Методические рекомендации по изучению тем дисциплины
разделе 1 необходимо сформировать знания и изучить понятия «технологический процесс», его отличие от естественных процессов. Состав, структура и свойства перерабатываемых продуктов. Классификация процессов пищевых производств. Структурная схема машин и агрегатов пищевых производств. Классификация машин пищевых производств. Практическое значение кинетических соотношений для проектирования аппаратов.
Раздел 2 содержит следующую информацию. Способы дробления и измельчения. Классификация методов измельчения. Работа дробилок в открытом и замкнутом циклах. Характеристика работы дробилок: производительность, степень измельчения, расход энергии, КПД. Принцип действия и классификация измельчающих машин. Машины для резания пластичных и хрупких материалов. Дисковые мельницы. Вальцовые машины. Машины ударного и ударно-фрикционного действия. Молотковые дробилки. Определение гранулометрического состава, степени измельчения продукта, удельного расхода энергии, режущей способности. Ситовые сепараторы. Сепараторы с возвратно-поступательным и круговым поступательным движением плоских сит. Теория послойного движения продукта на ситах с круговым поступательным движением. Приводные механизмы сепараторов. Элементы теории движения продукта по ситу. Триеры. Основы теории триеров. Предельный угол подъема зерен, находящихся на гладкой поверхности цилиндра и в ячейках цилиндра триера. Классификация машин для прессования. Отделение жидкости при прессовании. Брикетирование. Основные зависимости процессов брикетирования дисперсных пищевых продуктов. Винтовые, шнековые, вальцовые, штанговые прессы, карусельные прессы, эспандеры и экструдеры. Основы теории прессования при отжиме жидкостей и в выпрессовывании пластичных пищевых продуктов через матрицы. Гранулирование сыпучих продуктов. Основы теории машин для производства гранулированных комбикормов.
разделе 3 необходимо изучить идеальные и реальные жидкости. Физические свойства жидкостей: плотность, удельный вес, сжимаемость, температурное расширение, вязкость, поверхностное натяжение. Давление в жидких
пластично-вязких телах, его измерение. Основное уравнение гидростатики, эпюры гидростатического давления. Практическое применение основного уравнения гидростатики в расчетах пищевой аппаратуры. Законы Паскаля и Архимеда, их использование в гидравлических расчетах. Элементарная струйка и поток жидкости. Живое сечение, расход и средняя скорость жидкости. Уравнение неразрывности. Уравнение Бернулли для установившегося движения идеальной жидкости. Основные параметры насосов: производительность, напор, мощность, КПД и частота вращения электродвигателя. Принцип действия центробежных насосов. Расчет максимальной высоты всасывания насоса. Поршневые насосы. Принцип действия и типы поршневых насосов: простого, двойного и тройного действия; плунжерные насосы. Специальные типы объемных и центробежных насосов. Диафрагмовые (мембранные) насосы. Шестеренчатые и пластинчатые насосы, роторные насосы с эллиптическим поршнем, перистальтические и струйные насосы. Винтовые насосы. Принцип разделения суспензий в центробежном поле. Фактор разделения. Физические основы процессов центрифугирования. Классификация центрифуг. Подвесные центрифуги. Центрифуги с выгрузкой осадка скребками или
ножами, со шнековой, центробежной и пульсирующей выгрузкой осадка. Методы расчета центрифуг периодического и непрерывного действия. Классификация смесителей для пищевых продуктов. Смешивание сыпучих продуктов в смесителях периодического и непрерывного действия. Основы теории смешивания пищевых продуктов. Определение производительности и потребной мощности. Особенности процесса перемешивания пластичных пищевых продуктов. Методы перемешивания пластичных пищевых продуктов и машинное оформление. Мешалки с вертикальными сосудами, лопастные, шнековые и винтовые. Основные методы перемешивания жидких пищевых продуктов, их машинное оформление. Механические мешалки, лопастные, рамные, якорные, турбинные, пропеллерные. Основы теории перемешивания жидких пищевых продуктов.
