Что можно приготовить из кальмаров: быстро и вкусно

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

ЯРОСЛАВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра процессов и аппаратов химической технологии

УДК 66.011; 663; 664

B.C. САЛЬНИКОВ

ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ

ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ

Курс лекций для студентов 3-го курса /6-й семестр/

Специальности 170600 "Машины и аппараты пищевых

Производств", направление 551800 "Технологические

Машины и оборудование".

ПАХТ. 46. 170600. 551800. КЛ

Ярославль – 2002 год.

посещаемости и успеваемости на 6-й семестр

Посещаемость: 38 + 12 + 20 = 70

Отчеты по лабораторным работам: 5 x 20 = 100

Реферат /по желанию студента/: 50 /печатный 60/

Итого: 70 + 100 + 50 = 220

Автоматический кафедральный зачет, собеседование и освобождение
от экзамена с оценкой:

220-210 – отлично, 200-190 – хорошо.

Кафедральный зачет – 140-150.

^ ТЕМАТИКА ЛЕКЦИЙ – 38 ч.

1. 
   Вводная – 4 ч.
2. 
   Гидромеханические процессы – 8 ч.
3. 
   Тепловые процессы – 10 ч.
4. 
   Массообменные процессы – 16 ч.

ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ – 8 ч.

1. 
   Классификация, общая теория – 2 ч.
2. 
   Фильтрование – 2 ч.
3. 
   Псевдоожижение – 2 ч.
4. 
   Перемешивание – 2 ч.

ТЕПЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ – 10 ч.

1. 
   Основы расчета теплообменника – 4 ч.
2. 
   Выпаривание – 6 ч.

МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ – 16 ч.

1. 
   Основы массопередачи – 4 ч.
2. 
   Перегонка – 2 ч.
3. 
   Ректификация – 4 ч.
4. 
   Сушка – 6 ч.

ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ – 12 ч.

1. 
   Расчет 3-х корпусной прямоточной выпарной установки – 4 ч.
2. 
   Расчет ректификационной установки непрерывного действия для
   разделения бинарной смеси – 4 ч.
3. 
   Расчет конвективных сушилок: кипящего слоя и барабанной с применением топочных газов в качестве агента – 4 ч.

ТЕМАТИКА

ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ – 20 ч.

1. 
   № 28 – Фильтрование – 4 ч.
2. 
   № 27 – Псевдоожижение – 4 ч.
3. 
   № 21 – Механическое перемешивание – 4 ч.
4. 
   № 23 – Испытание теплообменника – 4 ч.
5. 
   № 24 – Кинетика конвективной сушки – 4 ч.

Целью проектирования является завершающая проверка освоения курса студентами, осуществляемая в процессе их самостоятельной инженерной работы.

Курсовой проект включает расчет типовой установки (выпарной, сушильной, ректификационной) и ее графическое оформление. Расчетно-пояснительная записка содержит описание схемы установки, конструкции аппаратов, материальные, тепловые, конструктивные и механические расчеты, мероприятия по технике безопасности, список использованной литературы. Объем записки составляет 20-40 машинописных страниц. Выполнение расчетов предполагает использование вычислительной техники.

Графическая часть курсового проекта состоит из чертежа общего вида установки в 2-3 проекциях и чертежа основного аппарата с разрезами и узлами, выполненными на листах формата А1.

В период работы студенты знакомятся с действующими ГОСТами, пользуются справочной литературой, приобретают навыки выбора аппаратуры.

1. 
   ^ 2.6. Содержание самостоятельной работы студента

Самостоятельная работа состоит в систематической проработке лекционного курса, самостоятельном изучении отдельных разделов и тем курса, освоении вопросов, выносимых на самостоятельное изучение и оформление лабораторных работ, выполнении и оформлении курсовых проектов, подготовке к зачетам и экзаменам.

Основная:

1. 
   Плановский А.Н., Николаев П.И. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. М., Химия, 1987.
2. 
   Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М., Химия, 1973.

1. 
   Стабников В.Н., Лысянский В.М., Попов В.Д. Процессы и аппараты пищевых производств. М., Агропромиздат, 1985.
2. 
   Гельперин Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. М., Хи-мия, 1981.
3. 
   Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Л., Химия, 1987.
4. 
   Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. Посо-бие по проектированию. М., Химия, 1983.

Отдельные технологические процессы: фильтрование, выпаривание, сушка и др. – были известны человечеству еще в глубокой древности и применялись исключительно для пищевых целей. Применялась весьма примитивная аппаратура. Но ПАПП являются родоначальником и исторически сложились ранее ПАХТ.

Понятие "глубокая древность" является в значительной мере относительным. У археологов нет пока стройной системы происхождения человека. Известно, что скелет самого древнего человека найден в Африке. Возраст скелета составляет 5 млн. лет. Однако появление культуры земледелия и скотоводства, связанной с разнообразными орудиями труда и предметами быта, относят обычно к концу ледникового периода, т.е. 75-100 тыс. лет назад. Это время мы и будем называть "глубокой древностью".

Существенное влияние на развитие ПАПП оказали сахарная и винокуренная промышленности. Первоначально сырьем для производства сахара служил сахарный тростник /родина – Индия, Китай, Океания/. Еще в древности на территории Индии получали сладкий сироп /выпаривание/. Твердый сахар /кристаллизация/, по-видимому, научились делать арабы 800 лет назад. Колумб привез черенки сахарного тростника на Антильские острова. После этого Куба и Пуэрто-Рико стали главными центрами производства сахара в мире.

В конце 18 века в России начались поиски заменителей сахарного тростника, которые увенчались открытием сахарной свеклы. Первый свеклосахарный завод был построен в России в 1802 году. Примерно в это же время возник первый завод в Германии, а спустя несколько лет – во Франции. В 1812 году был создан промышленный вакуум-выпарной аппарат, в 1820 г. – фильтрпресс.

В конце ледникового периода люди стали жить в стойбищах /деревянные и каменные поселения/. Когда мужчины охотились, женщины и дети собирали в окрестностях съедобные ягоды, плоды, коренья и травы. Излишки плодов и ягод складывали в глиняные ямки, прокаленные огнем. Через месяц хранения при температуре 25-30 °С за счет естественного брожения из плодов и ягод получалось сухое вино. Этот напиток избавил людей от многих кишечных заболеваний и способствовал продлению жизни /в среднем она составляла 30-35 лет/. Открытие алкоголя привело к созданию особой культуры человечества – виноделию. 7 тыс. лет назад в древнем Египте производство вина из винограда уже было поставлено на поток, в Китае – 5 тыс. лет назад. Применялись керамические и деревянные сосуды.

Первые попытки перегонки сухого вина были предприняты в древнем Египте /Александрия/ монахом по имени Зосима де Панополис. В 1334 году алхимик из Прованса /Франция/ Арно де Вилльнев получил дистилляцией винный спирт.

На Руси испокон веков готовили медовые пиво и брагу. Производство этой "медовухи" сохранилось до сих пор в Суздале. В 14 веке монах Исидор "подсмотрел" за границей устройство самогонного аппарата и соорудил такой жe в подмосковном монастыре. Для приготовления бражки стали применять зерно /пшеница, рожь, ячмень, овес/ и дрожжи /в Германии – картофель, в Швеции – целлюлоза/. В 1813 году была создана промышленная ректификационная колонна.

Нефть и горючие газы были известны людям с древнейших времен. Нефтью заполняли светильники, зажигательные бомбы, а в древнем Египте бальзамировали умерших. Перегонка, заимствованная из винокуренной промышленности, существенно повлияла на нефтепереработку. Промышленная переработка нефти появилась в 18 веке. Так, в 1745 году в Печорском крае на реке Ухте Федор Прядунов на заводе купца Набатова ежегодно вырабатывал 20 тыс. литров очищенного керосина. В Германии керосин получен из нефти в 1830 г. /Рейхенбах/, в США – 1858 г. /полковник Дрэк/.

Переработка нефти по сути сформировала химическую технологию. Привлекая значительные материальные ресурсы и научные кадры, ХТ в 20 веке стала доминирующей. Сама ХТ в свою очередь стала подразделяться на отдельные направления, отрасли: основной органический синтез /ООС/, технология синтетического каучука /СК/, лакокраска и др. Пищевая и химико-фармацевтическая промышленности стали составной частью ХТ. Например, барабанные сушилки, разработанные ХТ, могут быть использованы для сушки и кварцевого, и сахарного песка.

Ледниковый период, остатки которого наблюдаются и сейчас, являясь по сути природным холодильником, способствовал сохранению скоропортящихся продуктов: мясо, птица, рыба и др. – и, как ни странно, выживанию человечества. Туша мамонта, добытого летом, могла прокормить людей максимум в течение недели, далее мясо портилось. Зимой эта же туша могла прокормить людей в течение нескольких месяцев. До сих пор в некоторых хозяйствах заготовляют лед зимой, а летом держат его в подполье для сохранения продуктов. В слое вечной мерзлоты /тундра/ созданы специальные хранилища, в которых в течение года государство хранит стратегические запасы мяса.

По мнению отечественного астронома проф. И.С. Шкловского /Звезды: их рождение, жизнь и смерть. – 1984, с.146/ Земля переживает ледниковый период, который длится уже 2 млн. лет, а обычная длительность ледниковых периодов /они происходят каждые 200-300 млн. лет/ составляет 10 млн. лет. Сейчас мы имеем короткую передышку /15 тыс. лет/, но уже в этом веке астрономы ожидают резкое похолодание климата Земли. Парниковый эффект, возможно придуманный для назидания, расчетами не подтверждается.

