і. Технологічний процес ~ сукупність технологічних операцій переробки сировини в кінцеві продукти
Работа добавлена на сайт samzan.net:
ВСТУП
Завдання дисципліни “Процеси і апарати харчових виробництв”
Процес – це зміна стану будь-якої системи, що відбувається в природі, лабораторії, техніці, суспільстві.
Технологічний процес – сукупність технологічних операцій переробки сировини в кінцеві продукти.
В техніці відбуваються штучно створюємі процеси, які відтворюються з визначеною технологічною метою. Технологічні процеси являються предметом вивчення курсу “Процеси і апарати харчових виробництв”.
При виробництві харчових продуктів відбуваються різнобічні технологічні процеси, однак на більшості харчових виробництв здійснюються однакові процеси. Наприклад, процес перемішування зустрічається у всіх без виключення харчових виробництвах, так як для здійснення будь-якого хімічного процесу необхідно забезпечити тісний контакт між регулюючими речовинами, а це досягається перемішуванням; хімічні реакції та розчинення твердих речовин мають місце в кожному хімічному та харчовому виробництві.
Розглянемо інший процес – випарювання, метою якого є збільшення концентрації сухих речовин в розчинах.
В кожному окремому виробництві, крім того, мають місце процеси, специфічні тільки для даного виду виробництва, і загальні, які зустрічаються в більшості харчових виробництв.
Таким чином, технологічні процеси харчових виробництв можуть бути розділені на дві групи – специфічні, характерні для даного виду виробництва, і загальні, які зустрічаються в більшості харчових виробництв.
В курсі “Процеси і апарати харчових виробництв” розглядається процес не окремого виробництва, а процес взагалі, незалежно від того, в якій конкретній технології він використовується.
Таким чином, ми будемо вивчати, наприклад, перемішування з загальної точки зору, а не перемішування в харчовому виробництві.
Для вивчення курсу “Процеси і апарати харчових виробництв” студент повинен мати знання в галузі технічної механіки, гідравліки, теплопередачі, хімії.
Курс “Процеси і апарати харчових виробництв” являється вступом до вивчення спеціальних технологій і спеціального обладнання. Кури спеціальної технології і спеціального обладнання базується на курсі “Процеси і апарати харчових виробництв”.
Курс “Процеси і апарати харчових виробництв” містить основи теорії процесів, основи методики розрахунку машин і апаратів, основні принципи конструювання апаратів і дає раціональну класифікацію. Тому цей курс являється базою для курсового проектування.
2. Основні закономірності техногічних процесів
Технологічні процеси харчових виробництв протікають згідно загальним фізичним і фізико-хімічним законам.
Закон збереження енергії
Схема матеріального балансу
А Припустимо, що в апараті здійснюється
Д будь-який процес. В цей апарат надходять
В різні компоненти А;В і С, що приймають
Е участь у процесі. Це можуть бути пари, рідини
С або тверді тіл. В результаті процесу, що
протікає в апараті, з нього будуть виходити
речовини Д і Е.
Зрозуміло, що загальна масова кількість речовин, що входять в апарат, не може бути більше або менше масової кількості речовин, що виходять з апарата. Це витікає з закону збереження матерії.
З викладеного витікає рівність :
РА + РВ + РС = РД + РЕ (І)
де РА ,РВ ,РС,РД ,РЕ – маса компонентів А,В,С,Д,Е.
Кожна речовина, що входить в апарат, являється носієм визначеної кількості енергії. Припустимо, що ця енергія виражається в теплових одиницях. Крім того, в апарат може бути введена енергія ззовні Q n ( наприклад, шляхом електричного підігріву).
Схема енергетичного балансу
QА, QВ, QС - тепло, відведене з компонентом А, В, С;
QД, QЕ - тепло, відведене з компонентом Д, Е;
QВm – тепло, що втрачене в навколишнє середовище;
Qn - тепло, що введене ззовні;
QВн – тепло, що виділяється при протіканні процесів в апараті.
В результаті процесів, що відбуваються в апараті, може утворюватись деяка кількість тепла., наприклад в процесі горіння QВн. Частина тепла при протіканні процесу буде втрачатись в навколишнє середовище QВm.
