Forno solare

Il consumo di calore per cucinare è sempre presente, indipendentemente dalle condizioni climatiche e dalle capacità finanziarie della popolazione (nessuno mangia patate crude o cereali).

Il consumo di calore dipende da molti fattori: demografico (numero di membri e composizione familiare, dieta e dieta, tenendo conto delle tradizioni nazionali); organizzativo (fornitura di imprese di catering, aumento dell’uso di semilavorati nei pasti a casa); in campagna, ci sono costi elevati per la preparazione del foraggio. E anche tecnico: l’introduzione di nuovi dispositivi migliorati che garantiscono una distribuzione uniforme del flusso di calore e mantengono una modalità ottimale nel processo di cottura, l’introduzione di piatti con rivestimenti speciali. Inoltre, la quantità di elettricità consumata dipende in gran parte dalla cultura del consumo e dalla preparazione dei prodotti: ci sono differenze significative tra paesi e regioni..

In Nord America, Europa, Australia, Nuova Zelanda, i principali dispositivi di cottura sono forni, stufe e forni a microonde. Le cappe da cucina e i piccoli elettrodomestici da cucina – caffettiere, forni per pane compatti e altri – possono anche consumare molta energia. Le cuociriso sono ampiamente utilizzate in Giappone e in altri paesi asiatici. La maggior parte dell’energia in cucina viene spesa per riscaldarla. Una piccola quantità viene utilizzata per scongelare alimenti congelati. Per quanto riguarda il tipo di energia, viene consumata poca elettricità per cucinare, viene utilizzato principalmente gas naturale o gas di petrolio liquefatto, anche nei paesi della CSI.

All’inizio degli anni ’80. XX secolo in Cina, l’efficienza (efficienza) delle stufe a legna era di circa il 10%. È stato adottato un programma di miglioramento dell’efficienza: prima fino al 20% e poi fino al 30%. Pertanto, entro la fine degli anni ’90. oltre 180 milioni di queste stufe sono state installate in Cina nelle abitazioni (il 90% del numero totale di famiglie rurali in Cina).

Il processo di cottura e la fornitura di acqua calda indissolubilmente legata per i consumatori domestici richiedono notevoli quantità di energia (tabella 1).

Processi	Settore pubblico	Settore residenziale
Fornitura di acqua calda	1030	126
Cucinare	cento	150

Tabella 1 – Standard annuali di domanda di energia termica per i consumatori municipali, migliaia di kcal / persona • anno

Il riscaldamento dei prodotti alimentari garantisce, tra le altre cose, l’implementazione di misure sanitarie e igieniche – quando riscaldati a temperature superiori agli 80 ° C, i microrganismi in essi contenuti vengono distrutti. Questa circostanza è molto importante, poiché nella stragrande maggioranza di tutte le materie prime alimentari sia di origine vegetale che animale vengono seminate con vari microrganismi, tra i quali ci sono molti dannosi e patogeni.

E la seconda cosa. È noto che la modalità di ebollizione dopo l’ebollizione è di grande importanza per migliorare la qualità dei prodotti culinari. L’ebollizione vigorosa nella maggior parte dei casi influisce negativamente sulla qualità del cibo: i brodi diventano torbidi, i prodotti si deformano, le perdite di sostanze aromatiche e le vitamine aumentano, ecc. Porridge, pasta, salse devono essere cotte ad una temperatura di 85 – 90? a 85 – 95 ° C.

Quando si cambia il metodo di cottura tradizionale (se viene cotto in un forno solare secondo lo schema in Figura 1), la perdita di materie prime può essere significativamente ridotta. Pertanto, il livello consentito di perdita di massa di carne durante la cottura convenzionale è del 35 – 40%. Cucinando a temperature inferiori al punto di ebollizione (85-90 ° C) e aumentando la durata del processo di 5-7 volte, queste perdite possono essere ridotte al 10-15%, ovvero di 2,3-4 volte, garantendo un notevole risparmio di risorse.

Nella maggior parte dei casi, il prodotto raggiunge la prontezza culinaria più spesso quando lo strato centrale si riscalda a una certa temperatura – temperatura di pastorizzazione, ad esempio, per carne e pesce 75-80 ° C, pasticceria 98 ° C e così via. Tuttavia, in alcuni casi, questa condizione è necessaria solo, ma insufficiente, poiché una prontezza culinaria completa è possibile dopo il tempo di attesa richiesto.

