Процессы и аппараты пищевой технологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Псевдоожижение (общие сведения)

перемешивание молекулярный теплообмен биохимический

Псевдоожиженным называется такое состояние двухфазной системы твердые частицы - газ (жидкость), которое характеризуется перемещением твердых частиц относительно друг друга в результате подвода энергии от какого-либо источника.

Псевдоожиженная система, возникшая под воздействием ожижающего агента, получила название псевдоожиженного, кипящего слоя, так как этому слою присущи многие свойства капельной жидкости.

Псевдоожиженный слой образуется при восходящем движении ожижающего агента через слой зернистого материала со скоростью, позволяющей поддерживать слой материала во взвешенном состоянии.

В псевдоожиженном слое проводят смешивание, транспортирование, классификацию сыпучих материалов, теплообмен, сушку, адсорбцию и др.

Достоинства и недостатки псевдоожиженного слоя.

В зависимости от особенностей хим.-технол. процесса одни и те же св-ва псевдоожиженного слоя можно трактовать и как достоинства и как недостатки. Так, унос из слоя мелких частиц осложняет осуществление каталитич. процессов, а при сушке используется для выгрузки готового продукта; при интенсивном перемешивании выравнивается поле т-р и устраняется возможность значит. локальных перегревов, т. е. достигается изотермичность слоя (что важно, напр., при переработке термолабильных материалов), однако снижается движущая сила процесса и возрастает неоднородность обработки твердых частиц. Истираемость их в слое может приводить, напр., к увеличению расхода катализаторов, существ. затратам на пылеочистку отработанныхгазов; тем не менее, при обжиге, хлорировании или сушке, сопровождаемых осмолением пов-сти твердых частиц и стенок аппаратов, истираемость играет важную роль.

Главные преимущества аппаратов с псевдоожиженным слоем перед применяемыми в одних и тех же с ними хим.-технол. процессах аппаратами с неподвижным или движущимся слоем зернистого материала и аппаратами типа "вращающийся барабан": простота загрузки и перемещения ожижаемого материала, а также выгрузка готового продукта; возможность размещения внутри теплообменных, газораспределительных либо перемешивающих устройств; интенсивность теплообмена между псевдоожиженным слоем и пов-стью конструкц. элементов; легкость герметизации даже при высоких рабочих давлениях и т.д. Для мн. хим.-технол. процессов единичная мощность агрегатов, включающих аппараты с псевдоожиженным слоем, практически неограничена.

2. Перемешивание жидких сред (виды перемешивания)

Перемешивание в жидкой среде применяют для получения суспензий и эмульсий. При смешивании пластических и сыпучих материалов ставится задача получения однородной массы основного вещества с различными твердыми, жидкими и пластичными добавками.

При перемешивании интенсифицируются тепловые, диффузионные и биохимические процессы. Для перемешивания используют смесители различных конструкций.

Качество перемешивания характеризуется степенью (равномерностью) смешивания фаз. Равномерность смешивания может изменяться от 0 до 1. при идеальном (полном) смешивании компонентов степень смешивания равна 1.

Перемешивание жидких сред осуществляют несколькими способами: пневматическим, циркуляционным, статическим и механическим при помощи мешалок.

При перемешивании тестообразных масс, в частности при замесе теста для хлебобулочных, кондитерских и макаронных изделий, творога, фарша и др., происходит смешивание различных компонентов. Одновременно полученная смесь разминается, насыщается воздухом и приобретает определенные свойства.

В пищевой технологии смешивание проводят в аппаратах периодического действия, снабженных специальными смешивающими устройствами - рамными, шнековыми, ленточными и другими мешалками.

Для перемешивания сыпучих материалов с целью получения сухих смесей, например сухих соков, молочных смесей и т.п., в пищевых производствах используют смесители, работающие в других отраслях промышленности, или смесители, специально сконструированные для смешивания материалов, различающихся гранулометрическим составом, плотностью, прочностью, физическим состоянием и другими свойствами.

Как правило, смесители классифицируются по принципу действия, скоростным характеристикам и конструктивным признакам.

Диспергирование применяют для измельчения жидких, твердых веществ в жидкости или жидких и твердых веществ в газе для получения дисперсных систем. Диспергирование включает эмульгирование, гомогенизацию и распыление жидкостей газообразной среде.

Пенообразование и взбивание - диспергирование газов в жидкости, используют при приготовлении коктейлей, молочных кремов, суфле, взбитых сливок, мороженного.

3. Теплопередача (общие сведения)

Теплообмен - самопроизвольный необратимый процесс переноса теплоты от более нагретых тел (или участков тел) к менее нагретым телам.

Теплота (количество теплоты) - энергетическая характеристика процесса теплообмена, которая определяется количеством энергии, отдаваемой или получаемой телом в процессе теплообмена.

К теплообменным процессам, относятся такие технологические процессы, скорость которых определяется скоростью подвода или отвода теплоты: нагревание, испарение (в том числе выпаривание), охлаждение, конденсация. Аппараты, в которых проводят эти процессы, называют теплообменными.

Теплопередача - теплообмен между двумя теплоносителями через разделяющую их твердую стенку.

Теплоноситель - движущаяся среда (газ, пар, жидкость), используемая для переноса теплоты.

