Процессы и аппараты пищевых производств

В. А. Авроров





            ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ



Учебное пособие



















Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2023

УДК 664
ББК 36.81
    А21



Рецензенты:
доктор биологических наук, профессор кафедры биотехнологий и техносферной безопасности Пензенского государственного технологического университета Ефремова С. Ю.;
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой биомедицинской инженерии Пензенского государственного технологического университета Чулков В. А.



    Авроров, В. А.
А21 Процессы и аппараты пищевых производств : учебное пособие / В. А. Авроров. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2023. - 796 с. : ил., табл.
          ISBN978-5-9729-1153-0

          Рассмотрены теоретические основы процессов обработки пищевого сырья и полуфабрикатов: механические, гидромеханические, тепломассообменные процессы. Приведена классификация процессов и аппаратов, рассмотрены принципиальные схемы, устройство и принцип действия аппаратов для реализации этих процессов.
          Для студентов вузов, обучающихся по направлениям подготовки бакалавриата: 15.03.02 «Технологические машины и оборудование», 19.03.02 «Продукты питания из растительного сырья», 19.03.03 «Продукты питания животного происхождения», 19.03.04 «Технология продукции и организация общественного питания». Издание может быть полезно специалистам, работающим в области пищевой индустрии.



                                                     УДК 664
ББК36.81






ISBN 978-5-9729-1153-0

© Авроров В.А., 2023
     © Издательство «Инфра-Инженерия», 2023
                            © Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2023

ОГЛАВЛЕНИЕ


Предисловие ........................................................8

ЧАСТЬ I. МЕХАНИЧЕСКИЕ И ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ..........................................14
ТЕМА 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССАХ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ И О МЕТОДАХ ИХ ИССЛЕДОВАНИЙ .....................15
    1.1. Основные сведения о технологических процессах обработки пищевых материалов.......................................15
    1.2. Определение выходных параметров технологических процессов..20
    1.3. Характеристики моделей процессов как объектов исследований.23
    1.4. Основные положения теории подобия. Метод анализа размерностей.............................................31

ТЕМА 2. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ.............................................52
    2.1. Понятия и закономерности, характеризующие течение механических процессов...................................52
    2.2. Основные сведения о свойствах и поведении пищевых материалов при механической обработке....................62

ТЕМА 3. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ. ИНСПЕКТИРОВАНИЕ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПИЩЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ...........................76
    3.1. Типовые механические процессы, применяемые при обработке пищевых материалов.......................................76
    3.2. Процессы и аппараты для сортирования и калибрования пищевых продуктов .......................................77
    3.3. Транспортное оборудование для конвейерного перемещения пищевых материалов ......................................82
    3.4. Процессы и системы аэродинамического транспортирования дисперсных материалов....................................89
    3.5. Устройства и системы для распределения потоков пищевых материалов по емкостям...................................96

ТЕМА 4. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ. ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ ПИЩЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ..................................................105
    4.1. Процессы и аппараты ударного способа измельчения пищевых материалов .............................................105
    4.2. Измельчение твердых материалов давлением ..........117
    4.3. Протирание и финиширование пищевых материалов......121
    4.4. Процесс измельчения пищевых продуктов резанием.....125
    4.5. Измельчение пластиковой упаковки пищевых продуктов.134


3

ТЕМА 5. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ. СЕПАРИРОВАНИЕ ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ........................................140
    5.1. Процесс сепарирования и его основные закономерности.140
    5.2. Аппараты для сепарирования дисперсных материалов....149
    5.3. Процесс просеивания и просеивающее оборудование.....154

ТЕМА 6. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ. СМЕШИВАНИЕ И ДОЗИРОВАНИЕ СУХИХ ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ....................162
    6.1. Показатели качества смешивания дисперсных материалов......162
    6.2. Вероятностные модели процесса смешивания сыпучих частиц...166
    6.3. Методы оптимизации процесса смешивания дисперсных материалов..............................................171
    6.4. Аппараты для смешивания сыпучих материалов..........179
    6.5. Процесс дозирования дисперсных материалов. Аппараты для дозирования.........................................186

ТЕМА 7. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ. ПРЕССОВАНИЕ, ВАЛЬЦЕВАНИЕ, ЭКСТРУДИРОВАНИЕ, ФОРМОВАНИЕ.....................195
    7.1. Процессы и аппараты для обработки пищевого сырья давлением...............................................195
    7.2. Процессы и аппараты для деления на порции и округления полуфабрикатов..........................................199
    7.3. Процессы и аппараты для вальцевания теста ..........202
    7.4. Процессы и аппараты для формования пищевых полуфабрикатов..........................................227
    7.5. Процесс экструдирования пищевых материалов..........249

