Меню Рубрики

Установки для разделения газов

Мембранное разделение газов

Для технологий мембранного разделения газов применяется современная половолоконная мембрана

Основой мембранной технологии разделения газов является мембрана, с помощью которой происходит разделение газов. Современная газоразделительная мембрана представляет собой полое волокно.

Для технологий мембранного разделения газов применяется современная половолоконная мембрана, состоящая из пористого полимерного волокна с нанесенным на его внешнюю поверхность газоразделительным слоем.

Пористое волокно имеет сложную асимметричную структуру, плотность полимера возрастает по мере приближения к внешней поверхности волокна. Применение пористых подложек с асимметричной структурой позволяет разделять газы при высоких давлениях (до 6,5 MПа).

Толщина газоразделительного слоя волокна не превышает 0,1 мкм, что обеспечивает высокую удельную проницаемость газов через полимерную мембрану.

Существующий уровень развития технологии позволяет производить полимеры, которые обладают высокой селективностью при разделении различных газов, что, соответственно, обеспечивает высокую чистоту газообразных продуктов. Современный мембранный модуль, используемый для технологии мембранного разделения газов, состоит из сменного мембранного картриджа и корпуса. Плотность упаковки волокон в картридже достигает значений 3000-3500 квадратных метров волокна на один кубический метр картриджа, что позволяет минимизировать размеры газоразделительных установок.

Газоразделительный картридж — схематичный вариант.

Корпус модуля имеет один патрубок для входа исходной смеси газов и два патрубка для выхода разделенных компонентов.

Разделение смеси с помощью мембранной технологии происходит за счет разницы парциальных давлений на внешней и внутренней поверхностях половолоконной мембраны.

Газы, «быстро» проникающие через полимерную мембрану (например H2, CO2, O2, пары воды, высшие углеводороды), поступают внутрь волокон и выходят из мембранного картриджа через один из выходных патрубков.

Газы, «медленно» проникающие через мембрану (например, CO, N2, CH4), выходят из мембранного модуля через второй выходной патрубок.

Принципиальная схема работы мембранной азотной установки

Принципиальная схема работы мембранной кислородной установки

источник

Установки разделения воздуха

НПК «Грасис» занимается производством, поставками, пуско-наладкой и полным перечнем сервисных услуг такого востребованного оборудования, как установки разделения воздуха для получения азота и кислорода. Данные системы широко применяются в самых различных областях:

  • нефтегазовой, химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности;
  • электронике и электроэнергетике;
  • металлургии;
  • строительстве;
  • на предприятиях, которые занимаются оптовой торговлей техническими газами.

Установка разделения воздуха позволяет получить кислород или азот в газообразном состоянии, в зависимости от нужд заказчика.

Специалисты НПК «Грасис» используют самые современные технологии и качественные комплектующие при производстве такого оборудования, как установки для разделения воздуха. Это позволяет обеспечить безопасность персонала и добиться высоких показателей чистоты получаемых газов:

Основные типы установок для разделения воздуха

В основу каждого метода разделения газов заложены разные принципы. Мембранные установки производят разделение воздуха за счет различной скорости проникновения отдельных веществ (компонентов) через сверхтонкие полимерные мембраны. Данный процесс, в свою очередь, реализуется вследствие перепада парциальных давлений с разных сторон мембраны. Соответственно, компоненты воздуха можно разделить на трудно- и легкопроникающие через полимерные фильтры газы. Как правило, установки, работающие по мембранному принципу, ориентированы на производство азота и для подготовки и переработки попутного нефтяного газа. Получаемый объем газа, а также его чистота определяются многими факторами и рассчитываются согласно техническому заданию от Заказчика.

Кроме того, большое внимание необходимо уделить процессу подготовки воздуха. Значительным преимуществом при эксплуатации установок данного типа – возможность гибкой регулировки чистоты вырабатываемого газа.

Адсорбционный способ разделения базируется на принципе различной зависимости скорости поглощения компонентов газовой смеси адсорбентом от давления и температуры. Данный процесс основан на способности адсорбента поглощать тот или иной газ в прямо пропорциональной зависимости от давления. Так, на примере азотной установки, в то время как в адсорбере, находящемся под давлением, кислород поглощается адсорбентом, в другом адсорбере происходит сброс давления и регенерация адсорбента. Во время работы установки разделения воздуха адсорберы поочередно находятся в стадии поглощения и регенерации. Установки короткоцикловой безнагревной адсорбции (КБА) предназначены для получения газообразного кислорода или азота. Происходит разделение воздуха в полностью автоматическом режиме.

Основные преимущества адсорбционного оборудования:

  • простота эксплуатации и монтажа;
  • относительная ценовая доступность;
  • легкость в обслуживании;
  • компактность основных аппаратов, входящих в установку;
  • высокая степень автоматизации процесса, безопасности и надежности.

Специалисты нашей компании готовы осуществить профессиональный пуск и монтаж адсорбционного оборудования для разделения воздуха на объекте заказчика. Мы осуществляем весь комплекс работ, начиная от подготовки проектной и рабочей документации и заканчивая шеф-монтажом.

