IMPORTANT Operatii Si Aparate

Embed Size (px)

Citation preview

1 OPERAII I APARATE III TPPA1.1. Domeniul i particularitile industriei alimentare Industria alimentar prelucreaz materiile prime de origine biologic, vegetale i produse animaliere n vederea transformrii sau extragerii din acestea a anumitor elemente destinate hranei omului i totodat realizeaz conservarea i condiionarea alimentelor. Spredeosebiredealteramuriindustriale,caracteristicaesenialaindustrieialimentareconstn aceea c unele operaii ce trebuiesc efectuate sunt de natur biochimic i microbiologic. Transformarea materiilor prime n produse finite sau semifabricate se realizeaz printr-o succesiune deoperaiidenaturfizic,chimic,biochimicsauchiaroperaiicombinate.Ansamblulordonatal operaiilor prin care se realizeaz fabricarea unui produs se numete proces tehnologic. Operaiile sunt faze distincte ale unui proces tehnologic i pot fi: de pregtire a materiilor prime n vedereaprelucrrii,deproducereasemifabricatelorsauaprodusuluibrut,detransformareaproduselor brutesausemifabricatenprodusealimentare(bunurideconsum)saupentruprelucrareasubproduselor sau a deeurilor. Elementelencareserealizeazprocesultehnologicsuntutilajelecarepotfiaparate(utilajefr organe n micare) i maini (cu organe active n micare). Organele de maini sunt elemente indivizibile din alctuirea acestora (uruburi, aibe, piulie, rulmeni, roi de curea, roi dinate etc.) care sunt folosite la realizarea unui ansamblu sau au un rol bine definit n funcionarea mecanismelor i mainilor. Operaiile se clasific dup natura acestora n: a)operaii mecanice: depozitarea, transportul, dozarea, msurarea, etc. b)operaii fizice: -cu transfer de impuls: mrunirea, amestecarea, separarea materialelor; -cu transfer de cldura: fierberea, rcirea, evaporarea, condensarea, pasteurizarea, sterilizarea; -cu transfer de mas (schimb de substan): uscarea, distilarea, rectificarea, difuzia, extracia; c)operaii biochimice i chimice ca: fermentarea, neutralizarea, etc. 1.2.Progrese tehnice i tiinifice n Industria Alimentar Operaiile, aparatele i utilajele care se utilizeaz n diversele ramuri ale industriei alimentare pentru prelucrareaproduseloragricolesuntpermanentnnoiteimodernizateprinfolosireaiadaptarea ultimelor cuceriri ale tiinei. Astfel se pot utiliza radiaiile ionizante, radiaiile X, infraroii, microundele i curenii de nalt frecven, n majoritatea ramurilor industriale alimentare. Tehnicile convenionale de separare prinfiltrare sunt nnoite prin aplicarea noilor metode de separare realizate n instalaii moderne carefolosescmembranepentrumicrofiltrare,ultrafiltrare,hiperfiltrareprinosmozinversnind. laptelui, sucurilor, vinului, berii etc. Ultrasunetele se aplic n industrializareacrnii, laptelui, uleiului i panificaieipentrurealizareadeemulsii,suspensii,laomogenizareaproduselorsaulasplarea recipientelor. 2 Uscarealaptelui,sucurilordefructe,legumesauextractevegetalesefaceprinpulverizarenvid combinatcutermoinactivareamicroorganismelorninstalaiimodernepentruobinereaproduselor instant. n ultima vreme a cunoscut o larg dezvoltare extrudarea termoplastic a materiei prime alimentare nutilajemoderne,aparinndtehnologieideviitorpentruobinereadeprodusealimentarencondiii economice(nindustriademorrit-panificaie,ind.malului,lapteluietc.).Nunultimulrnd,sunt remarcabileaplicareaprogreselortehnicenregistratenmetodeledeconservareprinfrigiliofilizarea produselor alimentare. 3 2. TRANSPORTUL FLUIDELOR 2.1.Transportul fluidelor prin conducte Aparateleiutilajeledinansamblulinstalaiilorindustrialesuntlegatentreelecuconducteprin careserealizeaztransportulproduselor(materiiprime,materiiauxiliare,produseintermediare)delao instalaie la alta. Transportul fluidelor prin conducte se face prin cdere liber de la nivelele superioare la nivele inferioare, sau cu ajutorul pompelor, cnd lichidul trebuie transportat de la niveluri inferioare spre celesuperioaresaulaacelainivel.Pompelerealizeazconcomitentcutransportulioperaiede amestecarecndsituaiaoimpune.ncazulnumaidetransportafluidelor,prinpompareseasigur mrirea energiei fluidului, astfel nct s permit ridicarea acestuia de la un nivel h1 la un nivel h2 (h2>h1), prinmrireapresiuniidelap1lap2(p1>p2)pentrunvingereapierderilorprinfrecareilocale;mrirea energiei cinetice a fluidului astfel nct s aib la alimentare viteze mai mari fa de cazurile obinuite, are cascopreducereadurateidealimentareaaparatelor.nscopulasigurriidebituluinecesardefluid, circulaia se face cu o anumit vitez pentru nvingerea pierderilor liniare i locale de presiune. 2.1.1.Elemente caracteristice conductelor n vederea fabricrii, utilizrii i a interschimbabilitii, att pentru conducte ct i pentru armturi i fitinguri s-a impus standardizarea lor. evileiarmturilesuntcaracterizateprindiametrulnominal(Dn)iopresiunenominal(Pn). Acestedoucaracteristicimpreuncuindicaiileasupramaterialuluideconstrucieilungimea, alctuiescelementelecareseprescriuncomandapentrulivrare.Lanoiar,dimensiunilenominale caracteristice evilor se regsesc n STAS 2099-79. PresiunilenominalepentrucareseconstruiescevilesuntreglementateprinSTAS2250-78,ifac parte din categoria numerelor normale. Scrile de presiune maxim admis, n funcie de fluid sunt: -scara I: presiunea de lucru poate egal cu Pn, iar temperatura fluidelor pn la 120 0C; -scara II : presiunea de lucru poate fi egal cu 0,8 Pn i temperatura fluidului < 300 0C; -scara III : presiunea de lucru egal cu 0,64 Pn la temperaturi ale fluidului sub 400 0C (indicate pentruabur supranclzit); Presiunile de ncercare ale conductelor sunt de 2 Pn pentru presiuni mai mici de lucru sau 1,5 Pn pentru presiuni mai mari de 3 105 Pa. n cazul temperaturilor de lucru mai mari de 400 0C, se impune o comand special pentru evi i armturi. 