В процессах теплопередачи участвуют не мене двух сред (веществ) с различной температурой. Среда с более высокой температурой, отдающая при теплообмене теплоту, называется горячим теплоносителем, среда с более низкой температурой, воспринимающая теплоту, называется холодным теплоносителем или хладагентом.

Теплота может передаваться теплопроводностью, тепловым излучением и конвенцией.

Теплопроводностью называется процесс переноса тепловой энергии от более нагретых участков тела менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия микрочастиц. В результате теплопроводности температура тела выравнивается.

Тепловое излучение. Из всей лучистой энергии, которая попадает на поверхность тела, часть ее поглощается телом, часть отражается, а часть проходит через тело. В зависимости от способности тела поглощать или отражать энергию тела могут абсолютно черными (вся лучистая энергия поглощается), абсолютно прозрачные (вся падающая энергия проходить через тело), абсолютно белые (вся падающая энергия отражается телом).

В природе нет абсолютно черных, белых и прозрачных тел. В технике приходится оперировать телами, называемыми серыми.

Конвективный теплообмен (теплоотдача). Теплоотдачей называется процесс теплообмена между поверхностью и окружающей средой.

Интенсивность теплоотдачи характеризуется коэффициентом теплоотдачи, равным отношению плотности теплового потока на поверхности раздела температурного напора между поверхностью теплообмена и средой (теплоносителем).

Различают теплоотдачу при свободной и вынужденной конвенции.

Движущая сила теплообменных процессов - разность температур теплоносителей. Под воздействием этой разности теплота передается от горячего теплоносителя холодному.

Процессы теплообмена в аппаратах непрерывного действия могут осуществляться в прямотоке, перекрестном и смешанном потоках.

4. Молекулярная перегонка

Молекулярную перегонку применяют для разделения и очистки малолетучих и термически нестойких веществ, которые нельзя перегнать обычным способом или использовать сублимацию перекристаллизацию. К таким веществам принадлежат высокo молекулярные органические соединения (смолы, жиры, масла, пластификаторы). Этот метод незаменим при выделении витаминов из растительных масел и рыбьего жира.

Для молекулярной перегонки требуется высоковакуумная аппаратура , позволяющая значительно снижать температуру испарения жидкости и увеличивать среднюю длину свободного пробега молекул пара, достигающую, например, при давлении 0,001 торр (около 0,13 Па) в среднем 56 мм. При таком вакууме молекулы, оторвавшиеся от поверхности жидкости, могут двигаться к поверхности холодильника прямолинейно, редко соударяясь.

В отличие от дистилляции молекулярная перегонка проходит не при какой-либо определенной температуре, а в любом интервале температур, лежащем ниже температуры кипения жидкости.

Разделительная способность молекулярной перегонки невелика, так как при ее проведении никогда не устанавливается равновесие между удаляемым паром и испаряющейся жидкостью. Максимальное разделение компонентов жидкости наступает тогда, когда поверхности испаряющейся жидкости и холодильника расположены возможно ближе друг к другу.

В приборах для молекулярной перегонки - молекулярно-дистилляционных испарителях, работающих при давлении меньше 0,001 торр (около 0,13 Па) с зазором порядка 0,5 - 2,0 см между поверхностями испарения жидкости и конденсации пара, не происходит кипения жидкости.

Для эффективной работы таких приборов необходимо, чтобы вакуумная линия имела достаточно большой диаметр (не менее 20 - 30 мм), а температура поверхности холодильника была бы на 60 - 100 °С ниже температуры поверхности испаряющейся жидкости. Перед введением жидкости в молекулярно-дистилляционный прибор из нее удаляют все растворенные газы. Простейшее устройство типа "охлаждаемый палец" (рис. 169, а) состоит из сосуда 3, в который наливают около 5 мл очищаемой смеси 6, и пробирки 1 с хладоагентом. Сосуд 3 подключают через кран 2 к вакуумной системе для предварительного удаления растворенных газов и летучих растворителей. После этой операции в пробирку 1 вносят охлаждающую смесь и нагревают сосуд 3 в жидкостной бане 5.Температуру бани подбирают таким образом, чтобы молекулярная перегонка проходила достаточно быстро при сохранении необходимого перепада температур

Жидкость - холодильник без кипения и разложения перегоняемой жидкости.

5. Биохимические процессы (общие сведения)

Биохимическими процессами называются процессы направленной деятельности микроорганизмов, скорость которых определяется приростом биомассы либо продуктов их метаболизма. Биохимические процессы занимают значительное место в пищевой технологии.

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.

Микробиологический синтез используется для получения многих ценных продуктов, производство которых методами химической технологии невозможно или экономически нецелесообразно (ферментов, бактериальных препаратов, белка, антибиотиков, некоторых витаминов).

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.

Изучая раздел «биохимические процессы», следует ознакомиться с основным условиями, при которых возможны эти процессы, общей технологией биохимических процессов, кинетикой биохимических процессов, массообменом в процессах ферментации, аппаратурой для проведения процессов ферментации.

Список литературы

1. Кавецкий Г.Д. Процессы и аппараты пищевой технологии/Г.Д. Кавецкий, В.П. Касьяненко. - М.: КолосС, 2008. - 591с.

2. Плаксин Ю.М. Процессы и аппараты пищевых производств. /Ю.М.Плаксин, Н.Н.Малахов, В.А.Ларин. - М.: Колос С, 2008. - 760с.

Размещено на Allbest.ru