Operații și Aparate

1.1. Domeniul şi particularităţile industriei alimentare

Industria alimentarã prelucrează materiile prime de origine biologicã, vegetale şi produse animaliere în vederea transformării sau extragerii din acestea a anumitor elemente destinate hranei omului şi totodată realizează conservarea şi condiţionarea alimentelor.

Spre deosebire de alte ramuri industriale, caracteristica esenţialã a industriei alimentare constã în aceea cã unele operaţii ce trebuiesc efectuate sunt de naturã biochimicã şi microbiologicã.

Transformarea materiilor prime în produse finite sau semifabricate se realizează printr-o succesiune de operaţii de naturã fizicã, chimicã, biochimicã sau chiar operaţii combinate. Ansamblul ordonat al operaţiilor prin care se realizează fabricarea unui produs se numeşte proces tehnologic.

Operaţiile sunt faze distincte ale unui proces tehnologic şi pot fi: de pregătire a materiilor prime în vederea prelucrării, de producere a semifabricatelor sau a produsului brut, de transformare a produselor brute sau semifabricate în produse alimentare (bunuri de consum) sau pentru prelucrarea subproduselor sau a deşeurilor.

Elementele în care se realizează procesul tehnologic sunt utilajele care pot fi aparate (utilaje fãrã organe în mişcare) şi maşini (cu organe active în mişcare). Organele de maşini sunt elemente indivizibile din alcătuirea acestora (şuruburi, şaibe, piuliţe, rulmenţi, roţi de curea, roţi dinţate etc.) care sunt folosite la realizarea unui ansamblu sau au un rol bine definit în funcţionarea mecanismelor şi maşinilor.

Operaţiile se clasificã după natura acestora în:

a) operaţii mecanice: depozitarea, transportul, dozarea, măsurarea, etc.

b) operaţii fizice:

- cu transfer de impuls: mărunţirea, amestecarea, separarea materialelor;

- cu transfer de căldura: fierberea, răcirea, evaporarea, condensarea, pasteurizarea, sterilizarea;

- cu transfer de masã (schimb de substanţã): uscarea, distilarea, rectificarea, difuzia, extracţia;

c) operaţii biochimice şi chimice ca: fermentarea, neutralizarea, etc.

1.2.Progrese tehnice şi ştiinţifice în Industria Alimentarã

Operaţiile, aparatele şi utilajele care se utilizează în diversele ramuri ale industriei alimentare pentru prelucrarea produselor agricole sunt permanent înnoite şi modernizate prin folosirea şi adaptarea ultimelor cuceriri ale ştiinţei. Astfel se pot utiliza radiaţiile ionizante, radiaţiile X, infraroşii, microundele şi curenţii de înaltã frecvenţã, în majoritatea ramurilor industriale alimentare. Tehnicile convenţionale de separare prin filtrare sunt înnoite prin aplicarea noilor metode de separare realizate în instalaţii moderne care folosesc membrane pentru microfiltrare, ultrafiltrare, hiperfiltrare prin osmozã inversã în ind. laptelui, sucurilor, vinului, berii etc. Ultrasunetele se aplicã în industrializarea cărnii, laptelui, uleiului şi panificaţiei pentru realizarea de emulsii, suspensii, la omogenizarea produselor sau la spălarea recipientelor.

Uscarea laptelui, sucurilor de fructe, legume sau extracte vegetale se face prin pulverizare în vid combinatã cu termoinactivarea microorganismelor în instalaţii moderne pentru obţinerea produselor instant.

În ultima vreme a cunoscut o largã dezvoltare extrudarea termoplasticã a materiei prime alimentare în utilaje moderne, aparţinând tehnologiei de viitor pentru obţinerea de produse alimentare în condiţii economice (în industria de morărit-panificaţie, ind. malţului, laptelui etc.). Nu în ultimul rând, sunt remarcabile aplicarea progreselor tehnice înregistrate în metodele de conservare prin frig şi liofilizarea produselor alimentare.

2. TRANSPORTUL FLUIDELOR

2.1.Transportul fluidelor prin conducte

Aparatele şi utilajele din ansamblul instalaţiilor industriale sunt legate între ele cu conducte prin care se realizeazã transportul produselor (materii prime, materii auxiliare, produse intermediare) de la o instalaţie la alta. Transportul fluidelor prin conducte se face prin cãdere liberã de la nivelele superioare la nivele inferioare, sau cu ajutorul pompelor, când lichidul trebuie transportat de la niveluri inferioare spre cele superioare sau la acelaşi nivel. Pompele realizeazã concomitent cu transportul şi operaţie de amestecare când situaţia o impune. În cazul numai de transport a fluidelor, prin pompare se asigurã mãrirea energiei fluidului, astfel ĩncât sã permitã ridicarea acestuia de la un nivel h1 la un nivel h2 (h2>h1), prin mãrirea presiunii de la p1 la p2 (p1>p2) pentru învingerea pierderilor prin frecare şi locale; mãrirea energiei cinetice a fluidului astfel încât sã aibã la alimentare viteze mai mari faţã de cazurile obişnuite, are ca scop reducerea duratei de alimentare a aparatelor. În scopul asigurãrii debitului necesar de fluid, circulaţia se face cu o anumitã vitezã pentru învingerea pierderilor liniare şi locale de presiune.

2.1.1. Elemente caracteristice conductelor

În vederea fabricãrii, utilizãrii şi a interschimbabilitãţii, atât pentru conducte cât şi pentru armãturi şi fitinguri s-a impus standardizarea lor.

Ţevile şi armãturile sunt caracterizate prin diametrul nominal (Dn) şi o presiune nominalã (Pn). Aceste douã caracteristici împreunã cu indicaţiile asupra materialului de construcţie şi lungimea, alcãtuiesc elementele care se prescriu în comanda pentru livrare. La noi ţarã, dimensiunile nominale caracteristice ţevilor se regãsesc în STAS 2099-79.

Presiunile nominale pentru care se construiesc ţevile sunt reglementate prin STAS 2250-78, şi fac parte din categoria numerelor normale. Scãrile de presiune maximã admisã, în funcţie de fluid sunt:

- scara I: presiunea de lucru poate egalã cu Pn, iar temperatura fluidelor pânã la 120 0C;

- scara II : presiunea de lucru poate fi egalã cu 0,8 Pn şi temperatura fluidului < 300 0C;

- scara III : presiunea de lucru egalã cu 0,64 Pn la temperaturi ale fluidului sub 400 0C (indicate pentru abur supraîncãlzit);

Presiunile de încercare ale conductelor sunt de 2 Pn pentru presiuni mai mici de lucru sau 1,5 Pn pentru presiuni mai mari de 3•105 Pa. În cazul temperaturilor de lucru mai mari de 400 0C, se impune o comandã specialã pentru ţevi şi armãturi.

2.1.2.Calculul conductelor

Elementul de bazã pentru o conductã sau o reţea destinatã transportului fluidelor este diametrul care trebuie sã corespundã ecuaţiei continuitãţii debitului şi care se determinã pe baza urmãtoarelor principii:

a) pe baza vitezelor optime de circulaţie a fluidelor;

b) ţinând seama de pierderile de presiune egale pe ramificaţiile reţelei echivalente;

c) prin calcul economic, stabilindu-se diametrul la care exploatarea şi întreţinerea sunt economicoase;

a) calculul diametrului pe bazã de viteze optime este acceptat pentru conductele cu lungimi de pânã la 30 m, diametrul conductei (D) se determinã din relaţia continuitãţii debitului (Q) volumic şi viteza (W) din relaţia: