Ćwiczenie nr 9
Temat:Mechaniczne metody rozdziału składników.
Celem ćwiczenia jest zastosowanie:
1.Wirowania dorozdzielenia składników mleczka krochmalowego
2.Filtracji do klarowania brzeczki piwnej.
Etap 1
Pobrano 829,5 g ziemniaków. Zanieczyszczenia stanowiły 2.5g, czyli:
masa ziemniaków bez zanieczyszczeń wynosi 827g,
masa uzyskanego mleczka krochmalowego wynosi 587,5g.
Suchą masę mleczka krochmalowego obliczamy z proporcji
7,2g------100%
1,175----x%
x=16,32%
gdzie:
7,2g -masa próbki mleczka krochmalowego przed suszeniem
1,175g -masa próbki mleczka krochmalowego po suszeniu.
Sucha masa mleczka krochmalowego wynosi 16,32%, czyli w 587,5g mleczka krochmalowego znajduje się:95,88g suchej substancji
587,5g------100%
xg---------16,32%
x=95,88g
Suchą masę ziemniaków obliczamy z proporcji:
2,745g------100%
0,53g-------x%
x=19,3%=0,193g
gdzie:
2,745g--masa próbki ziemniaków przed suszeniem
0,53g---masa próbki ziemniaków po suszeniu
Czyli w 827g ziemniaków znajduje się:159,61g suchej substancji
827g--------100%
xg----------19,3%
x=159,61g
Bilans procesu oddzielenia mleczka krochmalowego z ziemniaków w soko-
wirówce jest następujący
masa sucha sucha masa masa
ziemniaków x masa === mleczka x mleczka + straty
ziemniaków krochmalowego krochmalowego
827g x 0,193g =587,5g x 0,1632+straty
159,611g = 95,88 + straty
straty =63,731g
159,611g---------100%
63,731g--------x%
x =39,92%
Straty poniesione w procesie oddzielenia mleczka krochmalowego z ziemniaków
w sokowirówce wynoszą 63,731g co stanowi 39,92% suchej substancji ziemniaków.
Etap 2
Wirowanie mleczka krochmalowego w wyważonych kubkach wirowniczych o poj.100cm3
Do wirowania wzieliśmy 80,5g mleczka krochmalowego.
Uzyskaliśmy 23g mokrego krochmalu o suchej masie 0,4184g i 57,5g wody sokowej o suchej masie 0,0674g
Suchą masę krochmalu obliczamy:
2,115g------------100%
0,885g --------------x%
x=41,84% =0,4184g
gdzie
2,115g--masa próbki krochmalu przed suszeniem
0,885g --masa próbki krochmalu po suszeniu
Suchą masę wody sokowej obliczamy następująco
6,155g-------------- 100%
0,415g ----------------x%
x=6,74%=0,0674g
gdzie:
6,155g--masa próbki wody sokowej przed suszeniem
0,415g --masa próbki wody sokowej po suszeniu
Bilans procesu oddzielania krochmalu z mleczka krochmalowego jest następujący:
masa sucha masa sucha masa sucha masa
mleczka x masa mleczka === krochmalu x masa + wody x wody + straty
krochmalowego krochmalowego krochmalu sokowej sokowej
80,5 x 0,1632 = 23 x 0,4184 + 57,5 x 0,0674 + straty
13,1376 = 9,6232 + 3,8755 + straty
straty = - 0,3611
Straty otrzymaliśmy ze znakiem ujemnym, gdyż najprawdopodobniej pomimo wymieszania mleczka krochmalowego przed pobraniem próbki do oznaczenia jego suchej masy , mleczko to nie miało w całej swej objętości jednakowej zawartości suchej substancji. Wskazuje na to także niewielka wartość liczbowa tych strat.
80,5g--------------100%
0,3611g-------------x%
x = 0,44% = 0,0044g.
Etap 3
1.
Bilans całego procesu - bilans procesu uzyskania suchego krochmalu w odniesieniu do masy zużytych ziemniaków :
masa sucha masa masa wody sucha masa masa sucha masa
ziemniaków x ziemniaków == sokowej x wody sokowej + krochmalu x krochmalu + strat
Zawartość krochmalu w całej objętości mleczka krochmalowego wynosi:
80,5g mleczka krochmalowego ---23g krochmalu
587,5g mleczka krochmalowego---xg krochmalu
x = 167,85g krochmalu
Zawartość wody sokowej w całej objętości mleczka krochmalowego wynosi:
80,5g mleczka krochmalowego---57,5g wody sokowej
587,5g mleczka krochmalowego--- xg wody sokowej
x = 419,64g wody sokowej
827 x 0,193 = 419,64 x 0,0674 + 167,85 x 0,4184 + straty
159,611 = 28,28 + 70,22 + straty
straty = 61,111g
159,611g---------100%
61,111g---------x%
x = 38,28%
Wirówki mają szerokie zastosowanie w krochmalnictwie. Wirówki filtracyjne oddzielają krochmal z ok. 35% mleczka krochmalowego. W naszych obliczeniach wynik ten nieco odbiega od wyniku teoretycznego, podanego w literaturze.