Раздел 4. Цели нагревания и охлаждения. Классификация тепловых процессов. Способы передачи теплоты: теплопроводностью, конвекцией и излучением. Теплопередача через стенку. Цели выпаривания. Применение выпаривания в пищевой промышленности, способы выпаривания: под вакуумом, под давлением и при атмосферном давлении. Однокорпусная вакуумная выпарная установка. Общая и полезная разности температур при выпаривании. Многокорпусное выпаривание. Схемы многокорпусных выпарных установок: прямоточная, противоточная и др. Сравнительный анализ работы установок. Конструкции выпарных аппаратов: с центральной циркуляционной трубой, пленочного, роторно-пленочного, с тепловым насосом и с принудительной циркуляцией. Области практического применения конденсации. Типы конденсаторов – поверхностные и смешения, основные схемы и их анализ. Температурные кривые теплоносителей в конденсаторах. Термодинамические основы охлаждения. Реальные газы и конденсированное состояние. Области практического применения конденсации. Типы конденсаторов - поверхностные и смешения, основные схемы и их анализ. Температурные кривые теплоносителей в конденсаторах. Холодильные циклы. Компрессионные, каскадные, пароэжекторные
адсорбционные холодильные машины. Охлаждение и замораживание пищевых продуктов.
Раздел 5. Фазовое равновесие. Материальные балансы массообменных процессов. Линия равновесия и рабочая линия массообменных процессов. Дифференциальные уравнения и критерии, подобия массопереноса. Движущая сила массообменных процессов. Механизм массопередачи. Массопередача между жидкостью и газом, между двумя жидкостями. Молекулярная и турбулентная диффузия. Абсорбция. Общие понятия и определения. Применение в пищевых производствах. Зависимость скорости абсорбции от давления и температуры в аппарате. Устройство и принцип действия абсорберов: поверхностных, барабанных
распылительных. Адсорбция. Основные понятия и определения. Промышленные адсорбенты и их основные характеристики. Разделение газовых смесей и растворов. Десорбция. Устройство и принцип действия адсорбционных аппаратов периодического и непрерывного действия. Материальный баланс и движущая сила процесса. Экстрагирование в системе твердое тело–жидкость. Физическая сущность процесса. Факторы, определяющие диффузионное сопротивление переносу вещества внутри частицы, влияние на величину внешнего диффузионного сопротивления. Влияние на процесс относительного движения фаз и соотношения их расходов. Аппаратура для проведения экстрагирования из твердых тел: атмосферная, вакуумная и работающая под давлением. Колонные, ротационные, ленточные, ковшовые, двухшнековые наклонные и секционные экстракторы.
Экстракция в среде сжиженных газов. Экстракция в системе жидкость-жидкость. Физическая сущность процесса. Треугольная диаграмма, равновесие фаз на треугольной диаграмме. Методы экстракции: одноступенчатая, многоступенчатая из двухкомпонентных растворов. Выбор и регенерация экстрагентов. Аппараты для проведения жидкостной экстракции: распылительный и смесительно-отстойный. Материальный баланс. Процессы разделения однородных смесей в пищевой промышленности. Классификация бинарных смесей. Однократная простая дистилляция. Простая дистилляция с дефлегмацией. Молекулярная дистилляция. Сущность и принципы ректификации. Периодическая и непрерывная ректификации. Назначение и конструкции тарелок. Материальный и тепловой балансы ректификационной колонны. Основные типы аппаратов для перегонки и ректификации в пищевой промышленности. Цели и способы сушки в пищевой промышленности. Физические свойства влажного воздуха. J-X диаграмма Рамзина. Взаимодействие влажного материала с воздухом. Особенности внешнего и внутреннего переноса тепла и массы. Коэффициенты переноса тепла и влаги. Устройство и принцип действия сушилок с различными способами подвода тепла: конвективным, кондуктивным, терморадиационным. Сушка в поле токов высокой частоты, сублимационные сушилки. Конструктивные особенности сушилок: туннельных, камерных, ленточных, шахтных, барабанных, вибрационных, распылительных, спиральных, с кипящим и аэрофонтанным слоем. Особенности тепло- и массообмена при различных методах сушки. Уравнения материального и теплового балансов сушильных установок. Графоаналитический расчет сушилок с использованием J-X диаграммы. Технико-экономические характеристики различных сушильных установок. Сущность кристаллизации. Условия кристаллизации. Способы кристаллизации. Зарождение и рост кристаллов. Основные понятия теории кристаллизации. Основы расчета аппаратуры для кристаллизации. Материальный баланс кристаллизации. Тепловой баланс кристаллизации. Аппараты для кристаллизации.