Forno solar

O consumo de calor para cozinhar está sempre presente, independentemente das condições climáticas e da capacidade financeira da população (ninguém come batata crua ou cereais).

O consumo de calor depende de muitos fatores: demográficos (número de membros e composição familiar, dieta alimentar e alimentar, levando em consideração as tradições nacionais); organizacional (fornecimento de empresas de restauração, aumento da utilização de produtos semi-acabados nas refeições caseiras); no campo, os custos de preparação da forragem são elevados. E também técnico: a introdução de novos dispositivos melhorados que garantem uma distribuição uniforme do fluxo de calor e mantêm um modo ideal no processo de cozimento, a introdução de pratos com revestimentos especiais. Além disso, a quantidade de eletricidade consumida depende muito da cultura de consumo e preparação dos produtos: existem diferenças significativas entre países e regiões..

Na América do Norte, Europa, Austrália, Nova Zelândia, os principais dispositivos para cozinhar são fornos, fogões e microondas. Exaustores e pequenos utensílios de cozinha – cafeteiras, fornos de pão compactos e outros – também podem consumir muita energia. As panelas elétricas de arroz são amplamente utilizadas no Japão e em outros países asiáticos. A maior parte da energia do cozimento é gasta no aquecimento. Uma pequena quantidade é usada para descongelar alimentos congelados. Quanto ao tipo de energia, pouca eletricidade é consumida para cozinhar, principalmente gás natural ou gás liquefeito de petróleo, inclusive nos países da CEI.

No início dos anos 80. Século XX na China, a eficiência (eficiência) dos fogões a lenha era de cerca de 10%. Foi adotado um Programa de Melhoria da Eficiência: primeiro até 20% e depois até 30%. Assim, no final dos anos 90. mais de 180 milhões desses fogões foram instalados na China em residências (90% do número total de residências rurais na China).

O processo de cozimento e o fornecimento de água quente inextricavelmente ligado para os consumidores domésticos requerem quantidades significativas de energia (tabela 1).

Tabela 1 – Padrões anuais de demanda de energia térmica para consumidores municipais, mil kcal / pessoa • ano

O aquecimento dos alimentos prevê, inclusive a implementação de medidas sanitárias e higiênicas – quando aquecidos acima de 80 ° C, ocorre a destruição dos microrganismos neles contidos. Esta circunstância é muito importante, uma vez que na esmagadora maioria de todas as matérias-primas alimentares, tanto de origem vegetal como animal, estão semeadas vários microrganismos, entre os quais existem muitos nocivos e patogénicos..

E a segunda coisa. É amplamente conhecido que o regime de fervura após a fervura é de grande importância para melhorar a qualidade dos produtos culinários. A fervura vigorosa na maioria dos casos afeta negativamente a qualidade dos alimentos: os caldos ficam turvos, os produtos se deformam, as perdas de substâncias aromáticas e de vitaminas aumentam, etc. Mingaus, massas, molhos devem ser cozidos a uma temperatura de 85 – 90? a 85 – 95? C.

Mudando o método tradicional de cozimento (se for cozido em forno solar de acordo com o esquema da Figura 1), a perda de matéria-prima pode ser reduzida significativamente. Assim, o nível permitido de perda de massa de carne durante o cozimento convencional é de 35 a 40%. Ao cozinhar a temperaturas abaixo do ponto de ebulição (85 – 90 ° C) e aumentando a duração do processo em 5 – 7 vezes, essas perdas podem ser reduzidas para 10 – 15%, ou seja, em 2,3 – 4 vezes, proporcionando economia significativa de recursos.

Na maioria dos casos, o produto atinge a prontidão culinária mais frequentemente quando a camada central aquece até uma certa temperatura – temperatura de pasteurização, por exemplo, para carne e peixe 75 – 80 ° C, confeitaria 98 ° C e assim por diante. No entanto, em alguns casos, essa condição é apenas necessária, mas não suficiente, uma vez que a prontidão culinária completa é possível após o tempo de espera necessário..

O tempo total de cozimento depende da tecnologia de cozimento em vários estágios e é diferente do tempo (tabela 2)

Tabela 2 – Tempo de cozimento

Tecnologia convencional para cozinhar cereais e fritar vários produtos

Cozinhe o mingau, mexendo, até que o cereal absorva toda a umidade (ao cozinhar um mingau crocante e viscoso) ou engrosse (ao cozinhar um mingau líquido). Em seguida, a superfície é nivelada, o aquecimento é reduzido, a caldeira é fechada com uma tampa e o mingau é colocado em estado de preparação (evaporado) a uma temperatura de 90 – 95? C.

A duração da ebulição (evaporação) do mingau de trigo sarraceno de um núcleo de ebulição rápida é de 1 hora, de cereais fritos – 1,5 – 2, de grãos não fervidos – 4,5 horas. O mingau de arroz é evaporado por cerca de 1 hora, mingau de trigo 1,5, cevada pérola – 2-3 horas.

