Процессы растворения и кристаллизации. Процессы перегонки и ректификации.

Цель работы: изучить процессы растворения и кристаллизации, процессы перегонки и ректификации.

Задача: процессы растворения и кристаллизации, процессы перегонки и ректификации.

 

Процессы растворения и кристаллизации.

Кристаллизацией называется процесс выделения вещества из раствора расплава или пара в виде кристаллов. В пищевой промышленности преобладает имеют дело с кристаллизацией из растворов. Кристаллическое строение твердой фазы устойчивая поскольку структурные элементы (атомные, ионные) образуя кристаллические решетки, располагаются наиболее компактно и имеют свободную энергию. Поэтому аморфные вещества постепенно кристаллизуются. Внешне кристаллы представляют собой многогранники различной формы, с определенной симметрией. Сами свойства симметрии и положено в основу классификации кристаллов.

В случае массовой кристаллизации в условиях промышленного производства кристаллы одного и того же вещества отличаются между собой размерами и внешним видом. О том углы между соответствующими гранями всех кристаллов этого вещества имеют одинаковый. Это свойство связано с особенностями внутреннего строения называется законом постоянства углов (З.Н. Гюи). Некоторые вещества имеют несколько кристаллических форм устойчивых в определенных интервалах давления и температуры (явление полимерфизму). Переход из одной кристаллической формы в другую сопровождается тепловым эффектом в связи с перестройкой кристаллической решетки. Многие вещества кристаллизуется с включением в кристаллические решетки молекулы воды образуя кристаллогидраты.

В пищевые промышленности с помощью кристаллизации получают вещества сахар, глюкозу, лактозу. В чистом удобном для использования виде. Чтобы получить сверхчистые вещества, прибегают к многократной перекристаллизации например при производстве сахара. Кроме чистоты важной характеристикой является размеров кристаллов их однородности. Обычно стремятся получить крупнокристаллический однородный продукт хорошо фильтруется и сушится в процессе изготовления карамели принимают все меры для предотвращения кристаллизации — добавляют крахмальную массу, инвертный сахар и другие анти кристаллизаторы. Кристаллизация — нежелательное явление и во время хранения многих кондитерских масс. А при производстве кристаллического ириса, наоборот стремятся ускорить процесс кристаллизации. В производстве мармелада и пастилы этот процесс регулируют так, чтобы образовалась тонкая кристаллическая корочка, которая придает изделиям товарного изделия.

Процесс кристаллизации используется также при сгущения, вымораживание, термонестийких жидких пищевых продуктов.Причем сохраняются их питательные свойства.

 

Процессы перегонки и ректификации.

Существует два вида перегонки: простая и фракционная.

Простая перегонка заключается в непрерывном нагреве жидкости с отводом пара. В перегонном аппарате в равновесии с жидкостью находится только часть образованной пары. Простой перегонкой получить чистый компонент не может, поэтому ее применяют, если не требуется полное разделение смеси на чистые компоненты. Она возможна в том случае, когда температуры кипения компонентов сильно различаются.

Фракционная перегонка — процесс, состоящий из нескольких стадий: 1) нагревание исходной жидкости до кипения и получения некоторого количества пара определенного состава, 2) конденсация полученной пары, 3) испарения конденсата для получения пара нового состава, более богатой легколетучих компонентом.

На практике разделения смесей производят непрерывной фракционной перегонкой, названной ректификацией. В технологии производства этилового спирта применяются процессы перегонки и ректификации. Изъятие этилового спирта из бражки и его очистка осуществляются ректификацией. ректификацией называют процесс разделения бинарной или многокомпонентной жидкости смеси на компоненты фракции, различающиеся между собой летучестью. Разделение бинарной смеси спирт-вода часто называют простой перегонкой или дистилляцией. Разделение однородных летучих смесей осуществляют путем многократного двустороннего массо-и теплообмена между про-титочнорухаючимы паровым и жидкостным потоками.