2.1.2.Calculul conductelor Elementuldebazpentruoconductsauoreeadestinattransportuluifluidelorestediametrulcare trebuie s corespund ecuaiei continuitii debitului i care se determin pe baza urmtoarelor principii: a)pe baza vitezelor optime de circulaie a fluidelor; b)innd seama de pierderile de presiune egale pe ramificaiile reelei echivalente; c)prin calcul economic, stabilindu-se diametrul la care exploatarea i ntreinerea sunt economicoase; 4 a) calculul diametrului pe baz de viteze optime este acceptat pentru conductele cu lungimi de pn la 30m,diametrulconductei(D)sedetermindinrelaiacontinuitiidebitului(Q)volumiciviteza(W) din relaia: ,4wQd=t (2.1)Vitezele recomandate sunt prezentate n tabelul 2.1: Tabelul 2.1. Viteze recomandate la curgerea fluidelor FluidulSpecificareVitez(m/s) ApTransport1,53 Ap-alimentare cazane cu abur -pompe centrifuge la alimentare -la refulare 23 23 35 Abur -evaporatoare -pentru nclzirep>3 105 Pa 1530 3050 Aer Ventilatoare -aspiraie -refulare 1216 1520 Dup obinerea dcalc se stabilete viteza efectiv la dn i se determin pierderile de presiune. b)calcululreelelorcuramificaii:reelelepotfiprinrefularesauprinaspiraie.Pompelesau ventilatoarele asigur alimentarea reelei sau pierderile de presiune i se acoper prin scderea treptat a presiuniifluiduluipeparcursultraseuluiisecaracterizeazdiferitepunctedeevacuaresauracordunic aspirant, conform figurii 2.1. Fig 2.1 Reea de alimentare cu ap prin aspiraie Condiiadedebit:-fiecarepunctdeaspiraiesaurefulareimpunerealizareaunuianumitdebit volumic de fluid Qvi. -toate punctele de tip i pot funciona simultan cu condiia: ,1==nivi vtQ Q(2.2) iar condiia de pierdere de energie prin frecare este: .int + A = A h p perm final (2.3) c)calcululdiametruluieconomicesteexprimatprinfunciadeoptimizarecarereprezintcostultotal (ct), funcie de: a p 2 1 3 4 6 5 7 8 5 Ct = Am + In + Ex,(2.4) ncareAm-suntcheltuielianualedeamortisment,In-suntcheltuielianualedentreinereiarEx-sunt cheltuieli anuale de exploatare a reelei. Optimul este : 0 =ccdCt. 2.1.3. Debitmetre cu diafragmMetoda reducerii seciunii are ca scop msurarea debitului fluidului prin introducerea unei seciuni ngustatedecurgerecarearecascopcreareauneidiferenedepresiune.nfigura2.2esteprezentat amplasareauneidiafragmenseciuneatransversalauneiconducte,carevaaveacaefectvariaia presiunii statice de la p1 la p2, iar debitul volumetric este exprimat de relaia: ); (2) ( 1) ( ) (122 11212 411221211p p ApppppppkkA Qkkkkv = =+c o|o(2.5) undeo-estecoeficientuldedebit,Aaria seciunii geometrice minime, | = d/D - raportul diametrelor,c-coeficientuldedetent.nmod experimentals-adoveditcodepindede factoriiconstructiviidecifraRecaracteristic regimului de curgere. Construciadiafragmeiprecumimodul de realizare a prizelor de msurare este standardizat, iar coeficientul de debit de poate determina uor din tabele cu o bun precizie, evitndu-se etalonarea. n figurile 2.3 este prezentat un tub Venturi iar n figura 2.4 un tub Pitot-Prandtl cu efectul produs de curgerea lichidului prin acestea. Fig.2.3 Efectul produs de curgerea lichidului printr-un tub Venturi Fig.2.2Msurarea debitului cu ajutorul diafragmei W=max Ah 6 Fig.2.4 Efectul produs de curgerea lichidului printr-un tub Pitot-Prandtl Ecuaia debitului la msurarea cu tub Venturi (n vederea evitrii turbulenelor) este: top dQTV VA =242. (2.6) Cu tubul Pitot-Prandtl se determin cderea de presiune, viteza de curgere i cifra Reynolds: ( ) g h pm A = A ; A =mh g W 2max;vd WRe=maxmax; (2.7) Raportul W/Wmax se gsete n funcie de Rmax n tabele i se poate determina Wmedie cu ajutorul creia se determin debitul. medieW A Q = .(2.8) 2.2.Utilaje pentrualte surse energetice Pelngenergiaelectric,nunitiledeindustriealimentarseutilizeazialtesursedeenergie pentru realizarea mecanizarea i automatizarea unor procese de producie. n vederea vehiculrii fluidelor suntnecesaregeneratoarehidropneumatice,iarpentruacionri,acoloundenupotfifolositemotoarele electrice i cele cu ardere intern se face apel la motoarele hidropneumatice. Pentru valorificarea energiei cderilor de ap i a vntului se folosesc turbinele hidraulice i eoliene. Energia electric pe cale chimic se obine cu generatoarele elctrochimice. Cazanele de abur i ap cald, boilereleialteschimbtoaredecldura,recuperatoareledeclduraipompatermicconstituieutilaje pentru obinerea i dirijarea energiei termice la locurile de utilizare. 