Адсорбционные комплексы широко востребованы в фармацевтике, микроэлектронике, пищевой промышленности, при необходимости постоянно получать кислород для газовой резки, сварки и пайки металлов , в микробиологии и рыбоводстве. Наряду со всеми преимуществами и экономичностью метода КБА следует отметить, что он не дает возможности получать сжиженные газы и технический кислород высокой степени чистоты. Данных показателей позволяет достичь криогенный способ разделения воздуха.

Принцип работы и сфера применения криогенных систем

Функционирование данных комплексов базируется на низкотемпературной ректификации сжиженного воздуха. Вследствие разности температур кипения отдельных компонентов смеси появляется возможность отбирать тот или иной газ на разных стадиях процесса. Воздух при переработке находится в двух состояниях – парообразном и жидком. Во время движения по ректификационной колонне вверх паровая фаза обогащается компонентом с более низкой температурой кипения (азотом), а стекающая вниз жидкая фаза насыщается кислородом.

С конструкционной точки зрения криогенные комплексы для разделения воздуха достаточно сложно устроены. На пуск и выход высокотехнологичных систем на заданную мощность уходит значительно больше времени, чем у мембранного или адсорбционного оборудования. Данные комплексы требуют наличия высокопрофессионального персонала для обслуживания, а также расходуют значительное количество энергии. Тем не менее, криогенное оборудование позволяет получить чистый сухой воздух под высоким давлением, а также свободный от примесей медицинский кислород (согласно требованиям ГОСТ 6331-78 и ГОСТ 5583-78).

Оборудование для выдачи сжиженного газа применяется в следующих случаях:

  • необходимость резервирования криогенных жидкостей при неравномерном потреблении кислорода или азота, а также наличии пиковых нагрузок.
  • Наличие строгих требований технологического процесса на предприятии. Некоторые химические процессы основаны на использовании методов глубокого охлаждения веществ. Установка разделения воздуха позволяет обеспечить постоянную подачу криогенных жидкостей.

Когда предприятие занимается хранением и транспортировкой жидкого азота и жидкого кислорода.

Основные показатели, которыми следует руководствоваться при выборе оборудования для разделения воздуха

Специалисты НПК «Грасис» предоставят подробную консультацию относительно экономической выгоды и целесообразности использования того или иного типа оборудования. Как правило, основными вопросами для заказчика должны стать следующие:

  1. Какая необходима чистота продуктов разделения воздуха на выходе. Технологические процессы на разных производствах требуют различных показателей. Например, азот повышенной чистоты (99,999) можно получить адсорбционным и криогенным методами. Азот с чистотой до 99,9% выгоднее всего получать мембранным способом разделения воздуха. Технический кислород с чистотой не выше 95% добывается на адсорбционных установках.
  2. В каком виде нужны продукты разделения воздуха и каков должен быть их перечень. Адсорбционные и мембранные комплексы дают возможность получить только 1 вещество – азот или кислород в газообразном виде. В то время, как криогенное оборудование позволяет одновременно добывать кислород, азот, аргон (по требованию заказчика и другие газы).
  3. Энергетическое потребление систем разделения воздуха. Это достаточно важный показатель, т. к. обязательно следует учитывать удельный расход электроэнергии на кубометр или килограмм получаемого продукта.
  4. Производительность комплекса.
  5. Условия эксплуатации оборудования для разделения воздуха. От данных показателей зависит количество обслуживающего персонала на предприятии, частота проведения ремонта отдельных элементов.

Преимущества сотрудничества с НПК «Грасис»

Поставляемое нами оборудование:

  • дает возможность разделять воздух на необходимые в технологическом процессе компоненты с заданной степенью чистоты;
  • может доставляется на объект заказчика в модульном виде, что обеспечивает сжатые сроки разгрузки и монтажа;
  • быстро проходит стадию пуско-наладки благодаря высокой квалификации и большому опыту наших сотрудников;
  • прошло весь комплекс заводских испытаний, что минимизирует вероятность выхода отдельных его компонентов из строя и обеспечивает длительную бесперебойную эксплуатацию.

Вы всегда сможете получить у наших сотрудников необходимую консультацию по разделению такого технологически важного вещества, как воздух. Мы осуществляем выполнение заказов «под ключ», что включает в себя как подготовку необходимой документации, так и обучение персонала на месте использования оборудования.

Более подробно Вы можете ознакомиться с азотным и кислородным оборудованием на странице www.grasys.ru

Узнать более подробно о выполненных проектах компании

источник

Газоразделительные установки

Газоразделительные установки — оборудование для выделения необходимых газов из газовой смеси. К газоразделительному оборудованию относятся азотные установки (станции), кислородные установки (станции), водородные установки, системы подготовки ПНГ и другое оборудование. В настоящее время существует три основных метода разделения газа: адсорбционное, мембранное и криогенное.

Мембранное разделение газов — это технология, использующая принцип фильтрации газов через специальные мембраны. Мембранная газоразделительная установка включает в себя блок мембранных модулей, через которые продувается подготовленный газ. Половолоконные мембраны, входящие в состав мембранных модулей, представляют собой трубки со стенками решетчатой структуры, через которые наружу проходят только молекулы определённых газов, молекулы других газов остаются в трубке. Газы, находящиеся снаружи и внутри мембранных трубок, разводятся по разным газопроводам. Отфильтрованные таким образом газы подготавливаются и подаются потребителю либо в резервуар.

