Екологічно безпечна піч

 

Навколишній нас Світ, світ зональних екосистем — замкнута самовідтворювана система. Це дійсно живий природний капітал, всі елементи якого перебувають у гармонійному кругообігу. Безпосередньо він не потребує в технократичному людському втручання. Навпаки, технократ-людина поза цього природного капіталу жити не може. Звичайно, без споживання ресурсів навколишнього середовища неможлива ніяка, в тому числі господарська, людська діяльність. В навколишньому середовищі вже давно не існує окремо взятої Біосфери і окремо взятої Техносфери. Людина вторгся в життєві цикли природних систем, що самоорганізуються, що призвело до створення природно-штучних систем, з активною перетворюючою людською участю. Оскільки підвищення якості життя в переважній більшості пов’язане з використанням ресурсів навколишнього середовища, то на перше місце виходить питання раціонального комплексного використання потенціалу Природи, на достатньому видаленні від кордонів динамічної стійкості екосистем, з урахуванням продуктивності кожної зональної екосистеми.

Чільна роль у реалізації комплексного використання потенціалу Природи повинна перейти до енергетиці ВДЕ (поновлювані джерела енергії – голів. ред.), яка, за рахунок розвитку інноваційної бази, покликана виконати громадське рішення Всесвітнього конгресу з проблем екології в Ріо-де-Жанейро в 1992 р., де було сказано, що основною метою є: «Створення умов для стійкого розвитку людського суспільства, при якому досягається задоволення життєвих потреб нинішнього покоління людей без позбавлення такої можливості майбутніх поколінь».

У багатьох країнах приготування їжі на газі споживає значно менше кількості первинного палива і викиди СО2 значно нижче, ніж при використанні електроенергії. У ефективних газових пальників 65 % енергії йде на приготування їжі.

Витрата тепла на приготування їжі присутній завжди, не залежно від кліматичних умов та фінансових можливостей населення (ніхто не їсть сиру картоплю або крупу).

Процес приготування їжі і нерозривно пов’язане з ним гаряче водопостачання для комунально-побутових споживачів вимагає значних обсягів енергії (таблиця 1).

Таблиця 1 – Річні нормативи потреби в тепловій енергії для комунально-побутових споживачів, тис. ккал/чол∙рік ПроцессОбщественный секторЖилой сектор Гаряче водоснабжение1030126 Приготування пищи100150

Нагрівання харчових продуктів забезпечує, в тому числі і виконання санітарно-гігієнічних заходів — при нагріванні вище 80 ⁰С відбувається знищення мікроорганізмів, що містяться в них. Ця обставина дуже важливо, тому що в переважній більшості все харчова сировина як рослинного, так і тваринного походження обсеменено різними мікроорганізмами, серед яких чимало шкідливих і хвороботворних.

І друге. Широко відомо, що для підвищення якості кулінарної продукції велике значення має режим варіння після закипання. Бурхливе кипіння в більшості випадків негативно позначається на якості їжі: бульйони робляться каламутними, продукти деформуються, збільшуються втрати ароматичних речовин і вітамінів і т. д. Каші, макарони, соуси треба варити при температурі 85 – 90 ⁰ С, рибу, птицю, м’ясо — при 85 – 95 ⁰С.

При зміні традиційного способу приготування їжі (якщо її готувати в печі за схемою малюнка 1) можуть бути значно знижені втрати сировини. Так допустимий рівень втрат маси м’яса при звичайному варінні становить 35 – 40 %. Проводячи варіння при температурах нижче температури кипіння (85 – 90 ⁰ С) і збільшивши тривалість процесу у 5 – 7 разів, ці втрати можна зменшити до 10 – 15 %., тобто у 2,3 – 4 рази, забезпечуючи значне ресурсозбереження. У більшості випадків виріб досягає кулінарної готовності найчастіше, коли центральний шар прогрівається до певної температури — температури пастеризації, наприклад, для м’яса і риби 75 – 80 ⁰ С, кондитерських виробів 98 ⁰С і так далі. Однак в окремих випадках ця умова є лише необхідною, але недостатньою, так як повна кулінарна готовність можлива після необхідної витримки часу.

Загальна тривалість приготування страв залежить від многооперационности технології приготування і становить різний час (таблиця 2)

Таблиця 2 – Час приготування страв

Найменування блюдПолезная потужність установки, кВтКоличество порцийВремя при звичайному способі, хв Борщ флотський з мясом39180 Гуляш з гречаної кашей4,521110 Качка тушеная0,9860

А ось звичайна технологія варіння каш і смаження різних продуктів. Каші варять, з перемішуванням поки крупа не поглине всю вологу (при варінні розсипчастих і в’язких каш) або не загусне (при варінні рідких каш). Після цього поверхню розрівнюють, зменшують нагрівання, закривають казан кришкою і доводять кашу до готовності (упарюють) при температурі 90 – 95 ⁰С.

Тривалість варіння (упарювання) каші з гречаної ядриці швидко разваривающейся — 1 годину, з підсмаженої крупи — 1,5 – 2, не пропареного зерна — 4,5 години. Кашу рисову упарюють близько 1 год, пшеничну 1,5, перлову -2 -3 ч.

