Pécs Miklós: Fermentációs feldolgozási műveletek

Átírás

1 Dr. Pécs Miklós Dr. Fehér Csaba Buapesti Műszaki és Gazaságtuományi Egyetem, Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertuomány Tanszék MŰVELETI SORREND 3. Tisztítás a termék és a szennyező anyagok elválasztása. Jellemző műveletek: az összes eigi kromatográia 4. Végtisztítás (polishing) a terméket a kereskeelmi orgalomba hozás előírásainak megelelő tisztaságig tisztítják. Jellemző műveletek: az összes eigi kristályosítás szárítás A szárítás művelete során általában szilár anyagból párologtatják el az olószert. A porlasztva szárításnál a olyaékcseppek elületén megy végbe a párolgás. Az anyag sokáig olyaék, csak a végén - amikor bepárlóik alakul szilár porrá. - Porlasztás - Elpárologtatás - Porleválasztás (ciklon,szűrő) A szárítás művelete során általában szilár anyagból párologtatják el az olószert. A porlasztva szárításnál a olyaékcseppek elületén megy végbe a párolgás. Az anyag sokáig olyaék, csak a végén - amikor bepárlóik alakul szilár porrá. - Porlasztás - Elpárologtatás - Porleválasztás (ciklon,szűrő) 3 4 A CSEPPEK PÁROLGÁSA Két szakaszra osztható: Amíg olyaékilm borítja a elületet, aig állanó a párolgási sebesség, a tömeg csökken, a ajsúly növekszik. 1 Csepp párolgása Amikor a elület megszára, már csak a kapilláris víz távozik lassabban párolog, a tömeg alig csökken, a térogat viszont állanó mara, ettől a ajsúly csökken. 0 száraási sebesség ajsúly tömeg 0 0, 0,4 0,6 0,8 1 víztartalom 5 6 BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertuomány Tanszék 1

2 A CSEPPEK PÁROLGÁSA Két szakaszra osztható: Amíg olyaékilm borítja a elületet, aig állanó a párolgási sebesség, a tömeg csökken, a ajsúly növekszik. 1 Csepp párolgása CSEPPEK PÁROLGÁSA A cseppek gyakran kérgesen száranak, belül üres héjat alkotnak: Amikor a elület megszára, már csak a kapilláris víz távozik lassabban párolog, a tömeg alig csökken, a térogat viszont állanó mara, ettől a ajsúly csökken. 0 száraási sebesség ajsúly tömeg 0 0, 0,4 0,6 0,8 1 víztartalom Hígabb Telített olatból 7 8 CSEPPEK PÁROLGÁSA ÁRAMLÁS SZERINT lehet: egyenáramú kevert áramú 9 10 PORLASZTÓFEJEK kialakítása szerint lehet: úvókás» mechanikus» pneumatikus orgótárcsás» tárcsás» úvókás» lapátos A porlasztás során különböző méretű cseppek keletkeznek. Ezek közül a legnagyobbak ülepenek a leggyorsabban és párolognak el utoljára, ezért méretezésnél a max -ot keressük, és erre számolunk. MECHANIKUS FÚVÓKÁK = egyázisú betáplálás (csak olyaék, segélevegő nélkül). A úvókában a olyaékot cirkulációs áramlásra kényszerítjük. A orgásban lévő olyaék a nyílásból kilépve összeüggő olyaékhártyakúpot alkot. A olyaék réteg egyre vékonyoik és végül cseppekre szaka BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertuomány Tanszék

3 MECHANIKUS FÚVÓKÁK A porlasztás során különböző méretű cseppek keletkeznek. Ezek közül a legnagyobbak ülepenek a leggyorsabban és párolognak el utoljára, ezért méretezésnél a max -ot keressük, és erre számolunk. 8K max v0 Bär egyenlet ahol: - a csepp átmérője K anyagi állanó σ elületi eszültség ρ a olyaék sűrűsége PNEUMATIKUS FÚVÓKÁK Kétázisú, a betáplált olyaékot a úvókában levegő áram segítségével porlasztják. Kisebb nyomással olgoznak és inomabb permetet anak, mint a mechanikus úvókák. Tapaós, viszkózus, anyagok, szuszpenziók szárítására is alkalmasak PNEUMATIKUS FÚVÓKÁK A maximális cseppméretet leíró egyenlet az alábbiak szerint alakul: D max ahol D a úvóka átmérője k és a konstansok a 0,45 levv D k D FORGÓTÁRCSÁS PORLASZTÓK A olyaék aagolása a sík tárcsa közepére történik, ahonnan a centriugális erő hatására leut, vékony ilmet képezve. D 0,46 0,46 0,08 max k 0,54 vk A olyaékmennyiség növelése esetén (állanó orulatszám mellett) a tárcsaátmérőt is növelni kell, ellenkező esetben a képzőött cseppek mérete változni og Dimenzió analízissel levezetve a különböző típusú porlasztóejek műköési egyenletei egyormává válnak: D max k Re We 0,08 0,46 kap D jellemző méret (úvóka átmérő, ilmvastagság, rés nyílása) Re vd vd lev Wekapilláris A méretezés alapja, hogy a legnagyobb méretű csepp is elpárologjon, mire kilép a készülékből. A csepp útját két szakaszra kell bontani: A ékút, amíg a ejből kilépő, leszakaó csepp lelassul és elveszi az állanó ülepeési sebességet. Az ülepeési szakasz, ahol a csepp állanó (relatív) sebességgel ülepeik. Mint minen szárításnál, itt is egyiejű hő- és anyagátaással kell számolni BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertuomány Tanszék 3

