Неоднородные системы и методы их разделения . <...> Теоретические основы разделения обратным осмосом и ультрафильтрацией . <...> Анализ процессов и расчёт машин и аппаратов проводят в следующем порядке: составляют материальный и энергетический балансы процесса; исходя из статики определяют направление течения процесса и условия равновесия; вычисляют движущую силу; на основании кинетики определяют скорость процесса. <...> Вводимая в процесс теплота ΣQ – количество отводимой теплоты; п к ΣQ складывается из теплоты 1 н Q Q , поступающей с исходным материалом и подводимой теплоносителями 2Q , или теплоты физических или химических превращений . <...> 3 Количество отводимой теплоты ΣQ складывается из теплоты, к уходящей с конечными продуктами, и отводимой теплоносителями. <...> Общий вид критериального уравнения n К1 СК2 К3 К4 , = где К1 ⋅ К2, К3, К4 – определяющие критерии; С n, m, p m ⋅ p – определяемый критерий, содержащий искомую величину; – числовой коэффициент, определяемый экспериментальным путем; – показатели степени, определяющиеся экспериментальным путем. <...> По целенаправленности гидромеханические процессы подразделяются на процессы, протекающие с образованием неоднородных систем (перемешивание, псевдоожижение, диспергирование, пенообразование), разделением этих систем (осаждение, фильтрование), а также с перемещением потоков в трубопроводах или аппаратах (рис. <...> Рисунок 1 – Назначение гидромеханических процессов В зависимости от закономерностей, характеризующих условия движения потоков, гидромеханические потоки делятся на три группы: − движение потоков в трубах и аппаратах; − движение частиц в газообразной и жидкой среде (процессы осаждения, диспергирования, перемешивания твердых частиц с жидкостью); − движение жидкостей и газов через слой кусковых или зернистых материалов (фильтрование, псевдоожижение). <...> Фильтрование – процесс разделения суспензий при помощи пористых, фильтрующих перегородок, способных пропускать <...>
Процессы_и_аппараты_пищевых_производств.pdf
УДК 664
ББК 34.7:36.81-5
В61
Авторы:
кандидат технических наук, доцент кафедры технологии производства
и переработки с.-х. продукции СтГАУ Т. В. Вобликова;
кандидат технических наук, ст. преподаватель кафедры технологии производства
и переработки с.-х. продукции СтГАУ С. Н. Шлыков;
кандидат технических наук, доцент кафедры механики и технологического
оборудования филиала СКФУ в г. Пятигорске А. В. Пермяков
Рецензенты:
доктор технических наук, доцент, профессор кафедры общественного питания
и товароведения СКФУ В. В. Садовой;
кандидат технических наук, доцент кафедры технологии мяса
и консервирования Н. П. Оботурова
В61
Вобликова, Т. В.
Процессы и аппараты пищевых производств : учебное пособие /
Т. В. Вобликова, С. Н. Шлыков, А. В. Пермяков. – Ставрополь : АГРУС
Ставропольского гос. аграрного ун-та, 2013. – 212 с.
ISBN 978-5-9596-0958-0
Содержит 19 тем дисциплины, в каждой из которых излагаются
теоретические основы процессов пищевых производств, схемы и конструкции
наиболее распространенных типовых аппаратов и машин, а также основные
расчетные формулы. В конце каждой темы приведены вопросы для
самоконтроля.
Для студентов, обучающихся по направлениям подготовки 19.03.02 –
Продукты питания из растительного сырья, 19.03.03 – Продукты питания
животного происхождения, 19.03.04 – Технология продукции и организация
общественного питания, 35.03.07 – Технология производства и переработки
сельскохозяйственной продукции, 15.03.02 – Технологические машины и
оборудование.
УДК 664
ББК 34.7:36.81-5
Рекомендовано к изданию методическим советом Федерального государственного
бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования
«Ставропольский государственный аграрный университет»
(протокол № 10 от 26 июня 2013 г.).
