Laboratorna_robota_3_6

Таблиця 4.1.1.

вході в сушарку (приймається рівною температурі повітря в приміщенні t0); qM - питомі втрати теплоти на нагрівання матеріалу, кДж/кг вологи; qН.С - питомі втрати теплоти в навколишнє середовище, кДж/кг вологи.

38

Питомі втрати теплоти на нагрівання матеріалу в сушарці визначають за рівнянням

θ2 - температура матеріалу на виході з сушарки.

Питомі втрати теплоти в навколишнє середовище визначають з рівняння:

Визначивши питомі втрати теплоти, розраховують поправку на дійсну сушарку.

4.Зображення стану повітря і побудова процесу сушіння в І-

Хдіаграмі (рис. 4.1.2) (діаграма Д.13)

За заданими значеннями початкової температури t0 і початкової відносної вологості ϕ0 визначають положення точки А, яка характеризує стан свіжого повітря. На перетині лінії сталого вологовмісту х0 = const з ізотермою t1 = const знаходять точку В, яка характеризує стан нагрітого повітря перед сушильною камерою. Через точку А проводять лінії І = const, х = const і визначають значення питомої ентальпії І0 і питомого вологовмісту х0 свіжого повітря.

Провівши через точку В лінії І = const і ϕ = const, визначають параметри нагрітого в калорифері повітря І1, ϕ1, х1 = х0.

Точка С, яка характеризує стан повітря на виході з сушарки при теоретичному процесі сушіння, міститься на перетині ізотерми t2 та І1

= const.

Теоретичний сушильний процес у барабанній сушарці для заданих умов зображається лінією ВС.

Лінія реальної сушарки починається в точці В і пройде вище лінії І1 = const, якщо Δ>0 або нижче лінії І1 = const, якщо Δ<0.

39

Рис. 4.1.2

Через довільну точку е на лінії ВС проводять горизонтальну лінію eF до перетину з лінією х0 = const. Потім паралельно осі ординат проводять лінію еЕ.

Довжина відрізка еЕ

де М1, Мх - відповідно масштаби осі питомої ентальпії і осі питомого вологовмісту діаграми.

Якщо > 0, відрізок еЕ відкладають в гору від точки е, при Δ< 0 - вниз. Через точки В і Е проводять лінію реальної сушарки до перетину з лінією t2 = const.

Отримана точка С1 характеризує стан повітря на виході з сушильного барабана.

Весь процес, що відбувається в реальній сушарці, зображається ламаною лінією АВС1.

При побудові процесу за допомогою діаграми І-Х визначають всі невідомі параметри вологого повітря.

5. Розрахунок витрат повітря в сушарці.

40

Питому витрату повітря, що подається в сушільний барабан, визначають з рівняння, кг/кг вологи,

де І1 і І0 - питома ентальпія свіжого повітря відповідно до і після калорифера, кДж/кг с.п.

Знаючи напругу барабана по волозі, тобто кількість вологи, що видаляється з матеріалу в І м3 простору сушильного барабана, можна

де D і В - відповідно діаметр і довжина барабана, м.

Діаметр барабана визначають виходячи з витрати сухого повітря

L.

де V0 - об‘єм вологого повітря, який припадає на 1 кг сухого повітря, м3/кг сухого повітря, визначається з табл. Д.11 залежно від температури t2 і відносної вологості ϕ2 повітря, яке виходить з сушильного барабана; β - коефіцієнт заповнення барабана, який приймається в межах 0,04...0,06; ω - швидкість сушильного агента в барабані; при сушінні цукру-піску ω = 0,5...1м/с.

41

За відомими об‘ємами барабана і діаметром довжину визначають з рівняння

Діаметр барабана рекомендується приймати 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2400, 2800 мм. Відношення довжини барабана до його діаметра B/D = 3,5...7.

ЛІТЕРАТУРА

1.Процеси і апарати харчових виробництв. (Під ред. І.Ф.

Малежика). – К.:НУХТ., 2004.– 400 с.

2.Процеси і апарати харчових виробництв: Збірник задач / За ред. В.М. Стабнікова. – К.: Вища шк., 1972. – 268 с.

3.Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. – Л.:

Химия, 1981. – 560 с.

4.Проектирование процессов и аппаратов пищевых производств / Под ред. В.Н. Стабникова. – К.: Выща шк., 1982. – 199 с.