Читайте также:  Установка и крепление на днище

Мембранные азотные установки состоят из газоразделительного блока с мембранными модулями, систем подготовки воздуха (осушение, подогрев, очистка), компрессора, привода компрессора других компонентов. В основном, в азотных установках используются поршневые компрессоры и винтовые компрессоры, а также их комбинация. В качестве привода компрессоров могут выступать дизельные двигатели, электродвигатели, газопоршневые двигатели. По типу исполнения различают следующие виды азотных газоразделительных установок:

  • передвижные азотные мембранные компрессорные станции — размещены на шасси грузового автомобиля, либо на прицепе. Все компоненты азотной станции находятся под капотом и утеплены. Привод в подавляющем большинстве случаев — дизельный. Компрессор устанавливается обычно поршневой либо в паре с винтовым компрессором. Передвижные азотные установки (станции) применяются в нефтегазовой промышленности для нефтесервисных работ, работ на нефтегазовых скважинах (капитальный ремонт скважин, колтюбинг и т.д.), для прочистки магистральных трубопроводов и пр.
  • носимые азотные мембранные станции — также называют мобильными азотными станциями, схожи компоновкой с передвижными азотными станциями, но размещены на салазках (полозьях), что позволяет буксировать их по снегу и земле. Также выпускаются в модификации для транспортировки вертолётом. Удобны для использования на Крайнем Севере.
  • блочные азотные мембранные станции — азотные станции модульного типа, все компоненты станции находятся в утеплённом контейнере или блок-боксе, что позволяет в краткие сроки развернуть эффективный источник сжатого азота на минимально подготовленной площадке. Привод компрессоров — дизельный либо электрический. Используются в нефтегазовой отрасли, в добыче угля для инертизации выработок и тушения подземных пожаров.
  • стационарные азотные мембранные установки — размещены на раме, иногда производятся без компрессора (на входе получают сжатый воздух от внешнего источника). Используются в основном в цехах, помещениях заводов и фабрик для получения азота в фармацевтике, металлургии, пищевой промышленности, производстве ПЭТ-тары и т.д.

Адсорбционный метод разделения газов основан на принципе поглощения определённого газа специальным веществом — адсорбентом. Очищенная таким способом от лишних газов газовая смесь подаётся далее в систему, а на следующем этапе газоразделения происходит очистка (продувка) адсорбента от поглощенного газа.

Криогенные установки газоразделения работают при очень низких температурах, когда газы принимают жидкое агрегатное состояние. При криогенном разделении газов используется принцип испарения различных газов в своём температурном диапазоне.

источник

установка для разделения газов

Тематики

Справочник технического переводчика. – Интент . 2009-2013 .

Смотреть что такое «установка для разделения газов» в других словарях:

установка — 4.3 установка: Совокупность взаимосвязанных образцов ТС или систем, смонтированных для выполнения конкретной задачи в установленном месте. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

установка разделения воздуха — 3.32 установка разделения воздуха; ВРУ: Набор оборудования, предназначенный для получения из атмосферного воздуха технических газов (кислород, азот и аргон), а также смесей и концентратов редких газов (неоно гелиевая смесь, криптон ксеноновый… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Азотная установка — Азотные установки установки для получения азота. В промышленно развитых странах мембранные азотные установки практически полностью вытеснили альтернативные способы получения технического азота в случаях, когда не требуются большие его объёмы и… … Википедия

ГОСТ Р 54892-2012: Монтаж установок разделения воздуха и другого криогенного оборудования. Общие положения — Терминология ГОСТ Р 54892 2012: Монтаж установок разделения воздуха и другого криогенного оборудования. Общие положения оригинал документа: 3.1 атмосфера помещения, обогащенная кислородом: Атмосфера, в которой в результате максимально возможного… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Газофракционирующая установка — (a. gas fractional plant; н. Gasabsche >Геологическая энциклопедия

Газофракционирующая установка — служит для разделения смеси лёгких углеводородов на индивидуальные, или технически чистые, вещества. Г. у. входит в состав газобензиновых, газоперерабатывающих, нефтехимических и химических заводов. Мощность Г. у. достигает 750… … Большая советская энциклопедия

система — 4.48 система (system): Комбинация взаимодействующих элементов, организованных для достижения одной или нескольких поставленных целей. Примечание 1 Система может рассматриваться как продукт или предоставляемые им услуги. Примечание 2 На практике… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Нефтеперерабатывающий завод — (Oil Refinery) НПЗ это промышленное предприятие перерабатывающее нефть Нефтеперерабатывающий завод промышленное предприятие по переработке нефти и нефтепродуктов Содержание >>>>>>>>>>> … Энциклопедия инвестора

РЕКТИФИКАЦИЯ — (от позднелат. rectificatio выпрямление, исправление), разделение жидких смесей на практически чистые компоненты, отличающиеся т рами кипения, путем многократных испарения жидкости и конденсации паров. В этом осн. отличие Р. от дистилляции, при к … Химическая энциклопедия

источник

РАЗДЕЛЕНИЕ ГАЗОВЫХ СИСТЕМ (ОЧИСТКА ГАЗОВ)

Общие определения и назначение процесса.Под понятием разделения газовых неоднородных систем подразумевают вы­деление из аэрозолей частиц твердой и жидкой дисперсной фазы. Разделение аэрозольных систем преследует две основные цели: технологическую и защитную.