ISBN 978-5-9596-0958-0 © ФГБОУ ВПО Ставропольский государственный аграрный университет, 2013
2
Стр.2
Оглавление
Общие положения ………………………………………………………………7
ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ........................................................... 13
1. Неоднородные системы и методы их разделения .......................................... 14
1.1. Характеристика неоднородных систем ........................................................................................ 14
1.2. Способы разделения неоднородных систем ................................................................................ 16
1.3. Материальный баланс процессов разделения ............................................................................. 17
Вопросы для самоконтроля ................................................................................................................. 17
2. Отстаивание и осаждение ................................................................................. 18
2.1. Отстаивание .................................................................................................................................... 18
2.2. Осаждение в поле центробежных сил .......................................................................................... 20
2.3. Оборудование для отстаивания и осаждения .............................................................................. 21
2.4. Расчет отстойников ........................................................................................................................ 28
Вопросы для самоконтроля ................................................................................................................. 28
3. Фильтрование .................................................................................................... 29
3.1 Общие сведения .............................................................................................................................. 29
3.2. Теория фильтрования .................................................................................................................... 31
3.3. Оборудование для фильтрования ................................................................................................. 32
3.4. Расчет фильтровального оборудования ....................................................................................... 37
Вопросы для самоконтроля ................................................................................................................. 38
4. Разделение газовых неоднородных систем .................................................... 39
4.1. Общие сведения ............................................................................................................................. 39
4.2. Способы очистки газов .................................................................................................................. 41
4.3. Расчет пылеуловителей ................................................................................................................. 46
Вопросы для самоконтроля ................................................................................................................. 47
5. Мембранные процессы ..................................................................................... 48
5.1. Общие сведения ............................................................................................................................. 48
5.2. Теоретические основы разделения обратным осмосом и ультрафильтрацией ........................ 49
5.3. Характеристика мембран .............................................................................................................. 53
5.4. Расчет аппаратов проточного типа ............................................................................................... 55
Вопросы для самоконтроля ................................................................................................................. 56
6. Псевдоожижение ............................................................................................... 57
6.1. Общие сведения ............................................................................................................................. 57
6.2. Физические основы псевдоожижения .......................................................................................... 59
3
Стр.3
6.3. Классификация аппаратов с псевдоожиженным слоем ............................................................. 63
Вопросы для самоконтроля ................................................................................................................. 66
7. Перемешивание пищевых сред ........................................................................ 66
7.1. Теоретические основы процесса перемешивания ....................................................................... 66
7.2. Способы смешивания .................................................................................................................... 69
7.3. Классификация смесителей и рабочих органов .......................................................................... 74
7.4. Расчет механических мешалок ..................................................................................................... 79
Вопросы для самоконтроля ................................................................................................................. 83
ТЕПЛООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ ..................................................................... 84
8. Теплопередача ................................................................................................... 84
8.1. Теоретические основы теплообмена ............................................................................................ 84
8.2 Теплопроводность ........................................................................................................................... 85
8.3. Тепловое излучение ....................................................................................................................... 86
8.4. Конвективный теплообмен ........................................................................................................... 87
8.5. Связь коэффициента теплопередачи с коэффициентами теплоотдачи ..................................... 91
8.6. Движущая сила теплообменных процессов ................................................................................ 93
Вопросы для самоконтроля ................................................................................................................. 94
9. Виды тепловых процессов ................................................................................ 95
9.1. Нагревание ...................................................................................................................................... 95
9.2. Испарение и охлаждение ............................................................................................................... 98
9.3. Конденсация ................................................................................................................................. 100
Вопросы для самоконтроля ............................................................................................................... 101
10. Классификация и устройство теплообменных аппаратов ........................ 102
10.1. Общие сведения ......................................................................................................................... 102
10.2. Рекуперативные теплообменники ............................................................................................ 103
10.3. Регенеративные теплообменники ............................................................................................. 112
10.4. Смесительные теплообменники ............................................................................................... 113
Вопросы для самоконтроля ............................................................................................................... 115
11. Выпаривание .................................................................................................. 117
11.1. Теоретические основы выпаривания ....................................................................................... 117