ТЕМА 8. ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ.....................................263
    8.1. Основные понятия о гидромеханических процессах......263
    8.2. Основные законы и уравнения гидромеханики...........267
    8.3. Особенности и условия течения вязких жидкостей......285
    8.4. Типовые гидромеханические процессы при обработке пищевых материалов..............................................289

ТЕМА 9. ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ. МОЙКА И ОЧИСТКА ПИЩЕВОГО СЫРЬЯ...............................................296
    9.1. Процесс мойки пищевого сырья и моечное оборудование.296
    9.2. Процесс очистки сырья и моечно-очистительное оборудование.301

ТЕМА 10. ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ. РАЗДЕЛЕНИЕ НЕОДНОРОДНЫХ ДИСПЕРНЫХ СИСТЕМ................................309
    10.1. Основные сведения о процессах разделения гетерогенных
систем..............................................309


4

    10.2. Процессы и аппараты для осаждения, фильтрования, центрифугования и сепарирования.........................310
    10.3. Мембранные процессы и аппараты для разделения жидких сред.... 340
    10.4. Разделение пылегазовых и неоднородных жидких сред.345

ТЕМА 11. ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ. ПЕРЕМЕШИВАНИЕ ЖИДКИХ НЕОДНОРОДНЫХ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ.......................358
    11.1. Процесс гидромеханического перемешивания жидких сред.358
    11.2. Характеристика рабочих органов гидромеханических смешивающих устройств...................................360
    11.3. Основные закономерности процессагидромеханического перемешивания...........................................366
    11.4. Аппараты для перемешивания жидких сред............373
    11.5. Процесс и аппараты для барботирования жидких сред.378

ТЕМА 12. ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ. ДОЗИРОВАНИЕ
ЖИДКИХ СРЕД И ПЕРЕМЕШИВАНИЕ ВЯЗКОУПРУГИХ И ПЛАСТИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ.....................................384
    12.1. Процессы и аппараты для дозирования жидких сред...384
    12.2. Процесс приготовления теста.......................392
    12.3. Аппараты для замешивания теста....................395

ТЕМА13. ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ. ДИСПЕРГИРОВАНИЕ ЖИДКИХ СРЕД.................................................402
    13.1. Основные характеристики и реологические свойства неоднородных дисперсных систем..........................402
    13.2. Процесс эмульгирования жидких сред................409
    13.3. Процесс распыления жидких сред....................412
    13.4. Процессы и аппараты для гомогенизации неоднородных дисперсных систем.......................................441

ТЕМА 14. ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ. РОТОРНОЕ ДИСПЕРГИРОВАНИЕ СУСПЕНЗИЙ И ЭМУЛЬСИЙ........................454
    14.1. Многоканальный роторный диспергатор неоднородных дисперсных систем........................................454
    14.2. Условия движения струек жидкости в отверстиях ротора и статора диспергатора...................................457
    14.3. Условия движения жидкости в зазоре между ротором и статором...............................................473
    14.4. Модель разрушения частиц дисперсной фазы суспензий и эмульсий..............................................477
    14.5. Вспенивание жидких сред в роторном диспергаторе...488
    14.6. Оценка величины возникающих напряжений в роторе диспергатора при его вращении...........................490


5

ТЕМА 15. ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕПРОЦЕССЫ. ПРЕССОВАНИЕ ВЛАГОСОДЕРЖАЩИХ ПИЩЕВЫХ ОТХОДОВ..............................503
    15.1. Свежий свекловичный жом, как ценный вторичный
        материальный ресурс........................................503
    15.2. Классификация аппаратов для отжима влагосодержащих отходов................................................505
    15.3. Условия и основные закономерности процесса прессования жома...................................................510
    15.4. Оценка усилий прессования жома в зоне шнекового движителя..............................................518
    15.5. Процесс отделения влаги в зоне шнекового движителя.527

ЧАСТЬ 2. ТЕПЛОВЫЕ, МАССООБМЕННЫЕ И ТЕПЛОМАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ.....................532

ТЕМА 16. ТЕПЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ.............................................533
    16.1. Основные сведения о процессах теплообмена..........533
    16.2. Передачатеплоты теплопроводностью..................539
    16.3. Передачатеплоты конвекцией.........................546
    16.4. Передачатеплоты излучением.........................555

