Процессы и аппараты химической технологии - файл n1.doc

приобрести
Процессы и аппараты химической технологии
скачать (1113 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc1113kb.18.09.2012 16:54скачать

n1.doc

1   2   3   4

Тепловую стерилизацию сред (по способу ее проведения) подразделяют на периодическую и непрерывную.

При н.с. концентрат пит. среды подают насосом через систему аппаратов - установку непрерывной стерилизации (УНС), кот. включает нагреватель, выдерживатель (собственно стерилизатор) и теплообменник. Тип выдерживателя определяется tрой стер.: 1) до 125°С лучше исп-ть емкостной аппарат; 2) если tра стер. высока, либо рабочий объем аппарата менее 2 м3, то исп-ют трубчатый выдерживатель. Выбор теплообменника (типы: «труба в трубе», пластинчатый, кожухотрубный) для охлаждения среды до tры ферментации обусловлен его мощностью, макс. сохранением стерильности и вязкостью пит.среды. В систему м.б. включен еще один теплообменник-рекуператор, в кот. в качестве теплоносителя исп-ся стер. пит.среда с tрой 130-140°С, нагревающая нестер. пит.среду до tры 115-125°С.


Преимущества н.с. по сравнению с периодической стер.:1) каждый элементарный объем среды (бесконечно малый объем, содержащий одну спору) находится при высокой tре короткое время; 2) благодаря более высоким tрам процесса и короткой экспозиции деструкция компонентов пит. среды минимальна; 3) процесс стер. всего объема пит. среды растянут во времени, этим обеспечивается более равномерная загрузка котельной; 4) процесс легко контролируем и управляем; 5) возможна частичная регенерация тепла.
48. Материальный баланс выпаривания.

Массовое кол-во выпаренной из р-ра воды и полученная конц. Р-ра выраж. Из матер.баланс сухих в-в, согласно кот. массовое кол-во сухих в-в в р-ре до вып. и после остается постоянным, тогда матер. Баланс сухих в-в р-ра при вып. записывается так:  =  , где G – кол-во р-ра, поступившего на вып., кг/с;

BH и BK – начальная и конечная конц. h-ра в массовых %; W – кол-во выпаренной воды, кг/с, т.е. ). При заданном кол-ве W, кг ур-е для конечной конц:, массовых % Приняв, что при поступлении на вып. исходный р-р имеет температуру t и не имеет потерь, можно рассчитать расход пара D, кг однокорпус. установки: , где i1 и i2 – энтальпия греющего и вторичного пара;СВ и СК – теплоемкость воды и конденсата;t2 и tk – температуры исходного и сгущенного р-ров и конденсата.

Удельный расход пара, отнесенный к 1кг вып. воды: . На практике учитывают, что на образование 1кг втор.пара в однокорпус. установке расходуется 1,1кг греющего пара.

50. Расчет поверхности теплопередачи, баланс тепла.

Массовое кол-во выпаренной из р-ра воды и конеч.концентрацию р-ра определяют из материального баланса сух.в-в, согласно кот массовое кол-во сух.в-ва в р-ре до выпаривания и после остаются постоянными. Тогда материальный баланс сух.в-ва р-ра при выпаривании , G- кол-во р-ра, поступившего на выпаривание [кг/с], Bн,Bк – нач и конеч концентрации р-ра, W – кол-во выпар.воды [кг/с]. ; . При поступлении на выпаривании исх.р-р имеет t◦= t кип и не имеет место тепловые потери. Теорит расход пара , i1,i2 – энтальпия греющего и вторич пара, Св, Ск – теплоемкость воды и конденсата, t2,tк – температуры исх из сгущ р-ров и конденсата. Удельный расход пара к 1 кг выпаренной воды . На практике считают, что на образование 1кг вторичного пара в однокорпусной установке расходуется 1,1 кг греющего пара. Пов-ть нагрева F выпарного аппарата определяется из след.ур-ий для тепловой нагрузки на аппарат: а) из основного ур-я теплопередачи: б) из ур-я тепловой нагрузки выпарного аппарата по расход пару: . Необходим теоретич пов-ть нагрева м2: , где D – расход греющего пара на выпаривание, r – уд.теплота парообразования кг/с, k – коэф-т теплопередачи Вт/м2, Дж/кг, - полезная разность температур.

56. Теоретические основы массопередачи.