5.Процессы и аппараты пищевых производств. Примеры и задачи: Учеб. пособие / А.П. Николаев и др.; Под общ. ред. А.П. Николаева. – К.: Выща шк., 1992. – 232 с.

6.Ніколаєв О.П. Гідромеханічні процеси у полі гравітаційних і відцентрових сил: Конспект лекцій. – К.: КТІХП, 1993. – 48 с.

42

ДОДАТКИ

ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ МОЛОКА.

До фізичних властивостей молока відносять густину, в’язкість, поверхневий натяг, осмотичний тиск, температуру замерзання і кипіння, питому теплоємність, електропровідність, оптичні властивості і інш.

Густина (ГОСТ 3625 - 71) – маса при 200С, заключена в одиницi об’єму. При цьому густину не можна ототожнювати з питомою вагою, хоч чисельно вони мало чим відрізняються одна від одної (густинa молока округлено на 0,002 менше величини питомої ваги).

Густину виражають в кг на куб. метр, або в г на куб. см. Її величина залежить від густини складових частин молока, при чому білки, вуглеводи і солі підвищують густину, а жир - знижує.

Таблиця Д.1

Густина складових частин молока.

Густину молока визначають спеціальним молочним ареометром, при 200С вона коливається в межах 1027…1032 кг/м3 (1,027…1,032 г/см3). В середньому густина для коров’ячого молока прийнята 1030

кг/м3 (1,030 г/см3).

Якщо переводити густину молока в питому вагу потрібно до її величини добавити цифру 2 (0,002), а при переводі питомої ваги в густину її вираховують з величини питомої ваги.

Між густиною (градуси ареометру) розбавленого молока і часткою добавленої до нього води D встановлена залежність

ρp = ( 65.23 – D ) / 2.33

Формула справедлива при D = 0... 21%.

Залежність між D і температурою замерзання молока Тр

D = 99,9 + 181,8 (Тр – 273).

Між ρ (кг/м3.) і Тр (К) справедлива залежність

43

Із збільшенням в молоці вмісту знежирених сухих речовин (ЗСР) його густина кг/м3 збільшується (3, с. 152): при 8,2 < ЗСР < 10,2% і Т = 283 К

ρ = 1005 + 3,14 ЗСР Вміст знежирених сухих речовин більш суттєво впливає на

густину молока, ніж вміст жиру. Визначається це тим, що густина знежирених сухих речовин (1600 кг/м3) більше відрізняється від цього показника води, чим густина жиру (ρ = 930 кг/м3) при Т = 288 К.

Із збільшенням в молоці вмісту сухих речовин (n) його густина збільшується

ρ = 1019 + 1,05 n,

де n – вміст сухої речовини, % мас.

Ця формула справедлива при Т = 283 К і n = 11,3…16%.

В інтервалах Т = (273... 300) К і n = 0 …100% густину (кг/м3) молока рекомендовано визначати за формулою

ρ = 996 + 3,24 n,

При підвищенні температури молока його густина (кг/м3) зменшується

при 274 < Т < 283 К ρ = 1087 – 0.19 Т; при 283 < Т < 343 К ρ = 1166 – 0.45 Т – 0.77 Ж – 0.0146(Т - 273) Ж.

Густина молока (кг/м3) в залежності від температури (Т = 274...283 К) і вмісту сухих речовин (n = 11.5…16%), або знежирених сухих речовин (ЗСР = 8.2... 10.2%) виражається наступними формулами:

ρ= 1072.3 – 0.188 Т + 1.05 n;

ρ= 1055.7 – 0.179 Т + 3.14 ЗСР,

44

де ЗСР – вміст знежиреної сухої речовини, % мас.

Таблиця Д.3

Формули для визначення густини молока (кг/м3) при Т = 293…303 К

В’язкість - властивість рідини діяти опір при зміщенні однієї її частини відносно другої. Одиниця в’язкість (η) пуаз (по прізвищу французького вченого Пуазейля). На практиці часто користуються величиною 0,01П - сантипуазом (сП).

В молоці частіше визначають відносну в’язкість (по відношенню до води)

η = dt / t1

де d - густина молока г/см3; t - час витікання молока, с; t - час витікання води, с.

В’язкість обезжиреного молока мало чим відрізняється від тягучості цільного. На її величину впливає і температура: при нагріванні до 650С вона трохи зменшується внаслідок руйнування жирових кульок, які злиплись, тому при сепаруванні молоко підігрівають до 35 – 450С. При пастеризації вище 650С в’язкість зростає.

