- •I. Введение
- •1.1. Классификация процесса пищевых производств
- •1.2. Классификация оборудования
- •Основные положения темы
- •Тест для проверки знаний.
- •1.3. Основные законы науки о процессах и аппаратах
- •1.4. Технические свойства пищевых продуктов
- •Коэффициент теплопроводности жидкости при температуре t
- •Механические процессы
- •2.1. Измельчение
- •2.1.1. Оборудование для измельчения Вальцовые станки
- •Техническая характеристика станков типа зм2
- •2.1.2. Мясорубки, волчки, куттеры
- •Техническая характеристика волчка-дробилки в2-фд2-б
- •2.2. Сортирование пищевого сырья
- •2.2.1. ОБорудование для сортирования
- •2.2.2. Классификация оборудования
- •Оборудование для инспекции пищевого растительного сырья
- •Практическая работа №2
- •2.2.3. Классификация оборудования
- •Штампующие машины
- •Техническая характеристика штумпующей машины для макаронных изделий
- •Контрольные вопросы
- •2.3. Основные виды обработки давлением
- •2.3.1. Машины для обработки пищевых масс давлением
- •Уплотнение массы характеризуется коэффициентом штампования
- •2.3.2. Процессы в шнековых формообразующих прессах
- •Контрольные вопросы и задания
- •Тест для проверки знаний
- •III. Гидромеханические процессы
- •3.1. Разделение неоднородных систем
- •Классификация неоднородных систем
- •Классификация и характеристика неоднородных систем
- •3.1.1. Классификация процессов разделения неоднородных систем
- •3.1.2. Осаждение
- •Теоретические основы процесса
- •3.1.3. Оборудование для осаждения в поле силы тяжести
- •Суспензия
- •Основные положения темы
- •Контрольные вопросы и задания
- •Тесты для проверки знаний
- •3.2. Фильтрование. Общие сведения
- •3.3.1. Оборудование для фильтрования
- •Контрольные вопросы и задания
- •Тесты для проверки знаний
- •Чем различаются шламовое и закупорочное фильтрование?
- •Для чего на фильтрующие перегородки намывают слой кизельгура?
- •3. Почему при одинаковых перепадах давлений на фильтре для суспензий со сжимаемыми осадками фильтрование под вакуумом более производительно, чем под избыточным давлением?
- •5. Почему для непрерывного фильтрования сахара применена толкающая центрифуга, а не саморазгружающаяся с коническим ситом?
- •3.3. Перемешивание жидких и сыпучих смесей
- •Смесители жидких продуктов
- •3.4. Сущность гомогенизации.
- •Основные положения
- •Контрольные вопросы и задания
- •Тесты для проверки знаний
- •IV. Тепловые процессы
- •4.1. Способы передачи тепла
- •4.1.1. Использование феноменологического метода при расчёте тепловых процессов
- •4.1.2. Средние температуры в расчетах теплообменника
- •4.1.3. Расчеты коэффициентов теплоотдачи
- •4.1.4. Получение экспериментальных зависимостей для расчета
- •Основные положения
- •Контрольные вопросы и задания.
- •Тесты для проверки знаний
- •1. Какой из названных далее параметров является обобщенной действующей силой, побуждающей теплообмен в кожухотрубном теплообменнике?
- •4.1.5. Аппараты для нагревания и охлаждения
- •4.2. Типичные схемы теплообменников
- •4.3. Методы выпаривания
- •4.3.1 Однокорпусные вакуумные выпарные установки
- •4.3.2. Многокорпусные вакуумные выпарные установки
- •4.3.3. Устройство выпарных аппаратов
- •Основные положения
- •Контрольные вопросы и задания
- •Тесты для проверки знаний
- •Что такое температурная депрессия?
- •4.4. Пастеризация и стерилизация
- •Давление внутри банки р2 (кПа) определяется в виде
- •4.5. Конденсация
- •4.5.1.. Конденсация в контактных конденсаторах
- •Основные положения
- •Контрольные вопросы и задания
- •Тесты для проверки знаний
- •Что такое дефлегматор?
- •4.6. Способы охлаждения и циклы холодильных машин способы охлаждения
- •4.6.1. Прямой и обратный циклы карно. Энтропия
- •4.6.2. Схемы и циклы холодильных машин
- •Основные положения.
