Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


‘изические методы очистки жидких пищевых продуктов




 

»звестны физические и физико-химические методы очистки.

  физической очистке относитс€ очистка свекловичного сока от пульпы Ц мелких кусочков свекловичной стружки. ќбычно эта очистка производитс€ путем фильтрации в специальных фильтрах-ловушках.   этим методам относитс€ так называемое рафинирование крахмала, заключающеес€ в выделении из крахмального молока механических примесей Ц мезги. –афинирование производитс€ на плоских сотр€сательных ситах, представл€ющих собой каркас с нат€нутой на нем мелкой ситовой тканью. —ито имеет обычно уклон около 25 мм на 1 м и совершает 400-600 продольных колебаний в минуту с амплитудой 7-10 мм.

ѕри производстве растительных масел после шнековых прессов в масле содержитс€ большое количество твердых суспензированных частиц, которые отдел€ютс€ на вибрационных ситах. —ито состоит из металлической коробки, разделенной по длине на две камеры. ¬ коробке установлено плетеное сито с размером отверстий 0,25х0,25 мм. —ито с измен€ющимс€ углом наклона приводитс€ в колебательное движение от индивидуального привода с частотой вращени€ вала около 2700 об/мин.

ћасло поступает на вибрационное сито с температурой 60-700— и, проход€ через отверсти€ сит, направл€етс€ в сборники, а мезга удал€етс€ на повторную переработку. ќсадок обычно представл€ет смесь фосфатидов, слизей и белковых веществ.

  физическим способам очистки пищевых суспензий относ€тс€ также отстаивание, фильтраци€ и разделение при помощи центробежных сил.

ќтстаивание (осаждение). ќсаждение под действием собственного веса твердых частиц, наход€щихс€ во взвешенном состо€нии в жидкой среде, называют отстаиванием. —ущность отстаивани€ заключаетс€ в том, что неоднородна€ система, наход€ща€с€ в аппарате в состо€нии поко€ или движуща€с€ с малой скоростью, раздел€етс€ в нем на составные части под действием веса. ќсаждение частиц происходит по законам падени€ тел в среде, котора€ оказывает сопротивление их движению.

—корость осаждени€ взвешенных частиц зависит от их плотности, степени дисперсности и физических свойств жидкости, в которой они осаждаютс€. ¬ начальный момент частицы падают ускоренно, но через некоторый промежуток времени, когда сопротивление жидкой фазы уравновесит действие веса, они приобретают посто€нную скорость осаждени€ w ос.

—огласно закону —токса посто€нна€ скорость осаждени€ (в м/с) может быть определена дл€ ламинарной области по уравнению.

 

w ос=d2g(rт - r)/18m (1)

 

где d Ц приведенный диаметр частиц, м;

g Ц ускорение свободного падени€, м/с2;

rт Ц плотность твердой частицы, кг/м3;

r - плотность среды, кг/м3;

m - динамическа€ в€зкость среды, ѕа×с

 

ћаксимальный размер частиц, осаждение которых подчин€етс€ закону —токса, наход€т, подставив уравнение (1) вместо скорости осаждени€ ее выражение через критерий (число) –ейнольдса

w ос=mRe/dr

 

ѕрин€в Re=2, т.е. предельное значение Re дл€ ламинарной области, получим

 
 


‘ормулы (1) и (2) справедливы дл€ условий, когда частицы имеют шарообразную форму и область ламинарного осаждени€ соответствует Re<2. ƒл€ переходной области, где 2<Re<500 и Re>150000, примен€ютс€ другие соотношени€.

ќбычно осаждение взвешенных частиц, наход€щихс€ в суспензии, осуществл€етс€ в отстойниках периодического и непрерывного действи€. ¬ большинстве случаев примен€ютс€ много€русные отстойники непрерывного действи€ с отводом осветленной жидкой фазы и уплотненного осадка из каждой секции.