2.2.1. Generatoare hidropneumatice Generatoarele hidropneumatice transform energia mecanic n energie hidraulic lichidelor sau n energie pneumatic necesar gazelor pentru a fi vehiculate de la un nivel la altul sau pentru a fi puse sub presiune.Dinpunctdevederefuncionalgeneratoarelehidropneumaticesempartngeneratoare hidraulice dinamice i generatoare hidraulice volumice. Ah vmax 7 2.2.1.1.Generatoare hidropneumatice dinamice Generatoareledinamicetransformenergiamecanicnenergiecineticipeaceastanenergie potenialdepresiunesaudepoziie.Acestemainisecaracterizeazprinfuncionarealaturaiimari permind directa cuplare cu motoarele electrice, au un mers silenios, nu au de nchidere ntre orificiul de admisieiceldeevacuare.Dupmoduldeieirealfluiduluidinrotorulmainii(turbopompe, ventilatoare, turbocompresoare), generatoarele dinamice se clasific n: Curotorradialsaucentrifugallacarefluidularelaieireadinrotordireciaperpendicularpe arborele rotorului; Cu rotor diagonal la care fluidul formeaz la ieire un unghi mai mic de 900 cu axa rotorului; Cu rotor axial la care fluidul are la ieire o direcie paralel cu axa rotorului; GeneratoareledinamicecurotorradialdupraportulD2/D1(ieire/intrare)seclasificn: generatoare cu rotor lent, cu rotor normal i rotor rapid. 2.3. Pompa centrifugPompelecentrifugepotfimonosaumultietajate.Elementeledincareesteconstituitopomp centrifug sunt: carcas, rotor, sisteme de acionare (figura 2.5). Lichidulintrnpompaxialisubaciuneacmpuluideforecentrifugedeterminatdemicarea rotorului,estempinsradialcuvitezspreperiferiarotoruluiiapoinconductaderefulare.ndreptul orificiuluiderefularesemicoreazvitezalichiduluidincauzaspaiului maimareienergiacineticse transformnenergiapotenialnecesarridicriilichiduluilanlimeacerut.Ieirealichiduluidin rotor produce n centrul acestuia o depresiune care face ca lichidul din conducta de aspiraie s fie mpins depresiuneaatmosfericnrotor.Dinaceastcategoriedepompes-auconstruitlanoinarpompele Lotru,Cerna,Criialtetipuri.Pompelecentrifugemultietajatesaumaimultetreptedepompare,fiind prevzute cu mai multe rotoare montate n serie pe acelai arbore.Seutilizeazninstalaiileundeestenecesaronlimemaimaredepompare.Dinaceast categorie se fabric pompe cu arborele orizontal tip SADU i cu arbore vertical, pompele submersibile tip HEBE. PompeledetipulHEBEsuntsubmersibile,monosaumultietajatecarefuncioneaznpoziie verticalavndurmtoarelecaracteristici:carcascircular,diametrulderefularecuprinsntre55...60 mm, debitul de lichid transportat fiind ntre 5...40 m3/h la o nlime depompare cuprins ntre 10...160 m, presiune de calcul max. 16 bar i o temperatur de transport de pn la 80 0C. Aceste tipuri de pompe se folosesclatransportulapeipotabile,industrialeiapeicalde,folositelaextragereaapeidinpuurisau fntni, la stocarea n castele de ap sau n instalaii de vid. 8 PompeledetipulAPOLLOdin carefacparteiceledetipSADUau urmtoarele caracteristici: diametrul de refularecuprinsntre40...80mm, debituldelichidtransportatfiindntre 1...70m3/hlaonlimedepompare cuprinsntre6...230m,presiunede calculmax.30bario temperaturde transportdepnla130 0C.Aceste tipuridepompeseamplaseazn poziieorizontalisefolosescla circuite de ulei sau ap utilizate pentru operaiidencalzire-racire,lacircuite auxiliare,lainstalaiidenclzire,n industriabunurilordeconsum, recirculriacircuitelorindustriale, alimentri cu ap industrial i potabil, transportul soluiilor neutre. PompeledetipulLOTRU,CERNA,CRIsuntpompecupaletedispusepeunrotoramplasat excentricfadecarcasavndurmtoarelecaracteristici:diametrulderefularecuprinsntre40...150 mm, debitul de lichid transportat fiind ntre 4...470 m3/h la o nlime depompare cuprins ntre 3...60 m, presiune de calcul maxim 10 bar i o temperatur de transport de pn la 130 0C. Aceste tipuri de pompe seamplaseaznpoziieorizontalisefolosesclatransportulapeiindustrialeipotabil,apuzat,soluiineutre,emulsii.Caelementconstructivdeatenuareazgomotuluiprodusderotorulexcentric, aceste tipuri de pompe sunt prevzute cu atenuator de zgomot. 2.4. Ventilatoare, turbocompresoare i suflanteVentilatoarele se clasific dup modul de trecere a aerului n radiale (centrifugale) i axiale sau dup presiunea manometric n ventilatoare de joas presiune, de medie presiune i nalt presiune. Ventilatoarele axiale, dup tipul paletelor pot fi cu palete fixe sau reglabile iar ventilatoarele radiale (centrifugale) dup tipul paletelor pot fi cu palete nclinate nainte sau napoi (cele mai utilizate). 8.3 8.3 2 1 Fig.2.5 Schema pompei centrifuge monoetajat: 1 arbore; 2 rotor; 3 carcas; 4 conduct de aspiraie;5 conduct de evacuare. 8.6 Fig.2.6 Ventilatoare: a centrifugal; b-axial 9 Ventilatoarelecupaletedrepteseutilizeazlauneleinstalaiidetransportpneumatic,deoarece paleteledreptenuacumuleazmaterialulncanalulrotorului.Lacretereadebitului,presiuneatotala ventilatorului se modific (debitul i presiunea cresc iar nlimea de pompare scade). Modul de montaj al acestori tipuri de ventilatoare este redat n figurile 2.7 i 2.8. Ventilatoarelefolositeninstalaiiledeventilaie auanumitecaracteristicidupcarepotfialese. Aceste caracteristici sunt: debitul, presiunea total, turaia i puterea necesar pentru acionare. Alegerea ventilatoarelor const din urmtoarele operaii: sealegepoziiademontajaventilatoruluicentrifugal(fig.2.8)astfelnctlaracordarea acestuia la instalaie traseul canalelor de aspiraie sau refulare sa fie ct mai scurt; calcululdebituluimasicdeaerQa[m3/h]necesar:sepoatefacenfunciedeconinutuln vaporideapdinaerulincintei,coninutuldeclduralaeruluisauconinutuldegaze nocive a halei. 