Массообменными называются процессы, скорость протекания которых определяется скоростью переноса вещества (массы) из одной фазы в другую конвективной и молекулярной диффузией; абсорбция, перегонка и ректификация, экстракция, сушка, адсорбция, кристаллизация. Массопередача имеет место в процессах абсорбции, перегонки и ректификации, экстракции и выщелачивания, сушки, адсорбции, кристаллизации и др. При абсорбции происходит селективное поглощение газов или паров жидкими поглотителями – абсорбентами, т.е. имеет место переход вещества из газовой или паровой фазы в жидкую.При перегонке и ректификации жидкая смесь разделяется на составляющие компоненты. Происходит переход веществ из жидкой фазы в паровую и из паровой в жидкую. При экстракции происходит извлечение одного или нескольких веществ из растворов или твёрдых веществ с помощью растворителей. При экстракции в системе жидкость-жидкость имеет место переход вещества из одной жидкой фазы в другую жидкую фазу. Процесс извлечения веществ из твёрдого тела с помощью растворителя называется выщелачиванием. При выщелачивании вещество переходит из твёрдой фазы в жидкую. При адсорбции происходит избирательное поглощение газов, паров или растворенных в жидкостях веществ твёрдым поглотителем – адсорбентом, способным поглощать один или несколько компонентов из их смеси. Процесс используется во многих производствах, где из смеси газов, паров или растворенных веществ необходимо извлечь тот или другой компонент. При адсорбции вещества переходят из газовой или жидкой фазы в твёрдую. Сушка – это удаление влаги из твёрдых или жидких влажных материалов путём её испарения. В этом процессе имеет место переход влаги из твёрдого влажного материала в паровую или газовую фазу. При кристаллизации происходит переход вещества из жидкой фазы в твёрдую в результате возникновения и роста кристаллов в растворе. Массопередачей называют процесс перехода вещества из одной фазы в другую в направлении достижения равновесия.

В массообмене участвуют как минимум три вещества: распределяющее вещество (или вещества), составляющее первую фазу; распределяющее вещество (или вещества), составляющее вторую фазу; распределяемое вещество (или вещества), которое переходит из одной фазы в другую. Обозначим первую фазу G, вторую L, а распределяемое вещество М. Пусть распределяемое вещество находится первоначально только в фазе G и имеет концентрацию Y. В фазе L в начальный момент распределяемое вещество отсутствует, т.е. концентрация его в этой фазе X=0. Если распределяющие фазы привести в соприкосновение друг с другом, начинается переход распределяемого вещества из фазы G в фазу L, и споявлением вещества M в фазе L начинается обратный процесс перехода его из фазы L в фазу G. До некоторого момента времени число частиц распределяемого вещества M, переходящих в единицу времени из фазы G в фазу L, больше, чем число частиц, переходящих из фазы L в фазу G. Однако конечным результатом является переход вещества M из фазы G в фазу L. По истечении определенного времени скорости прямого и обратного перехода вещества M в фазах G и L становятся одинаковыми. Такое состояние называется равновесным. При равновесии устанавливается строго определённая зависимость между концентрациями распределяемого вещества в фазах. Такие концентрации называются равновесными. dM=k?dF (1) , где М-количество вещества, перешедшего из одной фазы в другую; F – площадь поверхности массопередачи; ? – продолжительность процесса; К – коэффициент скорости процесса, называемый в теории массопередачи коэффициентом массопередачи;

? – движущая сила. Или M=kF?c (2). Уравнение (1) и (2) называется основным уравнением массопередачи. Согласно ему количество, вещества перенесенное из ядра одной фазы в ядро другой фазы, пропорционально разности его концентраций в ядрах фаз, площади поверхности фазового контакта и продолжительности процесса.

Коэффициент массопередачи показывает, какое количество вещества переходит из одной фазы в другую фазу единицу времени через единицу поверхности фазового контакта при движущей силе, равной единице.

Вопрос 59.Сущность процесса сушки.

Многие виды сырья пищевых пр-в,а также биотехнологических пр-в содержат значительное количество воды,однако продукты выпуск. Пищ пр-ми с целью их лучшего сохран. Или с целью улучшения транспортировки должны содержать минимальное количество влаги ,поэтому обезвоживание встречается на всех видах производства ,влага может быть удалена различными способами механическим,физ-хим, тепловым(сушка).Сушка как способ удаления влаги получило наиб.распрастранение .Высушиванию подвергаются ТВ. и жидкие материалы.Процесс сушки связан с подводом тепла за счёт этого происходит испарение влаги,для отвода испарённой влаги используютсушильные агенты,(воздух пар и поточные газы),которые насыщяются влагой и дифундируются с пов. материала.Сушка является с одной стороны диффузионным процессом с другой тепловым,этот сложный технологический процесс в результате которого изменяются св-ва материала,используется в свекольно-сахарном производстве сушке подвергается сахарный песок,а так же отходы про-ва жён .В спиртовом пр-ве ,в пищ. И кормовом и пищевом пр-ве дрожи ,большую рольсушка играет в пивоваренном пр-ве где сушке подвергается солод ,а так же отходы пр-ва ,а крахмало – паточном пр-ве высушивают крахмал и отходы ,а так же при получении сушёного молока сухих фруктов и овощей .В ряде пр-в сушка явл. Заключительным этапом определяющим кач во прод. Как при пр-ве макарон,пастелы,сухих фруктов.