Temperatura de gelatinização dos grãos de amido – a destruição da estrutura nativa do grão de amido durante o cozimento é acompanhada por inchaço. A temperatura de gelatinização do amido de batata ocorre a 55-65 ° C, trigo – a 60-80, milho – a 60-71, arroz – a 70-80 ° C. Na fritura em superfícies aquecidas, a temperatura na superfície do produto ao final do processo de fritura é de 135 ° C (formação de uma crosta desidratada), e no centro do produto é de 80-85 ° C. Este método de cozimento é chamado de fritura com baixo teor de gordura. Na fritura em gordura (gordura profunda), o produto é totalmente imerso em gordura aquecida a 160 – 180 ° C. Ao mesmo tempo, a temperatura na superfície do produto no final do processo, como na fritura com uma pequena quantidade de gordura, é de 135 ° С, no centro do produto – 80-85 ° С.

Tendo em conta a complexidade da avaliação quantitativa do consumo de energia para cozinhar, a sua participação insignificante no consumo total de calor para processos térmicos, por exemplo, a vida quotidiana de um consumidor descentralizado (cerca de 6 – 8%), é possível e necessário transferir esta área de consumo de calor, para o período de verão, para a esfera responsabilidade da energia renovável.

A Figura 1 mostra o diagrama de um forno solar para cozinhar alimentos, desenvolvido pelo Design Bureau of Alternative Energy “VODOMET” (Omsk).

Figura 1 – Esquema de um forno solar para cozinhar alimentos
1 – radiação solar; 2 – lagoa de sal solar; 3 – corpo do forno (casca); 4 – superfície reflexiva do edifício; 5 – caldeirão (recipiente) para cozinhar alimentos

O calor acumulado pela lagoa de sal 2 solar da radiação solar 1 direta e refletida da superfície 4 garante que a temperatura nela seja mantida próxima à temperatura da camada inferior. Como pode ser visto no diagrama, no forno 3, a temperatura com alta condutividade térmica das paredes pode ser próxima à temperatura da salmoura do tanque de sal solar 2 – 85 – 95 ° C. O forno 3 pode ser individualmente ou em conjunto com 5 caldeiras com vários produtos, começando com caldos e terminando com compota (para uma descrição do tanque de sal solar, consulte a monografia do autor: Osadchy G.B. Energia solar, seus derivados e tecnologias para a sua utilização (Introdução às energias renováveis) / G.B. Osadchiº. Omsk: IPK Maksheeva E.A., 2010.572 p..).

Claro que, para um forno solar, devem ser desenvolvidas tecnologias próprias para cozinhar vários pratos, partindo do facto de a temperatura no forno na maioria dos casos não atingir os 100 ° C, o que significa que o tempo de cozedura aumentará. Por exemplo, para preparar o café da manhã, o caldeirão de carne deverá ser colocado no forno tarde da noite, após o que o cozimento ocorrerá a noite toda sem intervenção humana. Nesse forno, não há perigo de que mingaus, massas ou peixes queimem ou não cozinhem..

O forno solar pode fazer parte do equipamento de aquecimento de um café de verão, cantina ou restaurante, Figura 2.

Figura 2 (seção ao longo de A – A da Figura 1) – Esquema de um café de verão anexado à lateral do forno solar para cozinhar alimentos
1 – tanque de sal solar, 2 – corpo do forno (concha), 3 – caldeira, 4 – banho-maria, 5 – mesa de serviço, 6 – sala de ingestão de alimentos de um café de verão (cantina de verão de um acampamento de saúde infantil, um restaurante com banho de verão)

Esta arquitectura (layout) de empresa de comércio ou restauração pública permite ter estoques significativos de pratos prontos dos mais variados sortidos, aliás, que não perderam o sabor, aquecidos independentemente da hora do dia e do número de visitantes. Afinal, sabe-se que, quando produtos fervidos contendo amido são resfriados, a quantidade de amilose solúvel neles diminui como resultado da retrógrada (precipitação). Neste caso, ocorre o envelhecimento das geleias de amido (sinérese), os produtos envelhecem. A taxa de envelhecimento depende do tipo de produtos, sua umidade e temperatura de armazenamento. Quanto mais alta a umidade do prato, produto culinário, mais intensamente a quantidade de substâncias solúveis em água diminui. O envelhecimento mais rápido ocorre no mingau de painço, mais lento, semolina e trigo sarraceno. O aumento da temperatura retarda o processo retrógrado. Portanto, pratos de cereais e massas, que são armazenados em 4 banho-maria com uma temperatura de 70-80? С, terão boas características organolépticas em 4 horas. Se você colocar peixes, batatas, mingaus, etc. no forno proposto à noite, então pela manhã o café da manhã estará pronto – incluindo água quente para chá, café (no refrigerador a temperatura da água é 95? С).

O forno solar pode ser usado para extrair (digerir) gordura do osso comestível – quanto tempo leva? 10 horas, para preparar ração para animais de estimação e pássaros.