2.4.1. Turbocompresoare i suflante Funcioneazpeaceleaiprincipiicaventilatoarecentrifugedarraportuldecomprimareeste cuprinsntre1,1...3.Presiunilerealizatelarefularesuntlaturbocompresoare20120daN/cm2ila suflante 120 daN/cm2. Au un numr mai mare de rotoare montate n serie i se construiesc pentru debite mari. 2.5.Pompe volumicePompelevolumiceutilizateinindustriaalimentarrealizeazcretereaenergieilichiduluiprin modificriiperiodiceavolumuluiunuispaiusubaciuneaunuiorgandelucrucarepoatefipiston, plonjor, membran, roi dinate cu angrenaje exterioare sau interioare, cu urub excentric (nec). Pompele volumice pot fi alternative i rotative. n figurile 2.9 i 2.10 sunt prezentate cteva tipuri de pompe volumice. 1 2 3 Fig. 2.7 Montajul ventilatorului axial: 1 orificiu de aspiraie; 2- rotor cu palete; 3-orificiul de refulare cu jaluzele. Fig. 2.8 Montajul ventilatorului radial: 1 motor electric; 2- rotor; 3 palete; 4 conducta de refulare; 5 gura de aspiraie; 6 carcas; 7 suport. 10 2.6. Compresoare volumice Seutilizeazlainstalaiilefrigorificeetc.Comprimareafluiduluigazosseobineprincreterea presiuniistatice,folosindunorganmobilpentrumicorareavolumuluiunuiasaumaimultor compartimente n care fluidul gazos este nchis. Pot fi cu : piston, rotative dup felul organului. Compresoarelecupistonauorganulprincipalcumicarerectiliniealternativ.Compresoarele pentru instalaiile frigorifice pot fi cu unul, doi, trei sau mai muli cilindrii aezai vertical, n V, mai rar orizontal. Dup felul n care fluidul (gazul) frigorific strbate cilindrul se deosebesc compresoare n echicurent i n contracurent. Fig.2.9 Pompe volumice cu micri alternative: a pomp cu piston;b - pomp cu membrane;c pomp cu clape. Fig.8.2 Fig.2.10 Pompe volumice cu micri de rotaie (rotative):a cu roi dinate; b cu angrenaje cicloide; c cu loburi; d cu rotor melcat; e cu canal lateral; pri componente: 1 stator; 2 rotor; 3,4 nceputul i fritul canalului lateral; 5 orificiul de aspiraie; 6 orificiul de refulare; 11 Lacompresoarelenechicurentvaporiiagentuluifrigorificintrnsupapelemontatenfundul pistonului i ies prin supape montate n capacul cilindrului, strbtnd cilindrul ntr-un singur sens. La compresoarele n contracurent n chiulas sunt supape de: admisie (aspiraie), refulare. Compresoarele rotative pot fi cu pistoane rotative, cu palete (culisante n stator, glisante n rotor), cu inel de ap. Organulmobilesterotorulexcentriccupalete care lucreaz ntr-o carcas cilindric. 2.7 SifoaneleSifoanele sunt aparateformate dintr-o conduct ndoitsubformdeUservindpentrutransvazarea unui lichid dinspre un nivel hidrostatic mai nalt spre unulmaijos,separatedeunobstacolcarempidic curgerealiberalichidului(fig.2.13).Sifoanelese impartndoutipuri:aspirantesaudescendente. Curgerealichiduluiarelocnmomentulncare conductaesteplinculichidipresiuneadepeo suprafaliberalichiduluiestemaimaredectpe cealalt suprafa. Fig. 2.11 Compresoare cu piston: a n echicurent; b n contracurent Fig. 2.12 Compresoare rotative cu rotor excentric: a cu palet culisant n stator; b cu palet culisant n rotor; c cu inel lichid; Elemente componente: 1-carcas; 2-rotor; 3-intrare fluid; 4-evacuare fluid; 5-palete. h1 Ah h2 H p2 p1 0 1 2 Fig.2.13 Sifon 12 Caracteristicile sifonului se determin utiliznd ecuaia lui Bernoulli n seciunile 1 i 2: F2gwgph2gwgph22 2221 11+ ++ = ++ (2.9) punnd condiiile: p1 = p2 = pa; w1 = w2; h1 h2 = H = F, iar nlimea de ridicare este: 2gwdlH22|.|

\|E + = , ;(2.10) unde-coeficientdefrecare,llungimeaconducteisifonului,ddiametrulinteriorasifonului, caracteristica aparatului, w viteza de curgere, din care viteza de curgere: , E +=dl2gHW ; (2.11) iar debitul: , tE +=dl2gH4dQ4(2.12) sau neglijnd pierderile prin frecare: 2gH W = (2.13) 2gH d4Q2 = t(2.14) 2.8. MontejusulEsteunaparatfolositelatransportullichidelor toxice, fierbini, corozive (fig.2.14). -dezavantaj:funcionare intermitent; - = [15 20] %. Presiunea necesar ridicrii lichidului va fi:( )02p 12wgH p + E + + = , ; (2.15) 2.9 Gaz-lifturile (pompe Mammut)Sunt prezentate ca principiu n figura 2.15. Aurandamentul()cuprinsntre [0,30,5];sefolosesclatransportul fluidelor care au otemperatur ridicat. evacuare Aer comprimat alimentare P0 H Fig.2.14 Montejus Aer comprimat Hs HP H Fig.2.15Gaz-lift 13 Funcionareasebazeazpeprincipiulvaselorcomunicanteumplutecufluidenemiscibilecu densitidiferite.Seutilizeazlaridicarealichidelorconinndsolidensuspensie(sfecldezahr)cu ajutorul aerului comprimat care dispersat n lichid formeaz unamesteceterogengaz lichid cu densitate medie mai mic dect densitatea lichidului, astfel c suspensia gaz-lichid se ridic prin eava de refulare. Adncimea de scufundare este: m lmP SH H = ; (2.16) unde: l densitatea lichidului, m densitatea suspensiei, HP = H HS (nlimea de pompare). 