Materii prime pentru producția alimentară ca obiect de origine biologică

Scopul predării disciplinei "Fundamentele tehnologiei alimentare" este de a studia modelele care stau la baza proceselor tehnologice de producție alimentară. Modele - conceptele teoretice ale proceselor tehnologiei alimentare explică esența obținerii produselor alimentare care diferă în structura lor de materiile prime prelucrate.

Sarcinile disciplinei sunt:

- stăpânirea fundamentelor teoretice ale proceselor tehnologice de producție alimentară;

- definirea proceselor de bază în fiecare tehnologie specifică;

- studierea relațiilor dintre procesele care apar în producerea de produse alimentare individuale;

- familiarizarea cu principalele tipuri de echipamente utilizate pentru prelucrarea materiilor prime, pregătirea produselor semifabricate și obținerea produselor alimentare finite.

Studiul de regularități teoretice este necesar, pentru că tehnologiile progresive moderne ale produselor alimentare se bazează pe cunoașterea disciplinelor fundamentale. Procesele care apar în timpul producției de produse alimentare pot fi învățate și reglementate cu condiția cunoașterii legilor fizicii, termodinamicii, chimiei, microbiologiei etc.

Cunoașterea fundamentelor teoretice ale producției de alimente contribuie la crearea unor noi scheme tehnologice eficiente pentru prelucrarea materiilor prime, inclusiv tehnologia non-deșeurilor, crearea de produse alimentare cu valoare nutritivă crescută, cu o compoziție chimică reglementată.

Concepte teoretice ale proceselor tehnologice de producție alimentară

Știința proceselor tehnologice ale producției alimentare se bazează pe legile naturii - legea conservării masei și legea conservării energiei. Trebuie amintit că, împreună cu aceste legi, tehnologiile de producție alimentară au propriile concepte și legi specifice. Tehnologiile alimentare includ un complex de procese specifice fiecărei tehnologii specifice.

Prin tipul de transfer și forța de mișcare, procesele sunt clasificate în transfer mecanic, hidromecanic, termic și masic. Cu toate acestea, tehnologiile speciale sunt caracterizate prin procese chimice, biochimice, microbiologice, termofizice.

Studiul multor procese tehnologice a făcut posibilă identificarea unui lucru comun, caracteristic pentru toate industriile. Aceasta este prezența unuia dintre cele două tipuri posibile de transport în fiecare etapă a transformării materiilor prime într-un produs semifinit sau într-un produs final. Acesta este transferul de energie și transferul de masă.

Pe exemplul unui dispozitiv tehnologic se urmărește legea conservării masei și se formează ecuația de echilibru material pentru aparatul tehnologic și ecuația continuității fluxului pentru un lichid care se mișcă într-un flux care își schimbă configurația.

Ecuația balanței materiale pentru aparatul tehnologic va avea forma:

åMvx = åMvyh. unde Mvx și Mv reprezintă suma masei produselor care intră în aparat și care ies din acesta.

Ecuația echilibrului energetic este egală cu:

åEvx = åEvyh. unde Evx și Evo - căldura materialelor - entalpia, precum și energia cinetică a fluxurilor în mișcare.

Legile transferului de masă și energie

Eficiența economică a oricărei producții depinde de viteza proceselor tehnologice. Această viteză este cea mai mare, cu atât este mai mare forța motrice și cu cât este mai mică, cu atât este mai mare rezistența la acțiune sau

Unde L este viteza procesului,

R este rezistența la transfer,

D este forța motrice.

1 / R este înlocuit cu conductivitatea K, expresia rezultată are forma

Această expresie se numește ecuația cinetică de bază (generală).

Pentru procesul de transfer de căldură

unde q este rata de transfer de căldură, flux specific, J / (m 2 K s)

k este coeficientul de transfer de căldură, J / (m 2 K s) sau (W / m 2 K)

Dt este forța motrice, adică diferența medie de temperatură, K (sau 0 C)

Fluxul de căldură reprezintă cantitatea de căldură transportată printr-o unitate de suprafață pe unitate de timp,

unde Q este cantitatea de căldură, J.