67. Основы теории измельчения

Измельчением называется процесс увеличения поверхности твердых материалов путем их раздавливания, раскалывания, истирания и удара. Применяется для увеличения поверхности твердых материалов с целью повышения скорости биохимических и диффузионных процессов при переработке фруктов, овощей и тд, а также в процессах переработки пищевых отходов.Измельчение широко применяется в мукомольном, мясном, свекло-сахарном, спиртовом, пивоваренном, консервном и др. производствах. Метод измельчения выбирают в зависимости от крупности и физико-механических свойств измельчаемых материалов. На практике часто применяют комбинированные методы измельчения. Процессы измельчения разделяются на дробление (крупное, среднее и мелкое), измельчение (тонкое и очень тонкое) и резание. Процесс измельчения характеризуется степенью измельчения, т.е отношением среднего куска материала до измельчения dн к среднему размеру куска после измельчения dк. Измельчение i= dн/dк. Физические основы измельчения: Измельчение материалов производится раздавливанием, раскалыванием, ударом и истиранием. Выбор метода измельчения зависит от крупности и прочности кусков измельчаемых материалов. Измельчение может проводиться в 1 или несколько приемов в открытых или замкнутых циклах. При измельчении в открытом цикле, куски материала проходят через измельчающую машину 1 раз. А при измельчении в замкнутом цикле после измельчающей машины устанавливаются классифицирующие устройства, с помощью которых куски, превышающие установленный конечный размер, вновь транспортируются в измельчающую машину на повторное дробление. Поверхностная теория Исходит из того, что при измельчении работа расходуется на преодоление сил молекулярного притяжения по поверхности разрушения материала. Из этой теории следует, что работа, необходимая для измельчения, пропорциональна вновь образующейся поверхности измельчаемого материала. Объемная теория Исходит из того, что при измельчении работа расходуется на деформацию материала до достижения предельной разрушающей деформации. Отсюда следует, что работа, необходимая для измельчения, пропорциональна уменьшению объема кусков материала перед их разрушением. Полная работа внешних сил выражается уравнением Ребиндера: А = Ад + Ап = k1 * ?V + k2 * ?F, где: Ад - работа, затрачиваемая на деформацию объема разрушаемого куска, Дж Ап -работа, затрачиваемая на образование новой поверхности, Дж k1 - коэффициент пропорциональности, равный работе деформирования единицы объема тела ?V - изменение объема разрушаемого тела k2 - коэффициент пропорциональности, равный работе, затрачиваемой на образование единицы новой поверхности ?F- приращение вновь образованной поверхности. На основании закона Гука, работу деформации в Н*м материала при сжатии можно определить по соотношению: Ад = ?2 * ?V / 2*E, где ?V - уменьшение объема кусков материала в результате их деформации перед разрушением, м3 Е- модуль упругости материала, Н/м2, ? - разрушающее напряжение сжатия, Н/м. Работа, затрачиваемая на резание (резание состоит из двух последовательных стадий - сначала лезвие ножа сжимает материал, а затем перерезает его) и может быть выражено формулой Горячкина : Аполн = Асж + Ап, где Асж - работа, затрачиваемая на сжатие продукта, Ап - полезная работа резания, Дж. Работа сжатия Асж : Асж = Э*hсж / h1 ,где Э- условный модуль сжатия материала лезвием ножа, Дж. hсж - высота сжатого слоя, м h1 - первоначальная высота слоя материала, м. Полезная работа Ап : Ап = Fрез (h - hсж), где Fрез - усилие резания, обычно пользуются понятием удельное усилие резания, которое представляет собой усилие, отнесенное к 1 метру длины лезвия ножа. (д/моркови Fрез=1400-1600 Н/м, д/картофеля Fрез=600-700 Н/м). Условный модуль сжатия материала лезвиями ножа определяется экспериментальным путем. Его величина зависит от свойств материала, вида ножа, усилия и других факторов. В пищевой промышленности применяются режущие инструменты самых разнообразных форм - прямоугольные, дисковые, ленточные, серповидные и др. Режущие инструменты могут совершить вращательное, возвратно-поступательное, колебательное движения, но могут быть и неподвижными в то время как изрезаемый материал находится в движении в машине.
65. Сущность процесса абсорбции. Область ее применение.