2.10 Injectoare i ejectoareInjectoarelesuntaparatepentrutransportulsau ridicarea lichidelor sau pentru pomparea lor ntr-un spaiu sub presiune, folosind energia cinetic a unui fluid motor (abur, aer sub presiune sau comprimat). Dinpunctdevedereafuncionriiinjectoarelor deosebiminjectoareaspirantedetipulceluiprezentatn figura 2.16 sau neaspirante (n sarcin). Deosebirea ntre eleconstnfaptulcinjectorulaspirantestemontat deasuprarezervoruluidealimentarepecndcel neaspirant se gsete amplasat sub nivelul rezervorului de alimentare, lichidul ptrunznd prin cdere n camera de amestec.Elementele componente ale injectorului din fig. 2.16 sunt: 1 - duza de intrare fluid motor; 2 -ajutaj de amestec; 3 - intrare fluid antrenat; 4 - intrare fluid motor; 5 - gtuitura injectorului; 6 - difuzor. Injectoarelesuntaparateieftinecainvestiieintreinere,nuaunevoiedeungeredeoarecenu conin piese n micare, uzur mic, au funcionare sigur, fr supraveghere, transport lichide murdare, cumateriisaucorpurinsuspensie,funcioneazfrzgomotipotficonstruitedinmateriale anticorozive. Ejectoarelesuntaparatedeconstrucieasemntoarecuinjectoareledarlacarefluidulmotoreste gaz sau vapori iar fluidul aspirat poate fi gaz, vapori sau lichid. Ejectoarele folosite pentru evacuarea lichidelor sau gazelor (realizarea raportului de compresie egal cu 5) se mai numesc pompe de vid. Randamentulsczut1530%implicunconsummaredeabursaugaziaramestecareafluidului motor cu lichidul pompat reprezint dezavantajele acestor tipuri de aparate. 2.11. Parametrii principali ai pompelor i ventilatoarelorPrincipaliiparametriifuncionaliaipompeloriventilatoarelorsunt:debitulvolumicQv(m3/s), nlimeamanometricH(mcoloandeap)lapompesauH(mmcoloandemercur)laventilatoare, 12 3 4 5 6 Fig.2.16 Injector 14 puterea P (kW) necesar acionrii acestora, turaia n [rot/min] i randamentul total qp. Aceti parametrii sunt nscrii pe plcua de identificare a fiecrei pompe sau ventilator. Senumetedebitulpompeicantitateavolumetricdelichidpompatnunitateadetimp.Debitul teoretic Qt al pompei este debitul care nu inecont de pierderile cauzatede scurgerile prin neetanieti, umplerea incomplet la aspiraie, etc., debitul real Qr ine cont de aceste pierderi i se exprim cu relaia: t p rQ Q = q .(2.17) Graduldeneuniformitatealdebituluio esteraportuldintrediferenavalorilorextremeivaloarea medie a debitului: .2;min max min maxQ QQQQ Qmedmed+== o (2.18) nlimea total de ridicare sau nlimea manometric este dat de relaia: gw wHgp pH Hgp pHa r a rp g22 201 2+ += + += ; (2.19) n care: p1,p2 - reprezint presiunea fluidului la suprafa n recipienii de aspiraie respectiv refulare; pr,pa -reprezintpresiunealichidelorla refularerespectivaspiraian pomp; pH -reprezintsuma pierderilor de presiune n pomp i peconducte;Hgreprezint nlimea geometric de ridicarei egalcuHg =Ha +H0 +Hr [m],n careHa estenlimeadeaspiraie, H0 diferenadenlimentre punctele unde se msoar Hr i Ha, iarHrreprezintnlimeaderefulare,toatemsuratenm;wriwareprezintvitezeledecurgerea lichidului n conductele de refulare respectiv aspiraie [m/s]; - densitatea lichidului daN/m3.Lucrul mecanic util pe care pompa l efectueaz la un debit Qr i la o nlime total de ridicare H (m) ntr-un timp t este: t =rQ H g L , [J] (2.20) iar puterea util a pompei va fi: rQ H g P = , [W].(2.21) Lucrulmecanicconsumatdepomp(Lc)estemaimaredectlucrulmecanicutildezvoltat,din cauza pierderilor. Randamentul total al pompei este raportul: cpLL= q ,(2.22) Fig.2.17Stabilirea nlimii de pompare 15 iar puterea real consumat de pomp este: qrQ H gP = .(2.23) Puterearealapompeiestemaimaredectputereateoreticdatoritrezisteneihidraulicela trecerea lichidului prin conducte, pierderi volumice i frecrilor mecanice, deci : v h mq q q q = , (2.24.) n care qm este randamentul mecanic, qh este randamentul hidraulic, qv este randamentul volumic. La pompele i ventilatoarele centrifugale, dac se schimb turaia la valoarea n2, se modific debitul Q2, respectiv nlimeaH2 i puterea necesar acionrii va fiP2 dup urmtoarelerelaii:n1/n2 =Q1/Q2; H1/H2= (n1/n2)2, P1/P2 = (n1/n2)3. 2.12. Motoarele hidropneumaticeMotoarele hidropneumatice sunt maini de for care transform energia hidropneumatic n energie mecanic. Acestea se clasific n: Motoare hidraulice - hidrodinamice: roi hidraulice, turbine hidraulice; - hidrostatice: liniare, rotative; Motoare pneumatice - pneumodinamice: turbine eoliene; - pneumostatice: liniare, rotative. Roile hidraulice se utilizeaz pentru cderi mici de ap. Dup felul cum primesc apa, deosebim roi cuadmisiesuperioar,inferioarilateral.Totodatsuntntlniteroicuarboreorizontalparial cufundatecuparteainferioarnapiroicuarboreverticaltotalcufundatenap,antrenatedefora dinamic a curentului de ap. Turbinelehidraulicesuntroihidrauliceperfecionatecareprimescapasubpresiunenmod continuu pe rotor. Dup direcia curentului se deosebesc turbine tangeniale, radial-axiale i axiale. Motoarele hidrostatice sunt maini reversibile, de aceeai construcie, putnd ndeplini att funcia degeneratorhidraulicctidemotorhidrostatic.Motoarelehidrostaticeliniare(cilindriihidraulicide for)saurotative(pompelecuroidinate,cupistonradial,cupistonaxial,cupaleteglisante), transformpresiunealichiduluinlucrumecanicutilprindeplasareapistonuluisaurotireaarborelui motoarelor respective. Turbineleeolienesuntmotoarepneumaticecaretransformenergiacineticamaselordeaern micare n lucru mecanic. n funcie de poziia arborelui se deosebesc turbine cu arbore orizontal i turbine cu arbore vertical. Turbinelecuarboreorizontalnecesitdispozitivespecialepentruorientareaacestorandirecia curentului.Energiamecanicprodusdeturbinpoatefiutilizatdirectlaacionripentruproducerea curentului electric care poate fi acumulat n baterii i utilizat la nclzire sau iluminat electric. 