Изм. Лист докум. Подпись
 Скачать 0.77 Mb.
|
|
Изм . Лис т № докум. Подпи сь Дат а Л ист МЭАСХП 2020.28.00.00 ПЗ где р н - давление насыщенного водяного пара, Па; р м - парциальное давление равновесного пара воды над материалом с влагосодержанием х,Па; φ - относительная влажность воздуха; Т – температура, К; R=8314 Дж/(кг·К) – универсальная газовая постоянная. Скорость сушки представляет собой изменение влажности (влагосодержание) в единицу времени: dw/dτ % /ч , или dx/dτ [с -1 ]. Рис.7 Кривая сушки Зависимость между средний влажностью материалы и временем сушки изображено на кривой сушки ABCD рис.7. На этом же рисунке приведена зависимость температуры материала от его влажности А 1 B 1 C 1 D 1 . Сушки состоит из нескольких периодов. Прогрева материала до температуры сушки (участок АВ); периода постоянной скорости сушки (I период, отрезок BC); теплота, подводимое к материалу, расходуется на испарение свободной влаги. Начальная с первой критической влажности W кр наступает период поющий падающий скорости (II период, отрезок CE)- удаляется связанная влага. Конце сушки влажность материала приближается к равновесной влажности W р и прекращается удаления влаги из материала. Кривые сушке строится только экспериментальным путем. Далее рассчитывают скорость сушки dW/dt и строят кривую скорости сушки в координатах Рис.8 Кривая скорости сушки Изм . Лис т № докум. Подпи сь Дат а Л ист МЭАСХП 2020.28.00.00 ПЗ Как осуществляется сушка с многократным промежуточным подогревом воздуха?Чем характеризуется сушка с многократным промежуточным подогревом воздуха? Рис.9 Сушилка с многократным промежуточным подогревом воздуха (а) изображение процесса на диаграмме (б): 1-сушильная камера; 2-промежуточные нагреватели. В этом случаи обычно принимают верхние и нижние пределы температур воздуха t в и t н .Воздух предварительно нагревается до t в и после этого взаимодействует с влажным материалом, охлаждаясь до температуры t н .Далее воздух опять нагревают до температуры t в направляют для взаимодействия с влажным материалом, температура воздуха понижается до t н и т.д.Конечные параметры воздуха в этом случаи определяются в точке В. Этот вариант сушки характеризуется тем, что требуемое количество теплоты подводится к высушиваемому материалу при пониженной температуре воздуха. Пунктирные линии показывают,что для сушки без промежуточного подогрева воздуха потребовалось бы предварительное нагревание его до температуры t 1 (точка С),более высокой чем t в При использовании любого варианта сушки, можно лишь ускорить или замедлить процесс сушки, сделать более мягкими или более жестокими условия проведения процесса,но нельзя существенно повлиять на расход тепла, поскольку он определяется согласно ТБ начальными и конечными параметрами высушиваемого газа. Как осуществляется сушка с частичной рециркуляцией отработанного воздуха? Чем характеризуется сушка с частичной рециркуляцией отработанного воздуха? Рис.10 Сушка с частичным возвратом отработанного воздуха (а) изображение процесса на диаграмме (б): 1–калорифер; 2–сушильная камера; 3–вентилятор; 4–заслонка; Исходный воздух смешивается предварительно с частью отработанного воздуха(линии АС и ВС),далее нагревается до требуемой температуры t D и после этого взаимодействует с высушиваемым материалом. Особенностями этого варианта, по сравнению с сушкой, при однократном проходе воздуха являются пониженная температура воздуха при контактировании его с влажным материалом, повышенное начальное влагосодержание воздуха и большая массовая скорость воздуха, а следовательно,большая линейная скорость его в сушильной камере. При использовании любого варианта сушки, можно лишь ускорить или замедлить процесс сушки, сделать более мягкими или более жестокими условия проведения процесса,но нельзя существенно повлиять на расход тепла, поскольку он определяется согласно ТБ начальными и конечными параметрами высушиваемого газа. Изм . Лис т № докум. Подпи сь Дат а Л ист МЭАСХП 2020.28.00.00 ПЗ 6. Какова сущность биохимических процессов? Для производства каких продуктов используются биохимические процессы? Основные стадии развития микроорганизмов. Теория процессов брожения. Какова конструкция, принцип действия и область применения ферментатора? Каков принцип действия самовсасывающейся мешалки? Какова сущность биохимических процессов? Биохимические процессы протекают при участии ферментов и имеют большое практическое значение, так как лежат в основе технологий получения хлеба и