Utilaje în industria alimentară

Introducere

Pentru conducerea proceselor tehnologice din industria alimentară , inginerii specializaţi în această ramură ca să facă faţă cu succes sarcinilor care le revin , pe lângă o cultură generală de natură matematică , fizică , chimică să aibă cunoştinţe aprofundate de biochimie , microbiologie , alimentaţie, deoarece în industria alimentară apar operaţii în care acţionează microorganismele producând diferite transformări.

Specialistul în această ramură trebuie să aibă şi o cultură inginerească bine pusă la punct, necesară să stăpânească procesele tehnologice şi instalaţiile în care se realizează ele. Utilajele întrebuinţate pentru realizarea unei anumite operaţii îndeplinesc aceleaşi funcţiuni indiferent care ar fi procesul tehnologic în care se utilizează. Diferenţierile între utilajele cu ajutorul cărora se realizează o anumită operaţie în general sunt determinate de elementele constructive, de debit sau de capacitate, de modul în care se urmăreşte să se realizeze operaţia respectivă.

Operaţiile fizice care se întâlnesc în realizarea multor procese tehnologice sunt denumite şi operaţii tip.

Cunoaşterea operaţiilor tip care se întâlnesc în diferite procese tehnologice uşurează şi fundamentează înţelegerea tehnolgiei. Tratarea operaţiilor tip după principiile operaţiilor şi utilajelor se dezvoltă după următoarele criterii :

cercetarea factorilor care intervin în operaţia respectivă;

analiza principiilor ştiinţifice fundamentale care stau la baza operaţiei tip respective, deducerea ecuaţiilor care corelează factorii principali care intervin în operaţia respectivă;

cunoaşterea relaţiilor de conservare (bilanţuri de materiale, de căldură)

cunoaşterea tipurilor principale de utilaje în care se realizează;

relaţii de convenienţă economică care pot conduce la optimizarea proceselor de fabricaţie, la dimensionarea economică a utilajelor în care se realizează operaţiile tip [3]

Capitol I. Principii teoretice

1.1 Transportul fluidelor

Multe operatii din procesele tehnologice din industria alimentara,prelucreaza produse in stare fluida.Produse in starea fluida sunt compuse din starea lichida si starea solida. Fluidele au o foarte mare importanta in realizarea proceselor tehnologice,fie prin participarea directa la diferite operatii(evaporare, condensare, difuzie, sedimentare, filtrare) fie pentru a asigura transportul intre utilaje.

Curgerea este caracterizata de deplasarile straturilor sau particulelor ce constituie fluidul respectiv. La vitezele relativ mici ale fluidului ce curge printr-o conducta se formeaza straturi de particule dispuse paralel, care se deplaseaza linistit ,mentinandu-se pe traiectorii paralele de-a lungul conductei. Curgerea realizata in aceste conditii cu o anumita viteza directionata in directia generala de curgere s enumeste curgere laminara.

1.2 Ecuatii fundamentale ale curgerii fluidelor

Ecuatia de continuitate

Pentru deducerea acestei ecuatii se analizeaza curgerea unui fluid de densitate pe conducta continua, fara ramificatii, a carei sectiunea A este variabila.

- curgerea lichidului printr-o conducta cu sectiunea variabil pentru stabilirea ecuatiei continuitatii.

Viteza fluidului in interiorul conductei poate avea valori diferite in puncte diferite, capatul cu sectiunea A1, viteza particulelor de fluid este v1, iar in capatul cu sectiunea A2 viteza este v2. Intr-un interval de timp ∆t1, un element de fluid parcurge distanta v1, ∆t1. Masa de fluid traverseaza sectiunea transversala A1 in intervalul ∆t1 este:

〖∆m〗_1=p_1×A_1×v_1×〖∆t〗_1

Debitul masic, in aceste conditii, in sectiunea A1 este:

Q_ml 〖∆m〗_1/〖∆t〗_1 =p_1×A_1×v_1

Considerand fluidul ajuns in capatul 2 al conductei a carei sectiune transversala este ca debitul masic in aceasta sectiune este:

G_ml2=〖∆m〗_2/〖∆t〗_2 =p_2×A_2×v_2

Intru-cat in cazul studiat s-a considerat ca de-a lungul conductei nu exista ramificatii si neetanseitati care sa determina pierderi de fluid se poate scrie ca ∆m1 =∆m2, ρ1= ρ2 (pentru lichidele sunt incompresibile) si Qm1= Qm2, rezulta ca:

A_1×v_1=A_2×v_2

A×v=ct

Relatia de mai sus exprima legea conservarii masei in dinamica fluidelor.

Se observa ca, in cazul lichidelor incompresibile, care curg in regim stationar, viteza fluidului variaza invers proportional cu aria sectiunii transversale, fund mai mare in sectiunile inguste conductei.

Ecuatia lui Bernoulli

Deducerea ecuatiei lui Bernoulli are la baza teorema energiei cinetice conform careia lucru mecanic efectuat de forta rezultanta care actioneaza asupra unui sistem este egal cu variatia energiei cinetice a sistemului. Pentru a se aplica la curgerea fluidelor aceasta teorema, se considera o portiune de conducta.