A água que foi submetida a tratamento térmico em um tubo colocado ao longo do fundo da lagoa de sal solar 1 será pasteurizada, isto é, aquela na qual as bactérias patogênicas são destruídas e a atividade vital de outros microorganismos é significativamente suprimida. Como você sabe, o efeito da pasteurização é predeterminado pela temperatura de aquecimento e pela duração da retenção da água nessa temperatura. A temperatura mínima de pasteurização é de 63 ° C, e a manutenção nesta temperatura deve ser de pelo menos 60 minutos. Na prática, o efeito de pasteurização é obtido quando a água é aquecida a uma temperatura de pelo menos 80 ° C e mantida por 15 a 20 s..

Água submetida a pasteurização é destinada à lavagem de pratos, talheres, unidades e peças de equipamentos alimentícios.

O forno solar também pode ser utilizado tanto para inúmeros tipos de atividades produtivas, como para atender um grande fluxo de veranistas, viajantes, principalmente porque seu fluxo principal é sempre no verão..

Para saciar o apetite dos gourmets, que, via de regra, abundam entre os veranistas, mas não com as carteiras vazias, o heliômero pode ser utilizado para secar, cozinhar e defumar enchidos, fumeiros e semifumados, enchidos, salsichas, salsichas, carnes de porco e produtos de peixe.

O forno solar permite fornecer uma das principais etapas do processo tecnológico para a produção de enchidos, conservas, carnes e produtos de peixe – tratamento térmico (tabela 3).

Tabela 3 – Operações tecnológicas de tratamento térmico de embutidos e carnes defumadas

Como você pode ver na tabela 3, a energia solar acumulada na lagoa de sal solar, como alguma outra, é adequada para as operações mais delicadas de preparação de pratos gourmet..

Os benefícios de preparar pratos gourmet são óbvios, já que o custo do peixe defumado no varejo é 2 vezes maior do que o fresco.

A temperatura do ambiente de trabalho para a fumaça a frio é de 20 – 45, e para a fumaça a quente de 60 a 150 ° C, o que permite fumar também usando a energia de um tanque de sal.

O tratamento térmico oportuno (pasteurização), no qual a microflora patogênica é destruída sob a influência da alta temperatura, contribui para a prevenção da deterioração do produto e aumento de sua vida útil. O forno solar pode ser usado para fazer banhos de amadurecimento de creme, nos quais o creme é aquecido à temperatura de ser batido em manteiga. No forno solar (câmara), é possível realizar a secagem a vácuo na produção de ração animal (farinha de carne e ossos, carne, sangue e ossos) e gorduras técnicas por via seca.

Os volumes de produtos – leite, cerveja, vinho e outros – a serem pasteurizados são enormes. A eficiência da pasteurização de produtos lácteos a uma temperatura de 76 ± 2 ° C é 98,3 – 99,5%, e a 82 ± 2 ° C – 99,6 – 99,8%.

Cozinhar alimentos e rações para animais vai se assemelhar ao trabalho das modernas máquinas de lavar, quando o principal é carregar coisas simples (e, para cozinhar, os produtos semiacabados necessários), e então tudo acontece no modo automático.

Aplicação do aquecedor solar nas regiões sul

Nas oleaginosas do Uzbequistão, no processamento do caroço do algodão, obtém-se como produto secundário farelo, que é comercializado como ração concentrada, pois contém mais de 40% de proteína bruta..

A farinha de algodão não deve conter mais do que 0,02% de gossipol livre. Caso contrário, ao alimentar os animais, a refeição pode levar ao envenenamento, já que o gossipol é um veneno celular, vascular e nervoso que causa processos inflamatórios nos tecidos. Essa toxina afeta o coração, fígado, rins, causa hemorragias e infiltrações nos órgãos afetados. Recomenda-se que o farelo de algodão seja incluído nas rações de vacas leiteiras, bovinos de corte e ovelhas até certo ponto. É problemático usar farinha na ração para porcos, que, como as aves, são sensíveis às manifestações tóxicas do gossipol. Para melhorar a ração dos animais de fazenda e aves, os criadores de gado precisam de rações com baixo teor de gossipol livre (até 0,01%) e fibra (até 15%). Anteriormente, tal farelo era obtido nas condições industriais do Kokand MZhK com base na fritura a baixa temperatura de farelo de semente de algodão moído grosseiramente a 75 – 80 ° C e processamento da polpa usando o método de extração pré-impressão. Porém, ao mesmo tempo, os indicadores técnicos e econômicos do empreendimento pioraram, devido ao consumo adicional de energia.

Assim, para fritar a farinha, sem prejudicar o desempenho dos empreendimentos, por falta de consumo de combustível orgânico, é possível utilizar um forno solar de grande porte para a fervura do farelo de algodão, dotado de mecanização adequada..

O uso generalizado de aquecedores solares na Rússia reduzirá significativamente o consumo desnecessário de combustível, melhorará a situação ambiental, aumentará a segurança energética da população, da indústria de recreação e serviços públicos e aumentará sua soberania energética..