Под технологической целью понимают разделение аэрозоль­ных систем (воздуха и газов), когда последние входят в со­став компонентов, участвующих в проведении тех или иных тех­нологических процессов. Так, для сушки пищевых продуктов ча­сто в качестве сушильного агента используют воздух. Воздух используют также для аэрации массы в бродильных и многих биохимических производствах. Он необходим в аэрозольном и пневмотранспорте.

Во всех приведенных примерах поступающий для проведения технологических процессов воздух должен быть очищен от раз­личного рода механических примесей. В биохимических произ­водствах воздух очищают и от микроорганизмов, т. е. делают его стерильным. С другой стороны, воздух, выходящий из су­шильных установок (для сушки молока, сахара, бульонов, со­ков и других продуктов), содержит частицы этих продуктов. На­личие ценных пищевых компонентов имеет место в воздухе, выходящем из аэрозольных и пневмотранспортных устройств, мельничных и дробильных установок.

Выделение из воздуха, выходящего из подобного рода уста­новок и устройств, ценных компонентов – необходимое условие, повышающее выход продукта и экономичность всего производ­ства.

Когда говорят о защитной цели очистки аэрозолей, имеют в виду прежде всего защиту человека и окружающей среды от нежелательного воздействия на них различных примесей, содер­жащихся в воздухе или газах, выходящих из энергетических или технологических установок.

Способы очистки газа.В настоящее время различают следу­ющие основные способы разделения или очистки газовых си­стем: осаждение под действием силы тяжести; осаждение под действием центробежных сил; фильтрование; мокрая очистка; осаждение под действием электростатических сил.

Осаждение под действием силы тяжести применяют в том случае, когда дисперсная фаза аэрозолей имеет достаточно круп­ные и тяжелые частицы размером более 100 мкм. В газоочистителях газ многократно изменяет направление своего дви­жения. За счет инерции частицы в местах резкого изменения направления движения отделяются от основного потока газа и оседают вниз.

Для осаждения под действи­ем центробежных сил применяют циклоны (рис. 16), которые по своему принципу действия анало­гичны гидроциклонам. Аэрозоль подается в циклон со скоростью 20-25 м/с. Под действием цент­робежной силы частицы дисперс­ной фазы отбрасываются к стен­кам корпуса и опускаются в сбор­ник. Очищенный газ выходит на­ружу.

В промышленных условиях для более эффективной очистки газов используют не один циклон больших размеров, а батарею циклонов, которые часто называют мультициклонами.

Рис. 16. Схема циклона:

1 – корпус; 2 – выходная труба; 3 – входная труба;

4 – сборник частиц дисперсной фазы

Циклонная очистка газов применяется в тех случаях, когда надо выделять частицы, имеющие размер более 10 мкм. Степень разделения составляет 70-95 %.

Среди различных способов очистки газов фильтрованием наи­большее распространение получили те из них, в которых исполь­зуются рукавные фильтры (рис. 17). Аэрозоль через патрубок для входа попадает во внутренние полости рукавов, изготовленных из каких-либо фильтрующих тканей. Частицы твердых веществ оседают на поверхности ткани. За счет специального встряхивающего механизма и общей подвески рукава периоди­чески подвергаются механическому встряхиванию. Накопленный слой твердых частиц под воздействием этого сбрасывается вниз в сборный бункер, оснащенный специальным разгрузочным уст­ройством. Одновременно со встряхиванием в фильтровальную камеру подают воздух, который пронизывает фильтры с наруж­ной стороны и способствует освобождению их от осевших ча­стиц.

Воздух для обдува должен иметь температуру выше точки росы, иначе пары, содержащиеся в нем, начнут конденсироваться и увлажнять фильтры и частицы, осевшие на нем. В этом слу­чае будет происходить так называемое зависание фильтров.

Рукавные фильтры позволяют осуществлять очистку высо­кодисперсных аэрозольных систем (пылей), имеющих размер ча­стиц дисперсной фазы в порядке 10 мкм и менее. Степень очи­стки на них высокая и достигает 98-99 %.

Для получения стерильного воздуха, т. е. для удаления из него микроорганизмов, применяют различные полимерные нетканые фильтровальные материалы, содержащие бактерицид­ные вещества. Известны фильтры для очистки воздуха от микро­организмов и без применения бактерицидных веществ. Они представляют собой камеры, в которых устанавливаются рамы со стекловолокном, базальтовым волокном или губчатые пенопласты.

Рис. 17. Схема рукавного фильтра:

1 –патрубок для входа аэро­золя; 2 – корпус фильтровой камеры;

3 –матерчатый рукав; 4 –подвеска; 5 – патрубок для выхода очищенного газа; 6 –встряхивающий механизм; 7 – сборный бункер; 8 –разгрузоч­ный патрубок

Тонкодисперсные аэрозольные системы можно очищать также, используя мокрую очистку газов. Это по существу про­мывка газа водой или какой-либо другой жидкостью. Суть этой очистки заключается в том, что газ движется через слой жидко­сти или проходит через камеру, в которой распыливается вода (рис. 18).