Абсорбция — процесс избирательного поглощения компонентов газовой смеси жидким поглотителем (абсорбентом). Процесс абсорбции происходит в том случае, когда парциальное давление извлекаемого компонента в газовой смеси выше, чем в жидком абсорбенте, вступающем в контакт с этим газом, т.е. для протекания абсорбции необходимо, чтобы газ и абсорбент не находились в состоянии равновесия. Различие в парциальном давлении извлекаемого компонента в газе и жидкости является той движущей силой, под действием которой происходит поглощение (абсорбция) данного компонента жидкой фазой из газовой фазы. Чем больше эта движущая сила, тем интенсивнее переходит этот компонент из газовой фазы в жидкую. Области применения абсорбционных процессов. Области применения абсорбционных процессов в химической и смеж­ных отраслях промышленности весьма обширны. Некоторые, из этих областей указаны ниже: 1.Получение готового продукта путем поглощения газа жидкостью. Примерами могут служить: абсорбция SO3 в про­изводстве серной кислоты; абсорбция НС1 с получением соляной кис­лоты; абсорбция окислов азота водой (производство азотной кислоты) или щелочными растворами (получение нитратов) и т. д. При этом аб­сорбция проводится без последующей десорбции. 2.  Разделение   газовых   смесей   для   выделения   од­ного    или    нескольких    ценных    компонентов    смеси. В этом  случае применяемый поглотитель должен обладать возможно большей поглотительной способностью по отношению к извлекаемому компоненту и возможно меньшей по отношению  к другим  составным
частям  газовой  смеси   (избирательная,  или  селективная,   абсорбция). При этом абсорбцию обычно сочетают с десорбцией в круговом процессе.    В  качестве  примеров   можно  привести  абсорбцию бензола  из коксового газа, абсорбцию ацетилена из газов крекинга или пиролиза природного газа, абсорбцию бутадиена из контактного газа после раз­ложения этилового спирта и т. п. 3.  Очистка газа  от  примесей  вредных  компонентов. Такая     очистка    осуществляется    прежде    всего   с   целью   удаления примесей, не допустимых при дальнейшей переработке газов (например, очистка нефтяных и коксовых газов от Н2S, очистка азотноводородной смеси для синтеза аммиака от СО2 и СО, осушка сернистого газа в производстве контактной серной кислоты и т. д.). Кроме того, произ­водят санитарную очистку выпускаемых в атмосферу отходящих газов (например, очистка топочных газов от SO2; очистка от С12 абгаза после конденсации жидкого хлора; очистка от фтористых соединений газов, выделяющихся при производстве минеральных удобрений, и т. п.). В рассматриваемом случае извлекаемый компонент обычно исполь­зуют, поэтому его выделяют путем десорбции или направляют рас­твор на соответствующую переработку. Иногда, если количество извле­каемого компонента очень мало и поглотитель не представляет ценности, раствор после абсорбции сбрасывают в канализацию. 4. Улавливание ценных компонентов из газовой смеси для предотвращения их потерь, а также по санитарным со­ображениям, например рекуперация летучих растворителей (спирты, кетоны, эфиры и др.). Следует отметить, что для разделения газовых смесей, очистки га­зов и улавливания ценных компонентов наряду с абсорбцией приме­няют и иные способы: адсорбцию, глубокое охлаждение и др. Выбор того или иного способа определяется технико-экономическими сообра­жениями. Обычно абсорбция предпочтительнее в тех случаях, когда не требуется очень полного извлечения компонента.



5. общие принципы расчета биохимической аппаратуры

Знание зависимостей параметров от различных факторов, их взаимосвязей и закономерностей изменения в процессе обработки сырья имеет решающее значение для управления технологическим процессом и получения продукта с заданными свойствами. Для конкретного процесса существенными оказываются не все, а лишь определенные физические свойства сырья и продукта, называемые обычно техническими и учитываемы в инженерных расчетах процессов, машин и аппаратов.1) Плотностью однокомпонентного, однородного вещества называется отношение его массы к единице объема. Величина, обратная плотности называется удельным объемом. ? = m/V, V=1/? Плотность химически однородного вещества связана с ТД-параметрами уравнением состояния f(p,V,T)=0 и представлена в справочниках в виде диаграмм и таблиц. Плотность газов и паров примерно в тысячу раз меньше плотности жидкостей и тв.тел. Плотность жидких р-ров чистых в-в зависит от концентрации растворенного в-ва и температуры раствора ?=f(CB, T), где СВ- концентрация растворенного сухого в-ва,%; Т-температура раствора, К. Для сыпучих пищевых продуктов характерна «насыпная» видимая плотность, зависящая от действительной плотности материала частиц и пустотой между ними. ?н=(1-?) ?ч , где ?н- насыпная плотность сыпучего продукта, ?ч – действительная плотность материала частиц. При этом: ?= Vп/Vн – пористость сыпучего материала. где Vп-объем пустот свободно насыпанного материала без утруски, Vн- объем свободно насыпанного материала. 2) Вязкость- свойство жидкости оказывать сопротивление усилием, вызывающим относительное перемещение ее частиц при ламинарном течении. Количественно вязкость выражается законом внутреннего трения Ньютона: S=-?∆W, Где S-напряжение внутреннего трения слоев жидкости с градиентом скорости ∆W. Жидкости, подчиняющиеся закону внутреннего трения Ньютона называются нормальными или ньютоновскими жидкостями. По характеру отклонения от з-на Ньютона можно выделить 3 группы:1. Вязкие стационарные неньютоновские жид-ти, не изменяющиеся во времени. А) бингамовские пластические жидкости(пасты, густые суспензии) – течение которых начинается после достижения напряжением сдвига предела текучести, Б) псевдопластические жидкости(растворы полимеров), течение которых начинается при самых малых напряжениях сдвиги, В) дилатантные жидкости 2. нестационарные неньютоновские жидкости А) тиксотропные жидкости(простокваша, кефир, краски), структура которых под действием постоянного напряжения постепенно разрушается с падением вязкости, но может восстанавливаться после снятия напряжения Б) реопектантные жидкости, вязкость которых возрастает по мере действия постоянного напряжения 3. вязкоупругие, максвеловские жидкости(смола, тесто), которые текут под воздействием напряжения сдвига, а после снятия напряжения частично восстанавливают свою форму. 3) Теплопроводностью называется молекулярный перенос теплоты в сплошной среде, обусловленный наличием градиента температуры. Теплопроводность в данном теле описывается первым законом Фурье, согласно которому плотность теплового потока прямо пропорциональна градиенту температуры: q= -?∆t где q – плотность теплового потока по нормали к изотермичской поверхности, проведенной в направлении уменьшения температуры. ∆t=dt/dn – градиент температуры, характеризующий изменения температуры, приходящиеся на единицу расстояния между изотермическими поверхностями по нормали в напрвлении уменьшения температуры. ?- коэфф. Теплопроводности.