F este suprafața prin care se transferă căldura, m2,

Pentru procesul de transfer de masă, debitul masic specific [kg / (m 2 s)]:

unde Km este coeficientul de transfer al masei, m / s

DС - diferența medie de concentrație, kg / m 3

unde M este cantitatea de substanță transferată, kg,

F este suprafața prin care se efectuează transferul, m 2

Clasificarea proceselor principale

Toate procesele pentru forța motrice și pentru tipul de transfer pot fi împărțite după cum urmează:

Uscarea, extracția, adsorbția, absorbția, cristalizarea, dizolvarea, etc.

Materii prime pentru producția alimentară ca obiect de origine biologică

Materiile prime pentru producția alimentară sunt produse de origine vegetală și animală, legate de substanțe organice. Aproape toate substanțele organice, din care sunt construite organismele vii, prezintă activitate biologică. Bioorganismele sunt sisteme deschise, schimbă materia și energia cu mediul.

Apa este cea mai obișnuită substanță minerală din natură. Conținutul său este de 70% din masa majorității organismelor. Atracția puternică între moleculele de apă determină proprietățile apei ca solvent al biomoleculelor. Cu toate acestea, funcția de apă nu se reduce la rolul unui solvent simplu.

Separarea sistemelor neomogene

În producția alimentară, multe procese tehnologice sunt însoțite de formarea amestecurilor eterogene, care în viitor trebuie împărțite.

Sistemele inogomene sunt cele formate din două sau mai multe faze, care sunt reciproc insolubile unul în celălalt. Sistemele heterogene au un grad diferit de stabilitate și pot fi separate sub influența forțelor mecanice.

Instalațiile omogene diferă de soluții prin faptul că au două sau mai multe faze, care sunt separate de interfață. Una dintre faze, continuă, se numește mediul de dispersie, iar cealaltă, fin divizată și distribuită în prima fază de dispersie.

În funcție de tipul de mediu de dispersie, se disting amestecuri eterogene, lichide și gaze.

Separarea sistemelor neomogene are loc sub acțiunea gravitației, dacă sistemul este alcătuit din componente a căror densitate este semnificativ diferită, aceasta este separarea suspensiilor grosiere, prafurilor industriale.

Pentru a separa suspensiile fine și capacele care conțin particule fine, precum și emulsiile, se folosește forța centrifugală.

Procesul de separare a sistemelor eterogene prin "cernerea" acestora printr-un perete de filtrare se numește filtrare. Aceste procese sunt utilizate pentru separarea sistemelor de lichid și gaz. Forța motrice este forța gravitației, filtrarea poate fi de asemenea efectuată într-un câmp centrifugal.

Efectul de separare este raportul dintre cantitatea de component izolată din mediul de dispersie și cantitatea inițială din amestec:

unde Go este cantitatea de sediment, kg

GH - cantitatea de fază dispersată în amestecul inițial, kg

Efectul separării în diferite industrii se numește diferit. Atunci când evaluează calitatea cicloanelor se numește eficiența unui ciclon, în tratarea apei reziduale - efectul purificării, la separarea laptelui - gradul de degresare a laptelui etc.

În plus față de rolul imens în principalele procese tehnologice, separarea sistemelor eterogene asigură protecția mediului împotriva emisiilor nocive în bazinele de apă și aer.

Forța motrice a procesului de filtrare este diferența de presiune pe o parte a peretelui de filtrare. Această diferență se poate obține datorită gravității - forța de presiune hidrostatică (filtrarea în pâlnie). În industrie, diferența de presiune poate fi obținută prin crearea unei presiuni în exces pe partea amestecului neomogen sau prin crearea unui vid pe partea filtratului.

În primul caz, forța motrice este mai mare cu cât suprapresiunea este mai mare în aparatul etanșat ermetic, unde este furnizat amestecul neuniform:

Din punct de vedere fizic, nu există nicio limită pentru posibila creștere a suprapresiunii, adică lim # 8710; P = Rizb. - Ratm.