Читайте также:  Установки лазерной резки компактные

Рис. 18. Схема установки для мокрой очистки газов:

1 – патрубок для входа аэрозоля; 2 – корпус ус­тановки;

3 – коллектор фор­сунок; 4 – патрубок для выхода очищенного газа;

5 – патрубок для выхода смеси воды и частиц дис­персной фазы

При подъеме аэрозоля в камере установки происходит сталкивание частиц его дисперсной фазы с капельками воды. Агломераты капелек воды и частиц оседают вниз. Уста­новки для мокрой очистки газов называют скрубберами. Сте­пень очистки газа в скрубберах зависит от размеров частиц. Если для частиц размером 5-30 мкм степень очистки состав­ляет 95-98 %, то для частиц 2-5 мкм эта величина снижается до 85-90 %.

Суть работы устройств для осаждения под действием элект­ростатических сил заключается в том, что фильтровальная камера имеет два электрода (рис. 19). Под действием электри­ческого поля происходит ионизация газа и частицы начинают двигаться к тому или другому электроду в зависимости от их заряда. Образовавшийся слой частиц с электрода и стенок ка­меры опускается вниз и через выгрузной патрубок отводится из нее. В электроочистителях используют постоянный ток. В силу ряда причин, главная из которых связана со сложностью соблю­дения условий безопасной работы, электроочистители в пищевой промышленности применения почти не нашли.

Рис. 19. Схема установки для электроочистки газов:

1 – выгрузной патрубок; 2 – камера; 3 – электрод;

4 – патрубок для выхода очищенного газа;

5 – па­трубок для входа неочи­щенного газа

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ

Сущность и назначение измельчения.В общем виде процесс измельчения можно определить как деление какого-то твердого (или условно твердого) материала на части. Любой процесс измельчения сопровождается увеличением поверхности контакта исходного материала с окружающей средой, сохранением объ­ема материала и увеличением количества частей или частиц ма­териала.

Процессы измельчения, которые часто называют процессами дезинтеграции, различного рода сырья и материалов имеют ог­ромное распространение во многих отраслях народного хозяй­ства. В общественном питании измельчение осуществляют в сле­дующих целях: для подготовки сырья к приготовлению пищи, придания продукту требуемой консистенции, порционирования продукта, утилизации отходов сырья и остатков пищи.

Значительная часть продуктов, используемых в обществен­ном питании, при измельчении легко поддается деформации и имеет большую влажность: мясо, хлеб, овощи, рыба и т. д. Эти продукты могут быть отнесены к условно твердым.

Классы и степень измельчения.В зависимости от размеров кусков исходного материала и конечного продукта измельчение подразделяют на два основных вида: дробление и помол, или размол. Дробление – это процесс измельчения крупных кусков, помол – мелких. Дробление и помол в свою очередь подразде­ляются на несколько классов (табл. 1).

Таблица 1. Классификация дробления и помола

Класс измельчения Размер кусков исходного материала, мм Размер кусков (частиц) измельченного материала, мм
Дробление:
крупное
среднее
мелкое 1-5
Помол:
грубый 1-5 0,1-0,04
средний 0,1-0,04 0,015-0,005
тонкий 0,1-0,04 0,005-0,001
коллоидный 0,1 менее 0,001

Способы измельчения. Способы измельчения (рис. 20) под­разделяют на следующие: раздавливание, раскалывание, раз­ламывание, резание, распиливание, истирание, измельчение с помощью удара.

При раздавливании под действием нагрузки, создаваемой си­лой F на нажимную плиту, материал деформируется по всему объему. При этом внутреннее напряжение в нем постепенно повышается. При повышении внутреннего напряжения выше пре­дела прочности сжатия материал разрушается. При этом обра­зуются частицы различного размера и различной формы.

Рис. 20. Способы измельчения:

а – раздавливание; б – раскалывание с опорной плитой;

в – раскалывание между клинообразными рабочими элементами;

г – разламывание; д – резание; ж – рас­пиливание; з – истирание;

и –измельчение при стесненном ударе; к –измельче­ние при свободном ударе:

1 – опорная плита; 2 –измельчаемый материал; 3 – нажимная плита;

4 – клинообразный рабочий инструмент; 5 –опоры; 6 –нож;

7 – пила; 8 –ударяющий инструмент

Процесс раскалывания осуществляется за счет создания боль­ших концентраций нагрузок в местах контакта материала с кли­нообразным рабочим элементом, на который воздействует сила F.

Процесс разламывания осуществляется за счет воздействия изгибающих сил F. Размеры и форма получаемых частиц при­мерно такие же, как и при раскалывании.

Процесс резания осуществляется лезвиями (ножами), под действием которых создается усилие F, направленное под опре­деленным углом к измельчаемому материалу. Кроме того, ножи совершают движение в плоскости, параллельной плоскости раз­деления материала. При резании материал можно измельчить на части заранее выбранных размеров и форм.

Распиливание осуществляется за счет использования пил, зу­бья которых представляют собой ножи. Воздействие пилы осу­ществляется путем нажима ее на измельчаемый материал, а также перемещения пилы в плоскости измельчения. Процесс распиливания легко управляем, что позволяет получить куски требуемых размеров.

Процесс истирания применяется при тонком и коллоидном помолах. Этот процесс осуществляется под воздействием на ма­териал сил, возникающих за счет перемещения опорной и на­жимной плит в противоположные стороны. На нажимную плиту оказывает внешнее воздействие сила F.