ТЕМА 17. ТЕПЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ. ВИДЫ И ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ...........................................565
    17.1. Основные виды и характеристика тепловых процессов........565
    17.2. Материальный и тепловой баланс технологических процессов.574
    17.3. Основные зависимости и расчетные формулы процесса охлаждения.............................................580
    17.4. Теплообменные аппараты...................................594

ТЕМА 18. МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ. АБСОРБЦИЯ ИАДСОРБЦИЯ...................................................619
    18.1. Основные понятия и закономерности массообменных процессов... 619
    18.2. Сорбционные процессы...............................624
    18.3. Аппараты для проведения абсорбции и адсорбции......631
    18.4. Ионообменные процессы и аппараты...................639

ТЕМА 19. МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ. ЭКСТРАКЦИЯ..................646
    19.1. Основные понятия о процессе и способах экстракции..646
    19.2. Особенности, основные характеристики и зависимости процесса экстрагирования...............................647
    19.3. Аппараты для экстракции: устройство и принцип действия...656


6

ТЕМА 20. МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ. КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ.............670
    20.1. Основные понятия и закономерности процесса кристаллизации..........................................670
    20.2. Способы получения кристаллов......................673
    20.3. Аппараты для кристаллизации и основные расчетные параметры................................................675

ТЕМА 21. МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ. ПЕРЕГОНКА И РЕКТИФИКАЦИЯ..............................................686
    21.1. Особенности и основные закономерности процесса перегонки..686
    21.2. Элементы конструкции колонных устройств тарельчатого типа.693
    21.3. Особенности конструкции насадочных струйчатых и разбрызгивающих колонн................................702
    21.4. Элементы гидравлического и прочностного расчета колонн....705

ТЕМА 22. ПРОЦЕССЫ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА. СУШКА ПИЩЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ..........................................714
    22.1. Влияние свойств материалов и форм связи влаги наэффективность процесса сушки...........................714
    22.2. Условия движения влаги в порах и капиллярах продукта при его высушивании.....................................725
    22.3. Условия термодинамического равновесия при сушке...733
    22.4. Механизм тепломассопереноса при радиационном и кондуктивном подводе энергии..........................739

ТЕМА 23. ПРОЦЕССЫ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА. СПОСОБЫ И АППАРАТЫ ДЛЯ СУШКИ ВЛАГОСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ.............750
    23.1. Способы сушки и классификация сушильного оборудования.....750
    23.2. Основные этапы и периоды процесса сушки...................752
    23.3. Аппараты для сушки влагосодержащих пищевых материалов.....755
    23.4. Материальный и тепловой баланс сушильной установки........765

ТЕМА 24. ПРОЦЕССЫ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА. СУШИЛЬНЫЕ АППАРАТЫ С НАПРАВЛЕННЫМ ПОДВОДОМ ИНФРАКРАСНОГО
ИЗЛУЧЕНИЯ...........................................................771
    24.1. Выбор источника ИК-излучения для тепловых аппаратов.......771
    24.2. Определение рационального расстояния между блоком излучателей и нагреваемым продуктом......................776
    24.3. Выбор конструкционного материала для рабочих зон тепловых установок................................................778
    24.4. Универсальная сушилка-печь с направленным подводом ИК излучения................................................781
    24.5. Энергосберегающие тепловые аппараты с направленным подводом ИК-излучения....................................784


7

Предисловие


      Дисциплина «Процессы и аппараты пищевых производств» относится к обязательной части дисциплин 15 и 19 укрупненных групп специальностей по направлениям подготовки бакалавриата, магистратуры и аспирантуры «Технологические машины и оборудование», «Продукты питания из растительного сырья», «Продукты питания животного происхождения», «Технология продукции и организация общественного питания», «Промышленная экология и биотехнологии», на основе которой формируются последующие специальные дисциплины и дисциплины специализаций соответствующих направлений и профилей подготовки в области пищевых технологий и пищевой инженерии.
      Курс по процессам и аппаратам пищевых производств базируется на дисциплинах естественно-математического цикла - технической механике, физике, химии, гидравлике, механике сплошных сред, теплотехнике, теории технологического потока, реологии пищевых продуктов.
      Предметом изучения данного курса являются общие начала основных процессов по преобразованию пищевого сырья в полуфабрикаты и готовую продукцию: механических, гидромеханических, мембранных, тепловых, массообменных, тепломассообменных.
      Усвоение знаний по общим началам и принципам организации и проведения технологических процессов пищевых производств, знание технологического оборудования, принципов его работы, умение проводить анализ преимуществ и недостатков аппаратурной составляющей процессов является основой успешного овладения специальной технологией и оборудованием отраслей пищевой и перерабатывающей промышленности агропромышленного комплекса.
      К основным задачам данного курса относятся:
      - изучение основ, сущности и структуры процессов трансформации пищевого сырья в полуфабрикаты и готовую продукцию;
      - определение выходных параметров технологических процессов и оценка их эффективности;
     -  изучение методов интенсификации и оптимизации процессов;
      - изучение устройства и принципа действия технологического оборудования, реализующего данные процессы.
      Курс «Процессы и аппараты» создавался в результате многолетних исследований, проводимых отечественными и зарубежными учеными в области пищевых и химических технологий. Основные идеи курса были высказаны еще в XIX веке и сформированы в целостную систему к началу XX века в работах проф. А. К. Крупского.