В’язке молоко дає кращий згусток при виготовленні кисломолочних продуктів і гальмує синерезис (виділення сироватки).

Поверхневий натяг - сила, яка діє на поверхню рідини; ця сила скорочує поверхневий шар рідини, надаючи йому форму кулі

Поверхневий натяг води при 200С дорівнює 72,8 ·10-3 H/м (72,8 дин/см), молока – 49 ·10-3 H/м (49 дин/см).

Більш низький в порівнянні з водою поверхневий натяг молока пояснюється наявністю в ньому речовин, які знижують цей натяг.

До них відносяться ліпопротеїди, які скупчуються навкруги жирових кульок, лецитин, а також жири і білки. Між в’язкістю і поверхневим натягом молока існує зворотна кореляційна залежність.

Поверхневий натяг можна визначити з допомогою сталагмометра по кількості крапель в відомому об’ємі досліджуваної

45

рідини і кількості крапель води в такому ж об’ємі при тих же температурних умовах.

Поверхневий натяг

Х = 72.8 ·10-3 · b · d / a

або

Х = 72.8 ·10-3 · a” / b” ,

де 72,8·10-3 - значення поверхневого натягу води при 200С, Н/м; в, а – число крапель відповідно води і досліджуваної рідини; а” , b” - маса однієї краплі відповідно досліджуваної рідини і води.

Осмотичний тиск і точка замерзання молока як біологічної рідини не відрізняється від таких у крові. Осмотичний тиск молока обумовлений майже всіма складовими частинами останнього, але далеко не в однаковій мірі. На осмотичний тиск молока впливають головним чином високодисперсні речовини – молочний цукор і солі.

Завжди осмотичний тиск вимірюють по точці замерзання, так як між ними існує взаємозв’язок.

Відомо, що розчини, які мають в 22,4 кг (при 00С) одну грам молекулу речовини, мають осмотичний тиск, який дорівнює 1 атм.

Отже, вміст однієї грам молекули в одному кг рідини обумовлює осмотичний тиск в 22,4 атм. Відомо також, що при розчиненні 1 грам молекули іншої речовини в 1 л води температура замерзання розчину знижується на 1,86 °С, з відхиленням від - 0,54 до - 0,57°С. Вираховуємо осмотичний тиск молока:

1,86°С – 22,4 атм.

0,555°С - y

Звідси у = 0.555 · 22.4 / 1.86 = 6.7 атм,

тобто у здорових тварин осмотичний тиск молока в середньому дорівнює 6,7 атм.

Осмотичний тиск – величина досить постійна, так як фізіологічні функції організму також відносно постійні. Ця величина змінюється тільки при захворюванні тварин. Зміна осмотичного тиску в свою чергу веде до зміни точки замерзання молока. Остання звичайно знижується до -0,8…-0,9°С, при захворюванні тварин підвищується до 0°C, при додаванні води до молока. Тому точку замерзання молока можна розглядати як один з показників стану здоров’я тварини.

Метод кріоскопії (визначення точки замерзання) може бути використаний для виявлення в молоці добавленої води, солі, бури, а також встановлення порушених нормальних функцій організму.

46

Питома теплоємність – це кількість теплоти, необхідна для нагрівання маси одного кг на 1°С. Визначення проводять нагріваючи певну масу речовини від 14,5 °C до 15,5 °С (питому теплоємність молока визначають при більш високій температурі, приблизно близько 30 °С, коли жир в ньому знаходиться в рідкому стані. Ця прихована теплота плавлення збільшує теплоємність молока. Якщо визначити питому теплоємність молока різної жирності при вказаних температурах, то з збільшенням вмісту жиру в молоці буде підвищуватись і питома теплоємність, тоді як насправді вона повинна знижуватись, так як жир має низьку питому теплоємність. При більш високій температурі питома теплоємність зменшується із збільшенням вмісту жиру в молоці. Питома теплоємність цільного молока дорівнює 0,910…0,925; згущеного 0,53…0,56; сухого 0,50. Н.Головкін і Г.Чежов запропонували обчислювати теплоємність продуктів за формулою

С = С1·А + С2·В

де С, С1, С2 – питома теплоємність відповідно продукту, води і сухих речовин, Дж/ (кг · К) або кал/(г · 0С); А та В вміст води і сухих речовин.

Таблиця Д.4

Питома теплоємність молока при жирності Ж = 3,2% (Дж/(кг · К))

Таблиця Д.5

Теплопровідність молока λ, Вт/( м К )

47