Il tempo di cottura totale dipende dalla tecnologia di cottura a più stadi ed è diverso nel tempo (tabella 2)

Nome dei piatti	Potenza netta dell’impianto, kW	porzioni	Tempo nel solito modo, min
Borsch navale con carne	3	nove	180
Gulasch con porridge di grano saraceno	4.5	21	110
Anatra in umido	0.9	8	60

Tabella 2 – Tempo di cottura

Tecnologia convenzionale per cucinare cereali e friggere vari prodotti

Cuocere il porridge mescolando fino a quando il cereale non assorbe tutta l’umidità (quando si cucina il porridge friabile e viscoso) o si addensa (quando si cucina il porridge liquido). Successivamente, la superficie viene livellata, il riscaldamento viene ridotto, la caldaia viene chiusa con un coperchio e il porridge viene portato a prontezza (evaporato) a una temperatura di 90 – 95 ° C.

La durata dell’ebollizione (evaporazione) del porridge di grano saraceno da un nucleo ad ebollizione rapida è di 1 ora, dai cereali fritti – 1,5 – 2, dai cereali non bolliti – 4,5 ore. Il porridge di riso viene evaporato per circa 1 ora, il porridge di grano 1,5, l’orzo perlato – 2-3 ore.

Temperatura di gelatinizzazione del chicco di amido – la distruzione della struttura nativa del chicco di amido durante la cottura è accompagnata da gonfiore. La temperatura di gelatinizzazione dell’amido di patate si verifica a 55-65 ° C, grano – a 60-80, mais – a 60-71, riso – a 70-80 ° C. Quando si frigge su superfici riscaldate, la temperatura sulla superficie del prodotto alla fine del processo di frittura è di 135 ° C (formazione di una crosta disidratata) e al centro del prodotto – 80-85 ° C. Questo metodo di cottura si chiama frittura a basso contenuto di grassi. Quando si frigge in grasso (grasso profondo), il prodotto viene completamente immerso in grasso riscaldato a 160-180 ° C. Allo stesso tempo, la temperatura sulla superficie del prodotto alla fine del processo, come nella frittura con una piccola quantità di grasso, è di 135 ° С, al centro del prodotto – 80–85 ° С..

Tenendo conto della complessità della valutazione quantitativa dell’energia consumata per la cottura, della sua quota insignificante nel consumo totale di calore per i processi termici, ad esempio la vita quotidiana di un consumatore decentralizzato (circa il 6 – 8%), è possibile e necessario trasferire questa area di consumo di calore, per il periodo estivo, nella sfera responsabilità delle energie rinnovabili.

La Figura 1 mostra uno schema di un forno solare per la cottura di alimenti, sviluppato presso il Design Bureau of Alternative Energy “VODOMET” (Omsk).

Figura 1 – Schema di un forno solare per la cottura di alimenti
1 – radiazione solare; 2 – stagno salino solare; 3 – corpo del forno (conchiglia); 4 – superficie riflettente dell’edificio; 5 – calderone (contenitore) per la cottura di alimenti

Il calore diretto e riflesso dalla superficie 4 della radiazione solare 1 accumulata dal laghetto salino solare 2 assicura che la temperatura al suo interno sia mantenuta vicino alla temperatura dello strato inferiore. Come si può vedere dal diagramma, nella fornace 3, la temperatura con elevata conduttività termica delle pareti può essere vicina alla temperatura della salamoia della salina solare 2 – 85 – 95 ° C. Il forno 3 può essere singolarmente o insieme 5 caldaie con vari prodotti, iniziando con brodi e terminando con composta (per una descrizione dello stagno di sale solare, vedere la monografia dell’autore: Osadchy G.B. Energia solare, suoi derivati ​​e tecnologie per il loro utilizzo (Introduzione alle energie rinnovabili) / G.B. Osadchiesimo. Omsk: IPK Maksheeva E.A., 2010.572 p..).

