«Тамақ өнімдері технологиясының теориялық негіздері» пәні бойынша курстық жұмыс Тақырыбы: «Біртексіз жүйелердің бөлінуі. Біртексіз жүйелердің жіктелуі. Біртексіз жүйелерді бөлу, тұндыру, сүзу үдерістерінің жіктелуі

Фильтрлеу процесі тұрақты немесе айнымалы қысымның әр түрлiлiгiнде және тұрақты немесе ауыспалы процестiң жылдамдығында бола алады.

Фильтрлеу, әдетте, келесi қысымның әр түрлiлiктерiнде өткiзедi:

• 
  5-104 - 9-104 н/м2 (0,5 • 104 - 0,9 • 104 кг/м2) вакуум астында;
  
• 
  Қысылғанау анықысыммен(0, 3 104 кг/м2) 3 10 н/м-нан аспайтын;
  
• 
  поршеньнемесеортадан тепкiш сораппен беруде (5 104 кг/м2 ) 50 104 н/м2ге дейiн;
  
• 
  суспензия қабатының гидростатикалық қысыммен (0, 5 104 кг/м2) 5 104 н/м2-ге дейiн.
  

Қосалқы заттарды алдын ала қалыңдығы 50 мм аспайтын аспаларда немесе суспензияда сүзеді.

Сонымен, уақыттың әр сәтінде сүзу жылдамдығы шөгінді тігіс пен сүзгі бөліміндегі сұйық фазаның қозғалыс жылдамдығына тура пропорционал, ал уақыттың әр сәтінде сүзу жылдамдығы сұйық фазаның қозғалыс жылдамдығына тура пропорционал.бұл жағдайда уақтылы сүзу ламинарлық аймақта тұнба қабаты мен сүзгі септумында жүреді деп санауға болады, бірақ суық фазаның тұтқырлығы мен жалпы гидравликалық кедергіге кері пропорционал.

Фильтрлеу процесі кезіндегі уақыт ағымында тұнбалық қабаттың гидравликалық кедергiсінің және қысымның әр түрлiлiгiнiң мәнi өзгередi, сондықтан фильтрлеудiң ауыспалы жылдамдығын дифференциалды формаларда бiлдiредi, (м/с):

W = dV/Fdτ (1)
Жоғарыдағы пайымдауға сәйкес фильтрлеудің негізгі дифференциалды теңдеуі мына түрде болады:
W = dV/Fdτ = ΔP / μ(Roc + Rфп), (2)
мұндағы V – фильтр көлемі, м3 ;F – фильтрлеу беті, м2; τ – фильтрлеу ұзақтығы, с; ΔР – қысымдар әртүрлігі, Н/м ;Δ– суспензияның сұйық фазасының тұтқырлығы, Нс/м ;Rос– тұнба қабаты кедергісі, м-1; Rфп– фильтр қалқаның кедергiсi, м-1.

Rфп көлемін фильтрлеу процесінде шамамен тұрақты деп санауға болады. Rос көлем тұнба қабатының қалыңдығы өсуімен фильтрлеу басында нөлден процесс соңында максимальды мәнге дейін өзгереді.

(2) теңдеуін интегралдау үшін тұнба қабаты кедергісі мен алынған фильтрат көлемі арасында тәуелділік орнату керек.

Тұнба және фильтрат көлемдерінің пропорциональдығын назарға ала отырып, тұнба көлемінің фильтрат көлеміне қатынасын хосарқылы белгілейміз. Сонда тұнба көлемі хосV тең болады.

Сонымен қоса, тұнба көлемі hос Fмәнімен белгілене алады, мұндағы hос– тұнба қабатының биіктігі, олай болса

xocV = hocF, (3)

(7) теңдігі фильтрлеу ұзақтығы фильтрдің көлеміне тікелей тәуелділігін көрсетеді. Оның 9 қатынасын шеше отырып, фильтр көлемінің фильтрлеу ұзақтығына тәуелділігін аламыз. ΔР = const болғанда rocxocкөлемі тұрақты болғандықтан, бұл теңдік сығылмайтын және сығылатын тұнбалықтарға қолданылады.

Жабдықтың бұл түрі, ең алдымен, әртүрлі центрифугалар мен сепараторларды қамтиды. Центрифугалау дегеніміз сұйық гетерогенді жүйелерді орталықтан тепкіш күш көмегімен әртүрлі тығыздықтағы фракциялардан бөлу процесі деп түсініледі.

Сұйықтық центрифугада айналғанда, кіші массаның бөлшектері айналу осіне жақын орналасады. Мысалы, Центрифугалау сұйықтықты тұнбадан алу үшін қолданылады және т. б.