16 Fig.2.18 Turbine eoliene: a-cu coad; b-cu virole; c- cu elice Motoarele hidropneumatice liniare (cilindrii cu piston sau camerele pneumatice cu membran), sau rotativeservesclaacionrisaucomenzihidropneumaticefcndpartedincategoriacelorvolumice alternative, la care modificarea volumului se face sub aciunea unui piston disc sau plonjor. Elementelecomponentefigurii2.19sunt:1pistondiscsauplonjor;2carcas;3supapde admisie; 4 supap refulare. A R 1 2 3 4 A R 1 2 3 4 a b Fig.2.19 Motoare hidropnumatice liniare: a-cu piston disc; b-cu piston plonjor 17 3. MRUNIREA 3.1.Generaliti,scopuloperaiei,proprietilematerialelorsolide;factoricareinfluenteaz operaia de mruntire 3.1.1. Generaliti n procesele tehnologice din industria alimentar se impune ca produsele folosite s fie mrunite. Mrunireaesteoperaiadereducereadimensiunilorgeometriceaparticulelorprindistrugerea integritii lor fizice, ca urmare a aciunii mecanice asupra materialului. n funcie de forma final a particulelor procesul de mrunire are urmtoarele denumiri : mrunirepropriu-zis,cndparticulelefinaleauoformdeterminat,ncareintrproceseleca: sfrmare, concasare, spargere, mcinare, dezintegrare; tiere i tocare. Mrunirea materialelor se realizeaz prin : - concasare, mcinare, tiere, dezintegrare pentru solide; - pulverizare, emulsionare pentru lichide; - dispersare pentru gaze. Scopul procesului Mrunirea se aplic pentru : accelerareaunoroperaiifizice(dizolvri,uscri)sauaunoroperaiichimiceidetransferde cldur sau de substan; obinereaunorconstituenidintr-unagregat,deexempluseparareaendospermuluicerealelorde nveli, decorticarea care ulterior sunt separai prin sortare; asigurarea unei amestecri mai bune a unor produse cu altele; facilitarea comercializrii produselor. Aplicaiileoperaieinindustriaalimentarseregsetentoateramurileacesteia:morritul, zahrului, a conservelor, a amidonului, alcoolului, berii, vinului, etc. 3.1.2. Proprietile materialelor solide Unprodusalimentarcareconstituiemateriaprimsecaracterizeazprin:suprafa,dimensiunea liniar, structur, friabilitate, duritate i rezisten la compresiune. Dimensiunealiniarpoatefidiametrulncazulsfereisaulaturapentrucubsauodimensiune medie fictiv n cazul formelor neregulate; Pentruunansambludeparticule,intereseazdimensiuneamedieidimensiunealimit. Dimensiuneamediereprezintdimensiuneaparticulelorcareaupondereaceamaimaren amestec.Dimensiunealimitaparticulelorestedimensiuneacelormaimarisaucelormaimici particule din amestec. Suprafaa care intereseaz este cea exterioar, uneori i suprafaa interstiial (a golurilor). Aceasta seestimeazlaparticulelecuformnedefinit.ncazulunuiamestecpolidispersdeparticule 18 suprafaa este suma suprafeelor individuale, iar suprafaa specific este suprafaa unitii de mas sau de volum. Structuramaterialelorpoatefi:omogensauneomogen.ncelemaifrecventecazurieste neomogen. Duritateaesteproprietateacareexprimtriarelativamaterialelorsolide.Acesteaseclasific dup scara de duritate Mohs n : -moi avnd ocompresie 107 Pa; oc efort unitar la compresie, specific fiecarui material -semi-moi: oc = 107 5 107 Pa; -dure: oc > 5 107 Pa. Majoritatea materialelor ntlnite n industria alimentar sun moi sau foarte moi de exemplu: omoi (zahr, cereale, oase); ofoarte moi (sfecl, carne, legume etc.). Distribuia particulelor dup dimensiuni.n funcie de natura materialului i gradul de mrunire, fraciunea cu dimensiunea ce apare cu frecven maxim se numete mod. 3.1.3. Factori care influeneaz operaia de mrunire Eficienaoperaieidemrunirenseamntransformareacuconsumdeenergieminimicu productivitatemaximaunumaterialsoliddatntr-unproduspulverulentsaugranulatdedimensiunii form impuse. Realizarea acestui scop depinde de o gam variat de factori : Umiditateadeobiceiesteunfactornegativcuefectenefavorabileasupraprocesuluide mrunire. Fineea pn la care materialul este mrunit micoreaz productivitatea i mrete consumul de energie, deci costul operaiei. Gradul de mrunire (m) depinde de tipul mainii i de mrimea bucilor obinute: 21ddm = ,(3.1) n care: d1 dimensiunea materialului iniial; d2 dimensiunea produsului. Pentrubucimarim=2...25,iarlamicorareadimensiuniidemruniresepoateajungela m=150 (mrunire n mai multe etape). 19 3.2. Procedee de realizare a mrunirii 3.2.1. Scheme de realizarea operaiei de mrunire Mrunireadiscontinu: produsuliniialeste introdusnmoari mcinatntimp determinatpnajunge ladimensiuneadorit. Procedeul este rar utilizat, obinndu-se mult praf (component mrunt). Mrunireacontinuncircuitdeschis.Materialultreceosingurdatprinmoarsausuccesiv prin mai multe uniti de mcinare. Rezult de obicei un produs neuniform; consumul de energie este mare. Mrunirea continu n circuit nchis Fig.3.4 Schema mrunirii continue n circuit nchis Schema mrunirii n circuit nchis : a transportor cu elevator; b antrenare pneumatic. Fig.3.1 Procedee de realizare a mrunirii: a, b - zdrobire, c- sfrmare, d rupere,e-tiere Moara Fig.3.2 Mrunirea discontinu Moara Fig.3.3 Mrunirea continu 20 Mrunirea poate fi pe cale: -uscat (cel mai frecvent utilizat); -umed(nprezenaapei),lamrunireaporumbuluinindustriaamidonului,amaluluin industria berii i n industria spirtului. 