Механические процессы

Степень измельчение, дробление, циклы измельчения, сыпучие материалы, смешение, сортирование, проход, сход, дисперсный состав, сепараторы

Измельчение. Сущность и назначение процесса измельчения. Дробление и помол. Степень измельчения. Понятие об открытом и закрытом циклах измельчения. Основные способы измельчения: раздавливание, раскалывание, резание, распиливание, истирание и удар.Теория процессов измельчения. Основные типы и принцип работы аппаратов для измельчения. Пути интенсификации процессов измельчения

Прессование. Сущность и виды процесса прессования. Назначение процессов отжатия, формования, штамповки, брикетирования.

Влияние различных факторов на процесс прессования. Коэффициент уплотнения. Коэффициент пористости. Закон Бингама. Явление релаксации. Время штамповки. Напряжения при штамповке. Коэффициент прессования. Работа прессования. Основные типы и принцип работы аппаратов для прессования.

Смешение и разделение сыпучих материалов. Назначение и область применения процессов смешения сыпучих материалов в пищевой промышленности. Продолжительность и эффективность смешивания, распределение ключевого компонента. Аппаратурное оформление процесса смешивания.

Назначение и область применения процесса сортирования (классификации). Сортировка, калибровка и просеивание. Методы сортирования (по величине, форме, плотности, магнитным и электрическим свойствам). Понятие прохода и схода.Ситовой и седиментационный метод. Характеристика процесса сортирования. Основные способы многократного просеивания.

Принцип действия и характеристика аппаратов для разделения неоднородных сыпучих систем. Аппараты для просеивания.

Гидравлические, воздушные, центробежные, магнитные, электрические сепараторы.

Пути повышения эффективности процессов смешивания и разделения сыпучих материалов.

Гидромеханические процессы — это простейшие процессы, с которыми мы сталкиваемся в химической технологии. Свое название они получили потому, что используются для механического разделения неоднородных смесей жидкостей и газов, их очистки от твердых частиц. Всем хорошо знакомы неоднородные смеси, с которыми мы встречаемся в повседневной жизни,— туман, запыленный воздух, мутная вода. Они составлены из не смешивающихся друг с другом фаз: газовой и жидкой, газовой и твердой, жидкой и твердой. Причем одна фаза сплошная, например воздух или вода, а другая дисперсная, т. е. находится в сплошной фазе в виде мелких взвешенных частичек. Целью разделения неоднородных смесей в промышленности бывает или очистка жидкостей и газов от загрязнений, или же выделение ценных продуктов, содержащихся в виде мелких частиц.

Массообменные процессы – такие технологические процессы, скорость протекания которых определяется скоростью переноса вещества (массы) из одной фазы в другую конвективной и молекулярной диффузией. Движущей силой массообменных процессов является разность концентраций распределяемого вещества во взаимодействующих фазах.

Массообменные процессы классифицируют по трем основным признакам: агрегатному состоянию вещества, способу контакта фаз и характеру их взаимодействия.

По агрегатному состоянию вещества можно представить основные фазы: «газ – жидкость» (Г - Ж), «газ – твердое тело» (Г – Тв.т), «жидкость – жидкость» (Ж–Ж), «жидкость – твердое тело» (Ж – Тв.т) и др. В зависимости от сочетания фаз имеются способы их разделения. Так, при сочетании Г–Ж разделение возможно дистилляцией, ректификацией, абсорбцией и десорбцией, сушкой и увлажнением; Г – Тв.т – сублимационной сушкой, адсорбцией, ионным обменом, фракционной адсорбцией; Ж – Ж–жидкостной экстракцией; Ж–Тв.т – фракционной кристаллизацией, экстрагированием, адсорбцией, ионным обменом.

Перенос распределяемого вещества происходит всегда из фазы, в которой его содержание выше равновесного, в фазу, в которой концентрация этого вещества ниже равновесной.

По способу контакта фаз массообменные процессы разделяют на процессы с непосредственным контактом фаз, контактом через мембраны и без видимой (четкой) границы фаз.

По характеру взаимодействия массообменные процессы и аппараты разделяют на периодические и непрерывные. В непрерывных процессах возможна организация прямоточного, противоточного, перекрестного и комбинированного движения компоненты.

Биологические процессы. Брожение (ферментация) – процесс разложения органических веществ, преимущественно углеводов, на более простые соединения под влиянием микроорганизмов или выделенных ими ферментов. Освобождающуюся при этом энергию микроорганизмы расходуют для своей жизнедеятельности, а продукты брожения используют для биосинтеза.

Важнейшими типами брожения являются: спиртовое (производство вина, пива, этилового спирта и др.), молочнокислое (производство кефира, кваса, силосование кормов, квашение овощей и др.), маслянокислое (происходит в заболоченных почвах, в испорченных консервированных продуктах), метановое.

Брожение может быть анаэробным (типичным) и аэробным (окислительным). К анаэробным процессам брожения относятся спиртовое, молочнокислое, маслянокислое, пропионовокислое и другие виды брожений.

Спиртовое брожение вызывается многими дрожжами и некоторыми плесневыми грибами (например, мукоровыми). В результате брожения сахар расщепляется микроорганизмами и превращается в основной продукт – этиловый спирт, при этом выделяется углекислый газ и энергия.

Схема спиртового брожения:

сахар ---> этиловый спирт + углекислый газ + энергия

В небольших количествах образуются побочные продукты брожения: глицерин, уксусная кислота, уксусный альдегид, ацетальдегид и высшие спирты (бутиловый, изобутиловый, амиловый, изоамиловый и др.), получившие название сивушных масел. Их возникновение связано с разложением аминокислот, используемых дрожжами в качестве источника азота.

Спирт отделяют от сусла перегонкой, а затем очищают путем фракционной дистилляции. Для усиления роста дрожжей сусло вначале аэрируют, а затем создают анаэробные условия, чтобы обеспечить брожение, накопление спирта и предупредить окисление его в уксусную кислоту, а потом в воду и углекислый газ. Большинство дрожжей способно сбраживать моносахариды (глюкозу, фруктозу) и дисахариды (сахарозу, мальтозу).

Наиболее благоприятны для спиртового брожения концентрация сахара от 10 до 15%, рН 4–5, температура около +30 "С. Концентрация менее 10% неблагоприятна для брожения, а при концентрации сахара 30–35% оно приостанавливается.Спиртовое брожение используется в производстве спирта, вина, пива, кваса, глицерина, в хлебопечении (для разрыхления теста), при получении кефира, кумыса и др. Самопроизвольно возникающее спиртовое брожение может быть причиной порчи сахаросодержащих продуктов: меда, варенья, соков, сиропов, компотов, ягод и др.