- •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?
5.1.4. Тарелки ректификационных аппаратов и насадки насадочных аппаратов
Частные конструктивные особенности массообменных аппаратов рассматриваются в соответствующих разделах курса. Здесь мы рассмотрим основные конструктивные особенности тарелок ректификационных аппаратов и насадок насадочных аппаратов (скрубберов).
Тарелки. Наиболее распространены тарелочные ректификационные аппараты. На рисунке 33.9 приведены тарелки ректификационных колонн.
Наиболее проста по конструкции ситчатая тарелка. Жидкость на ее перфорированной поверхности (сите) удерживается давлением пара и при его понижении «проваливается». Для чистых жидкостей (не содержащих твердых частиц) размеры отверстий сит равны 2...3 мм, а при наличии твердых частиц увеличиваются до 7...8 мм. Для выравнивания уровня жидкости тарелки устанавливают с наклоном в сторону течения жидкости по их поверхности. Недостаточное выравнивание приводит к прорыву пара в местах меньшего ее уровня. Этого недостатка лишены провальные тарелки. Они не имеют сливных стаканов, и жидкая фаза стекает в них через те же отверстия, через которые барботируется пар.
Отверстия таких решеток могут иметь различную форму; наиболее технологичны прямоугольные отверстия. Ширина их составляет З...4мм для чистых жидкостей и больше —для жидкостей, содержащих твердые частицы. Недостаток провальных решеток – узкий диапазон регулирования по скоростях движения пара, при отклонении от которых режим работы тарелки нарушает и эффективность ее падает.
В чешуйчатых тарелках чешуйки направляют пар в сторону движения жидкости по поверхности тарелки. Это способствует выравниванию уровня жидкости на них.
Насадки. Характерные насадки масообменных аппаратов приведены на рис. 33.10
5.2. Абсорбция
Абсорбция осуществляется в массообменных аппаратах, в которых абсорбент и абсорбат приводят в тесный контакт. Схема абсорбера представлена на рисунке 38.1. На вход аппарата снизу подается инертный непоглощаемый газ, содержащий некоторое количество поглощаемого компонента (расход V, кмоль/с, концентрация ун, кмоль/кмоль инертного газа), на вход сверху — жидкий сорбент (расход W, кмоль/с), содержащий некоторое количество поглощаемого компонента (хн, кмоль/кмоль) чистого абсорбента. Таким образом обеспечивается противоточное движение фаз. На выходах из аппарата соответствующие величины обозначены индексом «к».
Уравнение материального баланса по абсорбату без учета потерь имеет вид
где М— количество компонента, передаваемого из одной фазы в другую, кмоль/с. Удельный расход сорбента
В координатах х — у уравнение материального баланса (рабочая линия) изображается прямой линией (рис. 38.1) зависимости концентрации одного потока вещества у от концентрации другого х. По этой рабочей характеристике для любого сечения аппарата устанавливают концентрации извлекаемого компонента в обоих потоках.
В соответствии с правилом фаз Гиббса для рассматриваемой системы, в которой есть две фазы (ƒ= 2) и три компонента (к = 3), имеется три степени свободы: S=3 —2 + 2 = 3. В качестве независимо изменяющихся компонентов удобно выбрать состав одной из фаз, давление и температуру. Остальные параметры зависят от них.
Условия равновесия в данной системе определяются законами Генри и Рауля.
В соответствии с законом Генри
x=pпΨ
где Ψ — коэффициент пропорциональности между концентрацией х поглощаемого компонента в жидкости и парциальным давлением паров рп этого компонента на жидкость.
В соответствии с законом Рауля
pп=xpн.п
т. е. парциальное давление паров компонента смеси рп над зеркалом жидкости равно произведению мольной концентрации х этого компонента в жидкости на давление рнп его насыщенных паров.
Учитывая, что
рп=ур
где у — мольная концентрация поглощаемого газа в газовой смеси; р — суммарное давление газовой смеси,
Для протекания процесса в соответствии с рисунком 38.1 линия фазового равновесия должна проходить ниже рабочей. Движущая сила процесса — разность фактических и равновесных концентраций инертного газа при соответствующей рассматриваемому сечению аппарата концентрации абсорбата в жидкости. С ней функционально связана разность фактических и равновесных парциальных давлений абсорбата над поверхностью абсорбента в этом же сечении. В зависимости от того, какую величину берут в качестве движущей силы процесса, размерности соответствующих феноменологических коэффициентов оказываются разными.
По физическому смыслу коэффициент абсорбции к является проводимостью, т. е. величиной, обратной сопротивлению процесса массопередачи.
Можно утверждать, что все сопротивление процессу сосредоточено в пограничных пленках, в которых он протекает только путем молекулярной диффузии.