Для переработки нефти природный холодильник оказался совершенно недостаточным. Нужно было конденсировать пары легколетучих углеводо-родов и сжижать газы. Потребовалось искусственное охлаждение. В 1845 году создается воздушная холодильная машина, в 1874 г. – парокомпрессионная, в 1895 г. появляется глубокое охлаждение / жидким азотом/. Пищевая промышленность не осталась без внимания ХТ: сейчас трудно найти пищевое или торговое предприятие, где бы не было парокомпрессионной холодильной машины /глубокое охлаждение тоже исполь-зуется для быстрого замораживания пищевых продуктов/.

Химическая технология в значительной мере работает на пищевую промышленность, например, поставляет сельскому хозяйству: горючесма-зочные материалы, минеральные удобрения /к сожалению, в России в настоящее время 85% удобрений идут на экспорт/, гербициды /от сорня-ков/, инсектициды /от вредных насекомых, удивительно, люди совсем забыли саранчу, а она вдруг объявилась летом 2001 года сначала в Казахстане, затем перекинулась на Дагестан и Ставропольский край/, микроэлементы роста растений и др.

Если царская Россия была в основном сельскохозяйственной стра-ной и экспортировала зерно /англичане до сих пор предпочитают черный хлеб, испеченный из русской ржи/, а также другие продукты, то в настоящее время Россия импортирует /ввозит/: мяса 34%, молоко и молочных продуктов 20% , сахар 70%, растительное масло 41%.

Недостаточность сельского хозяйства по обеспечению продуктами питания породила стремление по созданию искусственной пищи. Начало было положено химической технологией в 19 веке.

В 1854 г. Бертело /Бертло/ синтезировал жиры /глицерин + жирные кислоты/. В годы второй мировой войны в Германии был построен завод по производству десятков тыс. тонн заменителя сливочного масла /маргарина/. В настоящее время маргарин вырабатывается также из раститель-ного масла. Натуральное сливочное масло дороже маргарина в несколько раз. Парадокс состоит в том, что, как показала проверка, опубликован-ная в СМИ, в России сейчас остались только два вида вологодского натурального сливочного масла. Все остальное масло является маргарином, но продается по цене натурального сливочного масла.

Первый синтез сахара осуществил отечественный ученый А.М. Бутле-ров в 1861 году /параформальдегид + щелочь = сахар, близкий к глюкозе/. Синтез виноградного сахара, который встречается в природе /α – глюко-за/ был выполнен в 1890 году Эмилем Фишером /из глицерина/. Глицерин применяется также как косметическое средство и пищевая добавка.

С синтезом белков дело оказалось значительно сложнее и задача до сих пор далека от решения. Ученые-химики пошли по пути расщепления природных белков на аминокислоты, изучения структуры и синтеза последних, затем их объединение в белковые молекулы. Первая аминокисло-та – глицин – была получена Браконно в 1820 году /Л. и М. Физер. Органическая химия. – 1949, с. 359/. С тех пор изучено несколько десятков аминокислот, некоторые из них синтезированы. Получены белковоподобные вещества /пластеины/ с молекулярной массой 100 тыс. и более. Природные белки имеют мол. массу в несколько миллионов /протеины/. Работы получили химико-фармацевтическое и медицинское направление. В результате были развиты: ультрацентрифугирование, рентгеноструктурный анализ, экстракция /последняя входит в дисциплину ПАПП/. Канадским ученым Бантингу и Маклеоду за открытие инсулина /1921 г./ была присуждена Нобелевская премия. Однако гормональные белки /например, инсулин, тироксин, адреналин/, полученные синтетически, пока еще во многом уступают природным белкам, получаемым экстракцией из туши быка /поджелудочная и щитовидная железы, кора надпочечников/. Поэтому в дальнейшем мясокомбинату целесообразно иметь дополнительный цех в виде фармацевтической фабрики, т.к. лекарственные препараты, получа-емые из туши быка, по стоимости намного превосходят стоимость самого быка.

Для массового производства после второй мировой воины был создан кормовой белок из нефти и древесины. В последнее время все большее внимание пищевиков привлекает соя. Зерно сои содержит: 24-45% белка, 13-27% жира, 20-32% крахмала. Приготовление из сои молока и сыра /трудно отличить от коровьего/ было известно китайцам в глубокой древности. И опять казус: соевый белок, обработанный и сформированный в волокна, которые объединяются в кусочки "мяса", в настоящее время продается в консервных банках с этикеткой "говядина" и по цене говядины.

Этиловый спирт /этанол/ является важным сырьем в производствах ООС и СК. В 19 веке этанол получали спиртовым брожением, о котором уже говорилось. В 1855 г. Бертло в лабораторных условиях получил этанол сернокислотным методом гидратации этилена. В промышленности метод был осуществлен в 1919 г. /СССР – 1933 г./. В 1948 г. в США и СССР был осуществлен промышленный синтез этанола прямой гидратацией этилена /температура 290-300 °С, давление 7-8 МПа, катализатор – фосфорная кислота. Технический этанол, полученный по этому методу, содержит до 2% диэтилового эфира /температура кипения 34,5 °С, обладает приятным запахом. Последний очень токсичен: вызывает потерю сознания и может привести к внезапной остановке сердца. В последнее время технический спирт рекой хлынул в пищевую промышленность /был обнаружен даже на Ярославском ликероводочном комбинате/. В резуль-тате ежегодно в России от напитков с техническим спиртом погибает несколько десятков тысяч человек.

Таким образом, химическая промышленность, имеющая в основном крупнотоннажные производства, в настоящее время, а тем более в будущем, в состоянии обеспечить пищевую промышленность миллионами и миллионами тонн ежегодно синтетическим пищевым сырьем: жиры, углеводы, белки. По мнению врачей, искусственная пища не может полностью заменить пищу из натуральных природных продуктов, т.к. миллионы лет эволюции наилучшим образом приспособили человеческий организм именно к последней пище. Доказано, что отсутствие в пище природных белков /мясо, птица, рыба, молочные продукты и др./ приводит к истощению человеческого организма и даже к летальному исходу. Поэтому врачи выступают против вегетарианства и всякого рода "постов". Фальсификация природных пищевых продуктов, которая наблюдается в последнее время, должна преследоваться по закону.

Обобщение производственного опыта по химической и смежным технологиям относится к началу 19 века. В России в 1828 году проф. Ф.А. Денисов опубликовал труд под названием "Пространное руководство к общей технологии...", в котором выразил идею об общности ряда основ-ных процессов и аппаратов. В конце 90-х годов 19 века проф. Александр Кириллович Крупский ввел в Петербургском технологическом институте учебную дисциплину по расчету и проектированию основных процессов и аппаратов. В 1909 году А.К. Крупский опубликовал книгу под назва-нием "Начальные главы учения о проектировании по химической технологии", которая по существу является первым учебником по дисциплине ПАХТ. В 1912 году проф. Иван Александрович Тищенко ввел на химическом факультете МВТУ курс ПАХТ в качестве самостоятельной дисциплины.

В США только в 1923 году вышел в свет труд Уокера, Льюиса и Мак-Адамса под названием "Принципы науки о процессах и аппаратах". В качестве учебника в США в 1931 году вышла книга В. Бэджера и В. Мак-Кэба "Основные процессы и аппараты химических производств".

Большой вклад в разработку отдельных разделов науки о процессах
и аппаратах внесли отечественные ученые И.А. Тищенко /теория расчета
выпарных аппаратов/, Д.П. Коновалов /основы теории перегонки жидких
смесей/, Л.Ф. Фокин и К.Ф. Павлов /оригинальные и глубокие по содер-жанию монографии/. Далее идеи курса развивались отечественными учеными: A.M. Трегубовым, С.Н. Обрядчиковым, А.Г. Касаткиным, Н.М. Жаворонковым, А.В. Лыковым /ярославец, окончил ЯГПИ им. Ушиского/, П.Г. Романковым, А.Н. Длановским, Н.И. Гельпериным, В.Н. Стабниковым, В.В. Кафаровым и др.

Следует отметить труды проф. В.Н. Стабникова /Киевский пищевой институт/, автора учебника по дисциплине ПАПП.

1. 
   Стабников В.Н., Харин С.Е. Теоретические основы перегонки и ректификации спирта. – Пищепромиздат, М., 1951.
2. 
   Стабников В.Н. Ректификационные аппараты. – М.: Машгиз, 1965.
3. 
   Стабников В.Н., Попов В.Д., Редько Ф.А., Лысянский В.М. Процессы
   и аппараты пищевых производств. – М.: Пищепромгиз, 1966.
4. 
   Стабников В.Н. Расчет и конструирование контактных устройств
   ректификационных и абсорбционных аппаратов. – Киев, Техника, 1970.
5. 
   Стабников В.Н., Лысянский В.М., Попов В.Д. Процессы и аппараты
   пищевых производств. – М.: Агропромиздат, 1985.

Процессы и аппараты, общие для пищевой, химической, химико-фармацевтической и других смежных отраслей промышленности, получили название основных процессов и аппаратов.

Изучение теории основных процессов, принципов устройства и методов расчета аппаратов и машин составляет предмет и задачу курса.

Одной из задач курса является выявление общих закономерностей протекания различных процессов, например, для переноса вещества и тепла.

В курсе рассматриваются закономерности перехода от лабораторных процессов и аппаратов к промышленным, т.е. проблемы моделирования .

