Процеси і апарати харчових виробництв Електронний підручник
Головна Теоретичні відомості Лабораторні та практичні роботи Тести Додатки Список використаних джерел	Практичне заняття №5
	Тема роботи: Проведення розрахунку екстрактора Мета заняття: вивчити класифікацію, будову, принцип роботи екстракторів періодичної дії, засвоїти методику розрахунку екстракторів періодичної дії по заданих умовах. Матеріали та обладнання 1. Інструктивна картка виконання практичного заняття №5. 2. Моделі, макети або схеми екстракторів періодичної дії. Література Гулий У.С. та інші. Обладнання підприємств переробної і харчової промисловості. – Вінниця.:Нова книга, 2001. – с. 317-326. Малежик І.Ф., Циганков П.С. Процеси і апарати харчових виробництв. – К.: НУХТ, 2003. – с. 298-336. Мирончик В.Г., Орлов Л.О., Українець А.І., Пушанко М.М.,Гуцалюк В.М., Яровий В.Л., Заєць Ю.О., Даценко М.М., Заплетинков У.М. Розрахунки обладнання підприємств переробної і харчової промисловості. Навчальний посібник. – Вінниця.: Нова книга, 2004. – с. 190-192. Поперечний А. М., Черевко О.І., Гаркуша В.Б., Кирпеченко Н.В., Ласкіна Н.А. Процеси і апарати харчових виробництв. – К.: Центр учбової літератури, 2007. – с. 255-262. Шалугін В.С., Шмандій В.М. Процеси та апарати промислових технологій. Навчальний посібник. – К.: Центр учбової літератури, 2008. – с. 259-289. Знати: призначення, класифікацію, будову та принцип роботи екстракторів періодичної дії. Вміти: проводити розрахунок екстракторів періодичної дії по заданих умовах. Короткі відомості з теоретичної частини роботи Апарати, в яких здійснюється процес екстрагування, називаються екстракторами. Для проведення процесу екстрагування в системі "тверде тіло - рідина" - застосовують три способи взаємодії фаз (рис. 1): контакт у замкненому об’ємі: фільтрування рідини через нерухомий шар пористих частинок (перколяція): протитечій на взаємодія твердих частинок з рідиною. Рис. 1.Методи проведення процесу екстрагування в системі «тверде тіло – рідина» Для деяких категорій екстрактів і настоїв, що одержуються в окремих галузях харчової промисловості, де виробляються невеликі партії продукції різноманітних найменувань, достатньо широке розповсюдження досі мають апарати періодичної дії. Так, екстрагування ароматичних і фарбуючих речовий у лікеро-горілчаному виробництві здійснюється зазвичай в апаратах з мішалкою. Широке застосування має екстрактор-дифузор (рис. 2). Рис. 2. Схема дифузора Це вертикальний циліндричний корпус З з конічним днищем, завантажувальним люком 1 угорі та відкидним розвантажувальним днищем 6 знизу. У нижній частині апарата знаходиться сталеве сито 4, на яке через верхній люк завантажується шар подрібненого твердого матеріалу 7. У верхній горловині є штуцер 2 для введення розчинника, а в нижній - штуцер 5 для його випуску. Місткість дифузорів становить 3,5-6 м^3. Застосування одиничних дифузорів доцільно для проведення екстрагування настоюванням при значній тривалості процесу. Для інтенсифікації процесу може здійснюватися циркуляційне перемішування; при цьому розчинник циркулює за допомогою насоса через штуцери 5 і 2. У багатьох харчових виробництвах (цукровому, вітамінному, агаровому та ін.) звичайно з'єднують послідовно від 4 до 15 дифузорів у батарею і проводять процес екстрагування за принципом протитечії, тобто свіжий екстрагент взаємодіє з матеріалом, який вже значною мірою екстрагований, а найбільш концентрований розчин зі свіжим матеріалом. При цьому в батареї завжди працює на два апарати менше, оскільки в будь-який момент часу один з апаратів знаходиться під завантаженням свіжого матеріалу, а інший, у якому досягнуто задану ступінь добування, відключається на розвантаження відпрацьованої сировини. Для підтримання відповідного температурного режиму між кожною парою дифузорів для нагрівання екстрагента встановлюються теплообмінники. Рух екстрагента через усі дифузори відбувається за допомогою насоса. У харчовій