1. Kinetyka rozpuszczania - etapy.

Dwa wirtualne etapy

1. Zniszczenie struktury kryształu przez przeniesienie cząsteczek lub jonów substancji krystalicznej do otoczenia A→C (kosztem pobrania z otoczenia energii tzw. sieciowej E_s)

2. Otoczenie cząstek lub jonów przez cząsteczki rozpuszczalnika czyli solwatacja (hydratacja gdy rozpuszczalnikiem jest woda) C→B (towarzyszy wydzielenie energii solwatacji ΔH_solw)

2. Co wpływa na stabilność i wytwarzanie układów wielofazowych.

Na stabilność wpływa:

- wielkość cząsteczek fazy rozproszonej

- rozkład granulometryczny

- właściwości reologiczne

- stabilność mikrobiologiczna

Wytwarzanie emulsji:

- przez mieszanie, co wymaga dużej turbulencji, większej niż w przypadku ujednolicenia zawiesin

- wynika to z konieczności pokonania sił powierzchniowych, umożliwiających powstanie fazy ciągłej układu kroplowego

- z tej przyczyny stosuje się w tym przypadku mieszadła wysokoobrotowe, zwykle turbinowe lub śmigłowe

3. Procesy zachodzące podczas wytwarzania emulsji.

- emulsja pierwotna

- flokulacja odwracalna (tendencja do aglomeracji, po poruszeniu znów się rozdzielają)

- agregacja nieodwracalna (po wymieszaniu nie zachodzi ponowna dyspersja)

- zubożona flokulacja (część cząsteczek opada na dno)

- flokulacja mostowa (aglomeraty wytworzone w wyniku połączenia cząstek przez inna substancję)

- zmaślanie (wydzielanie się warstwy tłuszczu na powierzchni)

- koalescencja (powrót do pierwotnych rozmiarów cząstek)

- częściowa koalescencja (nieodwracalna aglomeracja cząsteczek tłuszczowych utrzymywana przez kombinację kryształów tłuszczu i ciekłego tłuszczu)

- inwersja faz (zamiana fazy rozproszonej w ciągłą)

- tworzenie emulsji podwójnej

4. Wpływ liczby Biota na nieustalone przewodzenie ciepła.

Liczba Biota jest to jedna z liczb podobieństwa. Wyraża stosunek oporu przewodzenia ciepła przez ciało do oporu przejmowania ciepła z jego powierzchni.

5. Urządzenia do sedymentacji.

- wirówki

- osadniki

6. Skraplanie warstewkowe - co to i co na nie wpływa.

7. Co ma wpływ na współczynnik wnikania ciepła podczas wrzenia.

8. Opisz metody sterylizacji bezpośredniej.

- z inżekcją pary (wtrysk pary do przepływającego produktu)

- z infuzją pary (rozpylenie produktu w komorze, w której jest para)

Metody te wykorzystywane są do sterylizacji mleka lub do produktów, w których można stracić związki lotne. Zastosowanie inżektora lub infuzora wymaga wysokiego ciśnienia, aby zwiększyć temperaturę wrzenia mleka.

Zalety metod bezpośrednich:

- bardzo wysoka jakość produktów (niewielkie obciążenie cieplne produktu)

- szybkie ogrzewanie i chłodzenie

- długi cykl produkcji między cyklami mycia (nie występuje przypalanie produktu)

- niskie koszty serwisu i części zamiennych (nieliczne części urządzeń pracują przy wysokich temperaturach)

Wady:

- utrata lotnych związków aromatycznych (nie można stosować do soków)

- wysokie zużycie pary grzejnej i wody, brak możliwości regeneracji ciepła

9. Jak obniżyć opory przepływu cieczy nieniutonowskich.

- chemiczna deflokulacja aglomeratów cząstek zawiesin

- mechaniczne niszczenie struktury płynu tiksotropowego przez pompą tłoczącą rurociągu

- doprowadzenie gazu do przepływającego płynu silnie rozrzedzonego ścinaniem

- obniżenie oporów przepływu w ruchu turbulentnym

10. Narysuj krzywe mrożenia i rozmrażania tego samego produktu i napisz z czego wynikają różnice.

11. Metody wytwarzania układów dwufazowych.

Emulsję można wytworzyć zarówno przez mieszanie jak również przez wypływ z otworów.

12. Wpływ wysokości warstwy na jednostkowe zużycie energii przy zamrażaniu fluidalnym oraz w warstwie nieruchomej w zależności od wielkości surowca.

13. Metody rozmrażania żywności w polu elektromagnetycznym. Wady i zalety.

- mikrofalowe

- opornościowe

14. Wpływ średnicy przewodu na wielkość strat ciśnienia podczas przepływu przez rurociąg płynów niutonowskich i nieniutonowskich rozrzedzanych ścinaniem.

Dla płynów niutonowskich uzasadnione jest stosowanie przewodów o jak największym promieniu, bo wtedy straty ciśnienia są najniższe.

W przypadku płynów nieniutonowskich rozrzedzanych ścinaniem wskazane jest stosowanie przewodów o małym przekroju poprzecznym, są wówczas mniejsze koszty instalacji i tłoczenie tych płynów z dużymi prędkościami. Lepkość płynu jest wtedy znacznie mniejsza niż przy niskich prędkościach przepływu.

