Процеси і апарати харчових виробництв Електронний підручник
Головна Теоретичні відомості Лабораторні та практичні роботи Тести Додатки Список використаних джерел	1.2 ТЕХНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ СИРОВИНИ І ПРОДУКТІВ. ОСНОВИ РАЦІОНАЛЬНОЇ ПОБУДОВИ АПАРАТІВ
	1. Загальна характеристика харчових середовищ і об’єктів механічної, гідромеханічної, теплової та фізико-хімічної обробки. 2. Основні структурно-механічні, тепло-фізичні, фізико-хімічні характеристики сировини, напівфабрикатів і продуктів харчових виробництв, їх характеристика. 3. Вимоги до апаратів:експлуатаційні, конструктивні, економічні, естетичні, техніки безпеки та промислової санітарії. Загальні принципи розрахунків апаратів. Способи збільшення ефективності використання об’ємів апаратів. 4. Вимоги до матеріалів, які використовуються для виготовлення апаратів для харчової промисловості. Загальна характеристика харчових середовищ і об’єктів механічної, гідромеханічної, теплової та фізико-хімічної обробки В харчовій промисловості переробляють сировину і одержують готові продукти в різних агрегатних станах: твердому, рідкому, паро- і газоподібному. Для розрахунків процесів і апаратів необхідно знати властивості харчових продуктів і сировини. Харчові продукти представляють собою однорідні і неоднорідні суміші. До однорідних сумішей відносяться розчини, наприклад, цукрові, соки. Водно-спиртові та ін. Однорідні суміші характеризуються концентрацією розчиненої речовини. До неоднорідних сумішей відносяться суміші твердої речовини з рідиною, суміші різних нерозчинених одна в одній рідин. Для характеристики неоднорідних сумішей вводять поняття об’ємної або масової частки, наприклад, частки твердої речовини в рідині. Основні структурно-механічні, тепло-фізичні, фізико-хімічні характеристики сировини, напівфабрикатів і продуктів харчових виробництв, їх характеристика До технічних властивостей харчових продуктів в основному відносять такі параметри: фізичні (густина, питома вага, поверхневий натяг тощо), теплофізичні ( питома теплоємність, теплопровідність, температуропровідність та ін.) та структурно-механічні. Розглянемо основні фізичні властивості. Густиною ρ називають масу одиниці об’єму рідини: ρ = m /  V, де, m – маса рідини, кг;  V – об’єм рідини, м3 Відносною густиною δ називають відношення густини даної рідини до густини дистильованої води ρ, при 4^0С: δ = ρ / ρВ, При  4 ^0С  густина дистильованої води ρВ = 1000 кг/м^3, отже ρ = 1000 δ. Питомою вагою називають вагу одиниці об’єму рідини: γ = G / V. де, G- вага рідини, Н. Питома вага і густина зв’язані залежністю γ = ρg, де, g – 9,81 м/с^2 – прискорення вільного падіння. При відносному русі реальних рідин діють дотичні сили зчеплення між частинками, які гальмують ковзання шарів рідини. Ці сили характеризують внутрішнє тертя, тобто в’язкість рідини. Коефіцієнтом кінематичної в’язкості, м^2 / с, називають відношення абсолютного коефіцієнта в’язкості до густини рідини: ν = μ/ρ. В’язкість крапельних рідин значно знижується з підвищенням температури, в’язкість газів, навпаки зростає. Структурно-механічні властивості зумовлюють зберігання форми й розмірів. Від них залежить зовнішній вигляд виробів, які виготовлені з харчової сировини. До структурно-механічних властивостей належать: пружність, пластичність, міцність, пористість. Пружність – це властивість матеріалу швидко відновлювати початкові розміри після припинення дії сил, які спричинюють деформацію матеріалу. Властивість матеріалу, що характеризує швидкість (час) переходу пружних деформацій у пластичні при постійному навантаженні, називають релаксацією. Пластичність- властивість матеріалу зберігати залишкову деформацію й збільшувати її з часом після припинення дії зовнішньої