При взаимодействии фаз в процессе ректификации происходит диффузия (перенос) лекголетючого компонента из жидкой фазы в паровую и тяжколетючого компонента, наоборот, из паровой фазы в жидкую. Способ контакта потоков при разделении воднос-Иииртових смесей носит ступенчатый характер. Рек-шфикацию проводят при нормальном давлении в аппаратах колонного типа, оборудованных контактными устройствами в виде тарелок разных типов (сетчатых, колпаковых, клапанных). Эти устройства способствуют максимальному приближению касающихся па-рового и жидкого потоков, противоположно движущимися в аппарате, а следовательно, к интенсивному массообмена.

При кипении смеси более летучий компонент переходит в паровую фазу в большем количестве, чем менее летучий. Смесь обогащается одним из компонентов практически в процессе ректификации, которую можно рассматривать как способ сложной или многократной перегонки.

Удаление спирта основан на разной летучести спирта и его примесей. Летучесть примесей зависит от концентрации в среде этанола. Для оценки летучести примесей по отношению к летучести этанола используют понятие коэффициентов испарения и ректификации. Если обозначить содержание (массовую долю) этанола в парах А, а в жидкости — (И, то коэффициент испарения к = А / а. Для примесей соответственно примем обозначения а и г. В этом случае к пу> = аур.

Коэффициентом ректификации называется отношение коэффициента испарения примесей до коэффициента испарения этанола.Он показывает увеличение или уменьшение содержания примесей по отношению к этиловому спирту.

Ректификационные установки спиртовых заводов — это сложные системы, включающие колонны, теплообменную аппаратуру, кон-трольио-измерительные приборы и автоматические средства управления. Основным элементом является колонна — противоточный аппарат, в котором установлены тарелки (контактные устройства).

Процесс перегонки используют также, например, в коньячном производстве. Коньячные виноматериалы подвергают перегонке таким образом, чтобы в спирте, который перегоняют, сохранить часть летучих соединений (эфиры и кислоты), которые принимают участие в создании характерных аромата и вкуса коньяку.За помощью процесса перегонки многокомпонентную жидкую смесь разделяют на фракции содержащие компоненты смеси в концентрированном виде. Ректификацией называют процесс перегонки с помощью которого из жидкой смеси удаляют небольшие количества нежелательных примесей.

Перегоняют и ректификують смеси состоящие из компонентов которые отличаются своей летучестью. Во время испарения жидкой смеси отдельные компоненты переходят в парообразное состояние интенсивности, благодаря чему их содержимое в паровой фазе больше, чем в жидкой.

Классификация смесей. В бинарных смесях выделяют их основные смеси: идеальные, реальные, взаимно нерастворенных жидкостей и ограниченно взаимно растворимых жидкостей.

Идеальные смеси подчиняются закону Рауля и Дальтона. По закону Рауля парциальное давление компонента над смесью пропорциональный, его молярные части в ней х.

Ректификация — процесс разделения жидкой смеси на компоненты разной летучести и способ многократного противоточной контакта жидкой и паровой фаз.

Реальные смеси не подчиняются закону Рауля.

Смеси взаимно нерастворимых жидкостей отличаются тем, что давление пара над смесью = сумме упругости пара, компонентов.Поэтому температура кипения таких смесей всегда ниже температуры кипения отдельных компонентов за этот же внешнего давления.

Смеси ограниченно растворимых одна водная жидкостей отличаются тем, что в определенных пропорциях они взаимно растворимы ведут себя как идеальные или реальные смеси. В случае нарушения указанных пропорций образуются 2 взаемнонерозчинни жидкие фазы — раствор и компонент, что есть в избытке.

Перегонка может быть просторной и много ступенчатой.

Простую перегонку называют одноразовым испарением. С помощью нее исходную смесь можно разделять на несколько фракций часть из которых будет нести большее количество легко летучего компонента чем был в исходной смеси, другая часть меньше.