Процесс дробления за счет удара может быть осуществлен в двух вариантах: стесненным ударом, осуществляемым каким-либо твердым ударяющим инструментом, и свободным ударом за счет столкновения измельчаемого материала с твердой по­верхностью опорной плиты.

Машины и аппараты для измельчения. Эти машины, применяемые в пищевой промышленности и общественном питании, характеризуются большим многообразием конструктивных форм.

Ниже рассмотрены лишь некоторые из типов машин и аппа­ратов для измельчения.

Щековая дробилка (рис. 21) работает на принципе раздав­ливания. Материал, подвергаемый измельчению, загружают между щек. За счет усилий, оказываемых на подвижную щеку, материал раздавливается.

Рис. 21. Схема щековой дробилки:

1 – неподвижная щека; 2 – измель­чаемый материал; 3 – подвижная щека

В конусных дробилках (рис. 22) дробле­ние осуществляется за счет раздавливания и истирания. Исходный материал загружается в пространство, образованное между наружным неподвижным и внутренним вращаю­щимся конусами. Последний расположен экс­центрично по отношению к наружному конусу. Во многих конусных дробилках внутренний конус имеет изменяющуюся ось вращения, т. е. приводной вал, вращаясь, описывает ко­нусообразную поверхность.

Достаточно широкое распространение имеют вальцовые, или валковые, дробилки (рис. 23). Измельчаемый материал захваты­вается вальцами и, проходя между ними, дробится. Вальцовые дробилки работают на принципе раздавливания и истирания. Известны вальцовые дробилки, у которых оба вальца имеют одинаковую частоту вращения, а также у которых один из вальцов вращается с меньшей частотой, чем другой. В этом случае эффект истирания усиливается.

Рис. 22. Схема конусной дробилки:

1 – наружный неподвиж­ный конус; 2 – измельчае­мый материал;

3 –внутрен­ний подвижный конус

По принципу измельчения за счет стесненного удара рабо­тают молотковые дробилки (рис. 24). Через загрузочный бун­кер измельченный материал поступает в рабочую камеру, где он подвергается воздействию молотков, насаженных на стержни, вращающиеся вокруг центральной оси. Измельченный материал выходит из камеры через перфорированное днище.

Рис. 23. Схема вальцовой (валковой) дробилки:

1, 3 – вальцы (валки); 2 – измельчаемый материал

Рассмотренные машины и аппараты предназначены для круп­ного, среднего и мелкого дробления. В некоторых из них можно осуществлять грубый помол.

Далее рассмотрим аппараты, на которых производят грубый и средний помолы. На принципе стесненного удара и истирания работают дисковые дробилки, часто называемые дезинтеграто­рами (рис. 25). Из загрузочного бункера измельчаемый мате­риал поступает в камеру дезинтегратора и попадает между паль­цами неподвижного и подвижного дисков. В зазорах между пальцами происходит дробление. Измельченный продукт выхо­дит через разгрузочный патрубок. В некоторых дезинтеграторах вращаются оба диска с пальцами, вращение их осуществляется в разные стороны.

Рис. 24. Схема молотковой дробилки:

1– загрузочный бун­кер; 2 – измельчаемый материал; 3 – рабочая камера;

4 –молотки; 5 – перфорированное днище

Рис. 25. Схема дисковой дробилки (дискового дезинтегратора):

1 – разгрузочный патрубок; 2 – камера; 3 – вращающийся диск; 4 – пальцы;

5 – загрузочный бункер; 6 – приводной вал; 7 – неподвижный диск

В промышленности широко применяются шаровые мельницы. Принцип их работы основан на использовании удара и истира­ния. Шаровые мельницы представляют собой цилиндр, вращаю­щийся вокруг своей оси (рис. 26). Внутренняя полость ци­линдра заполнена шарами, изготовленными из твердых мате­риалов, чаще всего металла. Шары вместе с измельчаемым материалом при вращении корпуса мельницы поднимаются на некоторую высоту, затем под действием силы тяжести они падают и ударяют по материалу, заключенному между ними.

По принципу истирания работают измельчители, в которых в качестве рабочих органов используют жернова.

Рис. 26. Схема перемещения шаров в шаровой мельнице:

1 – корпус; 2 –измельчаемый материал; 3 –шары

Измельченный материал через коническое отверстие в верх­нем жернове поступает в зазор между ним и нижним жерновом. В этом зазоре происходит измельчение. Оба жернова враща­ются в разные стороны.

Все рассмотренные выше аппараты предназначены для из­мельчения твердых материалов и продуктов. Однако в общественом питании и пищевой промышленности часто возникает необходимость измельчения сырья и продуктов, которые со­стоят из твердых и мягких компонентов. К такому ценному сы­рью относятся, например, мясокостная, в частности реберная, часть мясных туш, позвоночник рыбы.

В настоящее время для измельчения мясокостного сырья при­бегают к его предварительному замораживанию при температу­рах 30-20 °С. Замораживание сырья позволяет измельчить его до частиц размером 10-50 мкм. Такое тонкое измельчение позволяет использовать мясокостное сырье в фаршах, особенно при производстве некоторых видов колбас, колбасок, котлет, люля-кебаба и т. п.

