Белки. Роль в организме человека

   Масло поступает на вибрационное сито с  температурой 60-70^о С и, проходя через отверстия сит, направляется в сборники, а мезга удаляется на повторную переработку. Осадок обычно представляет собой смесь фосфатидов, слизей и белковых веществ.

   К физическим способам  очистки пищевых  суспензий относятся также отстаивание, фильтрация и разделение при помощи центробежных сил.

   Отстаивание.  Осаждение под действием собственного веса твёрдых частиц, находящихся во взвешенном состоянии в жидкой среде, называют отстаиванием. Сущность отстаивания заключается в том, что неоднородная система, находящаяся в аппарате в состоянии покоя или движущейся с малой скоростью, разделяется в нём на составные части под действием веса. Осаждение частиц происходит по законам падения тел в среде, которая оказывает сопротивление их движению.

   Скорость  осаждения взвешенных частиц зависит  от их плотности, степени дисперсности и физических свойств жидкости, в  которой они осаждаются. В начальный  момент частицы падают ускоренно, но через некоторый промежуток времени, когда сопротивление жидкой фазы уравновесит действие веса, они приобретают постоянную скорость осаждения _ос.

   Согласно  закону Стокса постоянная скорость осаждения ( в м/с) может быть определена для  ламинарной области по уравнению.

     =d²g( - )/18 ,    (1)

   где d – приведенный диаметр частицы, м; g – ускорение свободного падения, м/с²; - плотность твёрдой частицы, кг/м³;  - плотность среды, кг/м³; - динамическая вязкость среды, Па ^. с.

   Максимальный  размер частиц, осаждение которых подчиняется закону Стокса, находят, подставив уравнение (1) вместо скорости осаждения её выражение через критерий Рейнольдса

    = Re/d .

   Приняв  Re=2, т.е. предельное значение Re для ламинарной области, получим

   d_max= g( _т- ) 1,56 .    (2)

   Формулы (1) и (2) справедливы для условий, когда  частицы имеют шарообразную форму и область ламинарного осаждения соответствует Re<2. Для переходной области, где 2<Re<500 и Re>150000 применяются другие соотношения.

   Обычно осаждение взвешенных частиц, находящихся в суспензии, осуществляется в отстойниках периодического и непрерывного действия. В большинстве случаев применяются многоярусные отстойники непрерывного действия с отводом осветлённой жидкой фазы и уплотнённого осадка из каждой секции.

   При расчете отстойников определяются их производительность по осветлённой  жидкости и необходимая площадь поверхности осаждения.

   Производительность  отстойника (в м³/с)

   V_осв=Fh/ ,    (3)

   где F – площадь поверхности осаждения, м ²; h – слой осветлённой жидкости, м; - время разделения суспензии на осветлённый слой жидкости и слой осадка, с.

   Так как  =h/ , то

   V_осв=F .      (4)

   Из  уравнения (4) видно, что производительность отстойника не зависит от его высоты, она зависит только от скорости и площади поверхности осаждения. Поэтому при необходимости высокой производительности отстойников, требующих больших площадей поверхности осаждения, их делают многоярусными.

   Фильтрование. Фильтрованием называют процесс разделения суспензий с использованием пористых перегородок, которые задерживают твёрдую фазу суспензии и пропускают её жидкую фазу. Этот процесс разделения суспензий называют фильтрованием с образованием осадка. В некоторых случаях твёрдые частицы проникают в поры фильтровальных перегородок и задерживаются в них, не образуя осадка. Такое фильтрование называется фильтрованием с закупориванием пор. Обычно в пищевой промышленности применяют фильтрование через слой осадка.

   Движущей  силой процесса фильтрации является перепад давлений над перегородкой (или слоем осадка и перегородкой) и под перегородкой. Перепад давлений создаётся при помощи вакуума, давления сжатого воздуха, подачи суспензии поршневым или центробежным насосом или гидростатического давления.

   При разделении суспензий с небольшой  концентрацией тонкодисперсной твёрдой фазы часто применяют вспомогательные фильтровальные вещества – диатомит, перлит, целлюлозу, асбест, активированный уголь и пр. Вспомогательные материалы представляют собой тонкодисперсные или тонковолокнистые вещества, наносятся тонким слоем на фильтровальную перегородку и, образуя своды над порами перегородки, препятствуют их забиванию. Если вспомогательные вещества образуют слой осадка на фильтрующей перегородке, то вначале фильтруют суспензию этого вещества, жидкой фазой которой являются вода или фильтрат суспензии. Вспомогательные вещества добавляют в количестве около 1% к массе фильтруемой суспензии.

   В процессе фильтрования при постоянной разности давлений скорость фильтрации уменьшается, так как сопротивление слоя осадка возрастает с увеличением его толщины. Если перепад давлений при фильтровании увеличивается с возрастанием толщины осадка, то  такой процесс называют фильтрованием с постоянной скоростью.

   Получаемые  при фильтровании осадки делят на сжимаемые, частицы которых с повышением давления деформируются, а размер пор капилляров уменьшается, и несжимаемые, размер и форма частиц которых не меняются с увеличением давления при фильтровании.

   Так как в процессе фильтрования в  большинстве случаев  p=const, а сопротивление слоя осадка с течением времени изменяется, то скорость фильтрации

    =dV/Fd ,          (5)

   Где V – количество фильтрата, м³;  F- площадь поверхности фильтрации, м²; - продолжительность фильтрования, с.

