Пиши Дома Нужные Работы

Обратная связь

Разделение неоднородных систем

В пищевых производствах многие технологические процессы сопровождаются образованием неоднородных смесей, которые в дальнейшем необходимо разделить.

Неоднородными называют системы, образованные двумя или большим числом фаз, которые взаимно нерастворимы друг в друге. Неоднородные системы обладают различной степенью устойчивости и могут быть разделены под воздействием механических сил.

Неоднородные смеси отличаются от растворов тем, что имеют две или более фаз, которые отделены друг от друга поверхностью раздела. Одну из фаз, сплошную, называют дисперсионной средой, а другую, мелкораздробленную и распределенную в первой, называют дисперсной фазой. В зависимости от дисперсионной среды и дисперсной фазы различают неоднородные смеси, жидкие и газовые.

Классификация неоднородных систем

Таблица 2

Дисперсионная Дисперсная Неоднородные системы
Среда фаза
Жидкость Твердое тело Суспензии (грубые, тонкие, мути, коллоидные растворы)
Жидкость Жидкость Эмульсии
Жидкость Газ Пены
Газ Твердое тело Пыли
Газ Жидкость Туманы

 

Разделение неоднородных систем происходит под действием силы тяжести, если система составлена из компонентов, плотность которых существенно различна, то это - разделение грубых суспензий, промышленных пылей.

Для разделения тонких суспензий и мутей, содержащих мелкие частицы, а также эмульсий применяют центробежную силу.

Фильтрование

Процесс разделения неоднородных систем за счет «просеивания» их через фильтрующую перегородку называют фильтрованием. Эти процессы используют для разделения жидких и газовых систем. Движущей силой является сила тяжести, фильтрование можно осуществлять и в центробежном поле.



Эффект разделения - это отношение количества компонента, выделенного из дисперсионной среды, к начальному его количеству в смеси:

eр = Go/Gн 100 % ,

где Go - количество осадка, кг

Gн - количество дисперсной фазы в начальной смеси, кг

Эффект разделения в различных отраслях промышленности называют по- разному. При оценке качества циклонов его называют КПД циклона, при очистке сточных вод - эффектом очистки, при сепарировании молока - степенью обезжиривания молока и т.п.

Кроме огромной роли в основных технологических процессах процессы разделения неоднородных систем обеспечивают защиту окружающей среды от вредных выбросов. Движущей силой процесса фильтрования является разность давлений по одну и другую сторону фильтрующей перегородки.

. Эта разность может быть получена за счет силы тяжести - силы гидростатического давления (фильтрование в воронке). В промышленности разности давлений можно добиться за счет создания избыточного давления на стороне неоднородной смеси или за счет создания вакуума со стороны фильтрата.

В первом случае движущая сила тем больше, чем выше избыточное давление в герметически закрытом аппарате, куда подается неоднородная смесь:

 

Р = Ризб.- Ратм.

 

Физически нет предела возможному увеличению избыточного давления, т.е.

 

lim Р = Ризб.- Ратм.

Ризб. → ∞

 

Принимая Ратм.= 105 Па, получим lim → ∞

Следовательно, этот способ фильтрования обеспечивает возможность получения неограниченно большой движущей силыю

Во втором случае движущая сила тем больше, чем меньше остаточное давление Рвак.

Р = Ратм.- Рвак., если Рвак.=0, то

 

lim = Ратм. .- Рвак.= Ратм.=105Па

Рвак. →0

Следовательно, движущая сила при фильтровании за счет создания вакуума теоретически не может превышать 105 Па, а на практике и того меньше, так как получение глубокого вакуума связано с большими затратами. Но фильтрование под вакуумом получило распространение в промышленности, это объясняется возможностью создания непрерывного процесса, так как слой осадка фильтруется со стороны атмосферного давления и может легко удаляться.

Осаждение

Осаждение в поле гравитации (отстаивание) под действием силы тяжести используют для разделения суспензий, эмульсий, дымов и пылей.

Для осаждения в поле гравитации применяют отстойники - периодического и непрерывного действия. Для гравитационных отстойников характерны громоздкость и длительность пребывания суспензии в аппарате. Например, отстойники для очистки сатурационного сока на сахарных заводах имеют диаметр 4-5м при высоте 4-6,5м. Время пребывания сока в таких аппаратах около 1,5ч. Это связано с малой скоростью осаждения, которая зависит, например, от вязкости жидкости и размеров осаждаемых частиц. Для ускорения процесса осаждения прибегают к нагреванию смеси перед отстаиванием, а для увеличения размера частиц прибегают к их коагуляции - объединению нескольких частиц в одну за счет добавления коагулянтов (растворимых в воде солей - электролитов).

Другой метод агрегирования мелких частиц - флокуляция - добавление в суспензию небольшого количества вещества, которое, адсорбируясь на поверхности твердых частиц в суспензии, приводит к их смешению между собой.

.На предприятиях пищевой промышленности наибольшее распространение получила отстойная центрифуга периодического действия. Для разделения неоднородных смесей используют центрифуги, циклоны, гидроциклоны.

Центрифуги применяются для разделения смесей, содержащих малое количество твердой фазы.

Продолжительность работы цикла центрифуги состоит из четырех периодов:

τц= τп0тр,

где τп - период пуска, разгона до рабочей скорости вращения, с;

τ0 - период отстаивания, с;

τт - период торможения, с;

τр - период удаления осадка, с.

В этом цикле τ0 - полезное время, когда происходит разделение. Все остальные периоды - вспомогательные.

Эффективность цикла оценивается коэффициентом использования центрифуги: φ = τ0/ τц

Циклоны.Аппараты для разделения газовых неоднородных систем, в которых используется центробежная сила, возникающая за счет вращения потока. В циклонах нет вращающихся частей. Поток жидкости или газа вращается в неподвижном аппарате. Во вращающемся потоке на взвешенную частицу действует центробежная сила, под действием которой частица движется от центра к стенке аппарата со скоростью, равной скорости осаждения.

Для получения достаточной для очистки газа (жидкости) центробежной силы необходимо поддерживать высокую скорость потока на входе в аппарат.

Вопросы для самоконтроля

 

1. Какие основные законы лежат в основе науки о технологических процессах?

2. Какие виды переноса характерны для стадии превращения сырья в полуфабрикат и конечный продукт?

3. Какие свойства характерны для сырья, используемого в производстве продуктов питания?

4. Какое значение имеют сухие вещества и массовая доля влаги в определении качества пищевых масс и готовых продуктов?

5. Как классифицируются процессы разделения неоднородных систем?

6. Какие методы разделения неоднородных систем Вы знаете?

 

1.5 Ответы на вопросы самоконтроля

 






ТОП 5 статей:
Экономическая сущность инвестиций - Экономическая сущность инвестиций – долгосрочные вложения экономических ресурсов сроком более 1 года для получения прибыли путем...
Тема: Федеральный закон от 26.07.2006 N 135-ФЗ - На основании изучения ФЗ № 135, дайте максимально короткое определение следующих понятий с указанием статей и пунктов закона...
Сущность, функции и виды управления в телекоммуникациях - Цели достигаются с помощью различных принципов, функций и методов социально-экономического менеджмента...
Схема построения базисных индексов - Индекс (лат. INDEX – указатель, показатель) - относительная величина, показывающая, во сколько раз уровень изучаемого явления...
Тема 11. Международное космическое право - Правовой режим космического пространства и небесных тел. Принципы деятельности государств по исследованию...



©2015- 2024 pdnr.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.