4 A másoik, ülepeési szakasz leírása az egyszerűbb, minen lamináris: Nu = + 0,6 Re 0,5 Pr 1/3 Sh = + 0,6 Re 0,5 Sc 1/3 abből a Nu = Sh = a tiszta iúzió, az aitív tag peig a konvekciós transzport. Kis cseppekre ( < 80 m) az ülepeési sebesség elhanyagolható, az aitív tag eltűnik. Ez vizes olatoknál minig érvényes vagy már a porlasztásnál, vagy a párolgás miatti méretcsökkenés következtében. A ékút leírása bonyolultabb, mert: a csepp körül az áramlás nem lamináris a csepp még nem gömb alakú, lüktet, hullámzik a csepp belsejében is van áramlás, hőtranszport a párolgás megvastagítja a elületi határréteget Nu = 3,3 Re 0,5 Pr 1/3 Fr -0,077 H/c p T Ebben a szakaszban a párolgás sokkal intenzívebb, mint az ülepeésnél. Sokszor a víz 90 %-a itt megy el. erre kell igyelni, erre kell méretezni ezért jobb az egyenáram 19 0 A szárítókamra sugarát tehát akkorára kell venni, hogy a ékút (egyenesen, vagy erén) beleérjen. a tárcsás porlasztóhoz tömzsi test kell, a úvókáshoz magasabb, karcsú. SZEMCSEMÉRET A porlasztva szárításnál kulcsparaméter a termék szemcsemérete. Ez egyenesen arányos a cseppek méretével. A méreteloszlás a porlasztóej típusától és a belépési sebességtől üggetlenül: A ékút hossza a cseppátmérő üggvényében közel másookú: 1 SZEMCSEMÉRET A FELÜLETI FESZÜLTSÉG A szemcseméret egyenesen arányos a cseppek méretével nézzük az ezt beolyásoló tényezőket: A betáplált olat elületi eszültsége viszkozitása koncentrációja 8K Első közelítés: újra a Bär egyenlet: v0 értékét etergensek hozzáaásával szabályozhatjuk. A mérési aatok igazolják, hogy a kapcsolat tényleg lineáris. A mérések szerint a viszkozitásnak nincs hatása egyezik az egyenlettel. 3 4 BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertuomány Tanszék 4

5 csepp mérete A CSEPPEK MÉRETE A CSEPPEK MÉRETE Az olat koncentrációja irektben nem beolyásolja a cseppek méretét. Viszont növeli a olyaék sűrűségét, ezáltal csökkenti a csepp méretét. A több olott anyag miatt ugyanakkora cseppekből nagyobb szemcsék lesznek. Kicsit megváltoztatja a elületi eszültséget is monoton növekvő, e nem lineáris kapcsolat. ügghet még a belépési sebességtől is (Bär egyenlet): Ez peig a porlasztó tárcsa kerületi sebességétől ügg: /v ,0001 0,000 0,0003 0,0004 0,0005 0,0006 8K v0 5 6 A SZÁRÍTÓ TERHELHETŐSÉGE A SZÁRÍTÓ TERHELHETŐSÉGE A szárító terhelhetőségét az kg elpárologtatott víz/óra mértékegységben aják meg. W (H levegő be H levegő ki ) = w víz H párolgási A bevitt hő mennyisége a levegő térogatáramától (ix, beépített érték) és a belépő hőmérséklettől (szabályozható) ügg. Ezt az anyag hőérzékenysége szabja meg. Az anyag hőmérséklete a párolgás miatt nem azonos a belépő hőmérséklettel, hanem 100 ok alatt mara (l. a neves hőmérő hőmérséklete). A kilépő levegő hőmérséklete terheléstől ügg minél nagyobb mennyiségű vizet kell elpárologtatni, annál alacsonyabb lesz. Határérték: az anyag elegenő mértékben szárajon meg ne marajon benne a kívántnál több víz, és ne tapajon a készülék és a ciklon alához. tapasztati úton, kísérletekkel lehet meghatározni BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertuomány Tanszék 5

6 31 3 Előnyei: az apró cseppek miatt nagy a ajlagos elület emiatt gyors a párolgás emiatt rövi a kontaktiő az anyag csak a neves hőmérő hőmérsékletéig melegszik kíméli a hőérzékeny anyagokat 33 BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertuomány Tanszék 6