Температура клейстеризації крохмальних зерен — руйнування природної структури крохмального зерна при варінні супроводжується набуханням. Температура клейстеризації картопляного крохмалю настає при 55 – 65 ⁰ С, пшеничного — при 60 – 80, кукурудзяної — при 60 – 71, рисового — при 70 – 80 ⁰С. При смаженні на нагрітих поверхнях температура на поверхні продукту в момент закінчення процесу смаження становить 135 ⁰С (утворення ніжної скоринки), а в центрі виробу — 80 – 85 ⁰С. Цей спосіб теплової обробки називають спекотної з малою кількістю жиру. При смаженні в жирі (фритюрі) продукт повністю занурюють у жир, нагрітий до 160 – 180 ⁰С. При цьому температура на поверхні продукту в момент закінчення процесу так само, як при смаженні з малою кількістю жиру, становить 135 ⁰ С, в центрі виробу — 80 -85 ⁰С.

Беручи до уваги складність кількісної оцінки споживаної енергії на приготування їжі, її незначну частку в загальній витраті тепла на теплові процеси, наприклад, побуту децентралізованого споживача (близько 6 – 8 %), можна і потрібно цю область теплоспоживання передати, на літній період, в сферу відповідальності енергетики ВДЕ.

На малюнку 1 зображена схема печі для лісостепової зони (гелиопечи) для варіння їжі, розроблена в Конструкторському Бюро Альтернативної енергетики «ВоДОмет» (р. Омськ).

1 – сонячне випромінювання; 2 – сонячний соляної ставок; 3 – корпус (обичайка) печі; 4 – поверхня, що відбиває будівлі; 5 – котел (ємність) для варіння їжі Малюнок 1 – Схема екологічно безпечної печі (гелиопечи) для варіння їжі Акумульована сонячним соляним ставком 2 теплота прямого і відбитого від поверхні 4 сонячного випромінювання 1 забезпечує підтримання в ній температури близької до температури придонного шару. Як видно з схеми, в печі 3 температура при високій теплопровідності стінок може бути близькою до температури соляного розсолу сонячного соляного ставка 2 — 85 – 95 ⁰С. У печі 3 можуть бути як окремо, так і всі разом розміщені котли 5 з різними продуктами, починаючи з бульйонів і закінчуючи компотом (опис сонячного соляного ставка див. в монографії автора [1]).

Звичайно, для такої печі повинні бути розроблені свої технології варіння різних страв виходячи з того, що температура в печі в більшості випадків не буде досягати 100 ⁰ С, а значить збільшується час варіння. Наприклад, для приготування сніданку, казан з м’ясом необхідно буде ставити в піч пізно ввечері, після чого варіння буде відбуватися всю ніч без участі людини. У такій печі немає небезпеки каша, макарони або риба підгорить або не довариться. Гелиопечь може бути частиною теплового обладнання літнього кафе, їдальні або ресторану, малюнок 2.

1 – сонячний соляної ставок, 2 – корпус (обичайка) печі, 3 – котел, 4 – марміт, 5 – стіл роздачі, 6 – приміщення прийому їжі літнього кафе (літній їдальні дитячого оздоровчого табору, ресторанчика з річною лазнею)

Малюнок 2 (розріз по А — А рисунка 1)– Схема літнього кафе, прибудованого збоку до гелиопечи для варіння їжі

Така архітектура (компонування) підприємства торгівлі або громадського харчування дозволяє мати значні запаси готових страв різного асортименту, причому не втратили своїх смакових якостей, розігрітих не залежно від часу доби і кількості відвідувачів. Адже відомо, що при охолодженні зварених крохмаловмісних продуктів кількість розчинної амілози в них знижується внаслідок ретрограции (випадання в осад). При цьому відбувається старіння крохмальних холодців (синерезис), вироби черствіють. Швидкість старіння залежить від виду виробів, їх вологості і температури зберігання. Чим вище вологість страви, кулінарного виробу, тим інтенсивніше знижується в ньому кількість водорозчинних речовин. Найбільш швидке старіння протікає в пшоняної каші, повільніше, манної та гречаної. Підвищення температури гальмує процес ретрограции. Тому страви з крупи і макаронних виробів, які зберігаються в мармітах 4 з температурою 70 – 80 ⁰С, будуть мати добрі органолептичні показники протягом 4 годин. Якщо в пропоновану піч поставити ввечері рибу, картоплю, кашу тощо, то до ранку сніданок буде готовий — в тому числі гаряча вода для чаю, кави (в куллере температура води 95 ⁰ С).

Гелиопечи можна використовувати для екстракції (виварювання) жиру з харчової кістки — тривалість процесу 10 годин, для приготування кормів домашнім тваринам і птахам.

Вода, яка пройшла теплову обробку в трубі, прокладеній по дну сонячного соляного ставка 1, буде пастеризованной, тобто такий в якій знищено хвороботворні бактерії, а життєдіяльність інших мікроорганізмів істотно пригнічена. Як відомо, пастеризационный ефект зумовлюється температурою нагріву і тривалістю витримки води при цій температурі. Мінімальна температура пастеризації дорівнює 63 ⁰ С, а витримка при такій температурі повинна становити не менше 60 хвилин. На практиці пастеризационный ефект досягається при нагріванні води до температури не менше 80 ⁰ С і витримці протягом 15 – 20 с.