В курсе изучается так называемая макрокинетика , связанная с види-мым, массовым движением вещества: струйки, капли, пузырьки, твердые частицы и др. При этом только для объяснения некоторых явлений ис-пользуется микрокинетика , т.е. движение вещества на молекулярном уровне.

^ КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ

В зависимости от закономерностей, характеризующих протекание процессов, последние классифицируются:

1. 
   ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ – смешение и разделение неоднородных газовых и жидких систем.
2. 
   ТЕПЛОВЫЕ – перенос тепла от одного теплоносителя к другому.
3. 
   МАССООБМЕННЫЕ – перенес /преимущественный/ вещества из одной фазы в другую для достижения равновесия.

В курс также входят холодильные, механические и химические процессы. Но для данной специальности они рассматриваются в других дисциплинах.

По организационно-технической структуре процессы можно разделить на периодические /нестационарные/ и непрерывные /стационарные/.

В периодическом процессе отдельные его стадии /например, нагревание – кипение – охлаждение/ осуществляются в одном аппарате, но в разное время. Экономически эти процессы целесообразны в производствах мелкого масштаба при разнообразном ассортименте выпускаемой продукции, что типично для пищевой промышленности.

В непрерывном процессе отдельные его стадии осуществляются одновременно, но в разных аппаратах /подогреватель – кипятильник – холодильник/. Экономически выгодны в средне- и крупнотоннажных произ-водствах /выпаривание/, позволяя провести механизацию и автоматизацию, а также применить стандартную аппаратуру.

^ ОБЩАЯ СХЕМА

ИССЛЕДОВАНИЯ, РАЗРАБОТКИ И РАСЧЕТА АППАРАТУРЫ

1. 
   На основе законов статики устанавливают начальные и конечные значения параметров процесса и направление его течения.
2. 
   На основе закона сохранения материи составляют материальный баланс .
3. 
   На основе закона сохранения энергии составляют энергетический /тепловой/ баланс.
4. 
   На основе законов кинетики устанавливают движущую силу и коэффициент скорости процесса.
5. 
   По полученным данным определяют основной размер аппарата.
6. 
   Рассчитывают несколько вариантов аппаратуры и на основе технико-экономического анализа определяют оптимальный вариант.

Законы статики и кинетики, сохранения материи и энергии, являясь фундаментальными законами природы, по сути сформировали дисциплину ПАПП в качестве науки. Наука отличается от других "учений" тем, что ответ на нарушение закона на каком-либо производстве следует незамедлительно: авария, пожар, взрыв, катастрофа и т.д. Во избежание этого техника безопасности /ТБ/ проходит через весь курс ПАПП. Рассмотрим изложенные выше пункты схемы чуть более подробно.

1. 
   ^ СТАТИКА ПРОЦЕССОВ

Любой процесс протекает до тех пор, пока система не придет в состояние равновесия. Статика рассматривает процесс в состоянии равновесия.

Различают гидростатику /учение о равновесии жидкостей/, а также тепловое, фазовое и химическое равновесие.

Например, фазовое или диффузионное равновесие для насыщенных растворов в воде при 100 °С /растворимость/:

Поваренная соль /хлористый натрий/ – 39,8 г/100 г воды; 28,5% мас.

Сахар – 487 г/100 г воды; 83% масс.

^ 2. МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС

В общем виде его можно записать так:

где
– количество веществ, поступающих на переработку;

– количество веществ, полученных в результате переработки

Современные технологии должны предусматривать, что потерь и отходов не должно быть /безотходные технологии/. Но пока они есть.

Отходы в пищевой промышленности обычно используются для откорма животных /дополнительный цех/.

Потери химической промышленности довольно часто отравляют окружающую среду, в том числе и население. Например, Ярославский НПЗ /Славнефть/ ежегодно "теряет" в атмосферу 100 тыс. т углеводородов. В 1999 году выбросы загрязняющих веществ /не только от химической промышленности/ в атмосферу города Ярославля составили 270 тыс. т.

Из Западной Европы с попутным ветром в Россию ежегодно поступает 2 млн. т сернистого газа и 10 млн. т сульфатов.

^ 3. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ /ТЕПЛОВОЙ/ БАЛАНС

В общем виде записывается так:

где
– тепло, поступающее с исходными веществами,

– тепловой эффект процесса,

– тепло, уходящее с конечными продуктами,

– потери тепла в окружающую среду.

Потери тепла неизбежны; но они должны быть сведены к минимуму /подбор тепловой изоляции/ или утилизированы /тепловые потери аппаратов учитываются в системе отопления цеха/. Одним из лучших теплоизоляторов считается стекловолокно /маты/, плотность 120-200 кг/м 3 , коэффициент теплопроводности 0,04 Вт/м.°С, которое к тому же явля-ется надежной защитой от грызунов.

Потери тепла в виде "дымовой завесы" от печей, котельных и тепловых электростанций /ТЭС/ связаны с загрязнением окружающей среды. Так, ТЭС, работающие на каменном угле, на 1 млн. кВт-ч выра-батываемой электроэнергии выбрасывают в атмосферу: 15 т сернистого газа, 10 т золы и 3 т оксидов азота.

Дисциплина ПАПП имеет обширный арсенал аппаратуры для очистки /до ПДК – предельно допустимая концентрация/ дымовых газов от пыли и вредных газовых компонентов, а также для утилизации из них тепла: аппараты пылегазоочистки, контактные теплообменники, абсорберы, адсорберы и др.

^ 4. КИНЕТИКА ПРОЦЕССОВ

Кинетика рассматривает процессы в их развитии, в их стремлении к состоянию равновесия.

– Степень отклонения системы от состояния равновесия выражает движущую силу процесса.

Для процессов дисциплины ПАПП применима основная кинетическая закономерность :

– Скорость процесса прямо пропорциональна движущей силе и обратно пропорциональна сопротивлению.

Для механических и химических процессов эта закономерность не применяется. Но эти процессы подчас находятся на производстве в одной технологической линии с основными процессами, например, сахарную свеклу перед выщелачиванием измельчают или шинкуют. Поэтому в некоторых вузах указанные процессы вводят в дисциплину ПАПП.

Для гидромеханических процессов основная кинетическая законо-мерность принимает вид:

/3/

где V – объем протекающей жидкости, м 3 ,

S – сечение аппарата, м 2 ,

τ – время, с,

ρ – плотность жидкости, кг/м 3 ,

G = 9,81 м/с 2 ,

R Г – гидравлическое сопротивление, кг/м 2 .с,

K Г – коэффициент скорости, м 2 .с/кг,

ΔH d – разность полных гидродинамических напоров, м.

Последняя величина определяется по уравнению Бернулли:

В учебной и технической литературе за гидравлическое сопротив-ление часто ошибочно принимаются потери напора в аппарате /Δp n или h n /.

Для тепловых процессов кинетическое уравнение записывается:

/5/

Где Q – количество переданного тепла, Дж,

F – поверхность теплопередачи, м 2 ,

Δt – разность температур между теплоносителями, К или °С,

R – термическое сопротивление, м 2 .К/Вт,

K – коэффициент теплопередачи, Вт/м 2 .К.

Для массообменных процессов:

/6/

Где М – количество вещества, перенесенного из одной фазы в другую, кг или кмоль,

F – поверхность контакта фаз /массопередачи/, м 2 ,

K Y – коэффициент массопередачи, кг/м 2 .c.
,

R Y – диффузионное сопротивление, м 2 .с. /кг,

ΔY – разность между равновесной и рабочей /или наоборот/ концент-рациями для одной из фаз, кг А/кг В – относительные массовые доли, или кмоль А/кмоль В – относительные мольные доли.

Например, если для растворения сахара при 100 °С принимается чистая вода /Y=0/, то в начальный момент времени движущая сила процесса растворения составит:

ΔY = Y нас. – Y = 487/100 – 0 = 4,87 отн. мас. долей.

^ 5. ОСНОВНОЙ РАЗМЕР АППАРАТА

Определяется из интегрального вида уравнений /3, 5, 6/, например, из уравнения /5/, т.е. из основного уравнения теплопередачи:

/7/

Δt ср – средняя разность температур между теплоносителями, К или °С.

По основному размеру аппарат принимается по каталогу /стандарт-ный/ или разрабатывается конструктивно /нестандартный/.

^ 6. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Расчеты по этой теме обычно бывают очень громоздкими, поэтому проводятся с применением ЭВМ. Так, для расчета теплообменника возможны 264 варианта.

Прежде всего принимается критерий оптимальности. Таких крите-риев может быть несколько: экономические /удельная себестоимость продукции, прибыль производства и др./, производственные /произво-дительность, качество продукта и др./ и т.д. Оптимальный вариант принимается по максимуму или минимуму критерия оптимальности. При выборе вариантов, помимо всего прочего /например, тип теп-лоносителя, его начальная температура и др./, учитываются:

А/ материал аппарата должен соответствовать требованиям техники безопасности – почность, антикоррозийность, безвредность;

Б/ адаптация человека /эргономика/;

В/ эстетические требования;

Г/ экологические требования.

МАТЕРИАЛЫ

А. Металлы

Следует избегать контакта с пищевыми продуктами таких металлов, как Fe, Аl, Сu, Zn, Cd, Ni, Ti, которые используются до сих пор самостоятельно или в виде покрытий.

Токсичность указанных выше металлов.

/Грушко Я.M., Вредные неорганические соединения в промышленных выбросах в атмосферу. Справ. изд. – Л.: Химия, 1987. – 192 с./

1. 
   Al – алюминий /температура плавления 660,4 °С, плотность 2699 кг/м 3 /.

Перед такой "перспективой" возникает желание собрать всю домашнюю алюминиевую посуду и сдать ее в металлолом.

