КЛАССИФИКАЦИЯ ОСНОВНЫХ ПРОЦЕССОВ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ. СВОЙСТВА ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

Цель работы: Изучение основных типов процессов пищевых производств. Изучение основных свойств пищевых продуктов.

Порядок выполнения работы:

1. Внимательно изучить классификацию и суть процессов пищевых производств, технологические операции, относящиеся к каждому типу процессов.

2. Внимательно изучить основные свойства пищевых продуктов.

3. Подготовить конспект основных определений.

4. Ответить на контрольные вопросы.

Основные содержание работы

Изучение курса «Процессы и аппараты пищевых производств» целеобразно начинать с классификации процессов пищевой технологии, где выделяют следующие понятия:

Производственный процесс – (от лат. processus - продвижение) – совокупность последовательных действий для достижения определенного результата. Например, процесс производства муки, круп, растительного масла, сахаристых веществ, пастеризованного молока, сливочного масла, колбах и т.д.

Технология – это ряд приемов, проводимых направленно с целью получения из исходного сырья продуктов с наперед заданными свойствами. Задача технологии как науки заключается в выявлении физических, химических, механических и других закономерностей с целью определения и использования на практике наиболее эффективных и экономичных производственных процессов. Например, существуют различные технологии получения растительного масла.

Технологический аппарат – (от лат. apparatus – оборудование) – это устройство, приспособление, оборудование, предназначенное для проведения технологических процессов. Например: мельница, крупорушка, пастеризатор, маслоизготовитель и др.

Машина – это устройство, выполняющее механические движения с целью преобразования энергии или материалов. Технологические машины преобразуют форму свойства и положения обрабатываемого материала.

Все многообразие процессов пищевой технологии, в зависимости от закономерностей их протекания, можно свести к пяти основным группам: гидромеханические, теплообменные, массообменные, механические, биохимические.

Гидромеханические процессы – это процессы, скорость протекания которых определяется законами механики и гидродинамики. К ним относятся процессы перемешивания в жидких средах, разделения суспензий и эмульсий путем фильтрования, центрифугирования и т. п.

Теплообменные процессы - это процессы, связанные с переносом теплоты от более нагретых тел к менее нагретым. К ним относятся процессы нагревания, пастеризации, стерилизации, охлаждения, конденсации, выпаривания и т. п. Скорость тепловых процессов определяется законами теплопередачи.

Массообменные или диффузионные процессы – процессы, связанные с переносом вещества в различных агрегатных состояниях (газ, жидкость, твердое тело) из одной фазы в другую. К ним относятся адсорбция и десорбция, перегонка и ректификации, адсорбия, экстракция, растворение, кристаллизация, увлажнение, сушка, сублимация, диализ, ионный обмен и др. Скорость массообменных процессов определяется законами массопередачи.

Механические процессы - это процессы чисто механического взаимодействия тел. К ним относятся процессы измельчения, классификации‚ (фракционирования) сыпучих материалов, прессования и др.

Химические и биохимические процессы – процессы, связанные с изменением химического состава и свойства веществ, скорость которых определяется законами химической кинетики. Например, соление (квашение) плодов и овощей, приготовление вин и др.

ОСНОВНЫЕ ПРЦЕССЫ ПИЩЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

 

ТИП ПРОЦЕССА	ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ
ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ	ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ ПО ТРУБОПРОВОДАМ И АППАРАТАМ, ПЕРЕМЕШИВАНИЕ В ЖИДКИХ СРЕДАХ, РАЗДЕЛЕНИЕ СУСПЕНЗИЙ И ЭМУЛЬСИЙ ПУТЕМ ОТСТАИВАНИЯ, ФИЛЬТРОВАНИЯ, ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЯ И ДР.
ТЕПЛООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ	НАГРЕВАНИЕ, ПАСТЕРИЗАЦИЯ, СТЕРИЛИЗАЦИЯ, ОХЛОЖДЕНИЕ, КОНДЕНСАЦИЯ, ВЫПАРИВАНИЕ И ДР.
МАССООБМЕННЫЕ ИЛИ ДИФФУЗИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ	АБСОРБЦИЯ И ДЕСОРБЦИЯ, ПЕРЕГОНКА И РЕКТИФИКАЦИЯ, АДСОРБЦИЯ, ЭКСТРАКЦИЯ, РАСТВОРЕНИЕ, КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ, УВЛАЖНЕНИЕ, СУШКА, СУБЛИМАЦИЯ, ДИАЛИЗ, ИОННЫЙ ОБМЕН И ДР.
МЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ	ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ, КЛАССИФИКАЦИЯ (ФРАКЦИОНИРОВАНИЕ) СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ ПРЕССОВАНИЕ И ДР.
ХИМИЧЕСКИЕ И БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ	СОЛЕНИЕ (КВАШЕНИЕ) ПЛОДОВ И ОВОЩЕЙ, ПРИГОТОВЛЕНИЕ ВИН, СКВАШИВАНИЕ КИСЛОМОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ, СОЗРЕВАНИЕ КОЛБАСНЫХ И СОЛЕННЫХ ПРОДУКТОВ И ДР.

 

 

Поскольку в пищевой промышленности перерабатывают сырье получают готовые продукты различном агрегатном состоянии, необходимо знать свойства пищевых продуктов и сырья.

