Ocena brak

Źródła ciepła

Autor /kokosanka Dodano /30.01.2014

Źródłem ciepła stosowanego w technologii żywności mogą być paliwa stałe (węgiel kamienny, węgiel brunatny, koks, drewno), paliwa ciekłe (ropa naftowa, olej opałowy), paliwa gazowe (gaz ziemny, koksowniczy) oraz energia elektryczna pochodząca z paliw stałych, ciekłych i gazowych, reakcji jądrowych, siły wodnej, wiatru itp. W niektórych operacjach technologicznych wykorzystuje się też energię słoneczną np. do suszenia grzybów, owoców.

Przy wyborze źródła ciepła w technologii żywności należy się kierować nie tylko względami ekonomicznymi, ale także ich wpływem na jakość żywności i na środowisko. Ogólnie powinny być brane pod uwagę następujące czynniki:

-    jak najmniejszy koszt jednostki użytecznej ciepła, a więc koszt opału, inwestycji i utrzymania urządzeń służących do spalania i przesyłania ciepła, koszt pracy;

-    jak najmniejsze zanieczyszczenie żywności i środowiska opałem i produktami odpadowymi spalania;

-    jak najmniejsze niebezpieczeństwo wybuchu;

-    maksymalna elastyczność w użyciu, kontroli oraz możliwość ciągłego zaopatrywania się w paliwo.

W naszych warunkach najczęstszym źródłem ciepła jest węgiel różnego typu. Decyduje o tym jego dostępność. Wartość opałowa węgla kamiennego wynosi od 22 do 30 MJ/kg, zawartość siarki jest stosunkowo duża (1-2%), a popiołu (l-8%>). Zawiera on także ślady substancji silnie trujących, jak ołów i związki arsenu, oraz powoduje tworzenie się znacznych ilości kurzu przy użyciu. Wszystko to przemawia przeciwko stosowaniu węgla do bezpośredniego ogrzewania żywności, a wskazuje na potrzebę używania go do ogrzewania pośredniego. Należy chronić żywność przed bezpośrednim kontaktem z opałem, płomieniem lub gazami spalinowymi, popiołem i żużlem. Szczególnie niebezpieczne dla zdrowia są zanieczyszczenia żywności wielopierścieniowymi węglowodorami aromatycznymi (WWA) wchodzącymi w skład płomienia, gazów spalinowych i dymów. Związki te działają rakotwórczo.

Paliwo płynne charakteryzuje się stosunkowo dużą wartością opałową wynoszącą ok. 40 MJ/kg, zawiera także mniej zanieczyszczeń niż węgiel, ma jednak nieprzyjemny smak i zapach, dlatego zarówno paliwo, jak i produkty spalania nie mogą bezpośrednio kontaktować się z żywnością

Paliwo gazowe w postaci gazu miejskiego lub ziemnego ma wartość opałową ok. 34 MJ/kg oraz wymaga małego nakładu pracy przy spalaniu, natomiast stwarza duże ryzyko wybuchu.

Energia elektryczna jest wytwarzana kosztem energii pierwotnej, a ponieważ jest to połączone ze stosunkowo dużymi stratami (nawet do 60% energii pierwotnej, np. zawartej w węglu), energia ta jest droga. Zastosowanie jej w technologii żywności ma jednak wiele zalet, a mianowicie elastyczność w użyciu, możliwość dokładnej kontroli, małe ryzyko wybuchu, bardzo dobre warunki higieniczne.

Urządzenia elektryczne mają dużą wydajność cieplną energię elektryczną można również wykorzystać do bezpośredniego ogrzewania żywności, np. w metodzie dielektrycznej czy mikrofalowej.

W technologii żywności, z uwagi na powszechne użycie paliw stałych, stosuje się, jak już wspomniano wyżej, ogrzewanie pośrednie. Ciepło wytworzone w czasie spalania w kotłach parowych o różnej konstrukcji i sprawności (zwykle 70-75%) jest dostarczane do żywności albo przez ścianę wymiennika cieplnego oddzielającego produkty spalania od żywności, albo za pośrednictwem czynnika pośredniczącego, np. wody czy gorącego powietrza albo pary wodnej. Najczęściej nośnikiem ciepła jest para wodna nasycona lub przegrzana. Jako medium pośredniczące ma ona wiele zalet. Entalpia pary wodnej (suma energii wewnętrznej

i energii potencjalnej ciśnienia, potocznie określana jako zawartość cieplna)

o ciśnieniu wyższym od atmosferycznego jest stosunkowo wysoka, np. w temp. 100°C wynosi ona 2679 kJ/kg. Składają się na nią ciepło parowania wody, wynoszące 2260 kJ/kg (84,4% entalpii) i ciepło potrzebne do ogrzania wody od 0°C do 100°C.

W miarę podwyższania temperatury zwiększa się entalpia cieczy, ale zmniejsza się ciepło parowania, dlatego ogólna entalpia układu ulega niewielkiemu wzrostowi. Para wodna jest nietoksyczna, niepalna, charakteryzuje się brakiem wybuchowości, jest bez zapachu oraz jest otrzymywana z powszechnych źródeł.

Powietrze jest gorszym od pary wodnej nośnikiem ciepła, ma małe ciepło właściwe, nie jest toksyczne, ale może przyczynić się do utleniania składników żywności.

 

Podobne prace

Do góry