1. 
   Fe – железо /1539 °С, 7870 кг/м 3 /.

1. 
   Сd – кадмий / 321,1 °С, 8650 кг/м 3 /.

1. 
   Сu – медь /1084,5 °С, 8960 кг/м 3 /.

1. 
   Ag – серебро /261,9 °С, 10500 кг/м 3 /.

1. 
   Zn – цинк /419,5 °С, 7130 кг/м 3 /.

1. 
   Ni – никель /1455 °С, 8900 кг/м 3 /.

1. 
   Ti – титан /1665 °С, 4320 кг/м 3 /.

/Малахов А.И., Андреев Н.Х. Конструкционные материалы химической аппаратуры. – М.: Химия, 1978. – 224 с./

А/ Коррозионно-стойкие /нержавеющие/ конструкционные стали.

Например, сталь 2Х13 /0,2% углерода, 13% хрома/, термостойкость до 600 °С, предел прочности 850 МПа.

Б/ Обычные углеродистые стали ст.2 и ст.З с покрытием:

– оловом, Sn, /231,9 °С, 5850 кг/м 3 /, жесть, консервные банки.

– эмалями на основе кремнийорганических соединений /плотность эмалей 2100-2500 кг/м 3 , термостойкость до 300 °С, предел прочности на сжатие 600 МПа.

– тефлоном /полимер CF 2 =CFCl или фторопласт 3/, плотность 2100-2160 кг/м 3 , термостойкость до 210 °С, предел прочности при растяжении 35-40 МПа.

Б. ^ Силикатные материалы

Данные сведены в таблицу 1.

Таблица 1.

Следует обратить особое внимание на ситаллы – материалы будущего. Ситалл – прозрачный, коррозионно-стойкий материал, по прочности превосходящий обычную углеродистую сталь, а по плотности гораздо легче ее /на уровне алюминия/. В последнее время из ситалла изготовляют аппаратуру /включая трубопроводы/ для цеха по переработке молока, ректификационные колонны /пока небольшой производительности/ и др.

В. ^ Полимерные материалы

1. 
   Фторопласт 4 – полимер тетрафторэтилена, плотность 2160-2260 кг/м 3 , предел прочности при растяжении 14-25 MПa, предельная температура 327 °С /трубы, арматура, прокладки и др./.
2. 
   Фторкаучук /условное название резины, содержащей фторкаучук и до 30% мас. наполнителя – кремнекислота, вулканизация проводится с применением диаминов/ – плотность 1800-1900 кг/м 3 , предел прочности на растяжение 20-25 МПа, предельная температура 200-250 °С /шланги, ленты, прокладки и др./.

Г. ^ Другие материалы

В этой рубрике следует отметить материалы, которые не являются конструкционными для промышленности, но очень широко используются в артельных производствах /виноделие, квашение и др./, а также для изготовления бытовой утвари.

1. 
   Дерево – плотность сырой древесины 300-900 кг/м 3 , предел прочности на сжатие: пихта – 47, дуб – 65 МПа; термостойкость до 150 °C, температура вспышки /при внесении огня/ 230-260 °С, температура самовоспламенения: /нагревание без огня/ около 400 °С.

1. 
   Керамика /фаянс/ – обожженная смесь гончарной глины, кварцевого песка, полевого шпата и др., покрытая глазурью. Температура обжига 1250-1300 °С, плотность 1800-1900 кг/м 3 , предел прочности при сжатии 100-130 МПа.

^ РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ

Для аппаратов, работающих под внутренним избыточным давлением, должен быть представлен расчет на прочность по формуле Госгортехнадзора. Толщина стенки аппарата:

мм /8/

Где D в – внутренний диаметр аппарата, мм,

P – расчетное давление, МПа /1,03-1,1 от номинального/,

φ – поправочный коэффициент прочности сварного шва /1,0-0,8/,

С – прибавка на коррозию, мм,

σ доп – допустимое напряжение, МПа.

Для аппаратов, расположенных на открытом воздухе, проводится расчет на ветровую нагрузку. Скорость ветра принимается 45 м/с /скорость урагана 33 м/с/. Для вращающихся барабанов, имеющих две опоры, осуществляется расчет на изгиб. Для решеток, работающих под нагрузкой, представляется расчет на срез.

^ ЭРГОНОМИКА, ЭСТЕТИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

Эргономика – наука, занимающаяся изучением взаимной адаптации человека и машины. Эргономические показатели отражают взаимодей-ствие человека с техникой в комплексе гигиенических, антропометрических, физиологических и психологических свойств человека.

Эргономика непосредственно связана с техникой безопасности, собственно, вышла из нее. При выборе вариантов аппаратуры, например, нужно предусматривать ограждения вращающихся деталей, удобство фор-мы и расположение рукояток управления, небольшие усилия для приведения их в действие. Между аппаратами должны быть достаточные проходы для удобства обслуживания и ремонта. Если аппараты располагаются на откры-том воздухе /выпаривание, ректификация/, то рабочее место оператора должно быть организовано рядом в помещении. Освещенность, температура и влажность воздуха на рабочем месте должны соответствовать стандарту /кондиционер/. Рабочее место должно быть защищено от запыленности, шума, вибрации, излучения, действия вредных веществ, иметь запасной выход для срочной эвакуации. Персонал снабжается спецодеждой /каска, куртка, брюки, сапоги, рукавицы, очки и др./, питьевой водой /допус-каются чай и кофе/, горячим душем и т.д.

Эстетические показатели характеризуют информационную выразитель-ность, рациональность формы, целостность композиции, совершенство исполнения аппаратов и машин. Немаловажное значение имеет цветовое оформление аппаратов и рабочего места.

По технике безопасности принимается следующая окраска трубопро-водов:

Водяной пар – красный,

Вода очищенная – зеленый,

Пожарный трубопровод – оранжевый,

Техническая вода – черный.

^ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

Экология – отношение организмов между собой и с окружающей средой.

Экологические показатели – это уровень вредных воздействий на окружающую среду, которые возникают при эксплуатации оборудования, например, содержание вредных примесей, вероятность выбросов вредных частиц, газов, излучений и др.

В условиях платности природных ресурсов возникает и платность за загрязнение окружающей среды. В зависимости от величины загрязне-ния взимаются платежи за сбросы загрязняющих веществ. Величина пла-тежей устанавливается на основании проекта норм предельно допустимых сбросов /ПДС/ и выбросов /ПДВ/.

Интегральный показатель выбросов

/9/

К – коэффициент выполнения нормативов,

А – коэффициент значимости,

Р б – базовые показатели,

P i – фактическое значение показателей ПДВ и ПДС.

При K i < 1 наблюдается низкий уровень работы предприятия и оно должно быть остановлено.

Зоологическая экспертиза проекта установки, цеха или предприятия проводится по Закону РФ "0б охране окружающей природной среды". Экспертиза проводится Министерством охраны окружающей среды, Минздравом, Санэпиднадзором.

Проект должен обеспечивать улавливание, утилизацию, обезвреживание вредных веществ и отходов, либо полное исключение выбросов загрязняющих веществ.

^ МАСШТАБНЫЙ ПЕРЕХОД И МОДЕЛИРОВАНИЕ

Различают три основных вида моделирования процессов:

1/ физическое,

2/ математическое,

3/ элементное.

1/ ^ Физическое моделирование

По этому методу исследование процесса с обработкой опытных данных последовательно проводят на физических моделях: лабораторная /стекло, емкость до 1 л/, пилотная /металл, до 100 л/, полупромышлен-ная /до 0,5 м 3 /, промышленная /5 м 3 и более/. Метод очень громоздкий и длительный, но обеспечивает надежные результаты.

Физическое моделирование основано на теории подобия.

Определение. Явлениями, подобными друг другу, называются системы тел,

А/ геометрически подобные друг другу;

Б/ в которых протекают процессы одинаковой природы;

В/ в которых одноименные величины, характеризующие явления, относятся между собой как постоянные числа

X´ = a x · x´´ /10/

Где a x – константа подобия.

Сам по себе принцип "подобия" был известен человечеству в глу-бокой древности /наглядный пример – египетские пирамиды/. Однако теория подобия сформировалась только в 20 веке. Основу теории сос-тавляют три теоремы.

/Брайнес Я.M. Подобие и моделирование в химической и нефтехимической технологии. – М.: Гостоптехиздат, 1961. – 220 с./

^ 1-я теорема. Жозеф Бертран, французский математик, 1848 г.

– У подобных явлений индикаторы подобия равны единице или критерии подобия численно одинаковы.

/Индикатор подобия – комплекс констант подобия, критерий подобия – безразмерный комплекс величин/.

^ 2-я теорема. Т.А. Афанасьева-Эренфест, 1925 г., отеч. математик.

– Система уравнений, буквенно одинаковая для группы подобных явлений, может быть преобразована в критериальное уравнение.

^ 3-я теорема. М.В. Кирпичев, А.А. Гухман, 1930 г., отеч. ученые.

– Для подобных явлений критерии подобия, составленные из условий однозначности, численно одинаковы.

^ Условия однозначности включают:

а/ геометрические размеры системы;

Б/ физические константы веществ;

В/ характеристика начального состояния системы;

Г/ состояние системы на ее границах /граничное условие/.

Таким образом, применение теории подобия к исследованию и раз-работке процесса состоит в следующем.