Naturalmente, per il forno solare, dovrebbero essere sviluppate le proprie tecnologie per cucinare vari piatti, in base al fatto che la temperatura nel forno nella maggior parte dei casi non raggiungerà i 100 ° C, il che significa che il tempo di cottura aumenterà. Ad esempio, per preparare la colazione, un calderone di carne dovrà essere messo in forno a tarda sera, dopodiché la cottura avrà luogo tutta la notte senza l’intervento umano. In un forno del genere non c’è pericolo che il porridge, la pasta o il pesce brucino o non cucinino..

Il forno solare può far parte delle apparecchiature di riscaldamento di un caffè estivo, una mensa o un ristorante, Figura 2.

Figura 2 (sezione lungo A – A di Figura 1) – Schema di un caffè estivo attaccato al lato del forno solare per cucinare alimenti
1 – laghetto salino solare, 2 – corpo del forno (conchiglia), 3 – caldaia, 4 – bagnomaria, 5 – tavola di distribuzione, 6 – sala di assunzione di cibo di un caffè estivo (mensa estiva di un campo di salute per bambini, un ristorante con bagno estivo)

Questa architettura (layout) di un’azienda commerciale o di ristorazione pubblica consente di disporre di scorte significative di piatti pronti di vari assortimenti, inoltre, che non hanno perso il loro gusto, riscaldati indipendentemente dall’ora del giorno e dal numero di visitatori. Dopotutto, è noto che quando i prodotti contenenti amido bollito vengono raffreddati, la quantità di amilosio solubile in essi diminuisce a causa del retrogrado (precipitazione). In questo caso, si verifica l’invecchiamento delle gelatine di amido (sineresi), i prodotti diventano stantii. Il tasso di invecchiamento dipende dal tipo di prodotti, dalla loro umidità e dalla temperatura di conservazione. Maggiore è l’umidità del piatto, prodotto culinario, più intensamente diminuisce la quantità di sostanze idrosolubili. L’invecchiamento più rapido si verifica nel porridge di miglio, più lento, semola e grano saraceno. L’aumento della temperatura rallenta il processo retrogrado. Pertanto, i piatti a base di cereali e pasta, che vengono conservati in 4 bagnomaria con una temperatura di 70 – 80 ° C, avranno buone caratteristiche organolettiche entro 4 ore. Se metti pesce, patate, porridge, ecc. Nel forno proposto la sera, allora al mattino la colazione sarà pronta – inclusa acqua calda per tè, caffè (nel frigorifero la temperatura dell’acqua è di 95 ° C).

Il forno solare può essere utilizzato per estrarre (digerire) il grasso dall’osso commestibile: quanto tempo impiega? 10 ore, per la preparazione di mangimi per animali domestici e uccelli.

L’acqua che è stata sottoposta a trattamento termico in una tubazione posta sul fondo del laghetto di sale solare 1 sarà pastorizzata, cioè quella in cui i batteri patogeni vengono distrutti e l’attività vitale di altri microrganismi viene significativamente soppressa. Come sapete, l’effetto di pastorizzazione è predeterminato dalla temperatura di riscaldamento e dalla durata del mantenimento dell’acqua a questa temperatura. La temperatura minima di pastorizzazione è di 63 ° C e la conservazione a questa temperatura dovrebbe essere di almeno 60 minuti. In pratica, l’effetto di pastorizzazione si ottiene quando l’acqua viene riscaldata a una temperatura di almeno 80 ° C e mantenuta per 15-20 s..

L’acqua pastorizzata è destinata al lavaggio di piatti, posate, unità e parti di attrezzature alimentari.

Il forno solare può anche essere utilizzato sia per numerosi tipi di attività industriali, sia per servire un grande flusso di vacanzieri, viaggiatori, soprattutto perché il loro flusso principale è sempre in estate..

Per soddisfare l’appetito dei buongustai, che, di norma, sono abbondanti tra i vacanzieri, non con i portafogli vuoti, l’eliomero può essere utilizzato per asciugare, cucinare e fumare cotti, salsicce bollite e affumicate e affumicate, salsicce, piccole salsicce, carni affumicate di maiale e prodotti ittici

Il forno solare consente di fornire una delle fasi principali del processo tecnologico per la produzione di salsicce, conserve, prodotti a base di carne e pesce – trattamento termico (tabella 3).