На основі закону збереження енергії можна записати:
QА +QВ + QС + QВн +Qn = QД + QЕ + QВm (ІІ)
Рівняння (ІІ) називається рівнянням балансу енергії або рівнянням теплового балансу. Рівняння (І) і (ІІ) являються виразом основних законів збереження речовин і енергії. Вони лежать в основі вивчення любого технологічного процесу.
Рівноважні та не рівноважні системи
При протіканні в апаратах технологічного процесу два або декілька тіл знаходяться у взаємодії. Ця взаємодія носить або механічний, або тепловий (передача тепла), або дифузійний (передача маси) характер. Така сукупність взаємодіючих сил називається системою.
Системи, що вивчаються в курсі “Процеси і апарати харчових виробництв” можуть бути однорідними або неоднорідними. Однорідні системи (газ, рідина або розчин) у всіх своїх частинах мають однакові властивості. Неоднорідні, або багаторазові, системи складаються з декількох фаз, відокремлених одна від іншої поверхнями розділу (суспензії, піни і т.п.)
Системи можуть знаходитись в стані рівноваги або ж можуть бути виведені з стану рівноваги. Рівноважними називаються такі системи, стан яких не міняється в часі. Такими системами являються, наприклад, однорідні системи, у яких тиск і температура однакові у всіх частинах системи.
Щоб рівноважну систему вивести з стану рівноваги, необхідно впливати на цю систему ззовні, наприклад шляхом застосування механічних сил або теплового впливу.
Основними і найбільш загальними законами, що визначають умови рівноваги систем, являється Ле-Шательє і правило фаз Гіббса.
Згідно принципу Ле-Шательє в системі, що виведена з стану рівноваги, відбуваються зміни, напрямки яких протилежні силам, що виводять систему з рівноваги. Застосовуючи принцип Ле-Шательє можливо вияснити, як впливає зміна тієї або іншої умови рівноваги (тиск Р, температура t, концентрація С на стан системи.
3. Класифікація процесів та їх призначення
В курсі “Процеси і апарати харчових виробництв” розглядаються три основні групи процесів.
- механічні та гідромеханічні;
- теплові;
- фізико-хімічні (масообмінні).
До механічних відносять процеси, основою яких являється механічний вплив на матеріали, а теплові і фізико-хімічні явища являються тільки супутніми.
Механічними процесами являються:
- подрібнення;
- сортування;
- пресування;
- перемішування;
- осідання;
- фільтрація.
Рушійними силами цих процесів являється сила механічного тиску, центр обіжна сила, гідростатичний і гідродинамічний тиск.
До теплових відносяться такі процеси, основою яких являється зміна теплового стану середовища, що приймають участь в процесі.
Ці процеси включають:
- нагрів та охолодження;
- випарювання;
- конденсація;
- заморожування, розморожування.
Рухомою силою цих процесів являється різниця між температурами двох середовищ.
До фізико-хімічних відносять такі процеси, в яких поряд з явищами теплообміну велику роль відіграє масообмін між фазами.
Масообмінними процесами являються:
- сорбцій ні (абсорбція і адсорбція);
- сушіння;
- перегонка, ректифікація;
- кристалізація і розчинення; екстрагування;
- електрофізичні процеси.
В курсі “Процеси і апарати харчових виробництв” розглядаються не тільки процеси, але і апарати, в яких протікають ці процеси. Створюючи апарат його зобов’язані пристосувати до процесу, який в ньому буде протікати. В поняття апарати харчових виробництв включають і машини.
Під апаратом розуміють любий устрій, в якому протікає технологічний процес.
ОСНОВИ РАЦІОНАЛЬНОЇ ПОБУДОВИ АПАРАТІВ
- Загальні відомості про вимоги, що подані до апаратів.
Для здійснення любого з процесів застосовують відповідні апарати. Раціонально побудований апарат повинен задовольняти різнобічним вимогам. Для зручності ці вимоги можуть бути класифіковані на групи: експлуатаційні, конструктивні, економічні, енергетичні, естетичні.
Експлуатаційні вимоги. Відповідність апарата цільовому призначенню.