4) теплоемкость – отношение колва теплоты сообщаемой в-ву в каком либо процессе и соотв.изменению температуры. Удельная теплоемкость – теплоемкость единицы количества в-ва. Массовой удельной теплоемкостью называется количество теплоты, которое надо сообщить единице массы вещества для повышения его температуры на 1 градус цельсия. С=?q/dt где С-массовая удельная теплоемкость, ?q – приращение количества сообщаемой теплоты, dt – разность температур в начале и в конце процесса.

6. периодические и непрерывные процессы.

Процессы делятся на периодические и непрерывные. В периодическом процессе исходные вещества поступают в аппарат и подвергаются в нем той или иной обработке. После этого полученный продукт выгружается, а аппарат загружается вновь. Диаграммы – вертикально t, горизонтально тесла. 1-для аппарата периодического действия, 2- для аппарата непрерывного действия. Исторически периодические процессы предшествуют непрерывным, что объясняется малым масштабом производства. При крупном производстве наблюдается переход к непрерывным процессам. Преимущества непрерывных процессов: снижение затрат рабочей силы, экономия энергии и материалов. Можно отметить так же уменьшение размеров установок при той же производительности, облегчение проведения автоматизации и контроля, улучшение условий безопасности труда, устойчивость технологического режима и стабильность качества выпускаемого продукта.

13. Характеристика биологического материала. Типы МО.

Область использования МО обширна: от переработки с/х продуктов до катализа сл.хим превращений. Использование Мо человеком: спирт брожение – дрожжи использовались в виноделии, хлебопечении, пивоварении, уксусно – кислые МО – для получения уксуса, молочно – кислые МО – производство молочно – кислых продуктов и в сыроделии. Особенность МО – при опред.усл могут осуществлять биосинтез различных метаболитов. Одноклеточным МО присущ простой и интенсивный способ размножения. МО растут во много раз быстрее, чем самые урожайные с/х растения и животные. За 1 сек растущий 1 МО создает 150 тыс пептидных связей. Для получения микробной массы чаще используются дрожжевые МО, кот при опред.усл способны синтезировать до 40 – 50% белка от своей массы. МО в промышленности : производства для получения антибиотиков, ряда витаминов, незамен.АК, стимуляторов роста растений, бак.препаратов. МО используемые в биотехнологической промышленности для получения микробной массы: бактерии, микроскопические грибы и дрожжи. Бактерии – одноклеточные, имеют шарообразную или цилиндрическую форму, d=0,5-4 мкрм, d палочек = 0,5-20 мкрм. Размножение: бинарное деление. Могут существовать в аэробных и анаэробных условиях. По типу питания: автотрофы (энергия за счет окисления неоргю.в-в), гетеротрофы ( энергия в процессе сбраживания или окисления орг.в-в: сахара,спирты,орг.к-ты), фототрофы( источник энергии свет). Микроскопические грибы– продуценты многих БАВ : ферментов, АК, витаминов, орг.к-т, антибиотиков. Плодовое тело состоит из сильно развитых длинных грибных нитей, образующих грибницу(мицелий). 3 типа размножения : половое, бесполое, вегетативное. Грибы – сапрофиты, для роста и развития им нужен кислород. Дрожжи – одноклеточные, по морфологическим признакам – простейшие грибы. Форма – эллипсоидная. 3-5 мкрм. , размножение – вегетативно, почкованием. Проявляют свою жизнедеятельность как аэробных( окисляют углеводы до угл.газа и воды ) так и в анаэробных условиях (сбраживают сахар). Факторы внеш среды, оказывающие влияние на развитие МО: 1) физические – влажность, концентрация в-в, температура, радиация, свет ; 2) химические - р-ция среды и О-В условия в ней(рН); 3) биологические – антимикробные в-ва.
14. Химический состав. Условия роста и состав среды.