Вода, піддавалась пастеризації, призначена для миття посуду, столових приладів, вузлів і деталей харчового обладнання.

Сонячну піч можна використовувати також як для численних видів виробничої діяльності, так і для обслуговування великого потоку відпочивальників, мандрівників, тим більше що основний їх потік завжди припадає на літо.

Для задоволення апетиту гурманів, яких, як правило, достатньо серед відпочиваючих, не з порожніми гаманцями, гелиопечь можна використовувати для підсушування, варіння і копчення варених, варено-копчених і напівкопчених ковбас, сосисок, сардельок, свинокопченостей і рибних виробів

Гелиопечь дозволяє забезпечити один з основних етапів технологічного процесу виробництва ковбас, консервів, м’ясних і рибних виробів — термічну обробку (таблиця 3).

Таблиця 3 – Технологічні операції термообробки ковбасних виробів і копченостей.

Процес обробки Тривалість процесу, хв Температура робочого середовища, ⁰С Відносна вологість робочого середовища, % Подсушка10– 2560 – 9525 – 35 Обжарка30– 14075 – 10010 – 20 Варка30– 10080 – 8590 – 100 Копчение360 – 14405065 Як видно з таблиці 3 сонячна енергія, акумульована в сонячному соляному ставку, як якась інша підходить для найбільш делікатних операцій приготування вишуканих страв.

Вигода приготування вишуканих страв наявності, так як вартість копченої риби, в роздрібній торгівлі, в 2 рази вище, ніж свіжої.

Температура робочого середовища при холодному копченні 20 – 45, а при гарячому 60 – 150 ⁰ С, що дозволяє здійснювати копчення також з використанням енергії сонячного соляного ставка.

Запобігання псування продуктів, збільшення термінів їх зберігання сприяє своєчасна термообробка (пастеризація), при якій під впливом високої температури знищується хвороботворна мікрофлора. Гелиопечь можна використовувати для розміщення сливкосозревающих ванн, в яких відбувається нагрівання вершків до температури збивання їх в масло. У гелиопечи (камері) можна здійснювати сушіння під вакуумом при виробництві тварин кормів (м’ясо-кістковому, м’ясної, кров’яний і кісткового борошна) і технічних жирів сухим способом. Обсяги продуктів — молока, пива, вина, і інших, що підлягають пастеризації, величезні. Ефективність пастеризації молочних продуктів при температурі 76 ± 2 ⁰С становить 98,3 – 99,5 %, а при 82 ± 2 ⁰С — 99,6 – 99,8 %.

Приготування їжі і корму для тварин буде нагадувати роботу сучасних пральних машин, коли головне завантажити однотонні речі (а, для приготування їжі необхідні напівфабрикати), а далі все відбувається в автоматичному режимі.

Застосування гелиопечи в південних регіонах.

На маслодобывающих заводах Узбекистану при переробці насіння бавовнику в якості вторинного продукту отримують шрот, який реалізується як концентрований корм, оскільки він містить понад 40 % сирого протеїну. Бавовняний шрот повинен містити не більше 0,02 % вільного госиполу. В іншому випадку при вигодовуванні тваринам шрот може привести до отруєння, оскільки госипол є клітинним, судинних і нервових отрутою, що викликає запальні процеси в тканинах. Цей токсин впливає на серце, печінку, нирки, викликає в уражених органах крововиливи та інфільтрати. Бавовняний шрот рекомендується обмежено включати в кормові раціони молочних корів, м’ясної худоби і овець. Проблематично використання шроту в кормах для свиней, які, як і птиці, чутливі до токсичних проявів госиполу. Для поліпшення кормових раціонів сільськогосподарських тварин і птахів тваринникам потрібен шрот з низьким змістом вільного госипола (до 0,01 %) і клітковини (до 15 %). Раніше такий шрот був отриманий в промислових умовах Кокандського МЖК на основі низькотемпературної смаження грубоизмельченной бавовняної мятки при 75 – 80 ⁰С і переробки жому за методом форпрессование-екстракція. Однак при цьому погіршувалися техніко-економічні показники роботи підприємства, із-за додаткового споживання енергії.

Отже, для смаження шроту, без погіршення показників роботи підприємств, із-за відсутності витрат органічного палива, можна використовувати великих розмірів гелиопечь для варіння бавовняного шроту, забезпечивши її відповідної механізацією.

Широке застосування гелиопечей в Росії дозволить значно скоротити невиправдані витрати палива, дозволить поліпшити екологічну обстановку, підняти энергозащищенность населення, індустрії відпочинку і комунального господарства і підвищити їх енергетичний суверенітет.

Список літератури

1 Осадчий Р. Б. Сонячна енергія, її похідні та технології їх використання (Впровадження в енергетику ВДЕ) / Р. Б. Осадчий. Омськ: ІПК Макшеевой Е. А., 2010. 572 с.