15. Metody sterylizacji stosowane w procesach aseptycznych. Zalety i wady.

Bezpośrednie (z inżekcją pary, z infuzją pary)

Zalety metod bezpośrednich:

- bardzo wysoka jakość produktów (niewielkie obciążenie cieplne produktu)

- szybkie ogrzewanie i chłodzenie

- długi cykl produkcji między cyklami mycia (nie występuje przypalanie produktu)

- niskie koszty serwisu i części zamiennych (nieliczne części urządzeń pracują przy wysokich temperaturach)

Wady:

- utrata lotnych związków aromatycznych (nie można stosować do soków)

- wysokie zużycie pary grzejnej i wody, brak możliwości regeneracji ciepła

Pośrednie (z płytowymi wymiennikami ciepła, z rurowymi wymiennikami ciepła, ze skrobakowymi wymiennikami ciepła)

Zalety:

- oszczędność pary i wody chłodzącej

- dobra jakość produktów

- niskie koszty inwestycji i eksploatacji

- zwarta konstrukcja urządzeń

Wady:

- możliwość przypalenia produktu

- dłuższy czas mycia i w porównaniu do metod bezpośrednich

16. Narysuj i opisz rozkład temperatur w płycie nieskończonej.

17. Rodzaje sedymentacji i testy dla nich obowiązujące.

18. Różnica między molekularnym a konwekcyjnym przenoszeniem masy.

Przenoszenie molekularne występuje we wszystkich stanach skupienia. Jest gdy fazy pozostają bez ruchu lub poruszają się ruchem laminarnym. Przenoszenie wynika z termicznego ruchu cząsteczek. Siłą napędową jest różnica stężeń.

Konwekcyjne przenoszenie masy występuje tylko w płynach. Jeżeli część układu jest w ruchu. Zachodzi pod wpływem procesu makroskopowego mieszania. Siłą napędową jest siła ciążenia ziemskiego lub siły działające na układ z zewnątrz.

19. Reguła Newmana na przykładzie.

20. Teorie rozdrabniania.

Teoria Rittingera

1. Zapotrzebowanie na pracę techniczną (L_t), niezbędną do powiększenia powierzchni całkowitej jest proporcjonalne do przyrostu jej powierzchni

dL_t~ dA_c

2. Materiał rozdrobniony składa się z cząstek o jednakowej wielkości ziaren

dp

3. Zależność pracy technicznej od średnicy cząstek

Teoria Kicka i Kirpiczewa

1. Praca techniczna (L_t) potrzebna na rozdrobnienie jest proporcjonalna do objętości ziarna

L_t~ V

i odpowiada pracy elastycznego odkształcenia materiału rozdrabnianego wg. prawa Hooke'a.

Wkład pracy jest tu w mniejszym stopniu zależny od średnicy cząstek.

Teoria Bonda i Wanga

1. Praca rozdrabniania jest proporcjonalna do jego objętości, ale przy rozpadzie cząstki akumuluje się w nowo wytworzonej powierzchni.

Rozdrabnianie zgrubne → teoria objętości Kicka i Kirpiczewa

Rozdrabnianie drobne → teoria powierzchniowa Rittingera

Rozdrabnianie średnie → teoria Bonda i Wanga

21. Barbotaż.

Jest to przepływ zdyspergowanej fazy gazowej przez warstewkę cieczy. Najprostszą metodą jest wprowadzenie strumienia gazu przez dystrybutor umieszczony poniżej menisku fazy ciekłej. Wyróżniamy barbotaż: swobodny i łańcuchowy.

W układzie powstają 3 strefy:

- strefa cieczy, przez którą barbotuje gaz

- strefa piany, o wysokości zależnej od właściwości cieczy i gazu

- strefa bryzgów, czyli porywanych przez gaz drobnych kropel cieczy ( w strefie tej fazą ciągłą jest faza gazowa)

22. Co wpływa na moc rozdrabniania.

Parametry fizyczne układu:

- gęstość

- lepkość

Parametry dynamiczne i kinetyczne:

- prędkość obrotowa mieszadła

- przyspieszenie ziemskie

Parametry geometryczne układu:

- średnica mieszadła

- średnica zbiornika

- wysokość cieczy w zbiorniku

23. Opadanie swobodne i zakłócone.

Opadanie swobodne występuje wtedy, gdy opadają pojedyncze cząstki w płynie. Ruch niezakłócony występuje, gdy udział objętościowy cząstek stałych jest poniżej 1.

Opadanie zakłócone jest wtedy, gdy są zderzenia między cząstkami, wzrasta przy wzroście stężenia.

24. Czynniki wpływające na przebieg rozpuszczania.

- rodzaj substancji rozpuszczonej

- rodzaj rozpuszczalnika

- temperatura

- ciśnienie

- obecność innych składników

- siła jonowa

- kompleksowanie

25. Warunki brzegowe przy nieustalonym przewodzeniu ciepła.

26. Co to jest D i opisać na wykresie.

Jest to czas dziesięciokrotnej redukcji - oporność cieplna. To czas (min) potrzebny do zniszczenia 90% przetrwalników lub komórek wegetatywnych w danej temperaturze. Zależy od rodzaju mikroflory, temperatury środowiska w którym zachodzi ogrzewanie.

27. Wyprowadzić wzór na rozmrażanie.

28. Wzór na opadanie swobodne.

Ogólny wzór na prędkość opadania u uzyskujemy, przyjmując że siła ciężkości G, równa jest oporowi R stawianemu cząstce przez ciecz. Zakładamy, że G = R.

Z powyższego równania wyznaczamy ogólny wzór na prędkość opadania cząstki:

Podstawiając do równania wartości λ dla poszczególnych zakresów (Stokesa, Allena, Newtona), otrzymujemy równania na prędkość opadanie cząstek dla tych zakresów.

29. Opisz warunki brzegowe dla wnikania ciepła 1 i 2 rodzaju.

30. Różnica między rozpuszczalnikiem a substancją rozpuszczoną.

Rozpuszczalnik jest fazą ciągłą w mieszaninie, natomiast substancja rozpuszczona jest fazą rozproszoną.

31. Sposoby obliczania oporów przepływu w rurociągach.

---