Bilans całego procesu prowadzący do uzyskania krochmalu i wody sokowej z ziemniaków wskazuje, że straty wyniosły:38,28%.
2.
Przeprowadzamy filtrację brzeczki piwnej przez dwa filtry: płytkę azbestową i ziemię okrzemkową, oraz oznaczamy suchą masę brzeczki przed i po sedymentacji
Ilość brzeczki piwnej :870g
Suchą masę brzeczki przed sedymentacją obliczamy następująco
8,2g ---masa próbki brzeczki użytej do wyznaczenia suchej masy przed suszeniem
0,705g---masa próbki brzeczki użytej do wyznaczenia suchej masy po suszeniu
8,2g---------100%
0,705g------x%
x = 8,59%
Suchą masę brzeczki po sedymętacji obliczamy :
4,73g --masa próbki brzeczki użytej do wyznaczania suchej masy po sedymentacji przed suszeniem
0,355g --masa próbki brzeczki użytej do wyznaczania suchej masy po sedymentacji po suszeniu.
4,73g---------100%
0,355g---------x%
x = 7,5%
2A. Proces filtracji brzeczki piwnej przez filtr azbestowy:
-sucha masa filtratu :
12,89g--masa próbki przesączu użyta do wyznaczania suchej masy przed suszeniem
0,98g--masa próbki przesączu użyta do wyznaczania suchej masy po suszeniu.
12,89g----------100%
0,98g------------x%
x = 7,65%
Powierzchnię filtracyjną obliczamy na podstawie wymiarów filtra
P = p x r2 . gdzie - r- promień filtra
P = p x 4,752 = 70,84 cm2 = 0,007084 m2
Znając powieszchnię filtracyjną możemy obliczyć prędkość filtracji ze wzoru
dV dm3
C == ---------------- [----------]
Fo x dT m2 x s
gdzie:
V - objętość filtratu [dm3]
Fo - powierzhnia filtracyjna [m2]
T - czas filtracji [s]
dV = 120 cm3 = 0,12dm3
dT = 630 s
0,12 dm3
C == --------------------- == 0,027 [ --------- ]
0,0071 x 630 m2 x s
2B. Proces filtracji brzeczki piwnej przez filtr z warstwy ziemi okrzemkowej.
Sucha masa filtratu:
7,86 - masa próbki przesączu użyta do wyznaczenia suchej masy przed suszeniem
0,47 - masa próbki przesączu użyta do wyznaczenia suchej masy po suszeniu
7,86-----------------100%
0,47-----------------x%
x = 5,97%
Fo = 0,0071 m2
dV =0,12 dm3
dT = 740 s
zatem:
0,12 dm3
C == ----------------- == 0,023 [ -------- ]
0,0071 x 740 m2 x s
Z filtracją spotykamy się w wielu działach technologii żywności, tam gdzie chodzi o produkcję klarownych ekstraktów i roztworów np.w produkcji soków i syropów owocowych lub przy oddzielaniu produktu od towarzyszących mu w toku przerobu części stałych: np.rozdzielanie brzeczki piwnej od chmielu, oddzielanie osadów drożdzowych, oddzielanie olejów od tzw ziemi klarującej. Operacja filtrowania jest często związana z tzw klarowaniem, wymagającym uprzedniego dodania środka klarującego np. ziemia okrzemkowa, żelatyna łącznie z taniną, i inne środki
Prędkość filtracji określa wydajność filtru, wyraża się ją ilością przesączu przegrody filtracyjnej.
W miarę gromadzenia się osadu na powierzchni filtracyjnej tempo filtracji spada, co jest widoczne w obliczeniach. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzamy, iż z dwóch użytych przez nas filtrów: azbestowego i z ziemią okrzemkową, filtr drugi cechuje się mniejszą przepuszczalnością substancji stałych. Cecha ta przesądza o lepszej jego przydatności w przemyśle spożywczym.
W celu zwiększenia tempa sączenia czasem stosuje się wyższe ciśnienie nad osadem lub redukuje ciśnienie po stronie filtratu. Prędkość przepływu fazy ciekłej przez warstwę osadu jest niewielka ze względu na małą średnicę porów. Przyjmuje się więc, że filtracja przebiega przy przepływie laminarnym, a prędkość filtracji przez filtr w każdym momencie jest wprost proporcjonalna do różnicy ciśnień i odwrotnie proporcjonalna do sumy oporów stawianych przez warstwę osadu i przegrodę filtracyjną.
Literatura:
1.Pijanowski,Dłużewscy-”Ogólna technologia żywności”
2.Chwiej,Mrożewski - “urządzenia i aparaty w przemyśle owocowo - warzywnym”.
3.Piotrkowski,Roman - “Urządzenia do oczyszczania wody i ścieków”
4.”Encyklopedia techniki. Przemysł spożywczy”.\