- •Введение
- •1 Особенности дисциплины «Процессы и аппараты пищевых производств», ее связь с другими дисциплинами
- •2 История создания и развития курса. Роль российских ученых в его формировании
- •1 Основные положения и научные основы дисциплины
- •1.1 Основные понятия и определения.
- •1.2 Классификация процессов пищевых производств
- •1.3 Закон сохранения массы и энергии. Энергетический и материальный балансы
- •1.4 Законы переноса массы и энергии. Принцип движущей силы
- •1.6 Моделирование процессов и аппаратов
- •1.5 Законы равновесия и принцип оптимизации процессов
- •1.7 Метод анализа размерностей
- •2 Гидромеханические процессы
- •2.1 Основные определения и основы гидравлики
- •2.2 Дифференциальное уравнение равновесия Эйлера
- •2.3 Основное уравнение гидростатики
- •2.4 Некоторые практические приложения основного уравнения гидростатики
- •2.5 Основные задачи гидродинамики
- •2.6 Классификация неоднородных систем и методы их разделения
- •2.7 Материальный баланс процесса разделения
- •2.8 Осаждение в поле сил тяжести (отстаивание)
- •2.9 Осаждение под действием центробежной силы
- •2.10 Основные закономерности осаждения в центробежном поле
- •2.11 Фильтрование
- •2.12. Основы мембранных технологий
- •2.12.2. Методы создания полупроницаемых мембран
- •2.12.3. Схемы аппаратов разделения на полупроницаемых мембранах
- •2.12.4. Технологические расчеты мембранных аппаратов
- •2.13 Общая характеристика процессов перемешивания и смешивания
- •2.14. Перемешивание в жидкой среде
- •2.15 Перемешивание и смешивание сыпучих и пластических материалов
- •2.16 Псевдоожижение (кипящий слой)
- •3 Механические процессы
- •3.1 Измельчение твердых материалов
- •3.1.5.Измельчение в воздушном потоке
- •3.1.5.1. Действие воздушного потока на измельчаемый материал
- •3.1.5.2. Измельчение в струйной мельнице
- •3.1.5.3 Действие воздушных потоков при измельчении в роторной мельнице с зубчатоподобным зацеплением
- •3.2 Сепарирование
- •4 Тепловые процессы
- •4.1 Основы теплообмена в пищевой аппаратуре
- •4.2 Тепловые балансы
- •4.3 Основное уравнение теплопередачи
- •4.5. Теплопередача через цилиндрическую стенку.
- •4.7. Уравнение теплопередачи при прямотоке и противотоке теплоносителей.
- •4.8. Определение температуры стенок.
- •4.9. Нагревание, охлаждение пастеризация и стерилизация.
- •4.10. Выпаривание
- •4.11.Конденсация.
- •5. Массообменные процессы
- •5.1. Классификация и краткая характеристика процессов массообмена.
- •5.2.Сушка пищевых продуктов
- •5.2.1.Свойства влажного воздуха
- •5.2.1.Увлажнение продукта в негерметичной упаковке
- •5.2.3.Формы связи влаги с материалом
- •5.2.4.Показатели влажности материала.
- •5.2.4. Процесс сушки
- •5.3.Сушильное оборудование
- •5.3.1.Способы сушки, реализуемые в сушилках
- •5.3.2.Устройство сушилок
- •Эксплуатационные показатели барабанных сушилок
1 Основные положения и научные основы дисциплины
1.1 Основные понятия и определения.
Совокупность взаимодействующих сред называется системой. Изменение состояния какой-либо системы, ее беспрерывное движение и развитие, происходящее в природе, лаборатории, обществе, именуется процессом.
Под словом «аппарат» понимается любое устройство, в котором протекает технологический процесс. Чаще всего аппарат является сосудом, снабженным различными механическими приспособлениями. Однако некоторые из рассматриваемых в данном курсе устройств являются типичными рабочими машинами, например, дробилки.
Машина, - это устройство, выполняющее механическое движение для преобразования энергии или превращения ее в работу с целью облегчения физического и умственного труда.
Фаза – определенное количество вещества, физически однородное во всей массе. Система может состоять из одной или нескольких фаз.
Компонент – чистые химические соединения, из которых состоят фазы и которые могут переходить из одной фазы в другую.
Состояние системы определяется совокупностью ее интенсивных свойств – параметров, в качестве которых приняты давление, температура, концентрация, удельный объем.
Число независимых параметров, которое может быть выбрано произвольно и определяет значение остальных параметров, носит название числа степеней свободы.
Технология – наука о практическом применении законов физики, теоретической механики и других базисных наук для проведения технологических процессов. Наука эта возникла как самостоятельная отрасль знания в конце XVIII в. в связи с ростом крупного машинного производства.
1.2 Классификация процессов пищевых производств
В зависимости от основных закономерностей, характеризующих протекание процессов, последние делятся на следующие группы: гидромеханические, механические, тепловые, массообменные процессы.
К гидромеханическим процессам, основой которых является гидромеханическое или гидростатическое воздействие на материалы, относят перемешивание и смешивание жидких сред, отстаивание, фильтрование, центрифугирование, очистку воздуха и газов. Движущей силой этих процессов является гидростатическое, гидродинамическое давление или центробежная сила.
К механическим процессам, основой которых является механическое воздействие на твердые материалы, относят измельчение, сортирование, прессование и смешивание сыпучих материалов. Движущими силами этих процессов являются силы механического воздействия на материалы.
К тепловым процессам, основой которых является изменение теплового состояния взаимодействующих сред, относят нагревание, охлаждение, выпаривание, конденсацию и получение искусственного холода. Движущей силой этих процессов является разность между температурами взаимодействующих сред.
К массообменным (диффузионным) процессам, в которых наряду с теплопередачей большую роль играет переход вещества из одной фазы в другую за счет диффузии, относятся абсорбция, адсорбция, сушка перегонка и ректификация, экстрагирование и кристаллизация. Движущей силой этих процессов является разность концентраций вещества во взаимодействующих фазах.
Каждый из указанных процессов может протекать периодически, непрерывно и полунепрерывно.
При периодическом процессе исходный материал загружается в аппарат, обрабатывается в нем, после чего готовый продукт выгружается, и аппарат снова загружается. При этом состояние обрабатываемого материала и параметры процесса изменяются с течением времени.
При непрерывном процессе загрузка и разгрузка аппарата производятся непрерывно, все стадии процесса протекают одновременно, но в разных зонах аппарата; при этом вследствие установившегося процесса в каждой зоне аппарата физическое состояние материала и параметры процесса с течением времени остаются практически неизменными. По сравнению с периодическими непрерывные процессы обеспечивают более высокую производительность аппарата, получение однородного продукта высокого качества, равномерность потребления тепла, воды и электроэнергии, более безопасные условия труда и возможность автоматизации процесса. Аппараты непрерывного действия более компактны и требуют меньших капитальных и эксплуатационных затрат.