Методические указания
к самостоятельной работе студентов заочного образования
по дисциплине
«Процессы и аппараты пищевых производств»
Направление подготовки дипломированного специалиста:
260300 Технология сырья и продуктов животного происхождения
УФА 2010
Предназначены для студентов факультета пищевых технологий
Рекомендовано к изданию методической комиссией факультета
пищевых технологий
Разработаны к.т.н. доцентом Мартыновым В.М.
Рецензент: профессор Алмаев Р.А.
Ответственный за выпуск: зав. кафедрой «Технологическое оборудование животноводческих и перерабатывающих предприятий»
профессор Юхин Г.П.
ВВЕДЕНИЕ
Самостоятельная работа студентов преследует цели углубления знаний, полученных на аудиторных занятиях, а также самостоятельного изучения нового материала, включенного в качестве обязательного в рабочую программу дисциплины.
ОБЪЁМ И СОДЕРЖАНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
Самостоятельная работа студента рассчитана из общей трудоемкости дисциплины «Процессы и аппараты пищевых производств» 170/162 ч, в том числе на курсовой проект отводится 50 ч, подготовка к практическим и лабораторным занятиям 10 ч, самостоятельное изучение теоретического материала 102/110 ч (значения в знаменателе относятся для студентов 4 лет подготовки). Курсовой проект выполняется по индивидуальному заданию, выдаваемому преподавателем кафедры. При выполнении курсового проекта студент руководствуется методическими указаниями к выполнению курсового проекта по дисциплине «Процессы и аппараты пищевых производств». При подготовке к лабораторным работам и практическим занятиям необходимо руководствоваться соответствующими методическими указаниями кафедры.
Самостоятельное изучение теоретического материала студентом производится по рекомендованной кафедрой литературе. Дополнительная информация, полученная из других литературных источников, в том числе отсутствующих в библиотечном фонде университета, приветствуется. При изучении теоретического курса следует руководствоваться следующего содержания разделов.
Ведение
Цель и задачи дисциплины. Возникновение развитие науки о процессах и аппаратах. Основные определения. Классификация процессов пищевой технологии.
Основные свойства пищевых продуктов, сырья, воды, пара и влажного воздуха
Цели переработки сырья на пищевых предприятиях. Параметры, характеризующие свойства веществ. Физические параметры. Плотность, удельный объем. Зависимости плотности различных продуктов от концентрации сухих веществ и температуры. Плотность неоднородной бинарной системы. Насыпная плотность сыпучих материалов. Плотности воды, газов, водяного пара, влажного воздуха (зависимости). Вязкость. Нормальные и аномальные жидкости. Три группы аномальных жидкостей. Зависимости для кинематической и динамической вязкости различных веществ (вода, суспензия, эмульсия, пищевые продукты, воздух, газовые смеси). Теплофизические параметры. Теплоемкость: массовая, объемная, мольная, изохорная, изобарная. Теплоемкость неоднородных систем. Удельная теплоемкость для твердых веществ, пищевых продуктов и сырья, воды и воздуха (зависимости). Теплопроводность. Термолабильность.
Основные закономерности протекания технологических процессов и принципы оптимизации процесса
Законы сохранения массы и энергии. Законы равновесия системы (принцип Ле-Шателье, правило фаз Гиббса). Принцип движущей силы и законы переноса массы и энергии. Принципы оптимизации проведения процесса.
Методы расчета и проектирования процессов и аппаратов
Современные методы исследования процессов и аппаратов: аналитический, экспериментальный, синтетический. Понятие о подобии (геометрическое подобие аппаратов, временное подобие, подобие физических величин, граничных и начальных условий). Размерные и безразмерные величины. Виды безразмерных величин (симплексы и критерии-комплексы). Основные критерии подобия гидромеханических, тепловых и массообменных процессов. Три теоремы подобия. π- теорема. Установление вида критериев, входящих в уравнение подобия. Примеры получения критериев подобия из дифференциального уравнения и из анализа размерностей.
Гидродинамика. Насосы
Основные понятия гидродинамики. Истечение жидкости при постоянном и переменном напоре. Гидравлические сопротивления в трубопроводе и их расчет. Расчеты трубопроводов.
Основные параметры насосов. Классификация насосов. Конструкция, принцип действия, область применения и основные параметры центробежных, шестеренчатых, винтовых, пластинчатых, шиберных и мембранных насосов.
Гидромеханические процессы
Классификация неоднородных систем. Методы разделения неоднородных систем.
Отстаивание. Кинетика отстаивания. Классификация отстойников. Отстойники периодического, полупериодического и непрерывного действия. Расчет производительности отстойников.
Центрифугирование. Скорость осаждения в центробежном поле. Центрифуги периодического, полупериодического и непрерывного действия. Сепараторы. Производительность сепаратора.
Гидроциклоны и аэроциклоны.
Электроосаждение.
Фильтрование. Виды фильтрования. Теория фильтрования с образованием осадка и закупорочного фильтрования. Классификация фильтровального оборудования. Фильтры полупериодического и непрерывного действия для суспензий. Центрифуги. Фильтры для неоднородных газовых систем. Оборудование для мокрой очистки газов.
Мембранные методы Фильтрования. Обратный осмос и ультрафильтрация.
Перемешивание. Способы перемешивания в жидкой среде. Расход энергии при механическом перемешивании. Перемешивание пластичных масс и сыпучих материалов. Конструкции смесителей.