8

     Основоположник курса «Процессы и аппараты» проф. А. К. Крупский отмечал, что наиболее успешным является путь обобщения, ведущий к сознательному мышлению и техническому пониманию изучаемых процессов, на которых строится любая технология.
     В дальнейшем эти идеи получили развитие в работах проф. И. А. Тищенко, А. А. Кирова, Л. Ф. Фокина, К. Ф. Павлова, А. Г. Касаткина, Г. М. Знаменского и других отечественных ученых, а также в работах Шервуда, Льюиса, Ва-лентаса К. Дж.¹ и др.
     Первый курс «Процессы и аппараты» проф. И. А. Тищенко был издан в 1912 г. В развитие мысли, высказанной проф. А. К. Крупским, проф. И. А. Тищенко также отмечал, что курс должен содержать общие начала процессов, на которых должны основываться главные технологические операции.
     Работы проф. Кирова А. А. были посвящены разработке теории процесса перегонки; проф. Знаменского Г. М. - процессам фильтрации и центрифугования; проф. Зуева М. Д - расчетам выпарных установок; акад. АН БССР Лыкова А. В. и проф. Гинзбурга А. С. - процессам сушки.
     Дальнейшее развитие курса с учетом современных достижений в области совершенствования процессов и оборудования отражено в работах² ³ .
     Знание сущности явлений, происходящих в ходе выполнения процессов на оборудовании пищевых производств, необходимо для нахождения оптимальных режимов обработки пищевого сырья, создания новых конструкций энерго- и ресурсосберегающего технологического оборудования. При этом оптимизация процессов и совершенствование аппаратов пищевых производств неразрывно связаны со знанием физико-механических свойств сырья и готовой продукции, поскольку параметры работы оборудования и выполнение технологических операций в огромной степени зависят от этих свойств.
     Знание и использование реологических свойств пищевых материалов, особенностей протекания того или иного процесса трансформации сырья в готовую продукцию, характера взаимодействия материала и рабочих органов способствует повышению качества выпускаемой продукции и технической культуры пищевых производств.
     Данное издание состоит из двух частей.
     Темы первой части посвящены рассмотрению основных начал механических и гидромеханических процессов и аппаратов пищевых производств. Во второй части рассматриваются тепловые, массообменные и тепломассообменные процессы и аппараты. Каждая тема разделов сопровождается примерами расче

¹ Валентас К. Дж., Ротштейн Э., Сингх Р. П. Пищевая инженерия. Справочник с примерами расчетов. - СПб: Профессия, 2004.

² Плаксин Ю. М., Малахов Н. Н., Ларин В. А. Процессы и аппараты пищевых производств. - М: Колос, 2006.

³ Антипов С. Т., Кретов И. Т., Остриков А. Н. Машины и аппараты пищевых производств. В 3-х кн. Под ред. акад. РАСХН В. А. Панфилова - Минск: БГАТУ, 2007.