Читайте также:  Установка диафрагм на вертикальном трубопроводе

В общественном питании достаточно тонкому измельчению в больших количествах подвергают вареные овощи, свежие ягоды и фрукты. Для этой цели служат специальные измельчительные машины, называемые протирочными. В настоящее время известно много разных типов протирочных машин и устройств.

Рассмотрим их работу на примере протирочной машины для ягод и фруктов (рис. 27). Продукт, подвергаемый протирке, поступает из бункера в перфорированный цилиндр, в котором расположены вращающиеся рабочие лопасти. Центробежной си­лой продукт прижимается к перфорированному цилиндру. Под воздействием лопастей происходит его раздавливание и исти­рание. Будучи измельченным до пастообразного вида, продукт через перфорацию цилиндра поступает в корпус и оттуда в раз­грузочный патрубок.

Резание. Резание занимает в общественном питании наиболее важное место среди других процессов из­мельчения продуктов. Резанию подвергается большинство видов сырья, полуфабрикатов и про­дуктов.

Основная цель процесса резания заключается в разделении первона­чального продукта на части. Во мно­гих случаях эти части должны иметь определенную форму и размеры, а также требуемое качество поверх­ности среза.

Рис. 27. Схема протирочной машины для ягод и фруктов:

1 – разгрузочный патрубок; 2 –корпус; 3 –перфорированный цилиндр;

4 – приемный бункер; 5 – рабочие лопасти; 6 – приводной вал

ПРЕССОВАНИЕ

Сущность и назначение процесса.Сущность прессования заключается в том, что на продукт оказывают давление, под действием которого происходит изменение его свойств.

Среди механических процессов процесс прессования зани­мает промежуточное место. Прессование применяется и для создания однородных систем, и для их разделения.

В пищевой промышленности и общественном питании про­цессы прессования подразделяют на следующие виды: отжатие, предназначенное для отделения жидкости от влагосодержащих продуктов; формование и штамповка, предназначенные для придания продуктам, полуфабрикатам определенной гео­метрической формы; собственно прессование и брикетирова­ние, предназначенные для уплотнения сыпучих материалов или каких-либо разрозненных частиц в плотные агрегаты; экстру­зия, предназначенная для одновременного воздействия на про­дукт прессования и нагревания.

Отжатие в общественном питании осуществляется с двоя­кой целью. Во-первых, для отделения жидкости как более цен­ного компонента от твердого продукта. Обычно таким образом получают различные соки для последующего приготовления из них киселей, муссов, соусов.

Во-вторых, для отделения жидкости как менее ценного ком­понента от твердого продукта. Например, отделение сыворотки от творога при приготовлении некоторых кулинарных изделий из него.

Таким образом, отжатие – типичный процесс разделения твердых систем, содержащих жидкие фракции. Одновременно он является и процессом образования однородных систем, так как в результате получают однородную жидкость и однород­ный твердый уплотненный остаток, который может иметь форму брикета.

Формование и штамповка наиболее часто применяются в общественном питании при изготовлении кондитерских изде­лий и продуктов из теста, а также при приготовлении котлет и т. п. При этом процессе не происходит разделения системы. К процессам формования и штамповки может быть отнесена экструзия, при которой происходят формовка и изменение структуры материала.

Собственно прессование или брикетирование применяют для производства, например, мясных формованных продуктов из отдельных кусков после их варки, а также брикетов из от­ходов сырья и остатков пищи. В результате этих процессов получают однородную массу в виде брикетов, плит.

Экструзией называют процесс продавливания материала через профилирующие головки, в результате которого полу­чают продукт требуемой формы. При этом необходимо, чтобы материал продавливался при соответствующих температурах и давлениях. Давление создается специальными прессующими устройствами.

Экструзию все шире применяют в пищевых производствах и общественном питании. Этот процесс открывает большие перспективы при производстве многих продуктов.

Продукты, получаемые с помощью экструзии, имеют повы­шенные питательные свойства, меньшую плотность, большую гигроскопичность и хрупкость. Они лучше усваиваются орга­низмом человека. При экструзии овощей, мучных изделий они подвергаются бланшированию, которое задерживает окисли­тельные процессы и их порчу.

В качестве примера экструзионных процессов можно при­вести приготовление концентратов кулинарных соусов, не тре­бующих варки. Термообработка соусов осуществляется одно­временно с прессованием.

Основные факторы, влияющие на прессование.На про­цессы прессования оказывают влияние следующие основные факторы: величина давления; свойства и состав материала, осо­бенно его прочность и пористость; размеры материала; продол­жительность процесса прессования; термические условия про­ведения процесса; толщина прессуемого слоя.

В общем случае с увеличением давления эффективность прессования повышается. Однако величина давления при прес­совании ограничена технологическими особенностями произ­водства. Избыточное давление часто ведет к потерям ценных компонентов продукта, попаданию в готовый продукт отходов. Например, при отжатии плодов избыточное давление приводит к тому, что в сок попадают частицы кожуры или косточек. Кроме того, увеличение давления при прессовании связано с перерасходом энергии.

