Гидромеханические процессы в технологии
Гидромех. процессы — это процессы в жидкостных или газовых системах, скорость которых определяется законами механики и гидродинамики. Основой гидромеханических процессов является гидростатическое или гидромеханическое воздействие на сырье и материалы. К ним относят процессы транспортирования жидкостей и газов, разделения жидкостных и газовых систем, перемешивания в жидких средах, диспергирования, пенообразования и псевдоожижения, отстаивания, фильтрования, центрифугирования и сепарирования. Движущей силой гидромеханических процессов является перепад давления.
Перемешивание применяют в пищевой промышленности для интенсификации химических, тепловых и массообменных процессов, а также для приготовления растворов, эмульсий и суспензий. Процесс перемешивания используется для интенсификации нагревания или охлаждения обрабатываемых масс, интенсификации массообмена (растворение и др.).
Процессы пенообразования делят на два вида: пенообразование и взбивание. Сущность их одинакова и заключается в диспергировании газа или воздуха в жидкости.
Пенообразование применяется при производстве газонаполненных коктейлей. Струйки газа распадаются на пузырьки, которые поднимаются с большей или меньшей равномерностью и распределяются в массе жидкости. В качестве пенообразователя используется яичный белок, молочный белок, казеинат натрия. Физико–химические свойства пены (плотность, вязкость) зависят от размеров пузырьков газа, а последние от состава и концентрации поверхностно-активных веществ.
Взбивание применяется при приготовлении кремов, суфле, мороженого, взбитых сливок и др. Процесс взбивания осуществляется в основном в аппаратах периодического действия – в бачках со взбивателями. При вращении бачка и захвате воздуха происходит наполнение им массы продукта. При перемешивании воздух диспергируется, взбивание приводит к уменьшению плотности продукта. Хорошей степенью взбивания считается увеличение объема продукта в 1,5–3 раза.
Фильтрование обеспечивает разделение суспензий, пыли и туманов с помощью пористой (фильтровальной) перегородки, способной пропускать жидкость или газ и задерживать взвешенные в них твердые частицы. Фильтрование осуществляется под действием разности давлений жидкости по обе стороны от фильтрующей перегородки. Жидкость проходит через поры перегородки, а твердые частицы задерживаются на ней, образуя слой осадка. Фильтрование применяется для более тонкого, чем при осаждении, разделения суспензий и пыли.
По целевому назначению процесс фильтрования может быть очистным или продуктовым. Очистное фильтрование применяют для разделения суспензий, очистки растворов от включений. В этом случае целевым продуктом является фильтрат. В пищевой промышленности очистное фильтрование используют при осветлении вина, виноматериалов, молока, пива и других продуктов.
Цель продуктового фильтрования – выделение из суспензии диспергированных в них продуктов в виде осадка. Примером фильтрования такого вида может быть разделение дрожжевых суспензий, в которых целевым продуктом является осадок.
Центрифугирование – процесс разделения суспензий и эмульсий в поле центробежных сил с использованием сплошных или проницаемых для жидкости перегородок.
Диспергирование - процесс измельчения жидких, твердых и газообразных веществ в жидкости, а также измельчение жидких и твердых веществ в газе с целью образования дисперсных систем. Среди этих процессов можно выделить три основных: эмульгирование и гомогенизацию.
Эмульгирование применяется для получения эмульсий типа «жир в воде» и «вода в жире». В первом случае дисперсионной средой является вода, во втором – жир. Для получения эмульсий необходимо использовать эмульгаторы, представляющие собой стабилизирующие поверхностно–активные вещества (ПАВ). Эмульгаторы образуют на поверхности жировых частиц тончайшую оболочку, которая придает им устойчивость и препятствует расслоению эмульсии. В качестве эмульгаторов используют желатин, агар–агар, яичный белок, казеин, казеинаты, крахмал и некоторые другие.
Гомогенизация предназначена для дальнейшего диспергирования эмульсий в целях получения продукта, размер дисперсной фазы которого не превышает 1–2 мкм. Так, гомогенизации подвергают молоко, сливки.