хлебобулочных изделий, вина, пива, чая, аминокислот, органических кислот, витаминов и антибиотиков. Эти процессы играют важную роль при хранении пищевого сырья и готовой продукции (зерна, плодов, овощей, жира, жиросодержащих продуктов и др.). Биохимические процессы осуществляются с помощью живых микроорганизмов, которые потребляют из окружающей среды (субстрата) питательные вещества: сахарозу, глюкозу и другие углеводороды. Микроорганизмы дышат, растут, размножаются, выделяют газообразные и жидкие продукты метаболизма, в результате чего и происходит накопление биомассы или продуктов метаболизма, ради чего и производится процесс ферментации. При производстве дрожжей, белково-витаминных концентратов целевым продуктом является биомасса, а при производстве антибиотиков, ферментов и др. продукты метаболизма, синтезируемые клетками микроорганизмов. Для производства каких продуктов используются биохимические процессы? В пищевой промышленности микроорганизмы используют в хлебопекарном производстве при брожении теста, в бродильном производстве (виноделие, пивоварение, производство пищевого спирта, лимонной, молочной и уксусной кислот, дрожжей), в консервировании, а также при переработке сельскохозяйственного сырья. Основные стадии развития микроорганизмов. Микроорганизмы широко используются в пищевой промышленности, микробиологической промышленности для получения аминокислот, ферментов, органических кислот, витаминов. К классическим микробиологическим производствам относится виноделие, пивоварение, приготовление хлеба, молочнокислых продуктов и пищевого уксуса. Например, виноделие, пивоварение и производство дрожжевого теста невозможны без использования дрожжей – сумчатых грибов, широко распространенных в природе. Пекарские дрожжи используются и в производстве этилового спирта. Виноделие использует множество разных рас дрожжей, чтобы получить уникальную марку вина с только ему присущими качествами Теория процессов брожения. Брожение – процесс (в котором участвуют углеводы), используемый в ряде пищевых технологий: во время тестоприготовления при изготовлении хлеба, в производстве пива, кваса, спирта, вина и других продуктов. Другой вид брожения, важный для пищевых технологий, это молочнокислое брожение, при котором из одной молекулы гексозы образуются две молекулы молочной кислоты. Молочнокислое брожение играет очень большую роль при производстве молочнокислых продуктов (простокваши, ацидофилина, кефира, кумыса), при изготовлении кваса, хлебных заквасок и "жидких дрожжей" для хлебопечения, при квашении капусты, огурцов, при силосовании кормов. Все микроорганизмы, вызывающие молочнокислое брожение, разделяются на две большие группы. Какова конструкция, принцип действия и область применения ферментатора? По технологическому оформлению различают следующие микробиологические процессы: - аэробное и анаэробное культивирование; - поверхностное и глубинное культивирование; Изм . Лис т № докум. Подпи сь Дат а Л ист МЭАСХП 2020.28.00.00 ПЗ - периодическое и непрерывное культивирование. Конструкция ферментера должна обеспечивать оптимальные условия для роста и жизнедеятельности микроорганизмов, которые зависят от тепло - и массообмена. Конструктивные различия ферментеров определяются в основном способами подвода энергии и аэрации среды. По этому принципу ферментеры можно разделить на три группы: - ферментеры с подводом энергии к газовой фазе; - ферментеры с подводом энергии к жидкой фазе; - ферментеры с комбинированным подводом энергии. Ферментеры с подводом энергии к газовой фазе. В аппаратах этого типа аэрация и перемешивание культуральной жидкости осуществляются сжатым воздухом, который подается в ферментер под определенным давлением. Следовательно, на работу компрессора для сжатия воздуха затрачивается энергия. Конструктивно эти ферментеры различаются способом подачи воздуха и конструкцией аэраторов (барботеров). Основные типы барботеров представлены на рисуноке 11. Независимо от типа общая площадь отверстий в барботере должна быть не менее площади поперечного сечения трубопровода, по которому подводится воздух. Рис.11 Основные типы барботеров:а – прямоугольный; б – лучевой; в – круглый; Барботажныеферментаторыпо конструкции довольно просты. Они представляют собой металлические емкости цилиндрической формы. На дне аппарата расположены лучевые барботеры, через которые подается сжатый воздух. Аппарат может быть также выполнен в виде резервуара с расположенным на его днище барботером, который представляет собой воздухораспределительные коробки прямоугольного сечения с перфорированными крышками (отверстия диаметром 0,3-0,5 мм). Эффективность аэрации достигается за счет увеличения скорости газа в отверстиях крышки коробов. Аппарат снабжен устройством для охлаждения в виде каналов, соединенных с подводящим холодную воду коллектором. Аппарат с самовсасывающей турбиной.