Процеси розчинення та кристалізації

Процеси розчинення та кристалізації. Процеси перегонки та ректифікації.

Мета роботи: вивчити процеси розчинення та кристалізації, процеси перегонки та ректифікації.

Завдання: процеси розчинення та кристалізації, процеси перегонки та ректифікації.

Процеси розчинення і кристалізації.

Кристалізацією називається процес виділення речовини з розчину розплаву або пари у вигляді кристалів. У харчовій промисловості переважає мають справу з кристалізацією з розчинів. Кристалічна будова твердої фази найстійкіша оскільки структурні елементи ( атомні, іонні) утворюючи кристалічні решітки, розташовуються найбільш компактно і мають вільну енергію. Тому аморфні речовини поступово кристалізуються. Зовні кристали являють собою багатогранники різної форми, з певною симетрією. Самі властивості симетрії і покладено в основу класифікації кристалів.

У випадку масової кристалізації за умов промислового виробництва кристали однієї і тієї самої речовини відрізняються між собою розмірами і зовнішнім виглядом. Про те кути між відповідними гранями усіх кристалів цієї речовини мають однаковий. Ця властивість пов’язана з особливостями внутрішньої будови називається законом сталості кутів (з. н. Гюї). Деякі речовини мають кілька кристалічних форм стійких у певних інтервалах тиску і температури (явище полімерфизму). Перехід з однієї кристалічної форми в іншу супроводжується тепловим ефектом у зв’язку з перебудовою кристалічних решіток. Багато речовин кристалізується з включенням у кристалічні решітки молекули води утворюючи кристалогідрати.

У харчові промисловості за допомогою кристалізації одержують речовини цукор, глюкозу, лактозу. У чистому зручному для використання вигляді. Щоб дістати надчисті речовини, вдаються до багаторазової перекристалізації наприклад при виробництві цукру. Крім чистоти важливою характеристикою є розмірів кристалів їх однорідності. Звичайно прагнуть одержати крупнокристалічними однорідний продукт що добре фільтрується і сушиться у процесі виготовлення карамелі вживають усіх заходів щоб запобігти кристалізації – додають крохмальну масу, інвертний цукор та інші анти кристалізатори. Кристалізація – небажане явище і під час зберігання багатьох кондитерських мас. А при виробництві кристалічного ірису, навпаки прагнуть прискорити процес кристалізації. У виробництві мармелада і пастили цей процес регулюють так, щоб утворилася тоненька кристалічна кірочка, яка надає виробам товарного виробу.

Процес кристалізації використовується також під час згущення, вимороження, термонестійких рідких харчових продуктів. При чому зберігаються їх поживні властивості.

Процеси перегонки та ректифікації.

Існує два види перегонки: проста і фракційна.

Проста перегонка Заключається в безперервному нагріванні рідини з відводом пари. У перегінному апараті в рівновазі з рідиною знаходиться тільки частина утвореної па­ри. Простою перегонкою отримати чистий компонент не мож­ливо, тому її застосовують, якщо не вимагається повне розділення суміші на чисті компоненти. Вона можлива у тому випадку, коли температури кипіння компонентів сильно розрізняються.

Фракційна перегонка — процес, що складається з декількох стадій: 1) нагрівання вихідної рідини до кипіння і отримання деякої кількості пари визначеного складу; 2) кон­денсація отриманої пари; 3) випаровування конденсату для отримання пари нового складу, більш багатої легколетючим компонентом.

На практиці розділення сумішей проводять безперервною фракційною перегонкою, названою ректифікацією. В техно­логії виробництва етилового спирту застосовуються процеси перегонки і ректифікації. Вилучення етилового спирту з браж­ки і його очистка здійснюються ректифікацією. Ректифікацією Називають процес розділення бінарної або багатокомпонент­ної рідини суміші на компоненти фракції, що розрізняються між собою летючістю. Розділення бінарної суміші спирт—вода часто називають простою Перегонкою Або Дистиляцією. Розділення однорідних летючих сумішей здійснюють шляхом багатократного двостороннього масо — і теплообміну між про-титочнорухаючими паровим і рідинним потоками.

При взаємодії фаз у процесі ректифікації відбувається ди­фузія (перенос) лекголетючого компоненту з рідкої фази в па­рову і тяжколетючого компоненту, навпаки, з парової фази в рідку. Спосіб контактування потоків при розділенні воднос-Ііиртових сумішей носить ступінчастий характер. Рек-шфікацію проводять при нормальному тиску в апаратах ко­лонного типу, обладнаних контактними пристроями у вигляді тарілок різних типів (сітчастих, ковпакових, клапанних). Ці пристрої сприяють максимальному наближенню дотичних па-рового і рідкого потоків, що протилежно рухаються в апараті, а отже, до інтенсивного масообміну.