Многие продукты представляют собой однородные и неоднородные смеси.

К однородным смесям относят растворы. Однородные смеси характеризуются концентрацией растворенного вещества. Например, раствор поваренной соли, электролит и др.

К неоднородным относят смеси твердого вещества с жидкостью, смеси различных нерастворимых одна в другой жидкостей. Для характеристики неоднородных смесей вводят понятие обменной или массовой доли. Например, доли твердого вещества в жидкости, массовой доли жира или сухого обезжиренного остатка в молоке и др.

Все свойства веществ можно разделить физические (плотность, удельный вес, вязкость, поверхностное натяжение и др.); теплофизические (удельная теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность и др.). Данные об этих свойствах для различных веществ и растворов в зависимости от температуры и давления приводятся в справочниках. Кроме указанных свойств, выделяют также электрофизические (проводимость, диэлектрическое проницаемость и др.), аккустические и др.

Плотность – это масса единичного объема вещества. Выражается в кг/м³:

p=M/V, кг/м³.

Иногда эту величину называют физической плотностью вещества и связывают с удельным объемом, занимаемым единицей массы вещества:

p=1/V_уд, кг/м³,

где V_уд = M/V.

Плотность раствора зависит от его концентрации. Ниже приводится характерная зависимость концентрации этилового спирта в водно-спиртовом растворе от плотности раствора.

Относительной плотностью называют отношение плотностей двух веществ. Обычно плотность веществ определяют относительно плотности дистиллированной воды:

Р_отн = р/р_воды

где р - плотность вещества, р _воды - плотность воды.

Для примера: относительная плотность этилового спирта составляет 0, 78 - 0, 79, плотность молока - 1, 027 - 1, 030 и более.

Плотность суспензии определяют по формуле:

p_c=p_твф+р_ж(1-ф),

Где- p_тв плотность твердых частиц в суспензии, кг/м³; ф - массовая доля твердой фазы в суспензии; р_ж - плотность жидкости, кг/м³.

Дтя характеристики сыпучих продуктов вводится понятие насыпной плотности, определяемой по формуле:

р_н=(1-е)р_тв,

где р_{н -} насыпная плотность сыпучего продукта кг/м³; р_тв -действительная плотность (физическая) частиц материала, кг/м³; е -порозность (или пористость) сыпучею материала, определяемая по формуле:

е=V_п/V_н,

где V_п, V_н – объем пустот и объем свободно насыпанного материала, м³.

Пример: Насыпанная и объемная плотность пшеницы составляет 800 кг/м³, порозность равна 0, 25. Следовательно физическая плотность зерновки равна 1070 кг/м³.

Следует знать также, что плотность различных веществ зависит от влажности (содержание влаги) и от температуры, сведения о которых приводятся в специальных справочных данных.

Вязкостью называют свойство газов и жидкостей сопротивляться действию внешних сил, вызывающих их течение. Сопротивление внешних сил характеризуется динамической вязкостью (или коэффициентом динамической вязкости), которая выражается в Па-с, а также кинематической вязкостью – вязкостью среды плотностью 1 кг/м³, динамическая вязкость которой равна 1 Па-с. Обозначается µ.

Поверхностным натяжением – δ называют работу образования единицы площади поверхности раздела фаз или тел при постоянной температуре. Поверхностное натяжение зависит от температуры и уменьшается с ее повышением.

Теплоемкость – это отношение количества теплоты, подводимого к веществу, к соответствующему изменению его температуры.

Удельной теплоемкостью называют теплоемкость единицы количества вещества. В расчетах используют массовую, объемную и мольную удельные теплоемкости. Обозначают соответственно C_m, C_v, Смоль.

Массовая удельная теплоемкость показывает, какое количество теплоты надо сообщить веществу массой 1 кг, чтобы повысить его температуру на один градус.

Теплоемкость жидкостей и газов зависит от температуры и увеличивается при ее повышения. Обычно экспериментальные значения и зависимости для теплоемкости приводятся в соответствующих справочниках.

В общем случае удельные теплоемкости жидкостей изменяются в диапазоне от 0, 8 до 4, 19 кДж/(кг-град), газов – от 0, 5 до 2, 2, твердых тел – от 0, 13 до 1, 8 кДж/(кг-град).

Теплопроводность – это перенос энергии от более нагретых или их участков к менее нагретым. Интенсивность теплопроводности в твердых телах, жидкостях и газах характеризуется коэффициентом теплопроводности. Обозначается λ и показывает, какое количество теплоты проходит через 1м² поверхности 1с при градиенте изменения температур к изотермической поверхности, равном 1. Выражается в Вт/(м-град).

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Назовите основные типы процессов, имеющих место в пищевом производстве.

2. Дайте краткую характеристику основных процессов пищевых производств и назовите технологические операции, относящиеся каждому типу процесса.

3. Назовите свойства пищевых продуктов, учитываемые при создании процессов и аппаратов переработки продукции.

4. Назовите основные физические свойства продуктов.

5. Назовите теплофизические свойства продуктов.

6. Какие процессы называют гидромеханическими?

7. В чем суть теплообменных процессов?

8. Что понимают под массообменными или диффузионными процессами?

9. Какие процессы откосятся к химическим и биохимическим?