Теплообменные процессы
Классификация теплообменных процессов и аппаратов. Процессы нагревания и охлаждения. Передача теплоты теплопроводностью и конвекцией. Типы применяемых тепло- и хладоносителей. Схемы движения жидкостей. Теплообменники. Расчет теплообменников.
Процессы выпаривания. Способы выпаривания. Уравнения тепловых балансов выпаривания. Выпарные аппараты и их расчет.
Массообменные процессы
Основы массопередачи. Движущая сила и основное уравнение массопередачи. Основные законы массопередачи (закон молекулярной диффузии (Первый закон Фика) дифференциальное уравнение молекулярной диффузии (второй закон Фика), дифференциальное уравнение молекулярной и конвективной диффузии, основной закон массоотдачи А.Н. Щукарева). Равновесие фаз. Материальный баланс массообмена. Уравнение рабочей линии процесса. Критериальные уравнения диффузии.
Сорбционные процессы. Абсорбция. Рабочая линия и линия равновесия фаз при абсорбции и десорбции. Материальный баланс абсорбции. Схема массопредачи в системе без твердой фазы. Коэффициент массопередачи при абсорбции. Абсорберы: поверхностные, пленочные (каскадные, трубчатые, насадочные), барботажные (ситчатые, колпачковые, клапанные, чешуйчатые), распылительные, механические, с псевдоожиженным слоем. Расчет массообменных аппаратов для систем со свободной границей раздела фаз. Число единиц переноса (ЧЕП). Высота единицы переноса (ВЕП).
Адсорбция. Требования к адсорбентам. Адсорбенты (активные угли, силикагели, цеолиты, глины). Адсорберы: с неподвижным, подвижным и псевдоожиженным слоем адсорбента. Расчет адсорберов.
Перегонка. Теоретические основы процессов: первый и второй законы Коновалова Д.П., закон Рауля, первый и второй законы Вревского М.С. Простая перегонка. Понятие о дефлегмации. Ректификация. Материальный и тепловой баланс ректификации. Выбор оптимального флегмового числа. Конструкция и расчет ректификационных аппаратов.
Сушка. Формы связи влаги с материалом. Материальный и тепловой баланс процесса сушки. Уравнение рабочей линии сушки. Варианты сушильного процесса. Конструкции сушилок.
Экстрагирование. Схемы и расчет процессов экстракции. Жидкостная экстракция. Равновесие в системе жидкость-жидкость. Конструкция экстракторов. Статика и кинетика выщелачивания. Устройство экстракционных аппаратов для выщелачивания. Расчет экстракторов
Кристаллизация. Статика и кинетика процесса. Методы кристаллизации. Материальный и тепловой баланс кристаллизации. Устройство кристаллизаторов.
Механические процессы
Процессы измельчения твердых материалов. Степень измельчения. Основы теории деформации и разрушения тел. Затраты энергии на измельчение тел. Устройство и принцип действия аппаратов для измельчения раскалыванием, истиранием, ударом, резанием, плющением.
Сортирование по размерам и форме частиц. Ситовой анализ. Характеристики крупности. Схемы просеивающих машин.
Процессы обработки материалов давлением (формование, обезвоживание, брикетирование, гранулирование). Применение прессования в пищевых отраслях промышленности. Конструкции прессов.
2 Рекомедуемая литература
В качестве основной литературы, имеющейся в библиотечном фонде университета, рекомендуется:
1. Кавецкий Г.Д., Касьяненко В.П. Процессы и аппараты пищевой технологии. – М.: КолосС, 2008. – 591 с.
2. Плаксин Ю.М., Малахов Н.Н., Ларин В.А. Процессы и аппараты пищевых производств. – М.: КолосС, 2007. – 760 с.
3. Горбатюк В.И. Процессы и аппараты пищевых производств. – М.: Колос, 1999. – 335 с.
В качестве дополнительной предлагается следующая литература:
1. Стабников В.Н., Лысянский В.М., Попов В.Д. Процессы и аппараты пищевых производств. – М.: Агропромиздат, 1985. – 503 с.
2. Расчеты и задачи по процессам и аппаратам пищевых производств / С.М.Гребенюк, Н.С.Михеева, Ю.П.Грачев и др. – М.: Агропромиздат, 1987. – 304 с.
3. Кавецкий Г.Д., Васильев Б.Д. Процессы и аппараты пищевой технологии. – М.: Колос, 2000. – 551 с.
4. Космодемьянский Ю.В. Процессы и аппараты пищевых производств. – М.: Колос, 1997. – 208 с.
5. Сурков В.Д., Липатов Н.Н., Золотин Ю.П. Технологическое оборудование предприятий молочной промышленности. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. – 432 с.
6. Аболмасов Г.В., Боушев Т.А., Тарасов Ф.М. и др. Примеры и задачи по курсу «Технологическое оборудование предприятий молочной промышленности». – Л.: Машиностроение, 1966. – 288 с.
7. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию / Под ред. Дытнерского Ю.И. – М.: Химия, 1991 – 496 с.
Лицензия РБ на издательскую деятельность №0261 от 10 апреля 1998 года.
Подписано в печать__________2005г. Формат 60×84. Бумага типографская.
Гарнитура Тайме. Усл. печ. л.______ Усл. изд. л.______ Тираж ______экз. Заказ №____
Издательство Башкирского государственного аграрного университета.
Типография Башкирского государственного аграрного университета.
Адрес издательства и типографии: 450001, г. Уфа, ул. 50 лет Октября, 34.