Центрифугалар зертханаларда, тамақ, химия, мұнай өңдеу өнеркәсібінде қолданылады.

Сепараторлар сонымен қатар центрифуга сияқты сұйықтықты өз сипаттамалары бойынша фракцияларға бөледі. Бұл қондырғылар бөлу әдісімен, әрекет ету принципімен және қолдану саласымен ерекшеленеді.

Әрекет принципі бойынша центрипеталды, центрипеталды-құйынды, пресс-бұрандалы, діріл және шөгінді. Центрипетальды және центрипетальды-құйынды сепараторлар ауа ағынының күшін пайдаланады.Осылайша, ауа мен газ сүзгіні қолданбай тазартылады.

Пресс-бұрандалы сепараторларда цилиндрлік електе айналатын өнім оны бұрандамен қысу арқылы қатты және сұйық фракцияларға бөлінеді. Бұл жағдайда сұйықтық Елек жасушалары арқылы ағып кетеді, ал қатты бөлшек сығылып, Шығыс арқылы шығарылады.

Сүзгінің өнімділігі мен алынған фильтраттың тазалығы көбінесе сүзгі бөлімін дұрыс таңдауға байланысты. Бөлімдерді түпкілікті таңдауды эксперименттік тексеру оның қандай суспензияға түскенінен бұрын болады.

Сүзгі қалқаны максималды тері тесігіне ие болуы керек және сонымен бірге таза фильтраттың жеткілікті болуын қамтамасыз етуі керек. Ол суспензияның қатты бөлшектеріне жақсы адгезияға ие болуы керек, сүзінді ағынының гидравликалық кедергісі, шөгінділердің жеңіл бөлінуі, баған болуы керек, ісінбеуі керек, ыстыққа және жеткілікті беріктікке ие болуы керек.

Бөлімдер Бейорганикалық және органикалық материалдардан жасалған. Сүзгі жүннен, мақтадан, синтетикалық талдан, керамикадан, әйнектен, асбесттен, металл материалдардан және басқалардан жасалған бөлімдердің материалы бола алады.

Негізгі теңдеуден сүзу басқа жағдайдағы сүзу жылдамдығы, сол уақытта сүзгінің өнімділігі алынған фильтраттың көлемінен аз немесе одан да көп, осы көлемге пропорционалды, жоғары сүзгі қабаты сияқты. Сүзгінің жұмысын жақсарту үшін, мақсат қою керек сүзгі тұнбаны бөлімнен тез алып тастай алады.

Бұл бірдей талаптардың үздіксіз әрекет ететін сүзгілерге арналған тігістің сүзгі бөлімінен ең аз қалыңдықтағы тұнбаны алып тастау, оны қалқаннан алу үшін қолданылатын шөгінді құрылымының периодтық қасиеттері мен ерекшеліктері.

Периодты әсердiң 1 м2 сүзгiсiнен тұнба бойынша өнiмдiлiк (мұнда нутч - сүзгiлер, друк - сүзгiлер, сүзгi-пресс, Фпакм түрдегі автоматты сүзгi-пресстерi жатады) [1 ] теңдеумен анықталады, кг/сағ м2.

Тұнбаны шаю уақыты Родс теңдеуімен анықталады:

Фильтрлеудің жалпы теңдігіне сәйкес алатынымыз

V мәнін (9) теңдігіне қойып және А = [(lnc1/c2) μп / K] μп/μмәнін енгізіп, алатынымыз

tп = (rocnh2oc + Rфпhoc / ΔPn)  A

Онда цикл уақыты

tп = (rocnh2oc + Rфпhoc / 2ΔPxoc) + (rocnh2oc + Rфпhoc / ΔPn) A + tп tп мәнін (8) теңдігіне қойып
Qoc = 2PnΔPxoc hoc / (ΔPnrcc h2oc + 2PnΔPxoc hoc + 2ΔPxoc hocArocnh2oc 2ΔPxoc ARфnhoc + 2ΔPnΔPxoc tn) 3600 аламыз.
Бұл теңдеудің экстремальды анализі (dQoc / dhoc = 0) тұнбаның оптимальды қалыңдығының келесі мәнін береді.
hoc. опт = √2ΔPnΔPxoc tn / 2ΔPn hocArocn (10)

ΔРп <ΔPболғанда

ΔРп = ΔPболғанда

hoc. опт = √2ΔPnΔPxoc tn / roc (1 + 2 xoc A)
1= с2, lnс1/с2=0 и А = 0 шаюы болмаса, онда
hoc. опт = √2ΔPnΔPxoctn/ roc.