Порядок выполнения работы. Контрольные вопросы: Лабораторная работа № 5.2

Продолжительность работы 2 часа

Изучение процесса выпаривания

Выпариванием называют процесс сгущения растворов путем удаления из них части воды испарением. При этом по мере испарения воды и удаления ее из аппарата в виде пара концентрация нелетучих сухих веществ в растворе, остающемся в аппарате, повышается. С помощью выпаривания получают и перенасыщенные растворы, в которых затем проводят кристаллизацию, например растворы сахарозы, фруктозы, молочного сахара и др.

В отличие от испарения, протекающего при температуре, которая ниже температуры кипения раствора, выпаривание происходит при кипении, т. е. в условиях, когда давление пара над раствором равно давлению в рабочем объеме аппарата. Выпаривание широко применяют в сахарном, консервном, кондитерском, молочном и других производствах. Для нагревания растворов до температуры кипения на практике, как правило, используют водяной пар, который называют греющим, или первичным, в отличие от вторичного (сокового) пара, образующегося из выпариваемых растворов (соков). Процесс выпаривания проводят под избыточным давлением или под вакуумом. При выпаривании под избыточным давлением вторичный пар имеет высокую температуру, поэтому его часто используют для нагревания в различных теплообменных аппаратах, работающих под меньшим давлением. В этом случае эффективность выпарной установки повышается. Однако повышение температуры и давления вторичного пара связано с соответствующим увеличением давления греющего пара и стоимости установки, кроме того, при повышении этих параметров ухудшается качество многих пищевых сред (молока, сахарных и томатных соков и др.), особенно в их концентрированном виде.

При выпаривании под вакуумом точка кипения раствора снижается, что позволяет использовать для обогрева вакуум-выпарных аппаратов пар низкого давления. Этот способ широко применяется для выпаривания растворов, разлагающихся при повышенных температурах, и растворов, имеющих высокую точку кипения при атмосферном давлении. Достоинствами выпаривания под вакуумом являются также уменьшение потерь тепла в окружающую среду и увеличение полезной разности температур греющего пара и кипящего раствора. Это позволяет уменьшить поверхность теплообмена и габаритные размеры аппарата.

По мере сгущения раствора изменяются его физические свойства: температура кипения, теплопроводность, теплоемкость, вязкость, температуропроводность и др. С ростом концентрации уменьшается теплопроводность, теплоемкость и температуропроводность раствора и увеличивается его вязкость. При этом ухудшаются условия теплоотдачи от поверхности нагрева аппарата к кипящему раствору, что и должно учитываться при расчете, конструировании и эксплуатации выпарных аппаратов.

Выпаривание раствора может осуществляться в одном выпарном аппарате (однокорпусная установка) либо в ряде последовательно соединенных выпарных аппаратов (многокорпусная установка). В однокорпусной установке тепло греющего пара используется однократно, а тепло вторичного пара, уходящего из аппарата, обычно не используется.

В многокорпусной выпарной установке вторичный пар, уходящий из любого предыдущего корпуса, является греющим паром для последующего, в котором раствор кипит при более низком давлении. Этот метод проведения процесса обеспечивает значительную экономию тепла, поэтому в промышленности он имеет большое распространение.

По методу ведения процесса различают периодическое и непрерывное выпаривание. При периодическом процессе исходный раствор можно загружать за один прием либо порциями. После достижения необходимой концентрации сгущенный раствор выгружают и аппарат загружают новой порцией исходного раствора. При непрерывном процессе выпаривания непрерывно подводят греющий пар и начальный раствор и непрерывно отводят сгущенный раствор, вторичный пар и конденсат греющего пара.

Оборудование, технические средства, инструменты:

Порядок выполнения работы.

Контрольные вопросы:

Лабораторная работа № 6.1

Продолжительность работы 2 часа

Изучение процесса растворения твердых веществ

Цель работы:

- изучение процесса растворения твердых веществ при различных температурах растворителя.

Предмет и содержание работы.

Твердые вещества в зависимости от того, как меняется их растворимость с повышением температуры, могут обладать «положительной» или «отрицательной» растворимостью. Если растворимость увеличивается с повышением температуры, такие вещества обладают «положительной» растворимостью, если снижается, говорят об «отрицательной» растворимости вещества в данном растворителе.

Раствор, находящийся в равновесии с твердой фазой при данной температуре, называется насыщенным.

Перенасыщенным называют такие растворы, в которых концентрация растворенного вещества больше его растворимости. Перенасыщенные растворы неустойчивы, легко переходят в насыщенные растворы. При таком переходе из перенасыщенных растворов выпадает твердая фаза.

Растворы, в которых еще может растворяться данное вещество, называются ненасыщенными.

Растворимостью называется концентрация данного вещества в ненасыщенном растворе. Она изменяется в процентах к массе раствора или количеством частей растворенного вещества на 1 часть воды.

Оборудование, технические средства, инструменты:

1. мерные стаканы емкостью 250 – 500 см³;

2. термометр;

3. плитка;

4. соль, сахар;

5. секундомер.