 |
Основные сведения о процессах. Предмет и задачи курса
|
|
|
|
Министерство образования и науки РФ
ГОУ ВПО Пензенская государственная технологическая академия
В.А.Авроров
ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ
Курс лекций
Специальность 260501.65 – Технология продуктов общественного питания
Пенза 2010
УДК
А
Рецензенты:
А Процессы и аппараты пищевых производств. Курс лекций / сост. Авроров В.А. – Пенза: ПГТА, 2010. - с.
В курсе лекций рассмотрены основные процессы технологии обработки пищевого сырья и полуфабрикатов: механические, гидромеханические, тепломассообменные и мембранные процессы, а также приведена информация по аппаратурной составляющей этих процессов.
Курс лекций составлен в соответствии с требованиями по данной дисциплине Государственного образовательного стандарта по направлению подготовки дипломированного специалиста 260500 – Технология продуктов специального назначения и общественного питания и по направлению подготовки бакалавра по специально
Предназначены для студентов специальности 260501.65 – Технология продуктов общественного питания.
Курс лекций рассмотрен на кафедре пищевых производств ПГТА, одобрен и рекомендован Методическим советом ПГТА для использования в учебном процессе.
© Издательство ПГТА, 2010
© Авроров В.А., 2010
Содержание
Введение
Основые сведения о процессах и аппаратах пищевых производств и методах их исследований
1.1.Основные сведения о процессах. Предмет и задачи курса
1.2.Определение выходных параметров технологических процессов.
1.3.Характеристики моделей процессов как объектов исследований
1.4.Основные принципы исследования процессов
|
|
|
1.5.Основные положения теории подобия. Метод анализа размерностей
Условные обозначения
Глоссарий
Контрольные вопросы
Сущность, назначение и характеристики механических процессов обработки пищевого сырья и полуфабрикатов
2.1.Процесс измельчения пищевого сырья. Технологическое оборудование для измельчения пищевых масс
2.2.Процесс сортирования сыпучих материалов и оборудование для сортирования
2.3.Процесс смешивания пищевых компонентов. Модели и характеристики качества перемешивания. Аппараты для смешивания
2.4.Обработка пищевых материалов давлением
2.5.Процессы транспортирования пищевых материалов
2.6. Основные сведения о свойствах и поведении материалов при механическом воздействии
Условные обозначения
Глоссарий
Контрольные вопросы
Гидромеханические процессы. Основные понятия и закономерности
3.1.Основные понятия гидростатики и гидродинамики
3.2.Понятие о вязкости и течении жидкостей
3.3.Основные факторы гидродинамики аппаратов
Условные обозначения
Глоссарий
Контрольные вопросы
Тепловые процессы.
4.1.Основные понятия о процессах теплообмена
4.2.Передача теплоты теплопроводностью
4.3.Основные сведения о конвективном теплообмене
4.4.Передача теплоты излучением
4.5.Аппараты для нагревания и охлаждения продуктов
4.6.Основные сведения о процессах выпаривания
4.6.Процессы конденсации и конденсаторы
Условные обозначения
Глоссарий
Контрольные вопросы
Массообменные и тепломассообменные процессы
5.1.Основы теории массопередачи. Основные понятия
5.2.Перенос теплоты и массы вещества в коллоидных капиллярно-пористых телах
5.3.Анализ процессов тепломассообмена при сушке пищевых материалов
5.4.Условия термодинамического равновесия при сушке. Адсорбция и абсорбция
5.5.Сушильные аппараты. Классификация, устройство и принцип действия
|
|
|
Условные обозначения
Глоссарий
Контрольные вопросы
Мембранные процессы
6.1.Основные сведения о мембранных процессах
6.2.Устройство мембранных аппаратов
Условные обозначения
Глоссарий
Контрольные вопросы
Методы оптимизации процессов
7.1. Методы и задачи оптимизации процессов
7.2.Оптимизация состава сыпучих смесей
Условные обозначения
Глоссарий
Контрольные вопросы
Литература
Введение
Изучение курса по процессам и аппаратам пищевых производств направлено на приобретение знаний об основных процессах технологии обработки пищевого сырья и полуфабрикатов: механических, гидромеханических, темпломассообменных и мембранных процессах, основных положений теории и методов преобразования пищевых масс в готовую продукцию, а также на изучение аппаратурной составляющей этих процессов.
Курс «Процессы и аппараты создавался в результате многолетних исследований, проводимых отечественными и зарубежными учеными в области пищевых и химических технологий. Основные идеи курса были высказаны еще в XIX веке и сформировались в целостную систему к началу XX века в работе проф. А.К.Курского. В дальнейшем эти идеи получили развитие в работах проф. И.А.Тищенко, А.А.Кирова, Л.Ф.Фокина, К.Ф.Павлова, Г.М.Знаменского и других отечественных ученых, а также в работах Шервуда, Льюиса, Уоккера и др.
Знание сущности явлений, происходящих в ходе выполнения процессов на оборудовании пищевых производств, необходимо для нахождения оптимальных режимов обработки пищевого сырья, создания новых конструкций энерго- и ресурсосберегающего технологического оборудования. При этом оптимизация процессов и аппаратов пищевых производств неразрывно связана со знанием физико-механических свойств сырья и готовой продукции, поскольку параметры работы оборудования и выполнение технологических операций в огромной степени зависят от этих свойств.
Знание и использование свойств пищевых материалов, особенностей протекания того или иного процесса трансформации сырья в готовую продукцию, знание характера взаимодействия материала и рабочих органов позволит повысить качество выпускаемой продукции и техническую культуру пищевых производств.
|
|
|
1.Основые сведения о процессах и аппаратах пищевых производств и
методах их исследований
1.1.Основные сведения о процессах. Предмет и задачи курса
1.2.Определение выходных параметров технологических процессов.