   Скорость  фильтрации прямо пропорциональна  перепаду давлений  и обратно  пропорциональна общему сопротивлению  слоя осадка R_ос и фильтрующей перегородки R_ф, следовательно,

dV/Fd = p/ (R_ос+ R_ф).           (6)

где V – объём фильтрата, м³; p – разность давлений, Па; R_ос – сопротивление слоя осадка, Па; R_ф – сопротивление фильтрующей перегрузки, Па.

   Если  в уравнение (6) ввести удельную производительность фильтра d =dV/F (в м³/м²), сопротивление осадка с учётом вязкости жидкой фазы суспензии (в Па ^. с) представить как произведение удельного сопротивления r (в 1/м²) на толщину слоя осадка, находящегося в 1 м³ фильтруемой суспензии, то уравнение (6) представится в следующем виде:

d =(r x / p + R_ф/ p) d ,         (7)

где x – толщина осадка, м.

   Интегрируя  это выражение в пределах от 0 до и от 0 до , найдём продолжительность фильтрации (в с)

=r x ²/2 p+ R_ф / p=b ²+ R_ф / p,         (8)

где b=r x/2 p.

   Удельный  объём фильтрата (в м³/м²), прошедший через единицу площади поверхности фильтрующей перегородки за время , определяется из уравнения (8)

  = - R_ф/r x+ .                (9)

   В промышленности для разделения суспензий  применяются фильтры циклического действия: рамные фильтр-прессы, патронные  фильтры, листовые фильтры – и  фильтры непрерывного действия: барабанные вакуум фильтры и дисковые.

   Осаждение под действием  центробежной силы.  Недостатком осаждения в отстойниках является их большие объёмы и значительное время осаждения. Отстойники малоэффективны при осаждении мелких частиц, имеющих размеры d_э<5 мкм, или когда их плотность близка к плотности среды. Значительно увеличивается эффективность процесса разделения суспензий с применением центробежных сил.

   Поле  действия центробежных сил создаётся  вращательным движением потока  разделяемой жидкости при тангенциальном её подводе в гидроциклоны или при направлении разделяемого потока во вращающийся корпус осадительных центрифуг.

     Для определения эффективности осаждения в центробежных аппаратах необходимо сравнить величину центробежной силы с силой тяжести, действующей на частицу.

   При вращательном движении суспензии в  центробежных устройствах на частицу  действует центробежная сила ( в  Н)

G_ц=m ²R,           (10)

где m – масса частицы, кг; - угловая скорость вращения частицы, с^-1; R- радиус вращения частицы, м.

   Сила  тяжести без учёта подъёмных  сил составит

G_т=mg.                  (11)

     Сравнивая уравнения (10) и (11), получим

 G_ц= G_т ²R/g,         (12)

т. е. центробежная сила больше сил тяжести в  ² R/g  раз.

   Величину  Ф= ² R/g  называют фактором разделения. Чем больше фактор разделения, тем выше разделительная способность центробежных устройств.

   При ламинарном режиме осаждения скорость осаждения (в м/с) определяется по уравнению Стокса с учётом фактора разделения

= ,                 (13)

где d- размер частиц, м; g- ускорение свободного падения, м/с²; - плотность твёрдых частиц, кг/м³; - плотность среды, кг/м³; - вязкость среды, Па ^. с; - угловая скорость вращения, с^-1; R- радиус вращения, м.

   Только  в частном случае частица при  центробежном разделении суспензии  может находиться в ламинарном режиме. Обычно при центробежном разделении фактор разделения и скорость осаждения изменяются, так как они зависят от переменного радиуса R, изменяющегося с увеличением толщины осадка, а поэтому осаждения происходят по режимам: ламинарному, промежуточному и турбулентному.

   Разделение  растворов с помощью  мембран.  Весьма перспективным способом разделения пищевых растворов является процесс разделения под давлением через полупроницаемую перегородку (мембрану) – обратный осмос, или ультрафильтрация.

   Ультрафильтрация предназначена для разделения низкоосмотических растворов и позволяет задерживать сравнительно крупные молекулы с молекулярной массой выше 500. Ультрафильтрация осуществляется при сравнительно низком давлении 0,05-1,0 МПа. Обратный осмос применяется для разделения растворов низкомолекулярных веществ, обладающих высоким осмотическим давлением, при этом рабочее давление составляет  5,0 - 10,0 МПа.

   Разделение  растворов мембранным методом происходит без фазовых превращений и  при температуре окружающей  среды.

   Мембраны  должны обладать высокой селективностью к извлекаемому веществу, высокой  проницаемостью, достаточной механической прочностью, устойчивостью к воздействию  агрессивных сред, постоянством параметров в процессе длительной эксплуатации.

   Анизотропные мембраны представляют собой пластины толщиной 0,01-0,4 мкм. Наибольшее распространение получили ацетатцеллюлозные мембраны. Кроме этих мембран изготовляются мембраны на основе триацетатцеллюлозы, этилцеллюлозы, полиамидов, целлофана и др.

     Мембраны получают путём облучения тонких полимерных плёнок потоком заряженных частиц – протонов или -частиц – с последующим химическим травлением. Ведутся исследования по изготовлению мембран с жёсткой структурой  на основе металлов, пористого стекла, металлокерамики и т. п.

   Особый  интерес этот способ представляет для  опреснения морской воды, разделения сахарных растворов,  фруктовых    соков,  очистки продуктов микробиологических производств, сточных вод и т. д.  
 
 

   4. Хлебные злаки:  краткая характеристика пшеницы, ржи, тритикале. Сколько и какие виды этих культур выращиваются в районе или области, где вы проживаете? Какова урожайность различных культур? В каких областях народного хозяйства используются?