Processo di elaborazione	Durata del processo, min	Temperatura ambiente di lavoro ,? С	Umidità relativa dell’ambiente di lavoro,%
essiccazione	10 – 25	60 – 95	25 – 35
torrefazione	30 – 140	75 – 100	10-20
cucinando	30 – 100	80 – 85	90 – 100
fumo	360 – 1440	50	65

Tabella 3 – Operazioni tecnologiche di trattamento termico di salsicce e carni affumicate

Come puoi vedere dalla tabella 3, l’energia solare accumulata nel laghetto salino solare, come alcune altre, è adatta per le operazioni più delicate di preparazione di deliziosi piatti.

Il vantaggio di preparare deliziosi piatti è evidente, poiché il costo del pesce affumicato, al dettaglio, è 2 volte superiore a quello fresco.

La temperatura dell’ambiente di lavoro per il fumo freddo è di 20 – 45 e per il fumo caldo di 60 – 150 ° C, che consente di fumare anche sfruttando l’energia di un laghetto di sale solare.

Il trattamento termico tempestivo (pastorizzazione), in cui la microflora patogena viene distrutta dall’influenza dell’alta temperatura, aiuta a prevenire il deterioramento dei prodotti, aumentandone la durata. Il forno solare può essere utilizzato per posizionare bagni che maturano la crema in cui la crema viene riscaldata alla temperatura di sfornarla nel burro. Nel forno solare (camera), è possibile eseguire l’essiccazione sotto vuoto nella produzione di alimenti per animali (carne e ossa, carne, farina di sangue e ossa) e grassi tecnici con metodo a secco.

I volumi di prodotti – latte, birra, vino e altri – da pastorizzare sono enormi. L’efficienza della pastorizzazione dei prodotti lattiero-caseari a una temperatura di 76 ± 2 ° C è 98,3 – 99,5% e a 82 ± 2 ° C – 99,6 – 99,8%.

La cottura di alimenti e mangimi per animali assomiglierà al lavoro delle lavatrici moderne, quando l’importante è caricare cose semplici (e, per cucinare, i semilavorati necessari), e poi tutto avviene in modalità automatica.

Applicazione del forno solare nelle regioni meridionali

Nelle fabbriche di estrazione dell’olio dell’Uzbekistan, durante la lavorazione di semi di cotone, la farina viene ottenuta come prodotto secondario, che viene venduto come mangime concentrato, poiché contiene oltre il 40% di proteine ​​grezze.

La farina di cotone non deve contenere più dello 0,02% di gossipolo libero. Altrimenti, quando si nutrono gli animali, il pasto può portare ad avvelenamento, poiché il gossipolo è un veleno cellulare, vascolare e nervoso che provoca processi infiammatori nei tessuti. Questa tossina colpisce cuore, fegato, reni, provoca emorragie e infiltrati negli organi colpiti. Si raccomanda di includere la farina di cotone nelle razioni di alimentazione di vacche da latte, bovini da carne e ovini in misura limitata. È problematico utilizzare i pasti nei mangimi per i suini che, come il pollame, sono sensibili alle manifestazioni tossiche del gossipolo. Per migliorare le razioni di alimentazione degli animali da allevamento e del pollame, gli allevatori hanno bisogno di pasti con un basso contenuto di gossipolo libero (fino allo 0,01%) e fibre (fino al 15%). In precedenza, tale farina veniva ottenuta nelle condizioni industriali del Kokand MZhK sulla base della frittura a bassa temperatura di farina di semi di cotone frantumata grossolanamente a 75-80 ° C e della lavorazione della polpa mediante il metodo dell’estrazione della prestampa. Tuttavia, allo stesso tempo, le prestazioni tecniche ed economiche dell’impresa sono peggiorate, a causa del consumo aggiuntivo di energia.

Pertanto, per friggere il pasto, senza deteriorare le prestazioni delle imprese, a causa della mancanza di consumo di combustibile organico, è possibile utilizzare un forno solare di grandi dimensioni per farina di cotone bollente, dotato di adeguata meccanizzazione.

L’uso diffuso di forni solari in Russia ridurrà in modo significativo il consumo di carburante non necessario, migliorerà la situazione ambientale, aumenterà la sicurezza energetica della popolazione, del settore ricreativo e dei servizi pubblici e aumenterà la loro sovranità energetica.