1. 
   Составление полного математического описания процесса, т.е. вывод дифференциального уравнения и постановка условий однозначности.
2. 
   Проведение подобного преобразования дифференциального уравнения и условий однозначности, определение критериев подобия и об-щего вида критериального уравнения /метод анализа уравнений /.
3. 
   Определение опытным путем на моделях конкретного вида критериального уравнения /физическое моделирование/.

Для сложных процессов, когда невозможно пока составить дифферен-циальное уравнение, критерии подобия получают на основе метода ана-лиза размерностей величин, влияющих на процесс /теоремы Бертрана и Букингэма/. Таким методом были, например, получены критерии меха-нического перемешивания.

Различают геометрическое, гидродинамическое, тепловое, диффузионное и химическое подобие.

^ Геометрическое подобие учитывается симплексами "Г", например, отношение длины трубопровода к диаметру.

Гидродинамическое подобие изучается в курсе гидравлики на примере подобного преобразования уравнения Навье-Стокса. Тепловое и диффузионное подобия рассматриваются в дисциплине ПАПП.

Вспомним критериальное уравнение гидродинамики:

где
– критерий гомохронности, учитывает неустановившееся движение жидкости;

– критерий Фруда, учитывает силы тяжести;

– критерий Эйлера, учитывает силы гидростатического давления;

– критерий Рейнольдса, учитывает силы внутреннего трения.

2/ ^ Математическое моделирование

Методы теории подобия применяются и при использовании других видов моделирования, в которых моделирующие процессы отличаются от моделируемых по физической природе. Важнейшим из них является математическое моделирование , при котором различные процессы воспро-изводятся на электрических моделях – электронных вычислительных машинах /ЭВМ/.

По Р. Фрэнксу общая схема математического моделирования включает семь стадий /Фрэнкс Р. Математическое моделирование в химической технологии. – М.: Химия, 1971. – 272 с./.

1. 
   Постановка задачи.
2. 
   Определение фундаментальных законов, которым подчиняется механизм явлений, лежащих в основе проблемы.
3. 
   На основе выбранной физической модели применительно к реша-емой задаче записывается система соответствующих математических уравнений.
4. 
   Проводится естественное расположение уравнений с помощью
   построения блочной поточно-информационной диаграммы. Диаграмма
   отражает схему связей отдельных стадий технологического процесса.
5. 
   Выбирается один из нескольких возможных способов решения системы уравнений /модели/, например, логический, аналитический, численный с применением ЭВМ.
6. 
   Решение /анализ модели/.
7. 
   Изучение и подтверждение результатов, полученных при решении математической модели /проверка адекватности модели/.

Математическое моделирование гораздо дешевле физического моде-лирования, позволяет решать вопросы автоматического регулирования и оптимизации процессов, исследовать процесс при неполном математи-ческом описании /кибернетическая задача/.

3/ ^ Элементное моделирование

При этом моделировании процесс исследуется на элементарной ячейке промышленного аппарата, а сам аппарат принимается затем состоящим из сотен и тысяч таких ячеек. Например, исследуется теп-лообмен на одной трубке аппарата, а теплообменник будет состоять из 1000 таких труб. Метод применяется для процессов фильтрования, теплообмена, каталитического крекинга и др., позволяет в кратчайшие сроки перевести лабораторные данные в промышленность.

^ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

В пищевых производствах многие процессы приводят к образованию неоднородных смесей, которые в дальнейшем подлежат разделению /кристаллизация, сушка и др./.

Часто встречается задача противоположного характера: из веществ, находящихся в различных агрегатных состояниях, оказывается необходимым получить смесь /смешение, перемешивание/.

Решение как первой, так и второй задачи относится к области гидромеханических процессов.

Классификация

В гидромеханических процессах применяются неоднородные системы. Последние по меньшей мере состоят из двух фаз:

А/ внутренней или дисперсной фазы, находящейся в тонко раздробленном состоянии;

Б/ внешней фазы или дисперсионной среды, окружающей частицы внутренней дисперсной фазы.

Различают системы.

1. 
   Газ – твердое тело: а/ пыль, диаметр частиц 5-50 мкм,

/Для сравнения: размер космической пыли 0,1–1 мкм/.

1. 
   Газ – жидкость: а/ туман 0,3–3 мкм; б/ пена.
2. 
   Жидкость – твердое тело: а/ грубые суспензии, > 100 мкм,

В/ коллоидные растворы, < 0,1 мкм.

1. 
   Жидкость – жидкость; а/ эмульсии.

1/ Разделение газовых неоднородных систем.

2/ Разделение жидких неоднородных систем.

3/ Псевдоожижение.

4/ Перемешивание.

Во всех гидромеханических процессах имеет место движение частиц в газовой или жидкой среде. Изучение закономерностей этого движения составляет важную задачу гидродинамики. Некоторые общие понятия и закономерности движения частиц рассматриваются ниже.

^ Движение тел в жидкостях

Определяющий размер

За определяющий размер твердой частицы произвольной формы принимается эквивалентный диаметр шаровой частицы, имеющей ту же массу /М/ и объем /V/.

/12/

Где – плотность твердой частицы, кг/м 3 .

Режимы обтекания

Для оценки режима обтекания твердой частицы внешним потоком применяют число Рейнольдса:

/13/

Где
– плотность и вязкость среды.

Различают области.

1. 
   Ламинарное обтекание, Re < 2 /0,1 по другим данным/.
2. 
   Переходная область, 2 /0,1/ < Re < 500.
3. 
   Турбулентное обтекание, Re > 500.

Осаждение частиц в поле силы тяжести

При осаждении частицы в неподвижной среде через короткий промежуток времени /от секунды до долей секунды/ устанавливается равновесие сил и движение частицы становится равномерным.

– Скорость равномерного движения частицы при балансе сил, действующих на нее, называется скоростью осаждения .

В идеальном случае действие сил на одиночную частицу шаровой формы при осаждении в неподвижной среде представлено на рис. 1.

Механическое оборудование предприятий пищевой
промышленности относится к классу технологических машин.
Механическое оборудование предназначено для выполнения
технологических операций по первичной переработке пищевых
продуктов с целью изменения их свойств (структуры, формы,
размеров и т.п.)

Классификация механического оборудования

Классификация механического оборудования

Классификация механического оборудования

Классификация механического оборудования

Классификация механического оборудования

Классификация механического оборудования

Классификация механического оборудования

10. Производительность, мощность и КПД машины

11. Производительность, мощность и КПД машины

12. Производительность, мощность и КПД машины

13. Производительность, мощность и КПД машины

14. Производительность, мощность и КПД машины

15. Производительность, мощность и КПД машины

16. Производительность, мощность и КПД машины

17. Производительность, мощность и КПД машины

18. Производительность, мощность и КПД машины

19. Производительность, мощность и КПД машины

20. Производительность, мощность и КПД машины

21. Производительность, мощность и КПД машины

22. Производительность, мощность и КПД машины

Конспект лекций

По курсу «Общая технология пищевых производств и отрасли» по направлению 6.090220 «Инженерная механика»

Тема 1. Общие сведения о питании, пищевой ценности продуктов питания, о составе и свойствах пищевого сырья.

1.1 Предмет и содержание курса «Общая технология пищевых производств и отрасли».

Приводится классификация предприятия агропромышленного комплекса Украины по первичной переработке растительного и животного сырья и рыбы (первая группа предприятий) и производство на его основе разнообразной пищевой продукции (вторая группа предприятий). Даётся перечень вопросов, которые включены в программу курса: общие сведения о пищевых продуктах, характеристика сырья растительного и животного происхождения, микробиология консервирования пищевых продуктов, принципы консервирования сырья и продуктов от порчи. Кроме того будут рассматриваться технология консервирования всех видов перечисленного сырья холодом, включая способы охлаждения, использования модифицированной газовой атмосферы (МТА), способы замораживания. Применительно к обработке рыбного сырья будут изучаться способы посола, сушки, копчения производство консервов и кормовой рыбной муки.

В разделе «Технология консервирования сырья» будут рассмотрены способы подготовки полуфабрикатов к консервированию для всех видов сырья: растительного, животного происхождения и рыбы.

1.2 Химический состав сырья растительного, животного происхождения, рыбы.

Растительное сырье.

Оно различается большим разнообразием. Так колебание в содержании влаги в сырье от 14 до 90 и более процентов и в связи с этим принято делить его на отдельные группы: зерномучные, овощи, фрукты, ягоды. Овощи в свою очередь подразделяются на вегетативные формы, клубнекорневые растения, стебельные, плодовые, а фрукты – на семечковые и косточковые.

Основной составной частью сухих веществ растительного сырья являются углеводы, их количество достигает в большинстве случаев 70-75%, с резким колебанием в нативном состоянии от 2% (огурцы)до 65% (семена бобовых) и 70-80% (злаков).

Кроме того, в состав тканей растительного сырья входят ароматобразующие вещества, органические кислоты, минеральные элементы, пигменты, витамины, что и определяет их пищевую ценность.

Химический состав молока, %: влага – 85-88, липиды 3-5, белок – 3-4, лактон -5, минеральные вещества -0,7, витамины группы В, а также А, Д, Е. Белок молока характеризуется высокой пищевой ценностью, конкурирует с мясным протеином.

Химический состав мяса теплокровных животных, %:

Говядина: влага – 70-75, липиды – 4-8, белок – 20-22, минеральные вещества – 1-1,5.

Птица: влага – 65-70, липиды – 9-11, белок – 20-23, минеральные вещества – 1-1,5.

Свинина: влага – 70-75, липиды – 4-7, белок – 19-20, минеральные вещества – 1-1,5.