9

та технологических и технических параметров процесса, условными обозначениями, глоссарием, тестами для самопроверки и контрольными вопросами.
     В первой теме приводятся основные сведения о технологических процессах преобразования пищевого сырья в готовую продукцию, даются определения выходных параметров процессов, характеристики видов моделей, как объектов исследований процессов. Рассматривается метод анализа размерностей, и приводятся основные положения и применения теории подобия при исследовании технологических процессов.
     Вторая тема посвящена рассмотрению основных понятий и закономерностей, характеризующих течение механических процессов. Приведены основные сведения о свойствах и поведении пищевых материалов при механической обработке.
     В третьей теме рассматриваются процессы инспектирования, и распределения пищевых материалов по емкостям технологического оборудования. Приведена классификация типовых механических процессов. Рассмотрены вопросы сортирования, калибрования пищевых продуктов и материалов, аэродинамического и конвейерного транспортирования сырья, приведены устройства и системы непрерывного распределения дисперсных и жидких продуктов по емкостям технологического оборудования.
     Четвертая тема касается изложения особенностей процессов измельчения твердых и пластичных пищевых материалов и измельчающего оборудования.
     В пятой теме рассмотрены особенности и закономерности процесса сепарирования дисперсных материалов. Дано описание типового оборудования для сепарирования и просеивания пищевых продуктов.
     Шестая тема затрагивает рассмотрение вопросов смешивания и дозирования сухих дисперсных материалов. Дан анализ вероятностных моделей процесса смешивания различных видов компонентов, приведены методы оптимизации состава смесей, рассмотрены аппараты для смешивания и дозирования сыпучих материалов.
     В седьмой теме изложены особенности и приведены закономерности процессов прессования, вальцевания, экструдирования и формования полуфабрикатов и рассмотрено устройство, принцип действия, преимущества и недостатки используемых для осуществления этих процессов машин и аппаратов.
     В восьмой теме приводятся основные понятия и закономерности гидромеханических процессов. Рассмотрены основные законы и уравнения гидромеханики и условия течения жидкостей. Приведена классификация типовых гидромеханических процессов, применяемых при обработке пищевых материалов.
     Девятая тема посвящена рассмотрению процессов и оборудования для мойки и очистки пищевого сырья.
     В десятой теме рассматриваются особенности и параметры основных гидромеханических процессов, широко используемых в пищевых и перерабатывающих отраслях АПК: процессы разделения неоднородных жидких

10

дисперсных систем, осаждения, отстаивания, фильтрования, центрифугования и сепарирования. Отдельные параграфы этой темы посвящены рассмотрению мембранных процессов разделения жидких сред и процессов разделения (очистки) пылегазовых аэрозолей.
     Одиннадцатая тема касается рассмотрению процесса гидромеханического перемешивания жидких неоднородных систем. Приведены закономерности, характеризующие эффективность процесса перемешивания, дана характеристика рабочих органов и аппаратов для перемешивания жидких сред.
     В двенадцатой теме излагаются особенности и закономерности процесса дозирования жидких сред и процесса замешивания теста. Рассмотрены свойства и поведение вязкоупругой тестовой массы при замесе, приведено описание устройства, принципа действия и конструктивно-технологических особенностей некоторых наиболее распространенныхмоделей тестомесильных машин.
     В тринадцатой теме приведены основные характеристики и реологические свойства неоднородных дисперсных систем, и показано их влияние на процесс диспергирования. Рассмотрены особенности процессов эмульгирования, гомогенизации и распыления неоднородных систем.
     В четырнадцатой теме рассмотрены вопросы, характеризующие процесс сверхвысокоскоростного многоканального роторного диспергирования жидкостей, растворов и неоднородных жидких сред (суспензий и эмульсий). Приведены закономерности, характеризующие процесс измельчения частиц дисперсной фазы суспензий и эмульсий, и варианты конструктивного исполнения роторного многоканального диспергатора и многоместной установки.
     Пятнадцатая тема посвящена прессованию влагосодержащих пищевых отходов. Дана классификация аппаратов для отжима отходов, рассмотрены закономерности прессования отходов в шнековом пресс-компакторе с многолепестковой упругой диафрагмой и условий отделения влаги.
     Вторая часть издания посвящена рассмотрению тепловых массообменных и тепломасообменных процессов и аппаратов.
     Шестнадцатая тема посвящена рассмотрению основных понятий и закономерностей процессов теплообмена. Приведены аналитические зависимости передачи теплоты теплопроводностью, конвекцией и радиационным излучением.
     В семнадцатой теме дана характеристика тепловых процессов, приведена методика построения материального и теплового баланса тепловых аппаратов, рассмотрены зависимости и даны расчетные формулы процесса охлаждения пищевых продуктов. Приведено описание наиболее распространенных теплообменных аппаратов.
     В восемнадцатой теме приведено описание основных понятий и закономерностей массообмена. Дан анализ сорбционных процессов: абсорбции и адсорбции, и аппаратов для их проведения. Рассмотрены ионообменные процессы и аппараты.