Ферментеры этого типа просты по устройству и удобны в эксплуатации. В корпусе аппарата установлен цилиндрический диффузор, а под ним с небольшим зазором мешалка в виде закрытой турбинки с радиално расположенными полыми лопастями полый (рис. 12). Изм . Лис т № докум. Подпи сь Дат а Л ист МЭАСХП 2020.28.00.00 ПЗ Рис. 12Схема ферментатора: 1 - двигатель; 2 – труба для подачи воздуха; 3 – отражательная перегородка; 4 – мешалка; 5 - змеевик; 6 - рубашка. При проведении ферментации основным специфическим аппаратом является ферментатор. Наиболее распространеннойферментатор - это аппарат с механическим перемешиванием и барботером для подвода воздуха (рис. 12). Ферментационная жидкость перемешиваться в таком аппарате мешалкой и подаваемым воздухом. Во время работы мешалки воздух дополнительно диспергируется в ферментационной в жидкости. Наибольшее применение получили типовые открытые турбинные мешалки, обеспечивающие эффективное применение и диспергирование воздуха. В зависимости от объема ферментатора по высоте аппарата на вал может быть установлено несколько мешалок. Иногда монтируют отражательные перегородки. Для поддержания необходимой температуры в ферментаторе предусматривают теплообмену рубашку, в которую продается охлаждающая вода. Разработаны самовсасывающие воздух мешалки, одна из которых показано на (рис.13 б). В таких мешалках осуществляется перемешивание с одновременной подачей воздуха для аэрации жидкости. Внутри турбины находится полость с кольцевым соплом, соединенная с каналом, проводящим воздух. При вращении мешалки внутри турбины создается разряжение, в результате воздух из атмосферы засасывается во внутреннюю полость мешалки и диспергируется в ферментационной жидкости. Каков принцип действия самовсасывающейся мешалки? Это емкостные аппараты обычно небольшой высоты, имеющие мешалку, работающую как насос по газовой фазе (рис.13). Рис. 13 а) полая труба; б) самовсасывающая мешалка; в) ферментер с самовсасывающей мешалкой:1-привод мешалки; 2-пустотелый вал;3-теплообменник; 4 - мешалка; 5-ложное днище. Изм . Лис т № докум. Подпи сь Дат а Л ист МЭАСХП 2020.28.00.00 ПЗ Вращающаяся закрытая турбинная мешалка прокачивает жидкость через себя и скорость движения жидкости максимальна на краю мешалки. Соответственно в этом сечении мешалки самое низкое давление, и создается разность давлений внутри ее и на краю величиной до нескольких метров водяного столба, за счет чего и происходит подсос воздуха через полый вал мешалки. Однако создаваемое разрежение обычно не превышает 0,5 атм , что и определяет предельную высоту аппарата. Малая же высота жидкости в аппарате - это малое время контакта фаз и, соответственно, малый коэффициент утилизации кислорода. Подобные мешалки обычно используются для аппаратов небольшого объема или относительно небольшой высоты, и применяются в компоновке с диффузорами для улучшения циркуляции среды в аппарате. Изм . Лис т № докум. Подпи сь Дат а Л ист МЭАСХП 2020.28.00.00 ПЗ Список использованной литературы Курочкин А. А. Основы расчета и конструирования машин и аппаратов перерабатывающих производств/ А. А. Курочкин, В. М. Зимняков. – М.: КолосС, 2006; Оборудование и автоматизация перерабатывающих производств [Текст] : учебник / А. А. Курочкин [и др.]. - М. : КолосС, 2007; Азбука КОМПАС - График V12. Машиностроительная конфигурация. Строительная конфигурация [Текст]: к изучению дисциплины. - М. : ЗАО АСКОН, 2010; Кавецкий Г. Д.Основы расчета и конструирования машин и аппаратов перерабатывающих производств пищевых технологии [Текст]: учебник / Г. Д. Кавецкий, В. П. Касьяненко. - 3-е изд., перераб. и доп. - М. : КолосС, 2008; Курочкин А. А. Основы расчета и конструирования машин и аппаратов перерабатывающих производств/ А. А. Курочкин, В. М. Зимняков. – М.: КолосС, 2006; Оборудование и автоматизация перерабатывающих производств [Текст] : учебник / А. А. Курочкин [и др.]. - М. : КолосС, 2007; Основы проектирования и эксплуатации технологического оборудования [Текст]: методические указания по выполнению курсовой работы / сост. А. М. Новиков ; рец. Н. В. Кириллов, Г. А. Ларионов. - Чебоксары : ФГБОУ ВПО ЧГСХА, 2013; Хозяев И. А.