Баранина: влага – 72-74, липиды – 5-6, белок – 20, минеральные вещества – 1-1,5.

Белки имеют в своем составе полный набор незаменимых аминокислот и потому полноценны в пищевом отношении. Белки мышечной ткани делятся на водорастворимые, контрактильные и нерастворимые, в состав последних входят коллаген и эластин. В мышцах животных содержатся водорастворимые витамины.

Куриные яйца. Соотношение желтка к белку равно как 1:3. В белке яйца содержится, %: влага – 87-89, липиды – 0,03, белок – 9-10, минеральные вещества – 0,5. В желтке соответственно содержится: 48;32;15;1,1. Белки яйца признаны более полноценными в пищевом отношении даже в сравнении с белками мышц животных.

Химический состав тканей рыб, %: влага – 56-90, липиды – 2-35, белок – 10-26, минеральные вещества – 1-1,5. По содержанию жира и белка подразделяются соответственно на 4 группы. В состав белков мышц больше содержится небелковых азотистых веществ, чем в белках теплокровных животных, жиры более ненасыщенные и потому при комнатной температуре находятся в жидком состоянии, у теплокровных животных – в твердом состоянии.

1. Классификация оборудования пищевых производств и требования к нему

Все технологические машины и аппараты можно классифицировать по виду процессов, происходящих в сырье, полуфабрикатах и готовых изделиях в ходе технологической обработки. В этом случае технологические машины и аппараты могут быть объединены в следующие группы:

технологические машины и аппараты для выполнения гидромеханических процессов (оборудование для осаждения, фильтрования, псевдосжижения, перемешивания, мойки, очистки, разделки, протирки);

технологические машины и аппараты для выполнения теплообменных и массообменных процессов (оборудование для тепловой обработки, экстракции, сушки и выпечки);

технологические машины и аппараты для выполнения механических процессов (оборудование для измельчения, взвешивания, дозирования, прессования, просеивания, калибрования, формования, упаковывания).

Требования, предъявляемые к аппаратам

Целесообразно построенный аппарат должен удовлетворять эксплуатационным, конструктивным, эстетическим, экономическим требованиям и требованиям техники безопасности.

Эксплуатационные требования

Соответствие аппарата целевому назначению. Целевое назначение аппарата заключается в создании условий, оптимальных для проведении процесса. Эти условия определяются типом процесса, агрегатным состоянием обрабатываемых масс, их химическим составом и физическими свойствами (вязкость, упругость, пластичность и т.п.). Аппарату должна быть придана форма, которая обеспечила бы необходимые технологические условия протекания процесса (давление, при котором проходит процесс; скорость движения и степень турбулизации потока обрабатываемых масс; создание необходимого контакта фаз; механические, тепловые, электрические и магнитные воздействия). Рассмотрим элементарный пример. Требуется подогреть и перемешать вязкий раствор, содержащий взвешенные частицы термонеустойчивого вещества (например, раствор сахара, содержащий кристаллы сахаря). Для этой цели могут быть применены два аппарата. В аппарате, изображенном на рис. 1, неизбежно осаждение частиц твердого вещества на дне и в углах. В этих местах будет происходить пригорание и разрушение продукта. Следовательно, форма этого аппарата но создает необходимых для протекания процесса условий. В большей степени удовлетворяет целевому назначению аппарат, изображенный на рис. 2. Аппарат имеет сферическое днище, сопряженное г цилиндрическим корпусом, и мешалку якорного типа. Все эго предотвращает образование осадка и пригорание его на стенках днища. Из приведенного примера видно, что, для того чтобы сконструировать аппарат, необходимо знать и учитывать свойства обрабатываемой системы. Пренебрежение технологическими требованиями ведет к порче продукта.

Высокая интенсивность работы аппарата. Одной из основный характеристик аппарата является его производительность-количества сырья, перерабатываемого в аппаратах за единицу времени, или количество готового продукта, выдаваемого аппаратом за единицу времени. При выработке штучных изделий производительность выражается количеством штук изделии за единицу времени. При выработке массовой продукция производительность выражается в массовых или объемных единицах за единицу времени. Интенсивность работы аппарата - это его производительность, отнесенная к какой-либо основной единице, характеризующей данный аппарат. Так, интенсивность работы сушилки выражается количеством удаленной из материала за 1 ч воды, отнесенным к 1 м3 объема сушилки; интенсивность работы выпарных аппаратов - количеством выпариваемой за 1 ч воды, отнесенным к 1 м2 поверхности нагрева.

Очевидно, что для достижении большой производительности при малых габаритных размерах аппаратов интенсификация процесса является основной задачей производства. Пути, которыми она достигается, различны для разных типов аппаратов. Однако можно установить некоторые общие методы повышения интенсивности работы аппаратов, не зависящие от их устройства.

Интенсификация может быть достигнута, например, путем замени периодических процессов непрерывными: при этом ликвидируются затраты времени на вспомогательные операции, становится возможной автоматизация управления. В ряде случаев интенсивность работы аппарата может быть повышена увеличением скоростей движения его рабочих органов.

Устойчивость материала аппарата против коррозии. Материал, из которого построен аппарат, должен быть устойчивым при воздействии на него обрабатываемых сред, В свою очередь, продукты взаимодействия среды и материала не должны обладать вредными свойствами в том случае, если продукт используется для питания.

Малый расход энергии. Энергоемкость аппарата характеризуется расходом энергии на единицу перерабатываемого сырья или выпускаемой продукции. При прочих равных условиях аппарат считается тем совершеннее, чем меньше энергии расходуется на единицу сырья или продукции.

Доступность для осмотра, чистки и ремонта. Для правильной эксплуатации аппарата его подвергают систематическим осмотрам, чистке и текущему ремонту. Конструкция аппарата должна обеспечивать возможность производить эти операции без длительных остановок.

Надежность. Надежность аппарата и машины - способность выполнять заданные функции, сохранить свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени.

Надежность аппарата обусловливается его безотказностью, ремонтопригодностью, долговечностью. Надежность и долговечность - показатели, имеющие большое значение и определяющие целесообразность устройства аппарата.

Требования техники безопасности. Эргономика

На социалистических предприятиях к аппаратам предъявляются требования безопасности к удобства обслуживания. Аппарат должен быть рассчитан и сооружен с надлежащим запасом прочности, снабжен оградительными устройствами для движущихся частей, предохранительными клапанами, автоматическими выключателями и другими приспособлениями для предотвращения взрывов и аварий. Операции по загрузке сырья и выгрузке готовой продукции должны быть удобны и безопасны для рабочего персонала. Это обеспечивается целесообразной конструкцией люков и вентилей. Наиболее безопасны герметически закрытые аппараты непрерывного действия с непрерывным потоком материалов.

Для удобства обслуживания управление аппаратом должна производиться из одного пункта, где установлен пульт управления. Это особенно легко осуществить, если организованы дистанционный контроль и дистанционное управление аппаратом. Высшей формой является полная автоматизация контроля и управления. Управление аппаратом не должно требовать значительной затраты физического труда.

В условиях технической революции большое значение получила эргономика - наука о приспособлении условии труда к человеку. Эргономика рассматривает практические вопросы, возникающие при организации работы человека, с одной стороны, и механизмом и элементов материальной среды - с другой,

В современных условиях, когда человек, управляющий процессом, имеет дело с быстропротекающими интенсивными процессами, возникает насущная потребность приспособления их к. физиологическим и психологическим возможностям человека дли обеспечения условий наиболее эффективной работы, которая не создает угрозы здоровью человека и выполняется им при меньшей затрате сил. При построении аппаратов требования эргономики заключаются в том, чтобы трудовой процесс аппаратчика был приспособлен к его физическим и психическим возможностям. Это должно обеспечить максимальную эффективность труда и устранить возможную угрозу для здоровья.

Еще одно важное требование, специфическое для аппаратов пищевых производств, вытекает из назначении продукции пищевых предприятий. На пищевых производствах должны быть обеспечены высокие санитарно-гигиенические условия, предотвращающие возможность инфицирования продукции или загрязнения ее продуктами воздействия среды и материала, из которого построек аппарат. Это обеспечивается герметичностью аппаратов, конструктивными формами, позволяющими производить тщательную очистку, автоматизацией, дающей возможность вести процесс без прикосновения человеческих рук, подбором соответствующего материала для построения аппарата.

Конструктивные и эстетические требования

К эти и группе относятся требования, связанные с проектированием, транспортированием и установкой аппарата. Основные из них следующие: стандартность и заменяемость деталей аппарата; наименьшая трудоемкость при сборке; удобство транспортирования, разборки и ремонта; минимальная масса как всего аппарата, так и его отдельных частей.

Рассмотрим требования, предъявляемые к массе аппарата. Уменьшение массы аппарата снижает его стоимость. Оно может быть достигнуто за счет устранения излишних запасов прочности, а также при изменении формы аппарата. Так, при конструировании аппаратов цилиндрической формы, если представляется возможность, следует выбирать такое отношение высоты к диаметру, при котором отношение площади поверхности к объему будет минимальным. Известно, что площадь поверхности цилиндрических сосудов с плоскими крышками минимальна при Н/Д = 2. При таком отношении минимальна и масса металла, расходуемого на построение цилиндрического аппарата. Расход металла может быть уменьшен также при замене плоских крышек выпуклыми. Во многих случаях к значительному уменьшению массы аппарата приводит переход от клепаных конструкций к сварным, рационализация устройства отдельных узлов, применение металлов повышенной прочности и пластических материалов (текстолита, винипласта и др.).

