Аналіз теплових процесів при приготуванні харчових продуктів у фритюрі
Автор: Гайнюк Петро Миколайович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Обладнання переробних і харчових виробництв
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2020-2021 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Гайнюк П.М., Велика О.Т. (керівник). Аналіз теплових процесів при приготуванні харчових продуктів у фритюрі. Магістерська кваліфікаційна робота. – Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2020. Розширена анотація. Об’єкт дослідження: установки приготування харчових продуктів у фритюрі шляхом смаження. Предмет дослідження: теплові процеси, які відбуваються при приготування харчових продуктів у фритюрі шляхом смаження. Мета дослідження: зменшення споживання теплової енергії установкою приготування харчових продуктів у фритюрі за збереження її продуктивності. Для проведення аналізу теплових процесів при приготуванні харчових продуктів у фритюрі насамперед визначено кількість фритюру, яка буде застосовуватись для смаження, відповідно буде нагріватись та підтримуватись в певній температурі. Вона визначається максимальною кількістю продукту, який буде смажитись (його масою та об’ємом), а вона, своєю чергою, залежить від необхідної максимальної продуктивності установки. Далі визначено, за допомогою рівняння теплового балансу, необхідну кількість теплоти необхідної установці для приготуванні харчових продуктів у фритюрі. При роботі досліджуваної установки можна виділити три режими її роботи: режим №1 нагріву фритюру та ванни після ввімкнення установки від температури зовнішнього середовища до температури смаження; режим №2 – робочий режим смаження, за якого відбувається виготовлення виробів. Даний режим супроводжується підтриманням постійної необхідної технологічної температури смаження фритюру, в який постійно закладається сирі тістові заготовки (їх треба нагрівати). Також втрати теплоти тут відбуваються за рахунок доливання фритюру у ванну (його теж треба нагрівати), через вбирання виробами нагрітого фритюру при смаженні. Також втрати теплоти при роботі установки відбуваються через верхню кришку ванни та недостатню її теплоізоляцію через бокові стінки та днище, нагрів повітря, тощо; режим №3 остигання установки – нагрітих її частин після виключення установки з мережі по завершенні її роботи. В даному випадку зовнішню енергію вона споживати не буде, але віддаватиме тепло в навколишнє середовище до повного вирівнювання температур з ним. Наступним кроком було визначення кількості теплоти, яка втрачається при роботі установки. Втрати теплоти при роботі установки для приготуванні харчових продуктів у фритюрі будуть в будь якому випадку, якою б не була теплоізоляція ванни. Вони йдуть на нагрів самих конструктивних елементів установки а також на нагрів довколишнього середовища (повітря в приміщенні де вона функціонує). Ці втрати теплоти відбуваються на всіх перелічених вище режимах роботи установки, причому на режимах №1 та №2 (виходу на робочий режим та самої роботи) – ці втрати є паразитні, а на режимі №3, коли установка охолоджується – корисні. Величину цих втрат можна зменшувати за рахунок збільшення рівня теплоізоляції установки, але в тепловому розрахунку та дослідженні їх треба неодмінно враховувати. Виходячи із законів термодинаміки, втрати теплової енергії установкою для приготуванні харчових продуктів у фритюрі буде двома способами: конвекцією – за рахунок міжмолекулярної взаємодії між молекулами повітря в зоні роботи установки; інфрачервоним випромінюванням – передавання теплоти хвилями. Втрати теплоти установкою для приготування продуктів харчування у фритюрі буде також через вентиляційну витяжну систему, яка розміщена над ванною із фритюром, та забирає повітря з парами фритюру підвищеної вологості. Однак ці втрати слід враховувати вже при виході установки на робочий режим, коли фритюр повністю нагріється. Також було визначено кількість теплоти, яка затрачається на нагрівання самої установки. Найбільший розхід теплової енергії установкою приготування харчових продуктів у фритюрі відбувається за її виходу на робочий режим смаження. Енергія затрачається на нагрів фритюру, самої установки та довкілля. На основі підібраної та проаналізованої методики теплового розрахунку установки можна провести розрахунок як для іншої продуктивності установки так і для смаження іншого виду продукту. Також отримано низку графічних залежностей з визначення відповідного виду теплоти в залежності від параметрів установки для різних режимів її роботи. В роботі проведено конструкторський розрахунок приводу установки приготування харчових продуктів у фритюрі. В рамках цього здійснено розрахунок потрібної потужності приводу установки, обчислено передавальні відношення, крутних моментів та потужностей елементів приводу установки, проведено розрахунок пасової передачі приводу установки. Ключеві слова: установка, фритюр, харчовий продукт, смаження, тепловий процес, втрати теплоти, тістова заготовка