сили. Пластичність визначає здатність матеріалу розтікатись. Сукупність властивостей – в’язкість, густина, пржність визначають консистенцію продукту. Теплофізичні властивості харчових середовищ в основному характеризуються теплоємністю, теплопровідністю і температуропровідністю. Питома теплоємність[c] ( Дж / кг ^0К ) – кількість теплоти, яка потрібна для нагрівання одиниці речовини на один градус у будь-якому процесі. Теплопровідність. Усередині різних тіл теплота поширюється з різною інтенсивністю. Цю особливість матеріалів характеризує коефіцієнт теплопровідності λ, одиниця виміру якого Вт / (м К). Температуропровідність визначає здатність матеріалу сприймати і віддавати теплоту й характеризується коефіцієнтом температуропровідності: а = λ/ (ср), де, а – коефіцієнт температуропровідності, м^2/ с;  λ – коефіцієнт теплопровідності, Вт / (м К); ρ – густина, кг /м^3; с – питома теплоємність, Дж / (кг К). Вимоги до апаратів: експлуатаційні, конструктивні, економічні, естетичні, техніки безпеки та промислової санітарії. Загальні принципи розрахунків апаратів. Способи збільшення ефективності використання об’ємів апаратів. До апаратів, що розробляються і використовуються в харчовій промисловості та ресторанному господарстві, висувають такі загальні вимоги: технологічні, експлуатаційні, конструктивні,енергетичні, економічні, охорони праці та техніки безпеки, санітарно-гігієнічні,  технічної естетики та захисту навколишнього середовища. Усі ці вимоги між собою пов’язані та взаємозумовлені: одна група вимог визначається іншою. Під технологічними вимогами розуміють насамперед те, що конструкція апарата повинна забезпечити оптимальні умови проведення технологічного процесу та одержання продукту високої якості. Під технологічними умовами розуміють температуру й тиск  в апараті, швидкість руху продукту через апарат а також нагрівання, охолодження, подрібнювання і перемішування продуктів, які обробляються в апараті та ін. Апарат не повинен мати застійних зон, у яких міг би накопичуватися продукт. Експлуатаційні вимоги до апарата визначаються зручністю й простотою складання, розбирання ремонту та обслуговування, надійністю в роботі, а також невеликим штатом обслуговуючого персоналу. До експлуатаційних вимог відносять також стійкість матеріалів, з  яких побудований апарат, до корозії, яка може виникнути під дією мийних засобів, навколишнього середовища й продукту, що переробляється. Апаратура повинна забезпечувати задану продуктивність, задані витратні коефіцієнти по сировині, мінімальні експлуатаційні витрати, безпеку в роботі. До експлуатаційних показників апарата відноситься і енергоємність – витрата енергії на одиницю сировини, що переробляється, або готової продукції. Зрозуміло, що чим ця величина менша, тим апарат вважається досконалішим. Конструктивні вимоги до апаратів пов’язані з їх проектуванням, виготовленням, транспортуванням і монтажем. Основні з них: стандартність і замінність деталей апарата; найменша трудоємкість під час складання; зручність транспортування, розбирання і ремонту; мінімальна маса апарата та його окремих частин. Конструктивна досконалість характеризується простотою будови, малою масою та габаритами, невеликими затратами дорогих і дефіцитних матеріалів, технологічністю виготовлення. Вимоги техніки безпеки й промсанітарії. Безпека роботи апаратів і зручність їх експлуатації є важливими вимогами, які висуваються до апаратів. Тому апарати розраховують і виготовляють з необхідним запасом міцності, обладнують тепловою ізоляцією, захисними та запобіжними пристроями. У цьому відношенні найбільш безпечні герметично закриті апарати безперервної дії, в яких контроль і керування процесом автоматизовані. Автоматизація забезпечує сталість заданого технологічного режиму в