11

     Девятнадцатая тема посвящена рассмотрению процесса экстракции, его особенностям, характеристикам и закономерностям. Приведено описание устройства и принципа действия аппаратов для проведения экстракции.
     Двадцатая тема касается изложения сущности и особенностей процесса кристаллизации. Приводятся основные расчетные формулы, и дано описание аппаратов.
     В двадцать первой теме рассмотрены вопросы перегонки и ректификации. Приводится характеристика элементов конструкции ректификационных аппаратов и изложены вопросы гидравлического и прочностного расчета колонн.
     В двадцать второй теме дана оценка влияния свойств материалов и форм связи влаги на эффективность процесса сушки, рассмотрены условия движения влаги в порах и капиллярах продуктов при их высушивании, рассмотрен механизм тепломассопереноса при радиационном и кондуктивном подводе энергии.
     Двадцать третья тема посвящена способам сушки и классификации сушильного оборудования, рассмотрению особенностей основных этапов и периодов сушки, анализу теплового и материального балансов сушильных установок, описанию конструктивно-технологических особенностей сушильных аппаратов.
     Двадцать четвертая тема касается рассмотрения вопросов обоснования и выбора источников инфракрасного излучения для тепловых аппаратов, конструкционного материала, взаимодействующего с коротковолновым радиационным излучением, вопросов создания энергосберегающих тепловых аппаратов с использованием направленного подвода ИК излучения.
     При изложении материала тем настоящего издания придерживались следующей последовательности: определение технологического процесса; его сущность, назначение, область применения; способы реализации процесса; особенности и основные аналитические зависимости, определяющие его выполнение; аппаратурная составляющая процесса: анализ вариантов исполнения и устройства аппаратов, их принципа действия, преимуществ и недостатков; примеры определения числовых параметров аппаратов.
     Данное издание позволит студентам повысить уровень своих компетенций в способности разрабатывать мероприятия по совершенствованию технологических процессов и оборудования для производства продукции питания различного назначения; в умении моделировать технологические процессы и технические объекты; в готовности проводить эксперименты по заданным методикам с обработкой и анализом результатов.
     В результате изучения и освоения материалов тем студенты будут: знать:
     -  процессы производства продукции питания различного назначения, их особенности и основные закономерности;

12

     -   устройство и принцип действия машин и аппаратов пищевых производств;
     -  основы выполнения инженерных расчетов;
     уметь:
     -  разрабатывать мероприятия по совершенствованию процессов;
     -   строить модели и проводить инженерные расчеты параметров процессов и технических объектов и интерпретировать результаты;
     владеть:
     -   методами совершенствования технологических процессов и технических объектов;
     -   навыками моделирования процессов и методикой проведения инженерных расчетов.

13

ЧАСТЬ 1 МЕХАНИЧЕСКИЕ И ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ

14

ТЕМА 1
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССАХ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ И МЕТОДАХ ИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Основные сведения о технологических процессах обработки пищевых материалов

    Технологический процесс в соответствии с определением ГОСТ 3.11092015 - это часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению и (или) определению состояния предмета труда. Другое определение технологического процесса заключается в том, что он рассматривается как совокупность операций по преобразованию исходного материала 4 в готовую продукцию .
    Технология - это наука о практическом применении фундаментальных законов естественных наук для технологических целей, обосновывающая методы и средства для переработки сырья. Условно технология делится на механическую и химическую технологии. Первая изучает изменения физических свойств и формы обрабатываемых материалов, вторая - процессы, связанные с химическими превращениями материалов. Например, производство многих пищевых продуктов, таких как сахар, крахмал, дрожжи, хлеб и др. является также и предметом изучения химической технологии.
    Технологические процессы пищевых производств, применительно к той или иной отрасли пищевой промышленности, представляют собой сложный комплекс механических, химических, биологических и других явлений. Использование множества видов сырья и изменение по ходу переработки формы и состояний этого сырья затрудняет исследование технологических процессов и требует постоянного контроля свойств получаемых полуфабрикатов и продуктов на всех стадиях обработки.
    При производстве пищевых продуктов могут осуществляться как одинаковые процессы, например, перемешивание или выпаривание различных пищевых сред, так и специфичные, характерные только для конкретного вида производства, например, процесс брожения и т. п.
    Методологическим подходом изучения данного курса является рассмотрение общих принципов или общих начал, на которых основываются технологические операции. Целесообразность такого подхода к изучению отмечали

    —
⁴ Панфилов В. А.Технологические линии пищевых производств. -М: Колос, 1993.

15