При проектировании аппаратов необходимо также обращать внимание на технологичность оборудования. Технологичной (с точки зрения машиностроения) называют такую конструкцию, которая может быть изготовлена с наименьшими затратами времени и труда.

Аппарат должен иметь по возможности приятную для взгляда форму и окраску.

Экономические требования

Понятие об оптимизации при проектировании. Экономические требования, предъявляемые к аппаратам, могут быть разделены на две категории: требования к проектированию и сооружению аппаратов и требования к построенной машине, находящейся в эксплуатации.

С точки зрения этих требований стоимость проектирования, сооружении и эксплуатации машины должна быть возможно более низкой.

Аппараты, удовлетворяющие эксплуатационным и конструктивным требованиям, неизбежно отвечают также и экономическим требованиям. При внедрении новой техники и более современных аппаратов может случиться, что более современный аппарат окажется более дорогим. Однако в этом случае, как правили, стоимость эксплуатации аппаратов уменьшается, а качество продукции улучшается, и, таким образом, внедрение нового аппарата становится целесообразным. Более подробно экономические требования рассматриваются в курсах организации производства и экономики промышленности.

При проектировании аппарата необходимо стремиться к тому, чтобы процесс, протекающий в нем, осуществлялся в оптимальном варианте. Задача оптимизации заключается к той, чтобы выбрать такой вариант, при котором величина, характеризующая работу аппарата (критерий оптимальности), имела оптимальное значение. В качестве критерия оптимальности чаще всего выбирают стоимость продукции. В таком случае перед проектировщиком ставится задача - спроектировать аппарат с такими данными, которые обеспечат минимальную себестоимость продукции.

Главнейшим этапом оптимизации являются выбор критерия оптимизации и составление математической модели аппарата. Пользуясь этой моделью, при помощи электронных вычислительных машин находят оптимальный вариант решения .

полирование шлифование пищевой

2. Механические процессы

Шлифование

Шлифование и полирование применяется при переработке проса, овса и кукурузы (шлифование), риса, гороха, ячменя и пшеницы (шлифование и полирование).

При шлифовании с поверхности шелушенного зерна удаляют плодовые и семенные оболочки, частично алейроновый слой и зародыш.

Шлифование улучшает внешний вид, сохраняемость и кулинарные свойства крепы. Однако шлифование снижает биологическую ценность крупы, так как с клетчаткой и пентозанами удаляется значительная часть витаминов, полноценных белков, минеральных веществ, находящихся в зародыше, алейроновом слое и наружных частях мучнистого ядра .

Вальцедековый станок СВУ-2 (рис.) предназначен для шелушения гречихи и проса. Имеет одну деку. Зерно шелушится между абразивным барабаном и неподвижной абразивной или резиновой декой.

Вальцедековый станок СВУ-2

Из приемного бункера 7 посредством питающего валка 2 и шарнирной заслонки 3 зерно, распределяясь по длине вращающегося барабана 4 и деки 5, попадает в рабочую зону 6. Основа барабана - цилиндр из листовой стали с угольниками 7, расположенными по образующим. Для регулирования размера и формы рабочей зоны служит механизм, состоящий из декодержателя 8 и подвижной части 9 суппорта, которые посредством гайки 10 и винта 77 могут перемещаться по суппорту 12. Поворачивая винт посредством штурвала 14, можно изменять размер и форму рабочей зоны станка. Это необходимо, например, для шелушения гречихи, когда требуется придать рабочей зоне серповидную форму.

В нижней части декодержателя установлены с обеих сторон штыри 18, соединенные с винтовой тягой 19. Поворачивая маховик 20, можно изменять положение деки и придавать рабочей зоне клиновидную форму - оптимальную для шелушения проса. Продукты шелушения удаляются из машины через патрубок 17. Машина приводится в движение от электродвигателя 15 через клиноременную передачу 16. Для того чтобы снять деку, суппорт 12 вместе с декой поворачивают на соответствующий угол вокруг оси 13. Достаточно высоких технологических показателей достигают, применяя для шелушения гречихи песчаниковые барабан и деку, а для шелушения проса - абразивный барабан и эластичную деку из специальных резинотканевых пластин марки РТД.

Для шелушения гречихи необходимо через 24…36 ч насекать песчаниковый барабан и деку бороздками глубиной 1,0…1,2 мм с наклоном 4…5° к образующей. Число бороздок принимают 4…6 на 1 см окружности барабана в зависимости от крупности обрабатываемых зерен. При шелушении проса нужно каждые 3…4 дня восстанавливать шероховатую поверхность абразивного барабана и притирать к валку прорезиненную деку.

Рабочая поверхность барабана при обработке: гречихи - песчаниковая, проса - абразивная. Рабочая поверхность деки при обработке: гречихи - песчаниковая, проса - резиновая. Форма рабочей зоны станка при шелушении: гречихи - серповидная, проса - клиновидная.

Шелушильно-шлифовальная машина A1-ЗШН-З (рис. 4) предназначена для шелушения ржи и пшеницы при обойных помолах и ржаных сортовых помолах на мукомольных заводах, шлифования и полирования ячменя при выработке перловой крупы, шелушения ячменя на комбикормовых заводах. Ситовой цилиндр 4 машины установлен в корпусе 5 рабочей камеры, вал 3 с абразивными кругами 6 вращается в двух подшипниковых опорах 8 и 12. В верхней части он пустотелый и имеет шесть рядов отверстий, по восемь отверстий в каждом ряду.

Шелушильно-шлифовальная машина Al-ЗШН-З

На машине установлены приемный 7 и выпускной 1 патрубки. Последний снабжен устройством для регулирования продолжительности обработки продукта. Отводящий трубопровод крепят к фланцу патрубка, установленного в зоне кольцевого канала (для вывода мучки) корпуса 2. Привод машины осуществляется от электродвигателя 9 через клиноременную передачу 11. Корпус 5 рабочей камеры присоединен к корпусу 2, который в свою очередь устанавливается на станине 10.

Зерно, подлежащее обработке, через приемный патрубок поступает в пространство между вращающимися абразивными кругами и неподвижным перфорированным цилиндром. Здесь благодаря интенсивному трению при продвижении зерна к выпускному патрубку происходит отделение оболочек, основная масса которых через отверстия перфорированного цилиндра и далее через кольцевую камеру удаляется из машины.

С помощью клапанного устройства, размещенного в выпускном патрубке, регулируют не только количество выпускаемого из машины продукта, но и одновременно время его обработки, производительность машины и технологическую эффективность процесса шелушения, шлифования и полирования. Воздух засасывается через пустотелый вал и имеющиеся в нем отверстия, проходит через слой обрабатываемого продукта. Вместе с оболочками и легкими примесями через ситовой цилиндр он поступает в кольцевую камеру и далее в аспирационную систему.

Одна из наиболее часто встречающихся неисправностей - повышенная вибрация машины, которая происходит из-за износа абразивных кругов. Большой износ кругов приводит также и к уменьшению интенсивности обработки. Поэтому за состоянием кругов необходимо тщательно следить и своевременно заменять их. При замене перфорированного цилиндра необходимо освободить от крепления только одну крышку, снять ее, а затем через образовавшуюся кольцевую щель вынуть цилиндр.

Шелушильно-шлифовальные машины Al-ЗШН-З выпускают в четырех исполнениях с абразивными кругами для различных размеров зерен (от 80 до 120).

(рис. 5) предназначена для шлифования риса-крупы.

Шлифовальная машина А1-БШМ - 2,5

Шлифованию подвергается шелушеный рис с содержанием нешелушеных зерен не более 2%. Шлифовальная машина состоит из двух шлифовальных секций 15 и 19, смонтированных в корпусе, и рамы 4. Каждая шлифовальная секция имеет питатель 18, приемный патрубок 12, откидную крышку 16, ситовой барабан 9, шлифовальный барабан 8, разгрузитель и электродвигатель 20.

Машина снаружи закрыта стенками 7 и 7. Под шлифовальными секциями 15 и 19 установлен бункер 2 для сбора и вывода мучки из машины. Привод имеет защитное ограждение 13 и дверцу 14 для технического обслуживания.

Шлифовальный барабан 8 набран из абразивных кругов. Со стороны поступления продукта он имеет шнековый питатель 10, а со стороны выхода - крыльчатку 5. Разгрузитель 6 представляет литой стакан с отверстием, которое перекрывается грузовым клапаном. На рычаге клапана по резьбе перемещается груз.

Рисовая крупа через питатель поступает в шлифовальную секцию и шнеком подается в рабочую зону, где, проходя между вращающимися шлифовальным и ситовым барабанами с гонками, подвергается шлифованию. Мучка при этом через сито просыпается в бункер 2 и выводится самотеком из машины. Шлифованная крупа, преодолевая усилие грузового клапана, поступает в патрубок 3 и также выводится из машины.

Настройка шлифовальной машины заключается в выборе оптимальной продолжительности обработки рисовой крупы. Для этого, как указано выше, разгрузители снабжены грузовыми клапанами, позволяющими путем изменения положения грузов на рычагах регулировать усилие подпора в рабочей зоне. Наблюдая визуально через люк разгрузочного патрубка за выходящим продуктом, а также за нагрузкой электродвигателя по показанию амперметра, подбирают требуемое усиление грузового клапана и положение нижней заслонки питателя .