ѕри расчете отстойников определ€ютс€ их производительность по осветленной жидкости и необходима€ площадь поверхности осаждени€

ѕроизводительность отстойника (в м3/с)

Vосв=Fh/t

 

где F Цплощадь поверхности осаждени€, м2;

h - слой осветленной жидкости, м;

t - врем€ разделени€ суспензии на осветленный слой жидкости и слой осадка, с

 

“ак как t=h/ w ос, то

 

Vосв=F w ос (3)

 

»з уравнени€ (3) видно, что производительность отстойника не зависит от его высоты, она зависит только от скорости и площади поверхности осаждени€. ѕоэтому при необходимости высокой производительности отстойников, требующих больших площадей поверхности осаждени€, их делают много€русными.

Ќедостатком осаждени€ в отстойниках €вл€етс€ их большие объемы и значительное врем€ осаждени€. ќтстойники малоэффективны при осаждении мелких частиц, имеющих размеры dэ<5 мкм, или когда их плотность близка к плотности среды. «начительно увеличиваетс€ эффективность процесса разделени€ суспензий с применением центробежных сил.

ѕосле действи€ центробежных сил создаетс€ вращательным движением потока раздел€емой жидкости при тангенциальном ее подводе в гидроциклоны или при направлении раздел€емого потока во вращающийс€ корпус осадительных центрифуг.

ƒл€ определени€ эффективности осаждени€ в центробежных аппаратах необходимо сравнить величину центробежной силы с силой т€жести, действующей на частицу.

ѕри вращательном движении суспензии в центробежных устройствах на частицу действует центробежна€ сила (в Ќ)

Gц=mw2R

где m - масса частицы, кг;

w Ц углова€ скорость вращени€ частицы, с-1;

R Ц радиус вращени€ частицы, м

 

—ила т€жести без учета подъемных сил составит

G=mg

—равнива€ эти два уравнени€, получим

 

Gц= G w2R/g

“.е. центробежна€ сила больше сил т€жести в w2R/g раз.

¬еличину ‘= w2R/g называют фактором разделени€. „ем больше фактор разделени€, тем выше разделительна€ способность центробежных устройств.

 

ƒл€ стационара описать более подробно отстойники (отстойные цинтрифуги, гидравлические отстойники, циклоны, гидроциклоны и т.д. со схемами)

‘ильтрование. ‘ильтрованием называют процесс разделени€ суспензий с использованием пористых перегородок, которые задерживают твердую фазу суспензии и пропускают ее жидкую фазу (фильтрат). Ётот процесс разделени€ суспензий называют фильтрованием с образованием осадка. ¬ некоторых случа€х твердые частицы проникают в поры фильтровальных перегородок и задерживаютс€ в них, не образу€ осадка, “акое фильтрование называетс€ фильтрованием с закупориванием пор. ќбычно в пищевой промышленности примен€ют фильтрование через слой осадка.

Ќа практике среди частиц твердой фазы, содержащихс€ в суспензии, всегда найдутс€ такие, размер которых позвол€ет им проникнуть в любые поры фильтрующей перегородки. ѕоэтому тип процесса фильтровани€ определ€етс€, прежде всего, количеством твердой фазы, содержащейс€ в исходной смеси. ≈сли концентраци€ твердой фазы ничтожна (например, в производстве вин, пива и других напитков), слой осадка практически не образуетс€, частицы задерживаютс€ в толщине фильтровального картона.

ƒл€ организации процесса фильтровани€ через слой концентраци€ суспензии должна быть достаточной дл€ образовани€ сло€. ѕоэтому производственной технологией предусматриваетс€ введение в раствор значительного количества (1% к массе фильтруемой суспензии) мелкодисперсной фазы (диатомит, перлит, целлюлозу, асбест, активный уголь и др.), с тем, чтобы образовать слой из этих частиц на фильтрующей перегородке. ¬ дальнейшем фильтрование идет через этот слой, частицы задерживаютс€ внутри него или на его поверхности. “олщина такого сло€ будет увеличиватьс€, и его сопротивление будет также возрастать. Ёто приведет к необходимости удалени€ или уменьшени€ толщины сло€ дл€ поддержани€ приемлемой скорости фильтровани€.