11.2. Способы выпаривания ............................................................................................................... 118
11.3. Устройство выпарных аппаратов ............................................................................................. 123
11.4. Методика расчета выпарных аппаратов .................................................................................. 127
Вопросы для самоконтроля ............................................................................................................... 128
4
Стр.4
МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ .................................................................. 129
12. Основы массопередачи. Абсорбция ............................................................ 129
12.1. Кинетика массопередачи. Движущая сила массообменных процессов ............................... 129
12.2. Материальный баланс массообменных процессов ................................................................. 131
12.3. Основы абсорбции ..................................................................................................................... 133
12.4 Устройство абсорберов .............................................................................................................. 135
12.5. Расчет абсорберов ...................................................................................................................... 138
Вопросы для самоконтроля ............................................................................................................... 139
13. Адсорбция ...................................................................................................... 140
13.1. Адсорбенты, применяемые в пищевых производствах .......................................................... 140
13.2. Равновесие в адсорбционных процессах ................................................................................. 141
13.3. Кинетика адсорбции .................................................................................................................. 142
13.4. Аппараты для адсорбции ........................................................................................................... 144
13.5. Ионообменные процессы в пищевых технологиях ................................................................ 146
13.6. Расчет адсорберов ...................................................................................................................... 148
Вопросы для самоконтроля ............................................................................................................... 149
14. Экстракция ..................................................................................................... 150
14.1. Экстракция в системе «жидкость – жидкость» ....................................................................... 150
14.2. Выщелачивание .......................................................................................................................... 152
14.3. Классификация экстракторов ................................................................................................... 153
Вопросы для самоконтроля ............................................................................................................... 157
15. Сушка пищевого сырья ................................................................................. 157
15.1. Общие сведения ......................................................................................................................... 157
15.2. Формы связи влаги с материалом ............................................................................................. 159
15.3. Состояния материала при контакте с влажным воздухом ..................................................... 160
15.4. Скорость сушки .......................................................................................................................... 161
15.5. Материальный и тепловой баланс сушки ................................................................................ 163
15.6. Варианты сушильного процесса ............................................................................................... 165
15.7. Основные типы сушилок ........................................................................................................... 167
15.8. Инженерные расчеты сушилок ................................................................................................. 174
Вопросы для самоконтроля ............................................................................................................... 176
16. Перегонка и ректификация ........................................................................... 176
16.1. Основы процессов разделения жидких смесей ....................................................................... 176
16.2. Способы перегонки .................................................................................................................... 179
16.3. Материальный и тепловой баланс ректификации .................................................................. 181
16.4. Устройство и характеристика ректификационных колонн .................................................... 183
5
Стр.5
Вопросы для самоконтроля ............................................................................................................... 184
17. Кристаллизация ............................................................................................. 184
17.1. Общие сведения ......................................................................................................................... 184
17.2. Кинетика кристаллизации ......................................................................................................... 185
17.3. Материальный и тепловой балансы кристаллизации ............................................................. 187
17.4. Классификация способов кристаллизации .............................................................................. 189
17.5. Аппараты для кристаллизации ................................................................................................ 189
Вопросы для самоконтроля ............................................................................................................... 193
МЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ...................................................................... 194
18. Измельчение твердого пищевого сырья ..................................................... 194
18.1. Теоретические основы измельчения ........................................................................................ 194
18.2. Законы измельчения .................................................................................................................. 195
18.3. Конструкции измельчителей..................................................................................................... 199
18.4. Мощность процесса ................................................................................................................... 202
18.5. Производительность дробилки ................................................................................................. 203
Вопросы для самоконтроля ............................................................................................................... 204
19. Уплотнение твердых материалов ................................................................ 205
19.1. Теоретические основы уплотнения твердых материалов ...................................................... 205
19.2. Уравнение распределения давления прессования .................................................................. 206
19.3. Оборудование для прессования ................................................................................................ 207
19.4. Инженерные расчеты прессов .................................................................................................. 209
Вопросы для самоконтроля ............................................................................................................... 209
Библиографический список ................................................................................. 210
6
Стр.6