Совершенно очевидно, что при прессовании прочных, мало­пористых продуктов эффективность процесса уменьшается. Та­кие продукты в меньшей степени подвержены уплотнению, чем мягкие и пористые. Продукты, подвергающиеся брикетирова­нию, не должны содержать компонентов, несовместимых друг с другом. Наоборот, они должны обладать взаимной лип­костью. Для этих целей, например, при брикетировании в про­дукт добавляют связующую жидкость. Эффективность прессо­вания зависит от взаимного сцепления частиц, а также дейст­вия капиллярных сил, возникающих вследствие уплотнения частиц.

Обратно пропорциональное влияние на эффективность про­цесса прессования оказывает размер прессуемого материала. Поэтому при прессовании часто прибегают, когда это воз­можно, к предварительному измельчению исходного материала. Эффективность прессования находится в прямо пропорциональной зависимости от продолжительности процесса. В об­щем можно утверждать, что с увеличением продолжительности эффективность процесса прессования возрастает.

Наконец, о термических условиях проведения процесса. Здесь тоже есть определенные зависимости, которые связаны со свойствами материала и эффективностью процесса прессо­вания. Во многих случаях при отжатии сока из плодов их под­вергают нагреванию, которое способствует разрушению струк­туры и улучшению соковыделения. Нагревание используют при брикетировании.

Толщина прессуемого слоя обратно пропорциональна эф­фективности прессования. С увеличением толщины прессуе­мого слоя эффективность прессования резко падает. Например, при прессовании слоя творога высотой 150 мм продолжитель­ность процесса составляет около 25 мин. При уменьшении высоты слоя в 2 раза продолжительность прессования сокра­щается в 5 раз.

Аппараты для прессования (прессы).Эти аппараты характе­ризуются большим многообра­зием: прессы специального на­значения, прессы универсального назначения. Ниже рассмотрены лишь основные типы прессов.

К числу прессов специального назначения относятся гид­равлические прессы (рис. 28). На материал, подвергаемый прессованию, оказывает усилие поршень большого цилиндра, в котором на основе закона Паскаля создается такое же дав­ление, как в малом цилиндре.

Рис. 28. Схема гидравлического пресса:

1 – поршень малого цилиндра; 2 –поршень большого цилиндра;

3 –прессуемый материал; 4 – неподвижная плита

Суммарное усилие на поршень в малом цилиндре будет равно

где р – давление, Па; d1 – диаметр малого цилиндра, м.

Соответственно суммарное усилие на поршень в большом цилиндре можно определить по формуле

где d2 – диаметр большого цилиндра, м.

Соотношение сил давления (суммарных усилий) в большом и малом цилиндрах на основании формул (2 и 3) можно записать так:

Для отжатия применяют различного рода шнековые прессы (рис. 29). Сырье из загрузочного бункера поступает в перфо­рированный конус, внутри которого вращается шнек. Жид­кость, выделяемая из сырья под воздействием усилий, созда­ваемых шнеком, собирается внизу корпуса и выходит через патрубок. Величина создаваемого шнеком усилия регулируется размером за­зора между перфорированным ко­нусом и регулирующей пробкой. Чем меньше этот зазор, тем больше создаваемое усилие. Через этот за­зор выходит отжатый (обезвожен­ный) продукт.

Рис. 29. Схема шнекового пресса для отжатия:

1 – загрузочный бункер; 2 –корпус; 3 – перфорированный конус;

4 – конический шнек; 5 – регули­рующая пробка;

6 –патрубок для выхода жидкости; 7 – приводной вал

Среди формовочных аппаратов, которые также могут выполнять отжатие, наиболее известны барабан­ные (рис. 30). Формуемый мате­риал (тесто) с приемного лотка захватывается принимающим бара­баном. Далее на него воздействует штампующий барабан, на котором нанесен штамп рисунка. Отводя­щим барабаном материал, на который нанесен рисунок, пода­ется на лоток для готового продукта.

Для приготовления различных хлебобулочных изделий ши­роко используют ленточные формовочные аппараты (рис. 31). Они называются также прокаточными. Продукт, подлежащий формованию, пропускают между движущимися навстречу друг другу лентами (ленточными транспортерами).

Рис. 30. Схема барабанного формовочно-штамповочного аппарата:

1 – формуемый материал; 2 –приемный ло­ток; 3 – принимающий барабан;

4 – штам­пующий барабан; 5 – отводящий барабан;

6 – лоток для готового продукта; 7 – гото­вый продукт

Рис. 31. Ленточный формовочный аппарат:

Для осуществления экструзионных процессов применяют различные экструдеры. На рис. 32 представлена схема чер­вячного экструдера. Продукт, подлежащий экструзии, загру­жают в бункер. В зоне загрузки цилиндр имеет полости для охлаждающей воды. Из бункера продукт захватывает червяк, в левую часть которого поступает горячая вода, нагревающая продукт. Цилиндр также нагревается за счет работы электро­нагревателей. Нагретый или даже расплавленный продукт чер­вяком продавливается через фильтрующую сетку, а затем про­ходит через решетку и попадает в головку, из которой прохо­дит формующий канал.

Рис. 32. Схема червячного экструдера:

1 – полость для охлаждающей воды; 2 – червяк; 3 – канал для подачи в червяк горячей воды; 4 – цилиндр; 5 – фланец; 6 – головка; 7 –формующий канал головки; 8 –решетка; 9 –фильтрующая сетка; 10 –электрические нагреватели; 11 – за­грузочный бункер

источник