюразлична для различных потребителей и различных регионов РФ. Возьмем стоимость электроэнергии для торговых предприятий г. Москвыпо одноставочному тарифу действующему с 1 июля 2015 года - 5,03руб/кВтч[8]. Результаты расчетов годового расхода электроэнергии и ее стоимости (Сэ) при жарке постоянной массы котлет при различной загрузке рабочей камерысведены в табл. 3.
Таблица 3 - Результаты расчета экономической эффективности пароконвектоматов от массы загрузки
m (кг) Пароконвектоматы
ПКА-6-1/1ПП2 ПКА-10-1/1ПП2 ПКА-20-1/1ПП2
W v 4 год кВтч Сэ, руб АСЭ, руб W, v 4 год кВтч Сэ, руб АСэ, руб W, v 4 годе кВтч Сэ, руб АСэ, руб
1,0-mjj 21428 107783 - 27806 139864 - 77586 390257 -
0,8-mjj 23469 118255 10472 30587 153852 13988 86539 435291 45034
0,6-mjj 25510 128315 20532 34757 174878 35014 101459 510339 120082
0,4-mjj 32653 164244 56461 41709 209796 69032 134284 675448 285191
0,2-mjj 51020 256630 148847 65344 328680 188816 229776 1155773 765516
Из приведенных данных наглядно видно, что с уменьшением загрузки пароконвектомата затраты на электроэнергию существенно возрастают. Так при работе пароконвектомата с загрузкой 0,2 от номинального значения при производстве номинальной массы котлет в годоплата за электроэнергию возрастет в среднем в 2,56 раза. При этом переплата за год в рублевом выражении составит: для ПКА-6-1/1ПП2- 148847руб.; ПКА-10-1/11II12- 188816руб.; ПКА-20-1/1ПП2- 765516руб.
Следует учитывать, что полученные результаты соответствуют работе пароконвектомата в течение рабочего дня 6 часов. Соответственно с увеличением продолжительности работы пароконвектомата в течение рабочего дня резко возрастет и переплата за электроэнергию.
При неправильном выборе пароконвектомата (завышена вместимость) он постоянно будет работать в недогруженном режиме. Если средняя загрузка пароконвектомата составляет 60% и менее от номинальной величины, то необходима его замена на пароконвектомат с меньшей производительностью (вместимостью), что приводит к значительному снижению удельного расхода электроэнергии. При стоимости пароконвектоматов на сегодняшний день: ПКА-6-1/1ПП2- 313900 руб., ПКА-10-1/1ПП2- 341020 руб. и ПКА-20-1/1ПП2- 549900 руб. [7] такая замена быстро окупится.
Литература
1. Кирпичников В. П., Ботов М. И. Оборудование предприятий общественного питания. Ч.2. Тепловое оборудование: уч. для студ. высш. учеб.заведений, издание второе: - М.: Издательский центр «Академия», 2012. - 496 с.
2. Кирпичников В. П., Давыдов А.М. Математическая обработка результатов исследования границ недопустимых температур тепловых аппаратов предприятий общественного питания.Вестник Российского Экономического Университета имени Г.В.Плеханова №1 (85) 2016. С.108-111.
3. Кирпичников В. П., Ботов М. И., Давыдов Д.М. Исследование процессов размораживания и разогрева кулинарной продукции в аппарате с принудительной конвекцией теплоносителя. Труды Инженерно-экономического института. Вып. 4. - М.: Изд-во Россельхозакадемии, 2004. - 569 с.
4. Давыдов Д.М.,Ботов М. И.,Кирпичников В. П.Электротепловое оборудование предприятий индустрии питания: учебное пособие. - Москва: ФГБОУ «РЭУ им. Г.В.Плеханова», 2012. - 144 с.
5. Никуленкова Т.Т., Ястина Г.М. Проектирование предприятий общественного питания. - М.: КолосС, 2006. -247с.
6. Сборник рецептур блюд и кулинарных изделий. Нормативная документация для предприятий общественного питания. Сост. Румянцева А.В. - М: Издательство «Дело и Сервис», 1998. - 864 с.
7.Пароконвектоматы [Электронный ресурс] URL: http://www.torgtech.ru/catalogue2015(дата обращения 12.04.2016).
8. Тариф на электроэнергию в Москве 2015[Электронный ресурс] URL:http://www.ruscable.ru/articles/tarifs/doc/Tariíi_2015/Tariíy_na_elekt-roenergiu_v_Moskve_2015(дата обращения 12.04.2016).
References
1. Kirpichnikov V. P., Botov M. I. Oborudovanie predprijatij obshhestvennogo pitanija. Ch.2. Teplovoe oborudovanie: uch. dlja stud. vyssh. ucheb.zavedenij, izdanie vtoroe: - M.: Izdatel'skij centr «Akademija», 2012. - 496 s.
2. Kirpichnikov V. P., Davydov A.M. Matematicheskaja obrabotka rezul'tatov issledovanija granic nedopustimyh temperatur teplovyh apparatov predprijatij obshhestvennogo pitanija.Vestnik Rossijskogo Jekonomicheskogo Universiteta imeni G.V.Plehanova №1 (85) 2016. S.108-111.
