wyklad vi, Technologia chemiczna, 5 semestr, inżynieria chemiczna, wyklady
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
//-->W ydział ChemicznyPolitechnika Rzeszowskai m. I g n a c e g o Ł u k a s i e w i c z aWojciech PiątkowskiInżynieria Chemiczna i ProcesowaInżynieria BioprocesowaWykład VISUSZENIEKatedra Inżynierii Chemicznej i ProcesowejWydział Chemiczny, Politechnika RzeszowskaLITERATURAMieczysław Serwiński – „Zasady Inżynierii Chemicznej i Procesowej”Praca zbiorowa pod red. Z. Ziółkowskiego – „Procesy dyfuzyjne i termodynamiczne” –skrypt Pol. Wrocławskiej część;1; 2; 3;Cz. Strumiłło – „Podstawy teorii i techniki suszenia”R. Petrus; G. Aksielrud; J. Gumnicki; W. Piątkowski – „ Wymiana masy w układzie ciałostałe – ciecz”K.W. Szewczyk – „Technologia biochemiczna”, Oficyna Wydawn. PWL. Glider – „Suszenie i parowanie drewna”,Chmiel A., Płucienniczak A. – „Biotechnologia: podstawy mikrobiologiczne ibiochemiczne”, PWN W-wa 1998Tuszyński W., Budny J., Kieszczewski M. – „Inżynieria i aparatura przemysłuspożywczego”, WNT, W-wa 1971M. Kordek, K. Haberko, - „Suszarnie i piece przemysłu ceramiczego”SUSZENIEDefinicja procesuSuszenie materiału wilgotnegonależy do jednego z najczęściej stosowanych w przemyśle procesówjednostkowych. Usuwaniewilgociprzeprowadza się:a) mechanicznie (filtracja, wirowanie), b) chemicznie,c) cieplnie.Metody mechanicznestosuje się jako metody wstępne, w tych wypadkach gdy w surowcu wyjściowym zawiera sięzbyt wysokie stężenie wilgoci i jego właściwe suszenie byłoby za drogie.Wmetodach chemicznychwykorzystuje się właściwości higroskopijne wielu materiałów. Te metody stosowane sąwtedy, gdy chodzi o niewielkie ilości materialu wilgotnego, a co za tym idzie niewielkie ilości usuwanej wilgoci.Metody powyższe mają znaczenie w skali laboratoryjnej.Metody cieplnepolegają na usuwaniuwilgocizmateriału wilgotnegopoprzez dostarczenie materiałowienergiicieplnejw takiej ilości, by przeprowadzić zawartą w nim w ciekłym stanie skupieniawilgoćw stan pary iprzeniesieniu jej masy do fazy gazowej omywającej z zewnątrzmateriał suszony. Te metody stosowane są wskali przemysłowej najszerzej i nazywaneProcesem suszenia.Proces suszeniawymaga dużychilości energii cieplnej,w krajach uprzemysłowionych sięgającej15-20%energii produkowanej, ponieważ proces ten używany jest w wielu gałęziach przemysłu: chemicznym, spożywczym,farmaceutycznym, biotechnologicznym, materialów budowlanych, maszynowym i wielu innych (omówić).Dlatego znajomość zasad suszenia przyczynia się do wlaściwego, optymalnego sposobu prowadzenia tegoprocesu.Proces suszeniajest procesem, w którym występujerównoczesny ruch cieplaimasy.Bez dostarczenia doukładu energii cieplnej - ruchu masy by nie bylo lub odbywałby się on bardzo powoli. Często procesowi suszeniatowarzyszy reakcja chemiczna. Opis matematyczny procesu jest wówczas skomplikowany, a jeśli dodamyróżnorodność materiałów poddawanych suszeniu z punktu widzenia ich właściwości fizykochemicznych orazsposobu wiązania wilgoci, różnorodność budowy suszarek, sposobu dostarczania ciepla, sposobu kontaktu fazbiorących udzial w suszeniu, to należy stwierdzić, że uogólniony opis matematyczny procesu jest bardzoskomplikowany