3. Гидромеханические процессы

Основные закономерности фильтрования

Ввиду небольшого размера отверстий в слое осадка и фильтровальной перегородке, а также малой скорости движения жидкой фазы в них можно считать, что фильтрование протекает в ламинарной области. При этом условии скорость фильтрования в каждый данный момент прямо пропорциональна разности давлений и обратно пропорциональна вязкости жидкости фазы и общему гидравлическому сопротивлению слоя осадка и фильтровальной перегородки. В связи с тем, что в общем случае в процессе фильтрования значения разности давлений и гидравлического сопротивления слоя осадка с течением времени изменяются, то переменную скорость фильтрования w (м/сек) выражают в дифференциальной форме, а основное уравнение фильтрования имеет вид:

где V - объем фильтрата, м3; S - поверхность фильтрования, м2; t - продолжительность фильтрования, сек; DR - разность давлений, Н/м2; m - вязкость жидкой фазы суспензии, Н×сек/м2; Roc - сопротивление слоя осадка, м-1; Rф.п. - сопротивление фильтровальной перегородки (его можно считать приблизительно постоянным).

Величина Rос по мере увеличения толщины слоя осадка изменяется от нуля в начале фильтрования до максимального значения в конце процесса. Для интегрирования уравнения (1) необходимо установить зависимость между Rос и объемом полученного фильтрата. Учитывая пропорциональность объемов осадка и фильтрата, обозначим отношение объема осадка Vос к объему фильтрата V через х0. Тогда объем осадка Vос = х0×v. Вместе с тем объем осадка может быть выражен как Vос = hoc×S, где hoc - высота слоя осадка. Следовательно:

V×xo=hoc×S.

Отсюда толщина равномерного слоя осадка на фильтровальной перегородке составит:

а его сопротивление

где ro - удельное сопротивление слоя осадка, м-2.

Подставив значение Roc из выражения (3) в уравнение (1) получим:

. (4) .

Литература

1. Драгилев А.И., Дроздов В.С. Технологические машины и аппараты пищевых производств. - М.: Колос, 1999, - 376 с.

Стабников В.Н., Лысинский В.М., Попов В.Д. Процессы и аппараты пищевых производств. - М.: Агропромиздат, 1985. - 503 с.

Машины для шелушения и шлифования зерновых культур. #"justify">. Процессы и аппараты пищевых производств: конспект лекций по курсу ПАПП Часть 1. Иванец В.Н., Крохалев А.А., Бакин И.А., Потапов А.Н. Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. - Кемерово, 2002. - 128 с.

пищевых производств»

Принятые условные обозначения

– работа, Дж;

– удельная поверхность зернистого слоя, м 2 /м 3 ,

b – коэффициент температуропроводности, м 2 /с;

– удельная теплоемкость вещества, Дж/(кг·с);

– коэффициент диффузии, м/с 2 ;

– диаметр, м;

– поверхность теплообмена, м 2 ;

– площадь поперечного сечения, м 2 ;

g – ускорение свободного падения, м/с 2 ;

H – напор насоса, высота, м;

h – высота, м; удельная энтальпия, Дж/кг;

– коэффициент скорости процесса (теплопередачи, Вт/(м 2 /К),

(массопередачи, кг/(м 2 ·с·ед. движ. силы);

– длина, м;

L – работа;

– массовый расход, кг/с;

– масса вещества, кг;

– частота вращения, с -1 ;

– мощность;

Р – сила, Н;

р – гидростатическое давление, Н/м 2 ;

Q – количество вещества, тепла (тепловой поток), Дж;

q – удельный тепловой поток, Дж/м 2 ;

– радиус, м;

Т – абсолютная температура, К;

– периметр, м;

– объем, м 3 ;

v – удельный объем, м 3 /кг ;

– объемный расход, м 3 /с;

– мольная, массовая, относительная массовая доля компонента жидкости в растворе;

– мольная, массовая, относительная массовая доля компонента газа в смеси;

– коэффициент теплоотдачи, Вт/(м 2 /К);

– коэффициент массоотдачи, кг/(м 2 ·с·ед. движ. силы);

– толщина стенки, пленки жидкости, пограничного слоя, зазор, м;

– порозность зернистого слоя, относительная шероховатость поверхности;

φ – угол, химический потенциал;

η – КПД системы, установки;

– коэффициент теплопроводности, Вт/(м·К);

μ – динамический коэффициент вязкости, Па·с;

– безразмерная температура;

– плотность вещества, кг/ м 3 ;

– коэффициент поверхностного натяжения, Н/м;

τ – время, с;

– коэффициент местного сопротивления.

Лекция 1. Общие положения

Совокупность тел, взаимодействующих между собой, представляет систему . Изменение состояния какой-либо системы, ее беспрерывное движение и развитие, происходящие в природе, производстве, лаборатории, обществе представляют собой процесс.

Нами будут рассматриваться процессы, создаваемые в определенных технологических целях.

Технология – наука о практическом применении законов физики, химии, биологии и других базисных наук для проведения технологических процессов. Эта наука возникла как самостоятельная отрасль знания в конце XVIII века в связи с ростом крупного машинного производства.

В пищевой промышленности осуществляются разнообразные процессы, в которых исходные материалы в результате взаимодействия претерпевают глубокие превращения, сопровождающиеся изменением агрегатного состояния, внутренней структуры и состава веществ. Совместно с химическими реакциями имеют место многочисленные механические, физические и физико-химические процессы. К ним относятся: перемешивание газов, жидкостей, твердых материалов; измельчение и классификация; нагревание, охлаждение и перемешивание веществ; разделение жидких и газовых неоднородных смесей; перегонка однородных многокомпонентных смесей; выпаривание растворов; сушка материалов и др. При этом тот или иной способ проведения того или иного процесса часто определяет возможность осуществления, эффективность и рентабельность всего технологического процесса в целом.

Для осуществления процессов необходимы машины и аппараты, иными словами процесс должен иметь определенное аппаратурное оформление.

Устройство, созданное человеком и выполняющее механическое движение для преобразования энергии, материалов и информации с целью полной замены или облегчения физического и умственного труда человека, увеличения его производительности, называется машиной .

Машины, предназначенные для преобразования обрабатываемого предмета (продукта), состоящего в изменении его размеров, формы, свойств или состояния, называются технологическими . К ним относятся также и аппараты.

Машины и аппараты, различающиеся по своему технологическому назначению и конструктивному оформлению, состоят в основном из типовых деталей и узлов.

Характерной особенностью машин является наличие неподвижных и движущихся элементов, включающих в себя рабочие органы, валы, подшипники, корпуса (станины), привод и т.п.

Аппараты состоят, как правило, из неподвижных элементов: обечаек, крышек, опор, фланцев и др.

Под словом «аппарат» понимается любое устройство, в котором протекает технологический процесс. Чаще всего аппарат является сосудом, снабженным различными механическими приспособлениями. Однако некоторые из рассматриваемых в дисциплине устройств, представляют собой типичные рабочие машины, например: центробежный экстрактор, дозатор, дробилку.

К числу основных аппаратов относятся тарельчатые и насадочные колонны, применяемые не только для проведения процессов ректификации, но и абсорбционных и экстракционных процессов и т.п.

Насосы, компрессоры, фильтры, центрифуги, теплообменники и сушилки также относятся к числу основных аппаратов и машин, которые в различных сочетаниях составляют типовое оборудование большинства пищевых производств.

Таким образом, в дисциплине «Процессы и аппараты пищевых производств» изучается теория основных процессов, принципы устройства и методы расчета аппаратов и машин, используемых для проведения технологических процессов .

Анализ закономерностей протекания основных процессов и разработка обобщенных методов расчета аппаратов производится исходя из фундаментальных законов природы, физики, химии, термодинамики и других наук. Курс построен на основе выявления аналогии внешне разнородных процессов и аппаратов независимо от отрасли пищевой промышленности, в которой они используются.

Идея об общности ряда основных процессов и аппаратов, применяемых в различных производствах, была высказана в России профессором Ф.А. Денисовым. В 1828 году он опубликовал «Пространное руководство к общей технологии или познанию всех работ, средств, орудий и машин, употребляемых в различных производствах». В этом труде основные процессы раскрываются с общих научных позиций, а не с точки зрения применения к тому или иному производству. Преимуществом такого обобщенного подхода к изучению процессов является то, что на основе использования законов базисных дисциплин (математики, физики, механики, гидродинамики, термодинамики, теплопередачи и др.) изучаются общие закономерности протекания процессов независимо от того, в каком производстве этот процесс используется.

Необходимость обобщенного изучения процессов и аппаратов была поддержана Д.И. Менделеевым, который в 1897 году опубликовал книгу «Основы фабрично-заводской промышленности». В ней он изложил принципы построения курса «Процессы и аппараты» и дал классификацию процессов, которая используется до сих пор.

Основываясь на идеях Д.И. Менделеева, профессор А. К. Крупский ввел новую учебную дисциплину по расчету и проектированию основных процессов и аппаратов в Петербургском технологическом институте.

Значительное развитие наука о процессах и аппаратах получила в трудах наших российских ученых: В.Н. Стабников, В.М. Лысянский, В.Д. Попов, Д. П. Коновалова, К. Ф. Павлова, А. М. Трегубова, А. Г. Касаткина, Н.И. Гельперина, В.В. Кафарова, А.Н. Плановского, П.Г. Романкова, В.Н. Стабникова и др.

За время становления курса «Процессы и аппараты пищевых производств» в него вошли четыре основные группы процессов: механические, гидромеханические, тепловые и массообменные. И при этом рассматриваются не только процессы, но и аппараты, в которых протекают эти процессы.