Факторы внеш среды, оказывающие влияние на развитие МО: 1) физические – влажность, концентрация в-в, температура, радиация, свет ; 2) химические - р-ция среды и О-В условия в ней(рН); 3) биологические – антимикробные в-ва. Влажность – вода – необходимая среда существования МО. Микробная клетка на 65 – 80% состоит из воды. Без предварительного растворения в воде питательные в-ва не могут проникнуть в микробную клетку жизнь МО невозможна. Грибы могут расти на ТВ.субстратах с min кол-вом воды. Некоторые МО приспособились к высушиванию споры,прорастающие при увлажнении. Концентрация в-в – влияет на рост и жизнедеят МО. Высокие концентрации любых в-в высокое осм.давление в окр.среде, повышающее осм.давление внутри клеткиплазмолиз. Температура – на этом факторе основаны приемы уничтожения МО – пастеризация, стерилизация. При пастеризации погибают вегетативные клетки, споры остаются. При стерилизации – уничтожение всех жизнеспособных клеток и спор. Мо хорошо переносят низкие температуры. Свет – сильное действие уф лучей и ренгеновских лучей влияют на развитие МО. Давление – МО устойчивы к давлению 500 – 1000 Па, это связано с малой чувствительностью белков и к его денатурационному влиянию. Хим фактор - большое влияние концентрации Н+ и рН. Состав сред обусловлен следующими компонентами. Минеральный фон - Na, Ca, Mg; хлориды, сульфаты, бикарбонаты. Для каждого вида МО должна быть своя среда. Минеральный фон определяет буферность среды. В лабораторной практике широко применяют 1/15-молярный фосфатный буфер. Биогенные макроэлементы - они включают биогены N, Р, К, S, и их количество должно зависеть от предполагаемой плотности роста в стационарных культурах и может быть снижено до лимитирующих значений в проточных. Микроэлементы должны включать Fe, Co, Mo, Cu, Mn, Ni, иногда W, Se, V. Проблема с микроэлементами состоит в том, чтобы удержать их в растворе при данном рН. Обычно это достигается применением комплексообразователей. МО могут нуждаться в органических веществах - факторов роста – АК, сахара.


26. Производительность фильтров.

Удельная производительность фильтра по фильтрату измеряется объемом жидкости, проходящим в единицу времени через единицу фильтрующей поверхности, и выражается обычно в м3/м2*ч. Этой величиной измеряется также и скорость фильтрации. Скорость фильтрации прямо пропорциональна давлению фильтрации (т.е. разности давлений по обе стороны фильтрующего слоя) и обратно пропорциональна гидравлическому сопротивлению фильтрующего слоя. Скорость фильтрации зависит также от вязкости фильтрата и находится в обратно пропорциональной зависимости от нее. Следовательно, для ускорения фильтрации необходимо стремиться к уменьшению вязкости фильтруемой жидкости. Это достигается, повышением температуры фильтрации и снижением концентрации растворов. Сопротивление осадка прохождению сквозь него жидкости зависит от размеров пор, т. е. от величины частиц осадка и от их формы. В этом отношении различают хорошо фильтрующиеся и плохо фильтрующиеся осадки. Некоторые осадки обладают свойством уменьшать пористость при сжатии, вследствие чего возрастает их гидравлическое сопротивление. В этом случае производительность фильтра возрастает не пропорционально давлению фильтрации, а в меньшей степени. Гидравлическое сопротивление осадка находится, кроме того, в прямой зависимости от толщины его слоя: чем толще осадок, тем ниже скорость фильтрации, и наоборот. При фильтрации на барабанном фильтре слой осадка на любом участке поверхности барабана растет по мере вращения барабана, достигая своей конечной толщины к моменту выхода этого участка из-под зеркала пульпы в корыте фильтра. Чем больше число оборотов барабана в единицу времени, тем меньше осадка успевает нарасти на его поверхности за один оборот, но тем больше средняя скорость фильтрации, а следовательно, и производительность фильтра. Это благоприятное влияние повышения скорости вращения барабана имеет, однако, свой предел. Дело в том, что съем с барабана тонкого слоя осадка представляет большие трудности. При крупнокристаллических осадках работа на тонком слое связана, кроме того, с большим подсосом воздуха, вследствие чего снижается вакуум, а с ним и скорость фильтрации. Таким образом, для каждого фильтруемого материала существует некоторая оптимальная толщина слоя осадка, отвечающая наибольшей производительности фильтра. Эта величина определяется опытным путем и обеспечивается подбором целесообразной скорости вращения барабана фильтра. В тех случаях, когда ценным продуктом является не фильтрат, а твердое вещество, эффективность работы фильтра более наглядно характеризуется его удельной производительностью по твердому (выражаемой, например, в кг сухого осадка на 1 м2 в час). Связь этого показателя со скоростью фильтрации определяется отношением Т:Ж в фильтруемой пульпе. При постоянном значении Т:Ж производительность по твердому изменяется пропорционально скорости фильтрации. Увеличение отношения Т:Ж при неизменном числе оборотов барабана приводит к увеличению толщины слоя осадка, и следовательно, и к увеличению производительности фильтра по твердому, скорость же фильтрации уменьшается. Если же, регулируя число оборотов барабана, поддерживать слой осадка на постоянном (оптимальном) уровне, то с увеличением отношении Т:Ж производительность по твердому пропорционально возрастет, а скорость фильтрации останется без изменения. Из сказанного очевидно, что во всех случаях, когда это возможно, следует часть жидкости отделять отстаиванием и направлять на фильтрацию сгущенную пульпу с повышенным отношением Т: Ж. Все приведенные выше соображения относятся к истинной удельной производительности фильтра, т. е. к производительности 1 м2 погруженной поверхности барабана фильтра.На производительность фильтров, работающих подсосом, отрицательно влияет неоднородность фильтруемой пульпы. Поэтому важным условием достижения высокой производительности фильтров этого типа является хорошее перемешивание пульпы в корыте, достаточно интенсивное для обеспечения ее полной однородности.