i rozbity na szereg przypadków szczególnych.Suszeniemnazywa się zespół operacji technologicznych, mających na celu zredukowanie zawartości wody wprodukcie przez jej wyparowanie i zmniejszenie przez to aktywności wody do wartościuniemożliwiającej rozwój drobnoustrojów, jak również ograniczenie do minimum przemianenzymatycznych i nieenzymatycznych. O ile zabezpieczenie przed rozwojem drobnoustrojów i pleśniuzyskuje się już zwykle przy zmniejszeniu zawartości wody w produkcie do ok. 15%, o tylezahamowanie przemian typu enzymatycznego (niebakteryjnego) a zwłaszcza nieenzymatycznegowymaga na ogół zmniejszenia wartości wody poniżej 5% niekiedy nawet do 1-2%.Cechą charakterystyczną suszonych produktów spożywczych bez względu na ich pierwotnąkonsystencję, jest uzyskanie przez susz konsystencji stałej. Usunięcie wody powoduje zmniejszenie wagia czasem i objętości suszonego materiału, co daje też duże korzyści ze względu na koszt opakowaniatransportu i magazynowania.Systemy suszeniaPodobnie jak inne operacje technologiczne, suszenie może być realizowane okresowo,sposobem półciągłym, ciągłym i ciągłym-zautomatyzowanym.Ogólnie, mniej lub bardziej już klasycznesystemy suszenia żywności można podzielić na naturalne i sztuczne. Suszenie naturalne wykorzystujebezpośrednio ciepło promieniowania słonecznego i ciepło zawarte w powietrzu, w związku z tymwyróżnia się:-suszenie słoneczno-powietrzne jest stosowane na dużą skalę w rejonach ciepłych,odznaczających się suchą i słoneczną jesienią, gdzie na wydzielonych ogrodzonych, odpowiednioprzystosowanych przestrzeniach owoce, np. morele, śliwki, winogrona czy daktyle lub figi, pouprzedniej wstępnej obróbce poddaje się suszeniu na odpowiednich "sitach" w czasie kilku dni.-suszenie wietrzno-powietrzne jest prowadzone w lekkiej konstrukcji szopach lub na przestrzeniachtylko osłoniętych dachem zaopatrzonych w stelaże ze słupowo umieszczonymi w nich sitami z suszonymmateriałem, przy czym przepływające powietrze zewnętrze jest źródłem ciepła oraz czynnikiemodprowadzającym wodę wyparowaną z surowców. Suszenie sztuczne wykorzystuje najbardziej typowemetody suszenia na pomocą ciepła uzyskiwanego z urządzeń grzejnych. Ze względu na sposóbdostarczania ciepła rozróżnia się: (1) Suszenie kondukcyjne - kontaktowe, (2) Suszenie konwekcyjne, (3)Owiew adiabatyczny, (4) Owiew izotermiczny (5), radiacyjne, (6) dielektryczne, (7) sublimacyjne(liofilizacja), itp.;SUSZENIENomeklatura-materiał wilgotny- materiał stały (ciało stałe) zawierający w swym wnętrzu wilgoć wpostaci cieczy, biorący udział w ruchu masy jako inert – faza ciała stałego,-wilgoć- woda oraz wszystkie możliwe ciecze organiczne – składnik wymieniany, składnikkluczowy,-czynnik suszący- gaz odbierający masę wilgoci z materiału wilgotnego w postaci pary,biorący udział w ruchu masy jako inert – faza gazowa, może być jednocześnie nośnikiemenergii cieplnej.W większości wypadków przemysłowych układem suszącym jest:wilgoć – woda-czynnik suszący -- powietrze(ewentualnie spaliny o bardzo zbliżonym do powietrzaskladzie) i dlatego zależności wyprowadzone dla tego ukladu są podstawowe do poznaniamechanizmu procesususzenia.
[ Pobierz całość w formacie PDF ]