промисловості найбільше поширений отримав безперервний протитечійний спосіб екстрагування, під час якого тверді частинки переміщуються назустріч потоку рідини . Як робочий орган надто широко використовуються шнеки, стрічкові та ланцюгові транспортери, а також ротори. Як приклад, на рис. 3 схематично показаний стрічковий екстрактор з рециркуляцією екстрагента, який застосовується у виробництві олій. Рис. 3. Схема стрічкового екстрактора У ньому спеціально підготовлене маслинове насіння з бункера 2 надходить на перфоровану стрічку З транспортера і переміщується шаром назустріч екстрагенту - бензину. Свіжий екстрагент подається в розпилювач 7, минає шар насіння, витягує з них останні залишки олії і стікає в збірник 5. Після цього насос 4 подає цей ще слабко насичений олією екстрагент у наступну зону оброблення шару насіння, одержуючи при цьому більш насичений екстрагент і т. д. У підсумку з правої частини екстрактора одержують екстракт, а з лівої – залишок твердого матеріалу, який майже не містить олії. З отриманого екстракту бензин відганяють, а олію очищують. На рис. 4 зображено схему вертикального (колонного) екстрактора для добування олії з насіння. Рис. 4.Схема колонного шнекового екстрактора Екстрактор складається з завантажувальної колони 4, горизонтальної ланки 5 і екстракційної колони 3. Всередині колон розташовані перфоровані шнеки 2, що переміщують сировину і пропускають через отвори витків екстрагент. Для запобігання обертання матеріалу разом зі шнеком і забезпечення його поступального руху колона всередині обладнується планками 7. Порядок виконання Завдання 1. Зобразити схему екстрактора, за вказівкою викладача (негерметизованих, герметизованих, герметизованих з висхідним потоком екстрагента) підписати назви основних складових їх частин та описати його будову і принцип дії. Завдання 2. Провести розрахунок основних параметрів екстрактора періодичної дії. Таблиця 1. Вихідні дані № варіанту Повний об’єм апарату, , м Маса твердої фази в одиниці робочого об’єму апарату, кг/м Тривалість циклу екстрагування, , хв Тривалість допоміжних операцій, , хв Густина екстракту, , кг/м Швидкість руху екстракту і екстрагента, , м/с Важливим фактором, який впливає на ефективність процесу і якість екстракту, є співвідношення між масою екстрагента та масою твердої фази . В різних харчових виробництвах при одержанні екстрактів величина називається в межах 1,0…3,5. З метою наближення періодичного процесу екстрагування до безперервного, апарати періодичної дії об’єднують в батареї. Визначити продуктивність екстракторів або екстракційних установок періодичної дії за твердою фазою обчислюють за формулою: , кг/с де, - повний об’єм апарата, м - коефіцієнт використання об’єму, - кількість екстракторів у батареї - маса твердої фази в одиниці робочого об’єму апарату, кг/м - тривалість циклу, с. Визначити тривалість циклу визначають з формули: , с де, - тривалість процесу екстрагування, с - тривалість допоміжних операцій, с. Продуктивність екстракційних апаратів чи батарей за масою рідкої фази екстрагенту визначають із залежності: Звідси обчислити , кг/с Об’єм екстракту буде дорівнювати: , м/с де, - густина екстракту, кг/м. Вибравши величини швидкостей руху екстрагенту та екстракту в контурах установок, визначити площі поперечних перерізів трубопроводів та відповідних патрубків в апаратах: , м де, - швидкість руху рідини, м/с. Визначити діаметри обчислюють за формулою: , м Контрольні питання 1. Що таке екстракція. Її фізична суть. 2. Призначення і класифікація екстрактів періодичної дії. 3. Що содою являють найпростіші постійні чани? 4. Для чого використовують екстрактори з висхідним потоком? 5. Перерахуйте основні вузли екстрактора з висхідним потоком. 6. Як екстрагується сировина з пружними властивостями? 7. Які використовують екстрактори періодичної дії для інтенсифікації процесу екстрагування? 8. Поясніть принцип дії екстрактора з вихідним потоком.