ТАМАҚ ӨНІМДЕРІН ӨНДІРУДЕ ШИКІЗАТТЫ ӨҢДЕУДІҢ САЛМАҚ АЛМАСУ ҮДЕРІСТЕРІ

Тамақ өнімдерін өндіруде шикізатты өңдеудің салмақ алмасу үдерістері. Салмақ алмасу негідері. Салмақ алмасу заңдылықтары. Абсорбция. Экстракция. Кептіру.

Қазақ Ұлттық Аграрлық Университеті

Орындағандар: Қожантаева А, Кулышева Г

Тексерген: Қозықан С

Массаның (заттың) бір фазадан екінші фазаға өтуімен сипатталатын масса алмасу деп аталатын процестер химия, тамақ және т. б. өндірістерде жиі кездеседі. Фазалар сұйық, қатты, газ және бу күйлерінде болуы мүмкін. Өндірістерде негізінен төмендегі масса алмасу процестері жиі қолданылады.

Масса беру коэффициентінің физикалық мағынасы: фазалардың жанасу бетінен фаза ядросына (немесе кері бағытта) уақыт бірлігінде қозғаушы күші бірге тең болғанда, м беттен берілетін зат мөлшерін анықтайды.

Масса өту коэффициентінің физикалық мағынасы: масса өтудің қозғаушы күші біргк тең болғанда, фазалардың жанасу бетінің бірлігінен уақыт бірлігінде бір фазадан екінші фазаға өткен заттың мөлшерін көрсетеді. Масса алмасу процестерінң қозғаушы күшінің шамасы фазалардың өзара бағытына және олардың жанасу түріне байланысты болады.

Жылу өту процесі сияқты массаөту процесі де өте күрделі. Жылу өту процесінде жылу алмасатын орталар (жылутасымалдағыштар) көбінесе қатты қабырғамен ажыратылған болса, ал массаөту процесі фазалардың бір-бірімен тікелей жанасқан шекарасында болады. Массаөту процесінде масса (зат) бірінші фаза ішінде және фазалардың жанасу беті арқылы өтіп, екінші фаза ішінде де таралады.

Заттың бір фазадан жанасу шекарасына немесе кері бағытта, яғни бір фаза ішіндегі тасымалдануын масса беру деп атайды.

Массаөту процестерін 2 топқа бөлуге болады.

Бірінші топ (абсорция, экстракция және т. б. ) ең кемінде үш зат: біреуі-бірінші фаза, екіншісі-екінші фаза, ал үшіншісі -фазалар арасындағы тасымалданатын зат қатысады. Әр фазаны құрайтын заттар тасымалданатын затты тасушы болып, өздері бір фазадан екінші фазаға өтпейді. Мысалы, аммиак пен ауа қоспасынан аммиак сумен сіңірілгенде, ауа мен су тасымалданатын зат - аммиактың тасушысы болады, және оларды инертті газ немесе инертті сұйық деп те атайды.

Екінші топ (мысалы, ректификация) масса өту процесіне екі фазада тікелей қатысады, және олар тасымалданатын заттың инертті тасушысы болмайды

Абсорция. Газдар немесе булар мен газдар қоспаларынан бір немесе бірнеше құрастырушылардың сіңіргіш сұйық пен сіңірілуі абсорция процесі деп аталады. Абсорцияда зат газды фазадан сұйық фазаға өтеді. Газды сұйықтан ажыратып алу, яғни абсорцияға кері процесс десорбция деп аталады.

Айдау және ректификация. Гомогенді сұйық қоспаларды құрастырушыларының әртүрлі ұшқыштығына және сұйықпен бу фазаларының қарама-қарсы әрекеттеріне байланысты жартылай (жай айдау) немесе толық (ректифиация) ажырату. Мұнда масса сұйық фазадан булы фазаға және керісінше (булы фазадан сұйық фазаға) өтеді.

Экстракция. Сұйық және қатты заттардың қоспасынан бір немесе бірнеше құрастырушыларды таңдап ерітуші сұйықтар (экстрагенттер) жәрдемімен айырып алу процесі экстракция деп аталады. Сұйық - сұйық және қатты дене - сұйық жүйелерінде экстракциялар болады: біріншісінде масса (зат) бір сұйық фазадан екінші сұйық фазаға, ал екіншісінде - қатты фазадан сұйық фазаға өтеді.

Адсорбция. Кеуекті қатты заттардың өздерінің бетіне газды, буды немесе ерітіндіден еріген заттарды сіңіріп алу процесі адсорбция деп аталады. Мұнда масса газды, булы немесе сұйық фазалардан қатты фазаға өтеді. Қатты заттардан сіңірілген затты айырып алу, яғни адсорбцияға кері процесс десорбция деп аталады.

1. Кептіру. Қатты заттардан ылғалды негізінен булану арқылы шығару процесі кептіру деп аталады. Мұнда масса (ылғал) қатты фазадан газды немесе булы фазаға өтеді.

2. Кристалдану. Ерітіндіден немесе балқымадан қатты заттардың кристалл түрінде бөлінуі кристалдану процесі деп аталады. Мұнда масса сұйық фазадан қатты фазаға өтеді.

3. Мембраналы ажырату. Кейбір заттарды өткізіп, ал кейбіреуін ұстап қалатын қабілеттілігі бар жартылай өткізгіш мембраналардың жәрдемімен ерітіндідегі ерітілген заттарды ажырату. Мұнда масса (зат) жартылай өткізгіш мембрана арқылы бір сұйық (газды) фазадан екінші сұйық (газды) фазаға өтеді.

Масса алмасу процестерінің тепе-теңдігі олардың өту шегін анықтауға мүмкіндік береді. Тепе-теңдіктің негізі фазалар ережесімен анықталады:

Ф + С = К + 2

Мұнда:

Ф - фазалар саны;

С - еркіндік дәрежесінің саны;

К - жүйені құрастырушылардың саны.

Фазалар ережесі арқылы масса алмасу процестерінің тепе-теңдік жағдайын есептеуде өзгертуге болатын шамалар (параметрлер) санын анықтауға болады. Фазалар ережесін жоғарыда көрсетілген масса алмасу процестерінің екі тобына да қолданады.

Бірінші топ үшін (абсорбция, экстракция және т. б. ) фазалар саны Ф=2, құрастырушылар саны К=3(тасымалдаушы зат және екі тасушы фаза), еркіндік дәрежесінің саны:

С = К + 2 - Ф = 3 + 2 - 2 = 3

тең болады. Бұл жағдайда кез-келген үш шаманы, яғни жалпы қысымын (Р) температурасын (t) және тасымалданатын заттың бір фазадағы концентрациясын (Ха немесе Уа) өзгертуге болады. Демек, берілген температура және қысым мәндерінде бір фазаның кейбір концентрациясына екінші фазаның тиісті нақты концентрациясы сәйкес келеді.

Екінші топ үшін (ректификация) : Ф=2, К=2, онда еркіндік дәрежесінің саны:

С = К + 2 - Ф = 2 + 2 - 2 = 2 тең болады.

Егер масса алмасу процестері тұрақты қысымда өткізілетіні есепке алынса, онда фазаның концентрациясының (Ха) өзгеруіне байланысты температура өткізілсе, онда фазаның әртүрлі концентрациясына әртүрлі қысым мәндері сәйкес келеді.