3.3. Clasificarea mainilor de mrunitSe face n funcie de natura materiei prime supuse mrunirii. 3.3.1. Maini de tiat n funcie de tipul de cuit utilizat se utilizeaz maini cu cuite: -n form de disc; -plane de diferite forme; -de tip stea. n funcie de mrimea bucilor tiate sunt utilizate maini pentru tierea n buci: -mari (mrunire grosier); -maini pentru tierea n buci medii; -maini pentru tierea n buci mici (maini de tocat fin). n funcie de construcie i mod de montare a cuitelor se utilizeaz maini: -cu cuite montate pe discuri rotative (cu cuite plane de diverse forme); -centrifugale, avnd cuite plane, tierea realizndu-se sub aciunea forei centrifuge; -cu cuite disc (orizontale, verticale) pentru tocat legume, fierstrul circular; -cu cuite plane de diferite forme (cuterul, fierstrul plat); -cu cuit tip stea (wolful); -cu mai multe tipuri de cuite (mainile de tiat slnin). 3.3.2. Maini de mrunit propriu ziseSe clasific n funcie de : -Graduldemrunire(m=d1/d2,unded1-dimensiuneainiial,d2dimensiuneafinal)al materialului: -mainiceexecutoperaiadeconcasare:concasareaprimarm=3...4,d1=1500...300mm, d2=500...100mm; concasarea secundar m=5...7, d1=100...25mm, d2=25...5mm; -mainiceexecutoperaiidemcinare-mrunirepentrumaterialedure:grosierm=10, d1=5...0,8mm, d2=0,6...0,08mm; fin m=15, d1=1,2...0,15mm, d2=0,06...0,01mm; -dezintegrareapentrumaterialemoi:grosierm=20,d1=12,5...1,7mm,d2=0,6...0,08mm;fin m=50, d1=4...1,5mm, d2=0,1...0,01mm. -Vitez relativ a organului de mrunire: mic, medie, mare. -Principiul de funcionare i caracteristicile constructive: - concasoare cu flci; - concasoare cu mori cu cilindri; 21 - colerganguri (mori chiliene) cu pietre verticale; - mori prin lovire, mori cu ciocane, dezintegratoare, mori cu bile. 3.4. Mori cu cilindri. Elemente de calcul a diametrelor tvlugilor Morilecucilindrisuntutilizateaproapentoatesubramurileindustrieialimentare.Cilindriin micare de rotaie n sens de ntmpinare, acioneaz prin strivirea materialului, strivire combinat uneori cu tiere, cu rupere sau forfecare, dup cum suprafaa cilindrilor este neted, striat sau are coli i viteza periferic este egal sau diferit. Dimensiunilecaracteristicedemoricuvalurisunt:diametrulcilindrilorD,lungimeaL,distana dintre cilindrii 2a, unghiul de prindere i turaia n. Unghiuldeprindereesteunghiulformatntretangenteledusenpuncteledecontactale particulei sferice cu suprafaa lateral a cilindrilor, peste care, materialele n loc s fie prinse alunec. Considerm o particul de diametru d supus strivirii ntre valuri. Fora F de apsare a valurilor asupra particulei se descompun n F1 i F2. n mod analog fora d frecare Ff se descompune n Ff1 i Ff2. Pentru ca particula s poat fi prins i mrunit Ff1 > F1 sau Ff cos2o> F sin2ons fora de frecare Ff = F => tg 2o< sau < 2 n care este coeficientul de frecare: = tg , unghi de frecare. Pentru materialele obinuite = tg = 0,3 adic 17, deci < 34. n practic valoarea se micoreaz pe msur ce crete D i (2a) distana dintre cilindri. LegturantreD(diametrultvlugului)id (diametrul particulei) r Ra R2cos++=osau la limit n condiii de prindere ( = 34, cos 2o= 0,956, < 2, d < dmax) 956 , 0d D2a Dcosd D2a D>++ >++ )0,956d0,088a1 (0,0440,956dD >Deoareceraportul 0,9560,088 , d12wgh p pg21 1 2; (4.2) |.|

\|E + + + > , d12wp gh pg21 1 2, (4.3) Fig.4.3 Barbotor de gaze sau vapori: a inelar; b cu duuri; c- cu evi inelare concentrice; d cu lumnri Fig.4.2 Amestector cu injector i duz; 30 ncare:hnlimeacoloaneidelichidprincareserealizeazbarbotarea[m];1masaspecifica lichidului[kg/m3];gmasaspecificagazului[kg/m3];wvitezagazuluinorificiiledebarbotare [m/s]; coeficientul de rezisten local, - coeficient de frecare. Amestecarea prin barbotare este indicat n special n cazul cnd gazul, cu ajutorul cruia se face, trebuiesreacionezechimic(hidrogenareauleiurilor,carbonatareazemurilornindustriazahruluicu bioxiddecarbon,etc),cndfavorizeazoanumitaciunebiologic(aerul-oxigenulpentrunmulirea drojdiilor).Amestecareacuaburestentrebuinatncazurilecndpelngoperaiadeamestecareeste necesar s se fac i o nclzire. Barbotarea, de obicei, se realizeaz cu dispozitive construite din evi prevzute cu orificii amplasate n apropierea fundului vasului. De obicei diametrul orificiilor variaz ntre 3 i 6 mm. Pentru ca traseul bulelor de gaz s fie ct mai lung, orificiile se dispun de obicei n partea inferioar aeviiorientatenjos.Vitezagazuluilaieireadinorificiulbarbotoruluitrebuiesasigureenergia cinetic necesar nvingerii rezistenei lichidului, pentru evitarea inundrii barbotorului cu lichid. evile cu orificii trebuie montate perfect orizontal pentru ca gazul la ieirea prin orificii s aib de nvins aceeai rezisten asigurndu-se astfel o repartiie ct mai uniform a gazului. 