апараті, спрощує його обслуговування і веде до зменшення чисельності обслуговуючого персоналу. Апарати харчових виробництв повинні відповідати й санітарно-гігієнічним вимогам, невиконання яких зумовлює бактеріальне, механічне або хімічне забруднення продуктів харчування. При цьому апарати повинні бути герметичні, легкодоступні для миття та стерилізації. Економічні вимоги зводяться до того, що вартість проектування, виготовлення, монтажу та експлуатації апарата повинна бути, за можливістю, мінімальною. Апарат повинен мати високі техніко-економічні показники, його перевагою  є й невисока вартість. Вимоги, що пов’язані із захистом навколишнього середовища, можна коротко сформулювати так; відходи (рідинні, газоподібні, тверді), які одержують під час проведення процесів і викидають у навколишнє середовище, не повинні його забруднювати. При розробці нових, досконалих апаратів усі названі вимоги необхідно розглядати в єдиному комплексі. Вимоги до матеріалів, які використовуються для виготовлення апаратів для харчової промисловості Під час вибору матеріалів для виготовлення апаратів ураховуються такі характеристики, як міцність, теплофізичні властивості, вартість, корозійна стійкість, легкість оброблення. До характеристик міцності входять допустимі напруження на стискання і розтягнення, ударна в’язкість, жаростійкість. Важливою характеристикою матеріалів, котрі використовуються для виготовлення теплообмінної апаратури, є теплопровідність; у деяких випадках вона є вирішальним показником під час вибору матеріалу. Вибір того чи іншого матеріалу залежить також від його вартості й доступності. Однією з основних вимог, що висуваються до матеріалів апаратів харчових виробництв, є хімічна (корозійна) стійкість, тому що від неї залежить якість харчового продукту. Основні матеріали, що використовуються для виготовлення харчової апаратури, - різноманітні метали і сплави (вуглецеві та нержавіючі сталі, титан, чавун, мідь та її сплави, алюміній і його сплави та ін.), неметалеві матеріали (пластмаси, скло, дерево та ін.) та захисні покриття. Сталь – сплав заліза з вуглецем (вміст вуглецю 0,2 – 1,5 %), основна й найважливіша група конструкційних матеріалів на основі заліза. Таке виняткове значення сталі здобули завдяки міцності, в’язкості, здатності витримувати динамічні навантаження, зварюватися, добре оброблятися різанням і прокатуванням. Чавун широко використовується в харчовому апаратобудуванні для відливання фільтропресових рам, деталей насосів, компресорів, поршневих кілець, труб, зубчастих коліс. Чавун добре  витримує навантаження, стиск. Погано – згинання і розривання, а також розколювання. Вибираючи чавун, необхідно знати, що сірка, котра є в його складі, може переходити в продукт і надавати йому неприємного запаху. Кольорові метали: алюміній, мідь, нікель, титан, свинець, а також сплави на їх основі широко використовуються в харчовому машинобудуванні. З неметалевих матеріалів для виготовлення апаратів харчових виробництв та їх вузлів використовують залізобетон, скло та різноманітні пластмаси (вініпласт, поліетилен, фторопласти, текстоліт тощо. Як захисне покриття від корозії найчастіше застосовують емалі (емалювання) та олово (лудження). Питання для самоконтролю 1. Що таке в’язкість? В яких одиницях вона вимірюється? 2. У чому полягає задача розрахунку машин та апаратів харчових виробництв? 3. Які вимоги висувають до апаратів харчових виробництв? 4. В чому полягають задачі розрахунку машин і апаратів харчових виробництв ? 5. Які вимоги пред’являються до машин і апаратів ? 6. Які конструкційні матеріали застосовують в харчовому виробництві ? 7. Які фактори враховуються при техніко-економічному виборі матеріалів для харчового обладнання ?
	Попередня тема	На початок	Наступна тема