- •Контрольные вопросы и задания
- •Тесты для проверки знаний
- •3. Какой процесс вызывает эффективное охлаждение продукта при его размещении в вакуумной камере?
- •V. Массообменные процессы
- •5.1. Теоретические основы массопрередачи
- •5.1.1. Массообменные аппараты способы организации контакта фаз
- •5.1.2. Массообменные аппараты с пленочным течением
- •5.1.3.Массообменные аппараты с барботажем.
- •5.1.4. Тарелки ректификационных аппаратов и насадки насадочных аппаратов
- •5.2. Абсорбция
- •5.2.1. Классификация абсорберов
- •5.3. Адсорберы
- •Контрольные вопросы и задания
- •Тесты для проверки знаний
- •1. Чем отличается адсорбция от абсорбции?
- •. Контрольные вопросы и задания
- •Тесты для проверки знаний
- •1. Чем отличается адсорбция от абсорбции?
- •3. В связи с поглощением вещества поверхностью, а не объемом адсорбента понятие концентрации адсорбтива теряет смысл. Какой параметр выступает вместо него при расчетах адсорберов?
- •5.4. Экстракция
- •5.4.1. Классификация оборудования
- •4.10. Классификация оборудования
- •5.4.2. Установка для получения настоек и морсов
- •5.4.3. Аппарат для экстракции растительного масла
- •5.5. Сушка пищевых продуктов
- •Используя уравнение состояния для 1 кг сухого воздуха, запишем
- •Таким образом, удельная теплоемкость влажного воздуха
- •5.5.1.Устройство сушилок
- •Вакуум-сублимационные сушилки
- •Микроволновые сушильные установки
- •Основные положения
- •Контрольные вопросы и задания
- •Тесты для проверки знаний
- •1. Почему при сушке чередуются воздействия на изделие высокой и низкой температур?
- •2. Почему сушилка называется туннельной?
- •5.7. Кристаллизация и растворение
- •Основные положения
- •Контрольные вопросы и задания
- •Тесты для проверки знаний
- •1. Почему для начала кристаллизации недостаточно вывести параметры раствора на кривую насыщения?
- •2. Почему непосредственное выпадение кристаллов из утфеля организуют в отдельных аппаратах?
- •4. Для чего поверхности нагрева в кристаллизаторах устраивают предельно низко?
- •6. Какой из названных далее способов кристаллизации обеспечит получение кристаллов приблизительно одинаковых размеров?
4.6. Способы охлаждения и циклы холодильных машин способы охлаждения
В пищевой промышленности холод применяют при хранении сырья, полуфабрикатов и готовой продукции, а также при проведении ряда технологических процессов.
Для получения низких температур могут быть использованы физические процессы, сопровождающиеся поглощением теплоты извне: таяние водного льда и льдосолевых смесей; сублимация сухого льда (твердого диоксида углерода); кипение различных веществ (хладагентов) при низких температурах; дросселирование; расширение газа с совершением внешней работы; термоэлектрический эффект; испарение жидкости в вакууме; вихревой эффект и др.
Один из наиболее простых способов получения холода — использование водного льда и льдосолевых растворов. На крупных предприятиях применяют холодильные машины, которые по принципу действия делятся на компрессионные, абсорбционные и пароэжекторные.
Таяние льда и льдосолевых растворов. В камере охлаждения лед (или водно-солевой раствор) воспринимает теплоту Qо от охлаждаемой среды при температуре Т0 (рис. 30.1). Количество теплоты зависит от теплопритоков через изоляцию от внешней среды, температура которой Т, причем Т> Т0.
Скрытая теплота плавления льда равна 335 кДж/кг. Масса плавящегося льда G (кг) и количество поглощаемого при этом холода Qo (Дж) связаны соотношением
где r—скрытая теплота плавления, Дж/кг.
При использовании льда в качестве источника холода не удается получить температуру в камере охлаждения ниже 3...4 °С
Т емпература таяния льдосолевой смеси зависит от химической формулы соли и ее концентрации в смеси. На практике применяют смесь дробленого льда с технической поваренной солью. Концентрацию смеси устанавливают в зависимости от требуемой температуры охлаждения. С повышением концентрации температура плавления раствора уменьшается до некоторого предела, а затем снова возрастает (рис. 30.2).