Luând-o pe Ratm. = 10 5 Pa, obținem lim # 8710; Rag. ∞

Prin urmare, această metodă de filtrare oferă posibilitatea de a obține o forță motrice nelimitat de mare.

În cel de-al doilea caz, forța motrice este mai mare, cu atât este mai mică presiunea reziduală a lui Rook.

În consecință, forța motrice datorată creării unui vid datorită creării unui vid nu poate depăși teoretic 10 5 Pa, și în practică chiar mai puțin, deoarece obținerea unui vacuum profund este costisitoare. Dar filtrarea în vid a devenit răspândită în industrie, acest lucru fiind explicat de posibilitatea creării unui proces continuu, deoarece stratul de sediment este filtrat din partea de presiune atmosferică și poate fi ușor îndepărtat.

Precipitarea în câmpul de gravitate (sedimentare) sub acțiunea gravitației este utilizată pentru a separa suspensiile, emulsiile, fumul și praful.

Pentru sedimentarea în câmpul gravitațional, se folosesc rezervoarele de sedimentare - periodice și continue. Gundurile de sedimentare se caracterizează prin volumul și durata de rezidență a suspensiei în aparat. De exemplu, lagune pentru purificarea suc carbonatat în fabricile de zahăr au un diametru la înălțimea de 4-6,5m 4-5m. Timpul de ședere al sucului în astfel de dispozitive este de aproximativ 1,5 ore. Acest lucru se datorează unei rate de depunere scăzută, care depinde, de exemplu, asupra vâscozității fluidului și mărimea particulelor depuse. Pentru a accelera procesul de depunere a recurge la căldură a amestecului înainte de decantare, iar pentru dimensiuni mai mari ale particulelor au recurs la coagularea lor - asocierea mai multor particule unul prin adăugarea unui coagulant (săruri solubile în apă - electrolit).

O altă metodă de agregare a particulelor mici este flocularea - adăugarea unei cantități mici de substanță la suspensie, care, atunci când este adsorbită pe suprafața particulelor solide din suspensie, conduce la amestecarea lor între ele.

Pentru separarea amestecurilor neomogene, se folosesc centrifuge, cicloane, hidrociclone.

Centrifugelor. La întreprinderile din industria alimentară cea mai răspândită a fost o centrifugă de decantare a acțiunii periodice. Astfel de centrifuge se utilizează pentru separarea amestecurilor care conțin o cantitate mică de fază solidă.

Durata ciclului de centrifugare constă din patru perioade:

unde N - perioada de pornire, accelerația la viteza de lucru de rotație, s;

# 964; 0 - timpul de soluționare, s;

T - perioada de frânare, s;

# 964; p - perioada de îndepărtare a sedimentelor, sec.

În acest ciclu # 964; 0 - timpul util la separare. Toate celelalte perioade sunt auxiliare.

Eficacitatea ciclului este estimată de factorul de utilizare a centrifugei: # 966; = # 964; 0 / # 964;

Cicloane. Aparat pentru separarea sistemelor eterogene gazoase, în care se folosește forța centrifugă, care apare datorită rotației debitului. Nu există părți rotative în cicloane. Debitul de lichid sau de gaz se rotește într-un aparat staționar. Într-un flux rotativ, o forță centrifugă acționează asupra particulei suspendate, sub acțiunea căreia particula se deplasează de la centru către peretele aparatului, la o rată egală cu rata de depunere.

Pentru a obține o forță centrifugă suficientă pentru curățarea gazului (lichidului), este necesar să se mențină un debit mare la intrarea în aparat.

Articole similare

• Incendiu de in, ca materie primă pentru producerea materialelor compozite

• Alimentele de origine animală, rolul lor în nutriție, valoare nutrițională și biologică

• Siguranța biologică a materiilor prime și a produselor de origine animală, platforma autorului

Trimiteți-le prietenilor: