OTZ

Wyklad 3 10.03.05

Rozdzielenie materialow niejednorodnych.

- w srodowisku cieklym (zawiesiny, emulsje)

- w srodowisku stalym (produkty przemialu)

- w srodowisku polstalym (sok z miazgi)

- oddzielenie fazy gazowej (desulfitacja, gaszenie piany, pakowanie prozniowe)

Rozdzielenie w srodowisku cieklym

Sedymentacja - samoczynne rozwarstwianie sie zawiesin lub emulsji pod wplywem sily ciezkosci.

Prawo Stokesa
(opisuje szybkosc ruchu czasteczek fazy rozproszonej podczas sedymentacji)

r - promien czastek fazy rozproszonej

- im wieksze tym mniejsza szybkosc

Przyklad: podstoj mleka, oddzielanie wody owocowej od mleka krochmalowego.

Filtracja - zatrzymanie stalych (lub cieklych) czastek fazy rozproszonej na porowatej przegrodzie (filtrze) przy jednoczesnym przepuszczeniu plynu stanowiacego osrodek dyspersyjny.

- sila robocza → roznica cisnien (pompa tloczaca zawiesine, proznia, sila ciezkosci, sila odsrodkowa)

- bardzo wazna w TZ - czesto polaczona z klarowaniem (bentonity, zelatyna, tanina)

- produkty glowne → osad (drozdze, kazeina) lub filtrat (sok, piwo)

Podzial filtrow:

- okresowe i ciagle

- powierzchnia filtra: nieruchoma i ruchoma

- pojedyncze i zlozone

- pracujace pod cisnieniem atm., nadcisnieniowe i podcisnieniowe

- ze wzgledu na elementy filtracyjne: tkaninowe, kartonowe, metalowe, ceramiczne, szklane, wlokniste (masy bawelniane i celulozowe + 10% azbestu - mozliwosc „prania” i kilkakrotnego uzycia), ziarniste („Celite” - ziemia okrzemkowa, „Parlity” - szkliwo wulkaniczne)

Predkosc filtracji - zmienna w czasie (zatykanie filtra, narastanie osadu) (przeplyw laminarny)

V - objetosc przesaczu,

r - czas

- spadek cisnienia na filtrze

- opory filtra i osadu

Osady niescisliwe (krystaliczne) → lepsza filtracja niz scisliwe

Przyklady filtrow:

- prasa filtracyjna plytowo-ramowa

- filtry komorowe

- filtry swiecowe

- filtry prozniowe - dzialanie ciagle (proznie nadcisnieniowe)

Procesy membranowe: MF, UF, RO - zasady krzyzowego przeplywu

Wirowanie

- operacja szybkiego rozdzielania zawiesin, emulsji oraz oddzielanie fazy cieklej od czesci stalych

- sila napedowa → sila odsrodkowa (xg) (regulacja → n²R, konstrukcja=

Przyspieszenie odsrodkowe

przyklad R = 20cm, n = 64obr/s → 3300

n = 128obr/s → 13000

szybkosc ruchu fazy rozproszonej (pr. Stokesa)

Podzial wirowek:

- o dzialaniu okresowym i ciaglym

- sedymentacyjne i filtracyjne

Wirowki sedymentacyjne (separatory)

- do osadzania na peryferiach bebna zawiesin (czastki powodujace zmetnienie, zanieczyszczenie mleka ( klaryfiksatory - element homogenizujacy))

- do odwirowywania mleka (odtluszczanie) wyd. do 20tys. l/h - przerwy na odszlamowanie lub wirowki samoodszlamowujace sie (cis. + H­₂O)

- bardzo wazny element konstrukcyjny → talerze rozdzielcze (ok. 100lat temu) → ok. 1000x<droga przebijania sie kuleczek tluszczu.

- krochmalnictwo → wirowka Jahna (oddzielanie krochamlu od wody owocowej)

- drozdzownictwo

Wirowki filtracyjne

- polaczenie wirowki z filtrem

- dziurkowany beben obrotowy wylozony siatka i filtrem

- zastosowanie → krochamlnictwo (rozdzielenie mleczka krochamalowego) cukiernictwo (oddzielenie cukru od melasu)

Rozdzielanie materialow drobnych i sypkich - segregacja (gl. przemysl zbozowo-mlynarski → przesiewanie)

Urzadzenia → sita:

• rusztowe (wstepna segregazja - czyszczenie)

• blaszane (ø < 4mm)

• tkane φ < 2mm (druciane, jedwabne, nylonowe → strzepienie + elektryzowanie, φ rosnie ze zuzyciem)

mesh → ilosc nitek/1cal

Przesiewalnosc - f(powierzchni przesiewania, stanu i materialu, wielkosci i predkosci czastek, wysokosci warstwy materialu na sicie)

Przesiew → przechodzi

Odsiew → zostaje

Sprawnosc sita (
) - stosunek ilosci otrzymanego przesiewu do ilosci czasteczek w mieszaninie wyjsciowej zdolnych do przejscia przez sito.

a → % czastek < od ø sita

G → masa przesiewanego materialu

G₁­ → masa przesiewu

Przesiewacze:

- plaskie → szybkie ruchy wahliwe (
) (sila bezwladnosci > sily tarcia)

- bebnowe → wolne ruchy obrotowe.

Rozdzielanie mas polstalych

- wyciskanie cieczy, prasowanie, tloczenie

→ rownoczesne odksztalcane materialu i przeplywu cieczy przez wypelnienie o coraz bardziej zwartej strukturze

→ np.: tloczenie miazgi owocowej → moszcz + mloto (wstepna dezintegracja, enzymy) tloczenie oleju (wytloki → pasze)

→ stopien i szybkosc wydobycia moszczu = f(struktura i droznosc miazgi, cisnienie (szczegolnie szybkosc jego narastania), lepkosc tloczonej cieczy, grubosc warstwy wyciskanego materialu i od techniki tloczenia.

Rodzaje pras:

- srubowe

- hydrauliczne

- slimakowe

- z wezkami drenujacymi (do owocow)

- koszowe i warstwowe

Hydrocyklony

- do rozdzialu fazy stalej od Cieklej

- odrzucanie ciezszych czastek na sciany (sila odsrodkowa)

- wydajnosc hydrocyklonu ~(
czesci cylindrycznej) (ν obwodowa)² (
fazy rozpor.)² (
) (
)^-1

- im < (
czesci cylindrycznej) → > przeciazenia i < czasteczki mozna oddzielac np. hydrocyklon ø10 - 15mm, ν obwodowa = 20m/s → 25000xg

- multicyklony → || baterie cyklonow

Zastosowania hydrocyklonow:

- zageszczanie mleczka krochmalowego

- uzdatnianie H­₂O

- cukrownictwo (oczyszczanie sokow)

- przem. owoc.-warzyw. (usuwanie zanieczyszczen z przecierow)

Odpylanie powietrza

- istotne w procesach technologicznych (np. suszenie rozpylowe)

- wazne ze wzgledow ekologicznych)

Sposoby:

- grawitacyjny (duze czasteczki)

- filtry rekawowe (odkurzacz)

-odsrodkowy → cyklony, multicyklony

→ cyklony → zatrzymuja czastki o ø > 20µm (suszarki rozpylowe, fluidyzacyjne, transport w przemysle zbozowo-mlynarskim)

- mokry → pluczki, skrubery (oczyszczanie powietrza) np. skruber Venturiego → w przewezeniu zderzenia pylow (ø ~ 1µm) z ciecza → agregaty i dalej odpylanie w cyklonie)

- elektrofiltry

- inne (np. ultradzwieki)

Mieszanie

Cel:

- zapewnienie jednolitosci mieszanin wieloskladnikowych (np. miesiarka do ciast)

- zabezpieczenie przed rozdzielaniem sie komponentow

- ulatwienie rownomierniej wymiany ciepla i/lub masy

- wywolanie okreslonych zjawisk fizycznych lub fizykochemicznych (kryst., emulsje)

Mieszanie w ukladzie:

- cial sypkich → mlynarstwo, koncentraty spozywcze, mieszanie pasz

- cial plastycznych → piekarstwo, przemysl tluszczowy (margaryny)

- cieczy → mleczarstwo (normalizacja)

- napowietrzanie → np. freezery (prod. lodow)

Urzadzenia do mieszania:

- mieszalniki - do mieszania cieczy (mechaniczne, pneumatyczne, przeplywowe, (melasa + H₂O), cyrkulacyjne (inzektorowe)

- mieszarki - do mieszania cial stalych (ewentualnie z dodatkami cieklymi)

- zgniatarki (miesiarka do ciasta), ugniatarki, wygniatarki (rozdzial masla i maslanki), do mieszania materialow plastycznych

Elementy mieszajace: np. lapowe, smiglowe, srubowe, turbinowe

Mieszanie wywoluje
T → czasem uwzglednic chlodzenie

Ruch cieczy przy mieszaniu:

a) okrezny (obwodzie) - powstawanie leja - nie zalecany

b) cyrkulacyjny

- promieniowy
do osi

- osiowy || do osi

Dazy sie do wywolania ruchu turbulentnego (przegrody)

intensywnosc mieszania → index mieszania

S → srednie odchylenie standardowe po zmieszaniu

S₀ → srednie odchylenie standardowe przed zmieszaniem

Dozowanie:

- w procesie produkcyjnym ( surowce, polprodukty, enzymy)

- przy opakowaniu ( rozlew, porcjowanie)

Dozowanie:

- objetosciowe

- wagowe

- na sztuki

- do okreslonego poziomu

Formowanie:

- nadawanie ksztaltu produktom

- najczesciej za pomoca cisnienia (wazne rownomierne p)

- przyklad: baton hamburgerow, makarony, wyr. cukiernicze, tabletkowanie (lepiszcze), ekstruzja, maslo, wedliny itp.

Higiena zakladu - utrzymanie czystosci

Obok surowcow → konieczne utrzymanie czystosci maszyn, urzadzen, hal + higiena osobista → integralna czesc funkcjonowania zakladu przem. spoz.

Programy mycia i dezynfekcji → koordynacja z procesem produkcyjnym (mycie zaraz po uzyciu)

Podstawa → H_2­O (bialko → zimna H_2­O) (tluszcz → goraca H_2­O) lekkie srodki alkaliczne (Na₂CO₃, Na₃PO₄) roztwory lugow (NaOH)

Detergenty

Wazne: oddzielenie czesci produkcyjnej od sanitariow. Rozdzial czesci zakladu produkcyjnego (np. zaklady miesne)

CIP - Clearing In Place → w procesach technologicznych wlaczony jest automatyczny uklad do mycia w obiegu zamknietym (zbiorniki H_2­O, detergentow, czynnikow sterylizujacych, pompy, rury, zawory, rozpylacze + program)

- w czasie produkcji uklad CIP jest calkowicie odciety, po oproznieniu instalacji puszcza sie w obieg CIP.

III etapy:

I → (H_2­O z ostat. etapu poprzedniego mycia + detergent) cel → usuniecie resztek produktu

II → mycie wlasciwe

III → pukanie czysta woda (uzywana nastepnie do mycia wstepnego)

Uklady CIP obejmuja etapy linii produkcyjnej (linia surowcowa, gl. linia przetworcza, linia rozlewcza)

CIP → mozliwy tam gdzie sa surowce i produkty plynne.

---