Наиболее низкая температура плавления (—21,2 °С) достигается при концентрации 23,1 %. Она называется криогидратной. Для льдосолевой смеси (СаСl + лед) криогидратная температура равна —55 °С.
Сублимация сухого льда. Температура сублимации сухого льда (твердого диоксида углерода) при атмосферном давлении tсубл - —78,9 °С; удельная теплота сублимации 574 кДж/кг.
Кипение. Это процесс интенсивного парообразования на поверхности нагрева при подводе теплоты. Эффект отвода теплоты от охлаждаемой среды в процессе кипения жидкости используют в паровых компрессионных холодильных машинах. Такую кипящую при низкой температуре жидкость называют хладагентом.
Дросселирование. Дросселирование сжатых газов осуществляют на дроссельных вентилях, редукторах, перегородках и других сужающих устройствах. Этот процесс сопровождается резким падением давления. Понижение температуры газа методом дросселирования связано с повышенными затратами энергии и применяется ограниченно. В частности, его используют для сжижения азота, кислорода и других компонентов воздуха, т. е. для достижения криогенных температур.
Дросселирование — это один из основных процессов, протекающих в паровых компрессионных холодильных машинах. При
прохождении жидкого хладагента через узкое сечение в регулирующем вентиле (капиллярной трубке) под действием разности давлений падение давления сопровождается снижением температуры всего потока.
Расширение газа с совершением внешней работы. Этот процесс применяют в воздушных и газовых холодильных машинах. Воздух (газ) расширяется в детандере, совершая работу; при этом температура его снижается.
Термоэлектрический эффект. Открыт французским физиком Ж. Пельтье (1785—1845), установившим, что при протекании тока в цепи, состоящей из двух различных проводников (рис. 30.3), один из спаев охлаждается, а другой нагревается. Разность температур спаев увеличивается с ростом напряжения в цепи.
КПД термоэлементов из металлических проводников низок вследствие интенсивного перетекания теплоты от горячего спая к холодному. Значительно большую эффективность имеют цепи, содержащие полупроводники в сочетании с металлами. При определенном подборе металлов и полупроводников разность температур горячего и холодного спаев может достигать 45 "С.
Вихревой эффект. Вихревой эффект создается с помощью вихревой трубы. Закрученный в трубе поток воздуха делится на теплую и холодную части. Применяют вихревые трубы в основном в лабораторной практике.
Испарение жидкости в вакууме. Процесс происходит самопроизвольно вследствие нарушения фазового равновесия между жидкой и паровой фазами рабочего тела (воды). Установившееся при исходном давлении равновесие между потоками молекул, вылетающих из жидкости и возвращающихся в нее при соударениях со свободной поверхностью жидкости, нарушается при вакуумировании. Откачивание насосом паровой фазы системы газ — жидкость приводит к уменьшению потока молекул, соударяющихся со свободной поверхностью жидкости, в результате чего в соответствии с принципом Ле Шателье поток молекул, покидающих жидкость
Такой процесс реализуется сублимационных сушилках, при быстром охлаждении хлебобулочных изделий после их частичной выпечки с целью последующего допекания в присутствии покупателя.
Количество воды (кг), испарившейся из охлаждаемого изделия, соответствующее понижению температуры
где М, с – соответственно масса (кг) и удельная теплоёмкость [Дж/(кг*K)] изделия или его расчётного элемента: r – теплота фазового перехода воды, Дж/кг.
При большой начальной неравномерности температуры Тj по изделию эти вычисления выполняют для отдельных его элементов, в которых температура может быть принята постоянной, а результаты суммируют. Если в таких элементах изделия влага изначально отсутствует, испарение ее ΔG принимают равным нулю. Снижения температуры этого элемента вследствие испарения не происходит. Температуры элементов изделия выравниваются в результате теплообмена между ними.
Влага ΔG, испаряющаяся из изделия, переходит в объем камеры охлаждения и повышает давление в нем на величину Δpјисп
По приведенным зависимостям можно рассчитать процесс охлаждения изделия во времени при вакуумировании в случае использования системы откачивания с постоянным объемным расходом.