3. Kirpichnikov V. P., Botov M. I., Davydov D.M. Issledovanie processov razmorazhivanija i razogreva kulinarnoj produkcii v apparate s prinuditel'noj konvekciej teplonositelja. Trudy Inzhenerno-jekonomicheskogo instituta. Vyp. 4. - M.: Izd-vo Rossel'hozakademii, 2004. - 569 s.
4. Davydov D.M.,Botov M. I.,Kirpichnikov V. P.Jelektroteplovoe oborudovanie predprijatij industrii pitanija: uchebnoe posobie. - Moskva: FGBOU «RJeU im. G.V.Plehanova», 2012. - 144 s.
5. Nikulenkova T.T., Jastina G.M. Proektirovanie predprijatij obshhestvennogo pitanija. - M.: KolosS, 2006. - 247s.
6. Sbornik receptur bljud i kulinarnyh izdelij. Normativnaja dokumentacija dlja predprijatij obshhestvennogo pitanija. Sost. Rumjanceva A.V. - M: Izdatel'stvo «Delo i Servis», 1998. - 864 s.
7.Parokonvektomaty [Jelektronnyj resurs] URL: http://shhshhshh.torgtech.ru/catalogue2015(data obrashhenija 12.04.2016).
8. Tarif na jelektrojenergiju v Moskve 2015[Jelektronnyj resurs] URL : http ://shhshhshh.ruscable.ru/articles/tarifs/doc/Tarifi_2015/Tarify_na_elekt-roenergiu_v_Mo skve_2015 (data obrashhenija 12.04.2016).
DOI: 10.18454/IRJ.2016.48.175 Ключникова Д.В.1, Исмаилова А.И.2, Кузнецова А.А.3, Тарасова А.В.4
1 Кандидат технических наук, доцент,
2
магистрант,
34
' студент
Воронежский государственный университет инженерных технологий ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МОЛОЧНЫЕ ПРОДУКТЫ, ОБОГАЩЕННЫЕ НЕТРАДИЦИОННЫМИ
РАСТИТЕЛЬНЫМИ КОМПОНЕНТАМИ
Аннотация
В статье рассмотрено использование растительного сырья в технологии молочных продуктов. С использованием таких растительных компонентов, как имбирь, кунжут, тыква предложены различные функциональные молочные продукты: сывороточный напиток, кисломолочный напиток и творожные продукты обогащенные семенами кунжута и тыквы. Раскрыта степень полезности вносимых растительных компонентов- обогатителей и показано значение функциональных продуктов для профилактического и лечебного влияния на организм человека.
Ключевые слова: сывороточный напиток, творожный продукт, функциональное питание, растительное сырьё, тыква, кунжут.
Klyuchnikova D.B.1, Ismailova A.L2, Kuznetsova A.A.3, Tarasova A.V. 4
1PhD in Engineering, Associate professor,
2undergraduate,
3,4student
Voronezh State University of Engineering Technology FUNCTIONAL DAIRY PRODUCTS, ENRICHED WITH NON-TRADITIONAL BOTANICALS
Abstract
In the article the use of plant materials in the technology of dairy products. With the use of these herbal ingredients, like ginger, sesame, pumpkin suggested different functional dairy products: whey drink, fermented milk and cheese products enriched with sesame seeds and pumpkin. Extent of usefulness of insertion botanicals - mineral processing and illustrates the value of functional foods for prophylactic and therapeutic effects on the human body.
Keywords: curd product, functional food, plant material, pumpkin, sesame.
Определяющим приоритетом развития молочной отрасли России является не столько расширение ассортимента традиционных продуктов, сколько внедрение в линейку молочных продуктов различных обогащенных функциональными ингредиентами продуктов. Это влечет в свою очередь необходимость внедрения в промышленности новых технологий, позволяющих использовать различные немолочные компоненты, которые придают известным продуктам обновленные свойства. По мнению акад. РАМН В.А. Тутельяна, здоровье человека определяется - структурой питания. Функциональные продукты нацелены на обеспечение организма человека не просто энергией и питательными веществами, но и имеют специальную детерминирующую направленность с лечебно-профилактическими целями. Существуют различные группы веществ, обуславливающие функциональность обогащаемых продуктов: пищевые волокна, витамины, минеральные вещества, полиненасыщенные жирные кислоты, антиоксиданты, пребиотики, пробиотики.
Уникальность молочных продуктов обусловлена способностью обеспечить в основных незаменимых питательных компонентах организм человека. А внесение растительных ингредиентов добавляет им функциональности. Минеральные вещества функциональных добавок являются жизненно необходимыми и полезным элементами для организма человека.
Перспективным является внесение в рецептурные композиции молочных продуктов различного растительного сырья. В качестве растительного сырья для обогащения молочного сырья используют достаточно широкий спектр растительных ингредиентов: ягоды, бобовые, плоды, зерновые и продукты их переработки (шроты, жмыхи, муку), различные масличные культуры и т.д.