Многоступенчатая перегонка называется дефлагмация.

Сорбция — процесс поглощения определенным телом газов, паров или растворимых веществ окружающей среды. Тело поглощающей вещество — сорбентом. Типичные для сорбции процессы — абсорбция и абсорбция.

Абсорбция — поглощение вещества сопровождается последующей ее диффузией в глубину тела все образованием раствора поглощающую вещество в целом процессе называют — абсорбентом.

Адсорбция — поглощение вещества поверхностью твердого поглотителя.

Если во время сорбции происходит химическое взаимодействие между веществом поглощается сорбентом то такой процесс называют химосрбуциею. Если поглощение сопровождается конденсацией пара в порах поглотителя такое явление — молекулярной конденсацией.

Процесс сорбуции обратный. Выделение веществ во время обратного процесса называется десорбуциею.

Сорбционные процессы широко распространены в пищевой промышленности, например, в производстве спирта, сахара, вина.

Абсорбция. В пищевой промышленности процесс абсорбции применяют в производстве сахара для очистки сока, крахмала, в консервированном производстве (для получения растворов обеспечивающие хранение овощей) вина. Во всех указанных случаях абсорберм является вода.

В процессе абсорбции участвуют 2 фазы: газообразная — смесь компонента, который поглощается с инертным носителем и жидкая — абсорбент, избирательно поглощает компонент который переходит в жидкий раствор. До границы раздела фаз от границы разделения в глубь абсорбента вещество поглощается, переносится с помощью преобразования, диффузии, поскольку при производственных условиях обе фазы обычно подвижны.

Повышение движения фаз увеличивает скорость переноса вещества в каждой из фаз вследствие чего возрастает общая скорость абсорбции. Скорость абсорбции прямо пропорциональна контакта фаз и давления так как с ростом давления растворимость газов в жидкости также возрастает. Повышение температуры снижает скорость абсорбции, поскольку ухудшается растворимость газов в жидкости.

Адсорбция. В большинстве процессов пищевой технологии имеет место адбсорбуция из растворов. Например, в сахарном, ликеро — водочном, спиртовом, крахмало — паточной производства применяют для улавливания паров и уменьшение его расходов.

Адсорбция подразделяется на физическую, хемосорбцию, капиллярную, конденсацию. Общим для всех выделение адбсорбции остается то, что ее вызывают силы притяжения между атомами и молекулами. Количество вещества поглощенной весовой или объединенной единицей поглотителя, зависит от природы его вещества, которая поглощается ее концентрацией хотел азу и смеси или растворов, окружающих адбсорбент температуры и в случае поглощения со газообразной среды, давления.

Процесс адбсорбции как и любой другой массообменное процесс протекает в направлении установления равновесия как фазами.

Активированный уголь получают способом сухой перегонки соответствующего сырья (древесины, косточек из фруктов) с последующим удалением смолистых веществ с б пор этих веществ.

Силикагель отличается от активированного угля однородностью пор, равномерным их распределением по объему частицы и способность выдерживать высокие температуры.

Алюмогель — широко используется для сушки — это смесь нормально гидрата газов, окиси алюминия с поле гидратами.

Цеолиты — водные алюмосиликаты натрия и калия с исключительного тоненьким пар можно рассматривать как молекулярные сита. Их поглощают на разрешение в 2 — 4 раза выше поглощающей способности силикагеля и алюмогель.

Контрольные вопросы

  1. Что такое хемосорбция и в чем ее сущность?
  2. Какие негативные воздействия на пищевые продукты оказывают сорбционные процессы?
  3. С какой мстою используют процессы растворения и кристаллизации в пищевых производствах?
  4. Какие коэффициенты учитывают при проведении процесса кристаллизации?
  5. В чем сущность процесса перегонки и какие существуют ее виды?
  6. Каким образом происходит процесс ректификации и в чем его суть?
Posted in Теоретические основы технологий пищевых производств

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

Интернет реклама УБС