При кипінні суміші більш летючий компонент переходить в парову фазу в більшій кількості, ніж менш летючий. Суміш збагачується одним із компонентів практично в процесі рек­тифікації, яку можна розглядати як спосіб складної або бага­тократної перегонки.

Вилучення спирту засновано на різній летючості спирту та його домішок. Летючість домішок залежить від концент­рації в середовищі етанолу. Для оцінки летючості домішок по відношенню до летючості етанолу використовують поняття коефіцієнтів випару і ректифікації. Якщо позначити вміст (масову долю) етанолу в парах А, А в рідині — (І, То коефіцієнт випару К = А/а. Для домішок відповідно приймемо позначен­ня а і р. В цьому випадку Кпу>= АУр.

Коефіцієнтом ректифікації Називається відношення ко­ефіцієнта випару домішок до коефіцієнта випару етанолу. Він показує збільшення або зменшення вмісту домішок по відношенню до етилового спирту.

Ректифікаційні установки спиртових заводів — це складні системи, що включають колони, теплообмінну апаратуру, кон-трольио-вимірювальні прилади і автоматичні засоби уп­равління. Основним елементом є колона — протиточний апа­рат, в якому встановлені тарілки (контактні пристрої).

Процес перегонки використовують також, наприклад, в коньячному виробництві. Коньячні виноматеріали піддають перегонці таким чином, щоб у спирті, який переганяють, збе­регти частину летючих сполук (ефіри і кислоти), що беруть участь у створенні характерних аромату і смаку коньяку. За допомогою процесу перегонки багатокомпонентну рідку суміш розділяють на фракції що містять компоненти суміші в концентрованому вигляді. Ректифікацією називають процес перегонки за допомогою якого з рідкої суміші видаляють невеликі кількості небажаних домішок.

Переганяють і ректифікують суміші що складаються з компонентів які відрізняються своєю леткістю. Під час випаровування рідкої суміші окремі компоненти переходять у пароподібний стан інтенсивності, завдяки чому їх вміст у паровій фазі більший ніж у рідкій.

Класифікація сумішей. У бінарних сумішах виділяють їх основні суміші: ідеальні, реальні, взаємно нерозчинених рідин і обмежено взаємно розчинних рідин.

Ідеальні суміші підлягають закону Рауля і Дальтона. За законом Рауля парціальний тиск компонента над сумішшю пропорційний, його молярні частині в ній х.

Ректифікація – процес розділення рідкої суміші на компоненти різної леткості і спосіб багаторазового протитечійного контактування рідкої і парової фаз.

Реальні суміші не підлягають закону Рауля.

Суміші взаємно нерозчинних рідин відрізняються тим, що тиск пари над сумішшю = сумі пружності пари, компонентів. Через це температура кипіння таких сумішей завжди нижча від температури кипіння окремих компонентів за цього ж зовнішнього тиску.

Суміші обмежено розчинних одна водні рідин відрізняються тим, що у певних пропорціях вони взаємо розчинні поводять себе як ідеальні або реальні суміші. У випадку порушення вказаних пропорцій утворюються 2 взаемнонерозчинні рідкі фази – розчин і компонент, що є у надлишку.

Перегонка може бути просторою і багато ступінчатою.

Просту перегонку називають одноразовим випаровуванням. За допомогою неї вихідну суміш можна розділяти на кілька фракцій частина з яких нестиме більшу кількість легко леткого компоненту ніж його було у вихідній суміші, інша частина менша.

Багатоступінчаста перегонка називається дефлагмація.

Сорбція – процес поглинання певним тілом газів, пари або розчинних речовин навколишнього середовища. Тіло що поглинає речовину – сорбентом. Типові для сорбції процеси – абсорбція і абсорбція.

Абсорбція – поглинання речовини що супроводжується наступною її дифузією у глибину тіла усі утворенням розчину поглинаючу речовину у цілому процесі називають – абсорбентом.

Адсорбція – поглинання речовини поверхнею твердого поглинача.

Якщо під час сорбції відбувається хімічна взаємодія між речовиною що поглинається сорбентом то такий процес називають хімосрбуцією. Якщо поглинання супроводжується конденсацією пари в порах поглинача таке явище – молекулярною конденсацією.

Процес сорбуції зворотній. Виділення речовин під час зворотного процесу називається десорбуцією.

Сорбційні процеси дуже поширені у харчовій промисловості, наприклад, у виробництві спирту, цукру, вина.

Абсорбція. У харчовій промисловості процес абсорбції застосовують у виробництві цукру для очищення соку, крохмалю, у консервованому виробництві (для одержання розчинів що забезпечують зберігання овочів) вина. В усіх зазначених випадках абсорберм є вода.