29. Скорость центробежного осаждения.

Осаждение - выделение в виде твердого осадка из газа (пара), раствора или расплава одного или нескольких компонентов. Для этого создают условия, когда система из исходного устойчивого состояния переходит в неустойчивое и в ней происходит образование твердой фазы.Уравнение Стокса: Wo=d2g(?ч- ?с)/ 18 ŋ. Разделение неоднород.систем методом осаждения в центробежном поле-центробежное отстаивание. Действующее ускорение-центробежное ускорение,т.е. а= W2 R, где W2-угловая скорость вращения частицы; R-радиус вращения частицы; Поэтому для центробежного поля фактор разделения: Fr= W2 R/g. Скорость осаждения ламинарного режима:Wо=d2(?ч- ?с) W2 R/18 ŋ, Где (?ч- ?с)-разность плотностей частицы и среды; W2-угловая скорость вращения частицы; R-радиус вращения частицы. Если плотность заменить удельными весами: Wо= d2(?ч-?с) W2 R/18 ŋg. При ламинарном режиме скорость осаждения в центробежном поле во столько раз больше скорости осаждения в гравитационном поле, во сколько раз а>g.

30. Тонкослойное сепарирование. Теория процесса.

Сепарирование молока-это процесс разделения молока на сливки и обезжиренное молоко. Процесс тонкослойного сепарирования в сепараторе осуществляется в такой последовательности. Цельное молоко по центральной трубке поступает в тарелкодержатель, из которого по каналам, образованным отверстиями в тарелках, поднимается в верхнюю часть комплекта тарелок и растекается между ними. В межтарелочном пространстве жировые шарики как более легкая фракция молока движутся к центру барабана, далее по зазору между кромкой тарелки и тарелкодержателем поднимаются вверх и поступают в камеру для сливок. Затем под напором сливки поступают в патрубок, на котором установлены измеритель количества сливок (ротаметр) и регулировочный вентиль. Обезжиренное молоко как более тяжелая фракция направляется к периферии барабана (в грязевое пространство), поднимается вверх и поступает в патрубок, на котором установлены манометр и регулировочный вентиль (кран). Регулировочный вентиль предназначен для регулирования жирности получаемых сливок, которая изменяется в зависимости от количества сливок и обезжиренного молока. При постоянных количестве и массовой доле жира в поступающем молоке уменьшение количества выходящих сливок приводит к повышению массовой доли жира в них и, наоборот, увеличение количества сливок снижает в них массовую долю жира.

31. Типы сепараторов. Сепараторы периодического, непрерывного и полунепрерывного действия.

Типы сепараторов: сливкоотделители и молокоочистители. По способу удаления из барабана посторонних примесей и осадка (сепараторной слизи) сепараторы могут быть: периодическими, в которых удаление сепараторной слизи осуществляется при полной разборке и мойке сепарирующего устройства — барабана (сепараторы с ручной выгрузкой осадка); пульсирующими, обеспечивающими выброс осадка в течение долей секунды без остановки сепаратора путем раскрытия барабана (саморазгружающиеся сепараторы);
непрерывными — выброс осадка происходит через сопла в стенках барабана (сепараторы — творогоизготовители). Полдупериодического действия Саморазгружающийся сепаратор — тип центробежного тарелочного сепаратора, где вертикально движущийся поршень закрывает окошки выпуска (круглые или прямоугольные с закругленными углами) для седиментированного продукта и открывает их только при саморазгружении при помощи, как правило, гидравлики и очень редко — сжатого воздуха. Разгрузка занимает доли секунды (0,2 — 0,4 секунды) при частичной разгрузке и несколько секунд при полной.

Сепараторы периодического действия Выгрузка осадка происходит частично или полностью в рабочем режиме сепаратора через заданные интервалы времени под действием центробежной силы.Время между разгрузками и продолжительность разгрузки задается в зависимости от фактической загрязненности молока. Сепараторы непрерывного действия. Выгрузка осадка происходит автоматически через специальные отверстия-сопла, без прерывания процесса сепарирования.

35. Расчет мощности при перемешивании

Мощность рассчитывается по формуле N= V*(p+pт)/10,2* µ, где V-расход подаваемого воздуха [ м3 ]; p+pт- давление[ Па ]; µ- КПД воздуходувки.

36. Дифференциальное уравнение ФУРЬЕ(уравнение теплопроводности)

Описывает процесс распространения теплоты в твердом теле. Его выводят на основе з-на сохранения энергии dt/d?=( ?/c?)*(d2t/dx2 + d2t/dy2 + d2t/dt2), где с – удельная теплоемкость материала[кДж/м*град], ? – плотность материала[кг/м3], ?/c? – это А – коэф-т теплопроводности[м2/час]. Уравнение теплопроводности позволяет решать вопросы связанные с распространением теплоты в условиях как установившегося,так и не установившегося процесса.