Цільове призначення апарата заключається в створенні визначених умив для протікання процесу. Ці умови визначаються типом процесу, агрегатним станом обробляємих мас, їх хімічним складом і фізичними властивостями (в’язкість, пружність, пластичність і т.п.)
Щоб апарат відповідав своєму цільовому призначенню, його форма повинна забезпечити можливість створення цих умов, які називають технологічними.
До них відносяться тиск, при якому протікає процес; температура; швидкість руху і ступінь турбулентності потоку обробляємих мас; тісний їх контакт; механічні, теплові і електричні впливи.
Розглянемо приклад.
Необхідно перемішати і підігріти в’язкий розчин, що містить зважені тверді частиці органічної речовини ( наприклад, розчин цукру, що містить кристали цукру). Застосуємо для цієї мети апарат, що зображено на рисунку 1.
Схема апарата з якірною мішалкою:
1— стінка апарата; 2 — лопать (якір); 3 — парова сорочка
В такому апараті неминуче осадження частить твердої речовини на днище і в кутках. В цих місцях буде відбуватись прогорання продукту і його руйнування. Отже, форма цього апарата не створює необхідних технологічних умов для протікання процесу. Більш задовольняє цільовому призначенню апарат, зображений на рисунку 2. Цей апарат має сферичне днище, з’єднане з циліндричним корпусом. Мішалка в цьому апараті якірного типу. Вона попереджає утворення осаду і пригорання його на стінках днища. З цього елементарного прикладу видно, що для того щоб сконструювати апарат, необхідно знати і враховувати властивості обробляємої системи. Нехтування технологічними вимогами веде до псування продукту. В цьому випадку апарат не задовольняє цільовому призначенню.
До експлуатаційних вимог відноситься також висока інтенсивність роботи апаратів.
Основною характеристикою апарата є його продуктивність – кількість сировини, що переробляється в апаратах за одиницю часу, або кількість готового продукту, що видається апаратом за одиницю часу.
Матеріал, з якого побудовано апарат, повинен бути стійким при впливі на нього обробляємих середовищ.
Апарат повинен бути доступним для огляду, чистки та ремонту.
Конструктивні вимоги
До цієї групи відносяться вимоги, пов’язані з проектуванням, виробництвом, транспортуванням і установкою апарата.
Основні з них:
стандартність та заміняємість деталей апарата;
найменша працеємкість при збірці;
зручність розробки та ремонту;
зручність транспортування апарату від місця виготовлення до місця уставки;
мінімальна маса як всього апарату, так і його окремих частин.
Економічні вимоги
Економічні вимоги можуть бути розділені на дві категорії:
- вимоги, що пред’являються до проектування і спорудження апарата;
- вимоги, що пред’являються до побудованої машини, що знаходиться в експлуатації.
З точки зору цих вимог вартість проектування, спорудження і експлуатації машини повинна бути якнайменшою.
Апарати, що задовольняють експлуатаційним і конструкторським вимогам, невід’ємно відповідають також і економічним вимогам. При впровадженні нової техніки і більш сучасних апаратів можливо, що більш сучасний апарат буде більш дорогим.
Однак у цьому випадку, як правило, вартість експлуатації апаратів зменшується, а якість продукції покращується, що робить доцільним впровадження нового апарата.
2.Вимоги охорони праці і охорони навколишнього середовища.
Основні вимоги, що пред’являють до апаратів на підприємствах, являються безпечність і зручність їх обслуговування.
Тому апарат повинен бути розрахований і споруджений з належним запасом міцності, оснащений огорджувальними устроями для рухомих частин, а також запобіжними клапанами для попередження вибухів і аварі.
Операції по завантаженню та вигрузці готової продукції повинні бути зручні та безпечні для робочого персоналу. Найбільш безпечні в цьому відношенні герметично закриті апарати безперервної дії з безперервним потоком матеріалів.
Для зручності обслуговування керування апаратом повинно проводитись з одного пункту, де встановлено пульт керування. Це особливо легко здійснити, якщо організований дистанційний контроль і дистанційне керування апаратом. Вищою формою являється повна автоматизація контролю і керування. Керування апаратом не повинно вимагати значної затрати фізичної праці.