У процесі абсорбції беруть участь 2 фази: газоподібна – суміш компонента, який поглинається з інертним носієм і рідка – абсорбент, що вибірково поглинає компонент який переходить у рідкий розчин. До границі розділення фаз від границі розділення в глиб абсорбента речовина, що поглинається, переноситься за допомогою конвертування, дифузії, оскільки за виробничих умов обидві фази звичайно рухливі.

Підвищення руху фаз збільшує швидкість перенесення речовини у кожній з фаз внаслідок чого зростає загальна швидкість абсорбції. Швидкість абсорбції прямо пропорційна контакту фаз і тиску оскільки із зростанням тиску розчинність газів у рідині також зростає. Підвищення температури знижує швидкість абсорбції, оскільки погіршується розчинність газів у рідині.

Адсорбція. У більшості процесів харчової технології має місце адбсорбуція з розчинів. Наприклад, у цукровому, лікеро – горілчаному, спиртовому, крохмало – патоковому виробництва застосовують для уловлення пари і зменшення її витрат.

Адсорбція розподіляється на фізичну, хемосорбцію, капілярну, конденсацію. Загальним для всіх виділ адбсорбції лишається те, що її зумовлюють сили тяжіння між атомами і молекулами. Кількість речовини поглинутої ваговою або об’єднаною одиницею поглинача, залежить від природи його речовини, яка поглинається її концентрацією праг азу і суміші або розчинів, що оточують адбсорбент температури і в разі поглинання з газоподібного середовища, тиску.

Процес адбсорбції як і будь який інший масообмінний процес протікає у напрямі встановлення рівноваги як фазами.

Активоване вугілля одержують способом сухої перегонки відповідної сировини (деревини, кісточок з фруктів) з наступним видаленням смолистих речовин з б пор цих речовин.

Силікагель відрізняється від активованого вугілля однорідністю пор, рівномірним їх розподіленням по об’єму частинки і здатність витримувати високі температури.

Алюмогель – широко використовується для сушіння – це суміш нормально гідрату газів, окиси алюмінію з полі гідратами.

Цеоліти – водні алюмосилікати натрію і калію з виняткового тоненьким пар можна розглядати як молекулярні сита. Їх поглинають на здатність в 2 – 4 рази вище від поглинальної здатності силікагелю і алюмогелю.

Контрольні питання

1. Що таке хемосорбція і в чому її сутність?

2. Які негативні впливи на харчові продукти справляють сорбційні процеси?

3. З якою мстою використовують процеси розчинення і кристалізації в харчових виробництвах?

4. Які коефіцієнти враховують при проведенні процесу кристалізації?

5. У чому сутність процесу перегонки і які існують її ви­ди?

6. Яким чином відбувається процес ректифікації і в чому його сутність?

Реферати

Реферати :

Вам буде цікаво:

Tagged with: , , , ,
Posted in Теоретичні основи технології харчових виробництв
Перелік предметів:
  1. Інформаційні технологіі в галузі
  2. Інформаційні технологіі в системах якості стандартизаціісертифікаціі
  3. Історія української культури
  4. Бухоблік у ресторанному господарстві
  5. Діловодство
  6. Мікропроцесорні системи управління технологічними процесами
  7. Науково-практичні основи технологіі молока і молочних продуктів
  8. Науково-практичні основи технологіі м’яса і м’ясних продуктів
  9. Організація обслуговування у підприємствах ресторанного господарства
  10. Основи наукових досліджень та технічноі творчості
  11. Основи охорони праці
  12. Основи підприємницькоі діяльності та агробізнесу
  13. Політологія
  14. Технологічне обладнання для молочноі промисловості
  15. Технологічне обладнання для м’ясноі промисловості
  16. Технологічний семінар
  17. Технологія зберігання консервування та переробки молока
  18. Технологія зберігання консервування та переробки м’яса
  19. Технологія продукціі підприємств ресторанного господарства
  20. Технохімічний контроль
  21. Технохімічний контроль
  22. Управління якістю продукціі ресторанного господарства
  23. Вища математика 3к.1с
  24. Вступ до фаху 4к.2с.
  25. Загальні технології харчових виробництв
  26. Загальна технологія харчових виробництв 4к.2с.
  27. Мікробіологія молока і молочних продуктів 3к.1с
  28. Математичні моделі в розрахунках на еом
  29. Методи контролю харчових виробництв
  30. Основи фізіології та гігієни харчування 3к.1с
  31. Отримання доброякісного молока 3к.1с
  32. Прикладна механіка
  33. Прикладна механіка 4к.2с.
  34. Теоретичні основи технології харчових виробництв
  35. Технологія зберігання, консервування та переробки м’яса
  36. Фізика
  37. Харчові та дієтичні добавки
  38. Фізичне виховання 3к.1с

На русском

  1. Методы контроля пищевых производств
  2. Общая технология пищевых производств
  3. Теоретические основы технологий пищевых производств
  4. Технология хранения, консервирования и переработки мяса
LiveInternet