38 Дифференциальное уравнение конвективной теплоотдачи

Это ур. Фурье-Кирхгофа. , где …илиКоэффициент температуропроводности  характеризует тепловую инерционность тела, т.е. сравнивает скорость распространения теплоты (температуры) в различных средах (при прочих равных условиях быстрее нагреется и охладится то тело, которое обладает большим коэффициентом температуропроводности).Для твёрдых тел Следовательно, При установившемся процессе теплообмена dt/dтау =0. Дифференциальное уравнение теплоотдачи описывают класс физических явлений. Решения не являются однозначными, представлены в общем виде. Чтобы конкретизировать задачу, необходимо из бесчисленного множества возможных при этом процессов выделить рассматриваемый и определить его однозначно, с учетом частных особенностей. Эти условия называются условиями однозначности или краевыми условиями. В них входят геометр условия, харак-щие форму и размеры тела, в котором протекает процесс, физ. свойства среды и тела, граничные условия, временные условия.. (ПРИМЕР: при конвек. теплообмене между стенкой аппарата и потоком жидкости- система двухслойная,из 1)пограничного слоя с опред толщиной и 2) ядра потока, в кот. происходит интенсивное перемещение частиц жидкости при турбулент. режиме. Теплота от стенки аппарата через погран слой 1) распространяется теплопроводностью в ядре потока. Приравнивая основной закон теплопроводности dQ = - ? (dt|dl )·F·d? и закон ньютона (вопрос 37) dQ = ? · (t'ст - t'f)·F·d? можно получить уравнение, характеризующее условия на границе: - ? dt|dl = ?(t'ст - t'f Полученные диф уравнения однако можно привести к расчетному виду только в ряде простейших случаев. В остальных случаях расчетные уравнения получают, используя методы теории подобия, из общих диф уравнений, приводя их с помощью экспер. данных к опред виду. Критерий Нуссельта хар-ет условия на границе Nu=?l\ ?. Критерий Фурье характризует связь между скорости измениения температурного поля, размерами канала, в котором происходит теплообмен, и физ свойствами среды в нестационарных условиях. , где -коэф. Температуропроводности. Критерий Пекле показывает соотношение между количеством теплоты, распространяемой в потоке жидкости или газа конвекцией, и теплопроводностью. Это проиведение критериев Прандтля и Рейнольдса. Критерий Прандтля хар-ет поле теплофиз. величин потока жидкости или газа. При естественной конвекции дополнительно вводится критерий Грасгофа. Критериальное уравнение в общем виде при теплоотдаче выглядит так Nu= f(Re, Gr, Pr, Fo)
39. ТЕПЛОВЫЕ ИЗЛУЧЕНИЯ. ЗАКОНЫ СТЕФАНА-БОЛЬЦМАНА И КИРХГОФА.

Из всей лучистой энергии, кот. попадает на поверхность тела, часть будет поглощена, часть отражена, а часть пройдет насквозь. Закономерности тепл. излучения описываются законом Стефана Больцмана1) и законом Кирхгофа. 1) устанавливает зависимость между лучеиспускательной способностью Е и количеством энергии Q, излуч. телом в течении 1 часа, и площадью поверхности тела F (E=Q/F) Энергия излучения зависит от длины волны ? и температуры Т.

 E = ?T 4где Т — температура (в кельвинах), а ? — постоянная Больцмана(константа излучения абсолтно черного тела). Из формулы видно, что при повышении температуры светимость тела не просто возрастает — она возрастает в значительно большей степени. Увеличьте температуру вдвое, и светимость возрастет в 16 раз! Постоянная Больцмана: Примерно так же и для реальных систем. 2)устанавливает связь между лучеиспускательной и поглощательной способностями тел. Отношение излучательной способности любого тела к его поглощательной способности одинаково для всех тел при данной температуре для данной частоты и не зависит от их формы и химической природы. Реальные тела имеют поглощательную способность меньшую единицы, а значит, и меньшую чем у абсолютно чёрного тела излучательную способность. Тела, поглощательная способность которых не зависит от частоты, называются серыми. Их спектр имеет такой же вид, как и у абсолютно чёрного тела. В общем же случае поглощательная способность тел зависит от частоты и температуры, и их спектр может существенно отличаться от спектра абсолютно чёрного тела.


43 Расчет потерь тепла в окружающую среду

расчет потерь тепла в окружающую среду через ограждающие конструкции котлоагрегатов.

Потери тепла в окружающую среду через ограждающие конструкции являются следствием теплопроводности ограждающих конструкций - обмуровки и металлических частей.

Ввиду крайне неравномерного распределения температур окружающего воздуха в различных частях обмуровки определение потерь экспериментальным путем представляет значительные трудности. Поэтому потери определяются расчетом или   принимаются по нормативным данным.

Расчетный метод.Потери тепла через ограждающие конструкции котла зависят от размера и температуры наружной поверхности котлоагрегата, а также от температуры наружного воздуха.
46. Способы стерилизации воздуха.
1   2   3   4


Тепловую стерилизацию сред (по способу ее проведения) подразделяют на периодическую и непрерывную
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации