Анализ проблемы
Все виды кастрюль из различных материалов, состоящие из ёмкости со свободно лежащей крышкой и работающие с доливом воды, имеют высокой расход тепловой энергии и высокие потери витаминов в готовой пище. Чтобы снизить расход тепловой энергии необходимо: устранить утечки пара в зазор между фланцами крышки и ёмкости; утилизировать тепло, используемое на нагрев кастрюли; снизить температуру приготовления пищи со 100 °С до 75-85 °С; использовать режим минимального нагрева кастрюли; обеспечить определенный термо-временной режим приготовления пищи. Для снижения потерь витаминов необходимо устранить применение воды и снизить температуру нагрева.
Исследование эффективности основных конструктивных и технологических функций
Для проведения исследований (НИОКР) на основании теории тепломассообмена разработана схема технологического процесса приготовления пищи и предложена конструкция кастрюли, обеспечивающая как экономию тепловой энергии, так и сохранение потерь витаминов (рис.2.5). Достижение герметичности посуды кастрюли достигнуто за счёт определённого соотношения высот металлической ёмкости 1 и крышки 2; использования заданного режима подвода тепла к теплоаккумулирующему дну кастрюли; применение определённой формы фланцев крышки 2 и металлической ёмкости 1.
hП
6
2
2
2
2
Н2О
Н2О
3
3
3
2
2
7
9
3
2
2
1
4
2
5
1
1
1
1
1
1
А
Б
Рис.2.5. Технологическая и конструктивная схема работы кастрюли для приготовления пищи без воды и жиров: 1 – металлическая ёмкость; 2 - теплоаккумулирующий элемент; 3 – крышка; 4 – порезанный продукт (картофель); 5 – водная пленка; 6 – каналы между частицами порезанных продуктов; 7 – термопары; 8 – конденсат жидкости; 9 – капли конденсата; 10 – водяной затвор; 11 – пар; δж2 – слой жидкости; ατ2 – коэффициент теплопередачи от источника нагрева к ТАЭ; α1 – коэффициент теплоотдачи от пара в замкнутый объём ёмкости; α2 – коэффициент теплоотдачи от поверхности ёмкости в окружающую среду.
Для утилизации тепла, расходуемого на нагрев кастрюли при её работе использован теплоаккумулирующий элемент определенного размера и выполненный из легкого экономического сплава на основе алюминия. При этом в качестве материала ёмкости 1 и крышки 3 использован материал с низким коэффициентом теплопроводности – нержавеющая сталь Х18Н9Т, чтобы уменьшить потери тепла в окружающую среду.
Патентование
Чтобы конструкция любого изделия могла изготавливаться в производстве и продаваться на внутреннем , а тем более внешнем рынке, конструкцию необходимо запатентовать, т.е. получить госувдарственный охранный документ, как на интеллектуальную собственность. Подробно вопрос взаимосвязи конструкции изделий и их дизайна в виде формы изделия с патентованием, как объектов интеллектуальной собственности рассмотрен в лекции №3. На конструкцию новой кастрюли Одесская национальная академия пищевых технологий получила патент на полезную модель №32197 МПК А47J27/00, выданный в 2006 г. Первый патент на конструкцию посуды (кастрюля) для приготовления пищи без воды и жиров в странах СНГ получен в России в 2000 г.