6

МИНИСТЕРСТВО АГРАРНОЙ ПОЛИТИКИ УКРАИНЫ

КЕРЧЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Оборудования пищевых и рыбообрабатывающих производств»

«ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ПИЩЕВЫХ ПРОЗВОДСТВ»

Конспект лекций

для студентов дневной и заочной форм обучения направления

6.090200 « Инженерная механика»

специальности «Оборудование перерабатывающих и

пищевых производств»

Керчь, 2008

Автор – Соколенко О.Н. ст. преп. кафедры ОПРП КГМТУ.

Рецензент – ст. преп. Каф. ОПРП Карнаушенко Ю.В.

Методические указания рассмотрены и одобрены на заседании кафедры ОПРП КГМТУ,

протокол № _____ от _____________ 200 ___ г.

Методические указания рассмотрены и рекомендованы к утверждению на

заседании методической комиссии ТФ КГМТУ,

протокол № ______ от _____________ 200____ г.

Методические указания утверждены на заседании методического совета

КГМТУ,

протокол № _____ от _____________ 200 ____ г.

© Керченский государственный морской технологический университет

Лекция №1 - 2 часа.

Курс «Процессы и аппараты пищевых производств» основывается на общих законах физики и химии и является теоретической основой технологии рыбных продуктов, позволяющей проанализировать и рассчитать процесс, найти наивыгоднейшие его параметры, а так же разработать и рассчитать аппаратуру, необходимую для проведения данного процесса.

Процесс—это последовательные и закономерные изменения в системе, приводящие к возникновению в ней новых свойств.

Аппарат - это устройство, в котором осуществляется определенный технологический процесс.

Прообразом современного курса «Процессы и аппараты пищевых производств» является книга проф. А. К. Крупского «Начальные главы учения о проектировании по химической технологии», опубликованной в 1909 г.

Основными целями расчета процессов и аппаратов является:

• вычисление расходов исходных материалов и выхода готовой продукции;

• определение энергетических затрат и расхода теплоносителей;

• определение оптимальных режимов работы и соответствующей им рабочей поверхности или рабочего объема аппарата;

• расчет основных размеров аппарата.

ПАПП в зависимости от закономерностей, характеризующих их протекание, разделяют на 5 основных групп:

1. Гидромеханические процессы, скорость которых определяется законами гидродинамики (осаждение, фильтрование, перемешивание).

2. Тепловые процессы, скорость которых определяется законами теплопередачи (нагревание, выпаривание, охлаждение и конденсация).

3. Массообменные (диффузионные) процессы, скорость этих процессов определяется скоростью перехода веществ из одной фазы в другую, т.е. законами массопередачи.

4. Химические процессы, связанные с превращением веществ и изменением их химических свойств. Скорость этих процессов определяется закономерностями химической кинетики.

5. Механические процессы -измельчение твердых материалов, классификация сыпучих материалов и их смешение.

Целесообразно классифицировать пищевые аппараты следующим образом:

1. гидромеханические

2. тепловые

3. массообменные

4. реакторы—аппараты для осуществления химических превращений

5. измельчающие и классифицирующие машины.

Кинетические закономерности основных процессов пищевой технологии.

Без знания кинетических закономерностей процессов не предоставляется возможным рассчитать основные размеры аппаратов.

Кинетические закономерности гидромеханических, тепловых, массообменных и химических процессов могут быть сформулированы в виде общего закона: скорость процесса прямо пропорциональна движущей силе и обратно пропорциональна сопротивлению.

Назвав величину, обратную сопротивлению, коэффициентом скорости, запишем основные кинетические условия уравнения.

Для движения потока материалов через аппарат:

(1)

где: - объем протекающей жидкости; - площадь сечения аппарата, - время; - коэфф. скорости процесса, - перепад давления в аппарате, -сила сопротивления среды.

Для движения (переноса) тепла:

(2)

где: - количество переданного тепла, - поверхность теплообмена, - коэфф. Теплопередачи, - средняя разность температуры между обменивающимися теплом материалами, - сила сопротивления среды.

Для переноса вещества из одной фазы в другую:

(3)

где: - кол-во вещества перенесенного из одной фазы в другую, -поверхность контакта фаз, - время; - коэфф. массопередачи, -разность между равновесной и рабочей концентрациями веществ фазах, - сила сопротивления среды.

Для химических превращений:

(4)

где: - кол-во прореагировавшего в химическом процессе вещества, —реактора, - время; - коэфф. скорости химического процесса, -движущая сила процесса, которая является функцией концентрации реагирующих веществ.

Анализ процессов и расчет аппаратов проводят в определенной последовательности. Сначала, исходя из законов гидродинамики или термодинамики, выявляют условия равновесия и определяют направление протекания процесса. По данным о равновесии устанавливают начальные и конечные значения параметров процессов.

На основании закона сохранения энергии составляют материальный баланс:

(5)

где: - кол-во исходных материалов, - кол-во конечных продуктов.

Далее определяют тепловой эффект процесса и, исходя из закона сохранения энергии, составляю тепловой баланс:

(6)

где: - тепло поступающее в аппарат с исходными материалами, - тепловой эффект процесса, - тепло уходящее из аппарата с конечными продуктами, - потери тепла в окружающую среду.

По величинам характеризующим рабочие и равновесные параметры, определяют движущую сил процесса.

На основании законов кинетики (гидромеханики, теплопередачи, массопередачи, скорости протекания химических реакций) находят коэфф. скорости процесса.

По полученным данным определяют основной размер аппарата: ёмкость, площадь поперечного сечения, поверхность нагрева, поверхность фазового контакта и т д Для этого используют общее соотношение:

(7)

где: - основной размер аппарата, - кол-во материала, перерабатываемого в единицу времени, —движущая сила процесса, - коэфф. скорости процесса.

Движущая сила и коэфф. скорости процесса являются основными величинами при определении размеров аппаратов.