Змістовний модуль 4. Масообмінні процеси

4.1. Теоретичні основи масообмінних процесів.

Класифікація процесів масообміну: сорбція, екстракція, ректифікація, сушка, розчинення, кристалізація. Массопередача і масовіддачі. Суть процесу дифузії. Рушійна сила процесу дифузії. Молекулярна та турбулентна дифузія. Основні закони дифузійної кінетики. Швидкість і коефіцієнт молекулярної дифузії. Швидкість і коефіцієнт турбулентної дифузії.

Диференціальне рівняння молекулярної дифузії. Конвективна дифузія. Основи теорії масопередачі. Критерії подібності і критеріальні рівняння масообміну.

Массопровідність. Закон кінетики переносу розподіляючої речовини. Фізична суть процесу переміщення розподіляючої речовини з твердої в рідку фазу. Подібність теплових і дифузійних процесів. Подібність переносу теплоти та маси.

4.2. Абсорбція.

Фізична суть процесу абсорбції. Область застосування абсорбції в харчовій промисловості. Абсорбенти. Ізотерми сорбції та десорбції. Процес абсорбції при противотоці і прямотоці. Абсорбція з багатокомпонентних сумішей. Графічне зображення процесів. Закон Генрі. Рушійна сила процесу абсорбції. Метод графічного розрахунку сорбційних процесів. Типи абсорберів. Вимоги, які пред'являють до абсорбера. Фізична суть та застосування процесу десорбції в харчовій промисловості.

4.3. Адсорбція

Фізична суть процесу адсорбції. Види адсорбції. Область застосування процесу в харчовій промисловості. Мимовільна адсорбція харчових продуктів і боротьба з нею. Адсорбенти. Адсорбційна здатність адсорбентів. Аналіз процесу адсорбції. Рівняння матеріального балансу. Апарати для проведення процесу. Розрахунок адсорбційної апаратури.

4.4. Екстрагування

Фізична суть і призначення процесів екстрагування. Основи теорії екстрагування. Екстрагування з твердих тіл. Дифузія екстрагованої речовини з внутрішніх шарів в зовнішні (внутрішня дифузія). Перехід екстрагованої речовини з поверхні в розчинник (зовнішня дифузія). Швидкість внутрішньої і зовнішньої дифузії, шляхи інтенсифікації процесу. Вплив термодифузії на процес екстрагування. Матеріальний баланс екстрагування. Апарати для проведення процесу екстрагування. Схема розрахунку екстракторів.

4.5. Ректифікація

Фізична суть процесу. Бінарні та багатокомпонентні суміші. Види перегонки. Дистиляція і ректифікація. Основи теорії і закони перегонки. Екстракційна ректифікація. Азеотропна ректифікація. Багатокомпонентна ректифікація. Дефлегмації. Апарати для проведення процесів дистиляції та ректифікації. Визначення числа тарілок ректифікаційної колони. Матеріальний і тепловий баланси ректифікаційних апаратів. Молекулярна дистиляція, фізичні основи процесів. Апарати для проведення процесу. Схема розрахунку апаратів.

4.6. Сушка

Загальна характеристика процесу. Способи зневоднення. Мета і значення процесу сушіння у харчовій промисловості. Властивості вологих матеріалів. Види зв'язку вологи з матеріалами: хімічна, фізико-хімічна та механічна. Вільна і зв'язана волога. Рівноважна вологість матеріалу. Кінетика сушіння. Рушійна сила процесу.

Фізична суть процесу сушіння: переміщення вологи з середини матеріалу до його поверхні. Пароутворення, переміщення пари від поверхні матеріалу в навколишнє середовище. Криві сушіння і швидкості сушіння. Діаграма вологого повітря. Графічні методи характеристики процесу. Способи сушіння, які застосовуються в харчовій промисловості. Види сушіння: природна і штучна. Основні види штучної сушки: конвективна, контактна, радіаційна, сублімаційна.

Особливості та області застосування основних видів сушіння. Основні апарати для сушіння продуктів і принцип їх дії. Конвективні камерні (шафові), стрічкові, барабанні, сушарки для сушіння в псевдозрідженому шарі. Розпилювальні сушарки: форсункові і дискові. Контактні і вальцьові сушарки. Сублімаційні сушарки.

Матеріальний і тепловий баланси сушіння. Основи розрахунку сушильних пристроїв.

Способи інтенсифікації та зниження енергоємності процесу сушіння.

4.7. Розчинення

Фізична суть і призначення процесів розчинення і набухання в харчовій промисловості. Концентрація насиченого розчину. Розчинення газів у рідинах. Закони Генрі і Рауля. Взаємна розчинність рідин. Вплив температури на розчинність, критична температура розчинення. Розчинність твердих речовин у рідинах. Концентрування і розбавлення розчинів. Розчинники та розчинні речовини. Апарати для проведення процесів розчинення. Процеси набухання (гідратації) харчових продуктів. Зміна обсягу продуктів при їх набуханні. Реологічні властивості продуктів в процесі набухання. Інтенсифікація процесів набухання.

4.8. Кристалізація

Основи теорії кристалізації. Область застосування в харчовій промисловості. Криві рівноваги. Зародження і ріст кристалів. Масова кристалізація. Кінетика процесу. Матеріальний і тепловий баланси процесу кристалізації. Способи кристалізації. Отримання перенасиченого розчину шляхом його охолодження, випарювання розчинника. Екстрактивна кристалізація. Апарати для проведення процесу кристалізації.

4.9 Електрофізичні процеси обробки харчових продуктів

Обробка продуктів в електростатичному полі. Фізична суть і сфера застосування процесу. Апаратурне оформлення. Обробка в ВЧ-і НВЧ-полях. Фізична суть і сфера застосування процесів. Основні закономірності процесу. Апарати для обробки продуктів в ВЧ-і НВЧ-полях. Обробка ВЧ-випромінюванням.

Фізична суть і сфера застосування процесу. Апарати для ВЧ-обробки харчових продуктів.