Великі незручності в обслуговуванні та безпека для працюючих створює використання пасової передачі для приводу апарата. З цієї точки зору необхідно віддавати перевагу індивідуальному електроприводу.
Інша важлива вимога, специфічна для апаратів харчових виробництв, витікає з призначення продукції харчових підприємств.
На харчових виробництвах повинні бути забезпечені високі санітарно-гігієнічні умови, які попереджали б можливість інфекціювання продукції або забруднення її продуктами взаємодії середовища і матеріалу, з якого побудовано апарат. Це забезпечується герметичністю апаратів, конструктивними формами, які дозволяють проводити ретельну очистку, автоматизацію керування без доторкування людських рук і підбором відповідного матеріалу для побудови апарату.
В тих випадках, коли промислове підприємство чи умови праці не задовільняють нормативи безпеки і екологічності, необхідно проведення комплексу заходів, спрямованих на поліпшення цих показників. Згідно з санітарними нормами №1042-73 основними напрямками для цього є:
- заміна сучасних способів переробки матеріалів, які обумовлюють запиленість;
- заміна процесів і технологічних операцій, пов’язаних з виникненням шуму, вібрації та інших шкідливих факторів;
- герметизація обладнання з вбудованими відсосами, автоблокування технологічного та санітарно-технічного обладнання;
- повне вловлювання та очищення технологічних викидів;
- заміна шкідливих речовин нешкідливими або менш шкідливими;
- заміна твердого палива газоподібним;
- застосування малоліквідних та безвідходних технологій виробництва;
Нове обладнання та машини проходять вхідну експертизу на відповідність вимогам безпеки та екологічності. Вона здійснюється відділом головного механіка з залученням механіка-енергетика цього ж підрозділу де планується її використання.
Якщо обладнання не відповідає встановленим вимогам, воно не допускається до експлуатації. При цьому складають рекламацію на адресу заводу-виробника.
Основні принципи забезпечення безпечності і екологічності промислового обладнання:
1. Врахування нормативних показників безпечності і екологічності або прогнозування міри технологічного ризику.
2. Врахування вимог екологічності і безпечності в проектній документації.
3. Експертиза проектної документації.
4. Врахування вимог безпеки та екологічності при підготовці виробництва.
5. Врахування ергономічних вимог як факторів безпеки.
Контрольні запитання:
1. Охарактеризуйте закон збереження енергії.
2. Класифікація процесів харчових виробництв, їх призначення та відмінні
особливості.
3. Конструктивні, економічні вимоги та вимоги охорони праці та навколишнього середовища, що пред’являються до апаратів.
2. Лабораторная работа 1 Изменение линейных и угловых размеров универсальными и измерительными инструме
3. Игры для детей в помощь вожатому
4. . М. 1999 Трагичнейшим из поэтов назвал Еврипида Аристотель и многовековая посмертная слава последне
5. Пошук інформації на компютері
6. тема лінійних рівнянь- 1 де ~ матриця коефіцієнтів; ~ стовпчик вільних членів; ~ шуканий век.
7. Дезидерий Эразм Роттердамский
8. Сущность и виды прибыли
9. особая сфера материального производства
10. 20 г Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессиональн
11. К проблемам возникающим в матричных организациях относят крах в период общеэкономического криз
12. а Предисловие Богу было угодно сделать нас свидетелями знаменательного события на нашей многостр
13. 1распределительный харр эких отношений который основан на правовых нормах и этикой ведения бизнеса; 2в рез
14. Расчеты с подотчетными лицами обороты сальдо; журналордер 7 или другие аналитические регистры если же н
15. ВВЕДЕНИЕ Важнейшим качественным показателем характеризующим работу предприятий является прибыль
16. Визначити чи належить точка з координатами x y колу одиничного радіуса з центром в початку координат
17. первобытнообщинный строй занимает огромный период времени с момента выделения человека из животного царст
18. греч. Лицей или перипатетическую школу.
19. тематической и согласованной работы психолога и других должностных лиц профилактического плана по своеврем
20. а. Производственная деятельность связана с расходованием ресурсов которые в большинстве случаев имеют п