1.3.Характеристики моделей процессов как объектов исследований
1.4.Основные принципы исследования процессов
1.5.Основные положения теории подобия. Метод анализа размерностей
Условные обозначения
Глоссарий
Тесты для самопроверки
Контрольные вопросы
Основные сведения о процессах. Предмет и задачи курса
Дисциплина «Процессы и аппараты пищевых производств» относится к базовым дисциплинам общепрофессионального цикла дисциплин специальности 260500.65, на основе которой формируются последующие специальные дисциплины и дисциплины специализаций направления подготовки дипломированного специалиста в области технологии общественного питания, такие как «Технология продуктов общественного питания», «Оборудование предприятий общественного питания» и др. Курс «Процессы и аппараты» в свою очередь базируется на предшествующих дисциплинах естественно-математического цикла – технической механике, гидравлике, химии.
Предметом изучения данного курса являются основные характерные процессы преобразования пищевого сырья в полуфабрикаты и готовую продукцию: механические, гидромеханические, тепломассообменные, мембранные и их аппаратурная составляющая.
К основным задачам данного курса относятся:
- изучение сущности и структуры процессов трансформации пищевого сырья в полуфабрикаты и готовую продукцию;
- определение выходных параметров технологических процессов и оценка их эффективности;
- изучение методов интенсификации и оптимизации процессов;
- изучение устройства и принципа действия технологического оборудования, реализующего данные процессы.
Глубокое усвоение материала курса неразрывно связано с изучением смежных дисциплин «Теория технологического потока» и «Физико-механические свойства сырья и готовой продукции», «Теплотехника».
|
|
|
Технологический процесс в соответствии с определением ГОСТ 3.1109 – это часть производственного процесса, содержащая действия по изменению и последующему определению состояния предмета производства. Другое определение технологического процесса заключается в том, что он рассматривается как совокупность операций по преобразованию исходного материала в готовую продукцию [1].
Технология – это наука о практическом применении фундаментальных законов естественных наук для технологических целей, обосновывающая методы и способствующая созданию средств для переработки сырья. Условно технология делится на механическую и химическую технологии, первая изучает изменения физических свойств и формы обрабатываемых материалов, вторая – процессы, связанные с химическими превращениями материалов. Например, производство многих пищевых продуктов, таких как сахар, крахмал, дрожжи, хлеб и др. является предметом изучения химической технологии
Технологические процессы пищевых производств применительно к той или иной отрасли пищевой промышленности представляют собой сложный комплекс механических, химических, биологических и других явлений. Использование множества видов сырья и изменение по ходу переработки формы и состояний этого сырья затрудняет исследование технологических процессов и требует постоянного контроля свойств получаемых полуфабрикатов и продуктов на разных стадиях обработки.
При производстве пищевых продуктов могут осуществляться как одинаковые процессы, например, перемешивание или выпаривание различных пищевых сред, так и специфичные, характерные только для данного вида производства, например, процесс брожения и др.
Методологическим подходом изучения данного курса является рассмотрение общих принципов или общих начал, на которых основываются технологические операции, как это отмечали основоположники курса «Процессов и аппаратов» проф. А.К.Крупский и И.А.Тищенко.
Как отмечает В.Н. Стабников, изучение курса «Процессы и аппараты пищевых производств» «расширяет технический кругозор и знакомит с комплексом основных процессов, из которых строится любая технология».
За время существования курса определились три основные группы процессов:
- механические и гидромеханические;
- тепловые;
- массообменные (тепломассообменные)
Самостоятельное ответвление механических (гидромеханических) процессов составляют мембранные процессы, которые интенсивно развиваются за последнее время.
К механическим процессам относятся процессы, в которых осуществляется механическое воздействие на материал. Изучение этих процессов базируется на законах механики твердых, жидких и газообразных сред. К механическим процессам относятся: измельчение, сортирование (сепарирование), прессование, экструдирование, гомогенизация, перемешивание, осаждение, фильтрование, центрифугование. Движущими силами этих процессов являются силы механического воздействия, гравитационные и центробежные силы, силы гидростатического и гидродинамического давления.
|
|
|
Тепловые процессы характеризуются изменением теплового содержания взаимодействующих сред. К ним относятся: нагревание и охлаждение, выпаривание, конденсация. Движущей силой таких процессов является разность температур контактирующих сред.
В тепломасообменных процессах, наряду с теплообменом, большую роль играет массообмен между фазами. К таким процессам относятся: сорбция (абсорбция и адсорбция), экстрагирование, сушка, кристаллизация, перегонка Движущей силой этих процессов, помимо температурного градиента, является разность концентраций веществ.
Количественная и качественная оценка сырья, полуфабрикатов и готовой продукции, часто неоднородных по структуре и свойствам, обуславливает в ходе обработки широкое использование методов математической статистики и теории вероятностей, поскольку многие процессы пищевых производств, особенно процессы механической обработки, по своей сущности базируются на вероятностных схемах с закономерностями, свойственными случайным событиям массового характера.
Пищевые производства могут быть как дискретными, так и непрерывно-поточными. Непрерывность процессов получения продукции обуславливает при исследовании процессов использование методов теории случайных функций и статистической динамики.
Изменение реологических показателей сырья и релаксационные явления, происходящие в обрабатываемых материалах, нестационарность некоторых процессов, а также влияние факторов окружающей среды, в свою очередь, осложняют исследование процессов и аппаратов. Кроме того, быстротечность операций и закрытость рабочих зон машин и аппаратов затрудняют визуальное наблюдение и регистрацию основных параметров процесса.
|
|
|