Проектирование технологического оборудования пищевых производств [Текст] : учебное пособие / И. А. Хозяев. - СПб. : Лань, 201. Изм . Лис т № докум. Подпи сь Дат а Л ист МЭАСХП 2020.28.00.00 ПЗ № п.п Аналоги Описание 1 Рис.1 Схема воздушно-циркуляционного сепаратора: 1-вход исходного материала; 2- вращающийся диск; 3,7-внутренние конусы; 4- выход крупной (грубой) фракции; 5-выход мелкой (тонкой) фракции; 6-корпус; 8-завихритель; 9- вентиляторное колесо; 10-вал. Характеристика Исходный материал через питающую воронку по патрубку 1 поступает на вращающийся диск (тарелку) 2. Центробежной силой крупные, более тяжелые, частицы отбрасываются к стенке конуса 3,опускаются по ней и удаляются через патрубок 4.Нa валу 5 тарелки укреплено вентиляторное колесо 6, создающее поток воздуха, циркуляция которого показана на рис. Стрелками. Циркулирующий пылевоздушный поток, проходя между лопатками завихрителя 7, под действием инерционных сил дополнительно освобождается от крупных частиц, которые по внутренией поверхности конуса 8 отводятся к патрубку 4. В корпусе 9 аппарата улавливаются частицы мелкой фракции, которые удаляются через патрубок 10. Процесс выделения мелкой фракции в корпусе 6 аналогичен выделению пыли в циклонах. Центробежное ускорение потоку в корпусе 6 сообщает вентиляторное колесо 9. 2 Рис.2 Схема установки для очистки водно- спиртовой смеси в неподвижном слое активного угля: 1,3-фильтры; 2-адсорберы; 4,6-емкости; 5- холодильник-конденсатор Характеристика Установка для очистки сортировки в неподвижном слое активного угля показана на рис.2.Сортировку фильтруют на песочных или керамических фильтрах, а затем осветляют в адсорберах. Масса угля в одном цилиндрическом адсорбере составляет от 250 до 300 кг. Уголь засыпают на распределительную решетку. Сортировку подают в низ адсорбера под распределительную решетку. Скорость подачи сортировок в адсорбер со свежим или регенерированным углем зависит от сорта. Регенерацию отработанного активного угля проводят в адсорбере при температуре 115⁰ С, пропуская насыщенный водяной пар через слой угля сверху вниз. При регенерации из одного адсорбера получают от 50 до 60 дал спиртового отгона крепостью 55...60 %. Два периодически работающих адсорбера обеспечивают непрерывную работу установки. Продолжительность десорбции 3...4 ч, расход пара — 4 кгна 1 кгугля. Послерегенерацииугольохлаждаютиподсушиваютг орячимвоздухом. Изм . Лис т № докум. Подпи сь Дат а Л ист МЭАСХП 2020.28.00.00 ПЗ 3 Рис.3 Сушка с частичным возвратом отработанного воздуха (а) изображение процесса на диаграмме (б): 1–калорифер; 2– сушильнаякамера; 3–вентилятор; 4–заслонка; Характеристика Исходный воздух смешивается предварительно с частью отработанного воздуха(линии АС и ВС), далее нагревается до требуемой температуры t D и после этого взаимодействует с высушиваемым материалом. Особенностями этого варианта, по сравнению с сушкой, при однократном проходе воздуха являются пониженная температура воздуха при контактировании его с влажным материалом, повышенное начальное влагосодержание воздуха и большая массовая скорость воздуха, а следовательно, большая линейная скорость его в сушильной камере. При использовании любого варианта сушки, можно лишь ускорить или замедлить процесс сушки, сделать более мягкими или более жестокими условия проведения процесса, но нельзя существенно повлиять на расход тепла, поскольку он определяется согласно ТБ начальными и конечными параметрами высушиваемого газа. 4 Рис.4 Схема ферментатора: 1 - двигатель; 2 – трубадляподачивоздуха; 3 – отражательная перегородка; 4 – мешалка; 5 - змеевик; 6 - рубашка. Характеристика При проведении ферментации основным специфическим аппаратом является ферментатор. Наиболее распространеннойферментатор - это аппарат с механическим перемешиванием и барботером для подвода воздуха (рис. 4). Ферментационная жидкость перемешиваться в таком аппарате мешалкой и подаваемым воздухом. Во время работы мешалки воздух дополнительно диспергируется в ферментационной в жидкости. Наибольшее применение получили типовые открытые турбинные мешалки, обеспечивающие эффективное применение и диспергирование воздуха. В зависимости от объема ферментатора по высоте аппарата на вал может быть установлено несколько мешалок. Иногда монтируют отражательные перегородки. Для поддержания необходимой температуры в ферментаторе предусматривают теплообмену рубашку, в которую продается охлаждающая вода. |