ƒвижущей силой процесса €вл€етс€ разность давлений по одну и другую сторону фильтрующей перегородки. Ёта разность может быть получена за счет силы т€жести Ц силы гидростатического давлени€, что с успехом используетс€ в лаборатории дл€ фильтровани€ в простой воронке. ¬ промышленных аппаратах сила т€жести существенного вли€ни€ на результат процесса не оказывает и поэтому учитыватьс€ не будет. –азности давлений можно добитьс€ за счет создани€ избыточного давлени€ на стороне неоднородной смеси или за счет создани€ вакуума со стороны, где собираетс€ газ или жидкость Ц фильтрат.

ѕолучаемые при фильтровании осадки дел€т на сжимаемые, частицы которых с повышением давлени€ деформируютс€, а размер пор капилл€ров уменьшаетс€, и несжимаемые, размер и форма частиц которых не мен€етс€ с увеличением давлени€ при фильтровании.

“ак как в процессе фильтровани€ в большинстве случаев Dр=const, а сопротивление сло€ осадка с течением времени измен€етс€, то скорость фильтрации [в м3/(м2с)]

w =dV/Fdt

где V Ц количество фильтрата, м3;

F Ц площадь поверхности фильтрации, м2;

t - продолжительность фильтровани€, с.

—корость фильтрации пр€мо пропорциональна перепаду давлений и обратно пропорциональна общему сопротивлению сло€ осадка Rос и фильтрующей перегородки Rф, следовательно,

 

dV/Fdt=Dр/(Rос+ Rф) (4)

≈сли в уравнение (4) ввести удельную производительность фильтрата dv=dV/F (в м32), сопротивление осадка с учетом в€зкости жидкой фазы суспензии m (в ѕа с) представить как произведение удельного сопротивлени€ r (в 1/м2) на толщину сло€ осадка, наход€щегос€ в 1 м3 фильтруемой суспензии, то уравнение (4) представитс€ в следующей форме:

dt=(rmxv/Dр+ Rф/Dр)dv

x- толщина осадка, м.

 

»нтегриру€ это выражение в пределах от 0 до t и от 0 до v, найдем продолжительность фильтрации (в с)

 

t=rmxv2/2Dр + Rфv/Dр=bv2 + Rфv/Dр, (5)

где b= rmx/2D

”дельный объем фильтрата (в м32), прошедший через единицу площади поверхности фильтрующей перегородки за врем€ t, определ€етс€ из уравнени€ (5)

 


¬ промышленности дл€ разделени€ суспензий примен€ют фильтры периодического действи€: рамные фильтр-прессы, патронные фильтры, листовые фильтры Ц и фильтры непрерывного действи€: барабанные вакуум-фильтры и дисковые.

¬есьма перспективным способом разделени€ пищевых растворов €вл€етс€ процесс разделени€ под давлением через полупроницаемую перегородку (мембрану) Ц обратный осмос, или ультрафильтраци€.

”льтрафильтраци€ предназначена дл€ разделени€ низкоосмотических растворов и позвол€ет задерживать сравнительно крупные молекулы с молекул€рной массой выше 500 при низком давлении 0,05-1,0 ћѕа. (—м. лекции на листах Ц обратный осмос).

ќсобый интерес этот способ представл€ет дл€ опреснени€ морской воды, разделени€ сахарных растворов, фруктовых соков, очистки продуктов микробиологических производств, сточных вод и т.п.

 





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-10-01; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 875 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

≈сли вы думаете, что на что-то способны, вы правы; если думаете, что у вас ничего не получитс€ - вы тоже правы. © √енри ‘орд
==> читать все изречени€...

1253 - | 1283 -


© 2015-2024 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.02 с.