4.3. Amestectoare mecanice: elemente de calculEtapele care se parcurg sunt:-stabilirea dimensiunilor vasului -determinarea consumului de energie -lichidultindesurcepepereisubforma unui paraboloid Volumul unei arje V1: 12lh4DV = t,(4.4) unde:Ddiametrulvasului;hVnlimea vasului;h1nlimeacoloaneidelichidn repaus;hmnlimeaminimdelichiddeasupra paletei n timpul funcionrii: hm = hx + hy + hz,(4.5) unde: hp nlimea paraboloidului; a adaos de siguran (a=0,1m); Volumul de lichid din jurul paraboloidului de rotaie este: ( )m 12h - h4DVt= .(4.6) Acelai volum n micare de rotaie este : p2p2p2p p2h8Dh8Dh4DV h4DV = = =t t t t,(4.7) Fig.4.4 Amestector cu palete: dimensionare 31 n care Vp volumul paraboloidului: p2ph8DV = t.(4.8) Deci:( )p2m 12h8Dh - h4D = t t(4.9) de unde hp = 2(h1 hm). nlimea total a vasului se determin cu relaia :hV = hm + hp + a = 2(h1 hm) + hm + a;(4.10) sau : hV = 2h1 hm + a.(4.11) Dacseianconsiderarecoeficientuldeumplererecomandatcuvaloricuprinsentre0,6...0,9 atunci nlimea vasului poate fi exprimat astfel : t t212VVDV 44DVh = = (4.12) CalcululconsumuluideenergiesedeterminprincalcululnecesaruluideenergiePiseexprim prin relaia: P = P1 + P2 + P3, [kW](4.13)ncare:Pputereanecesarlaarborelemotoruluielectric[kW];P1putereanecesarlaaxul agitatorului[kW];P2putereapierdutprinfrecrinlagre[kW];P3putereasuplimentarpentru mpingerea diferitelor obstacole (P3 = (0,08 ...0,25)P1); randamentul motorului electric. Calculul consumului de energie q 1000P P PP3 2 1+ += , [kW](4.14) P2 = f G Wa , [kW] (4.15) unde: f coeficient frecare n lagre ce are valori cuprinse ntre 0,07...0,1;G= mg greutatea elementului n micare [N]; Wa viteza periferic a axului [m/s].mvm 1 m - 3 2m - 51n d c P q =, (4.16) unde:ddiametrulcercdescrisdebraulagitator;nturaiaagitatorului;densitateafluidului;v vscozitatealichidului(suspensiei);m,c-constantespecificediferitelorformedeagitare(indicaten tabele). 32 5. OMOGENIZAREA I EMULSIONAREA 5.1. Generaliti Omogenizarea este operaia de reducere a dimensiunilor fazei disperse a unui lichid n urmtoarele scopuri:mrireastabilizriilapstrareaproduselor,reducereatendineideecremaresausedimentare,reducereadimensiuniicomponentelorunuimaterialvscos(cazulfabricriibradtuluiicompoziiei pentruprospturi),inutrebuieconfundatcuamestecarea.Omogenizareaconduceilaemulsionare, dac produsele prelucrate conin i substane de emulgare (proteine, fosfolipide etc.). Emulsionarea este operaia n care dou lichide sunt amestecate intim, unul din lichide, faza dispers fiind mrunit n picturi mici n faza continu (extern). DeregulceledoulichidesuntapaiuleiulformndemulsiidetipU/AsauA/U.FazaU/Ade exemplu poate fi diluat cu ap colorat cu colorani solubili n ap. Emulsia A/U poate fi diluat cu ulei, colorat cu colorani solubili n ulei. Tipul de emulsie ce se va obine depinde de: tipul de emulgator utilizat, proporia relativ ntre faze i de metode. Formareauneiemulsiiesterezultatuldifereneiforelordecoeziunedintreceledoulichide. Aceast diferen se realizeaz prin reducerea tensiunii interfaciale dintre picturi n scopul obtinerii unei stabilitimrite,mpiedicndu-seaglomerrile,fazainternavndtendinadeaformapicturimici, sferice. Acest lucru este uurat prin utilizarea emulgatorilor ca ageni de emulsionare care pot fi de orice natur (lecitina, sterolii) sau sintetici (esterii glicerolului, srurile acizilor grai etc.). Pelngfunciadeemulsionareemulgatoriimairealizeaz:stabilitateaspumelor,efectde lubrificaie, aerarea produsului (la ngheat), complexarea amidonului etc. Faza n care agentul de emulsionare este mai solubil va deveni de regul, faz extern. Pulberile fine pot fi absorbite deasemenea pe interfee i pot aciona ca ageni de emulsionare. 5.2.Metodele de emulsionare Pentruaformaoemulsieestenecesaroenergiecaresmeninlichidelenagitareipentrua nvinge rezistenele de frecare. Agitarea trebuie s fie violent pentru a dispersa fie picturile fazei interne i pentru ca filmul protector al agenilor de emulsionare sa fie adsorbit. La realizarea emulsiei se va ine seam de: -promovarea unui anumit tip de emulsie tip U/A sau A/U; -raportul dintre faze(dac o faz depete 50% este mai greu de realizat i manipulat operaia de emulsionare); -temperatura de emulsionare trebuie strict specificat (pn la 71C sunt optime pentrurealizarea emulsiilor de tip lactat; pentru maioneze fiind necesare temperaturi mai sczute). 33 Ca o regul general, cele dou faze trebuie pregtite separat, agentul de emulsionare fiind adugat la faza extern.Excepie este cnd cele dou faze tind s formeze aglomerate prin hidratare, caz n care la emulsionare faza intern se adaug n mod treptat la cea extern sub agitare. n alte cazuri, cele dou faze sunt emulsionate mpreun (bradtul etc.). 5.3. Aparate de emulsionare 5.3.1. Turbine de emulsionare Echipamentul de emulsionare poate fi de tipul: turbine omogenizatoare sub presiune, mori coloidale, omogenizatoare cu jet, omogenizatoare adiabatice sau omogenizatoare ultrasonice. Turbinele-seutilizeazpentrurealizareaemusiilorcuvscozitateredus(T1). Condiii: a)Componentatangenialaforeidecoeziune(lipire)aparticuleicusuprafaapereteluicanalului melcului trebuie s fie mai mare ca fora de coeziune a particulelor ntre ele. b)PentrureducereareacieiaxialeRAcomponentaaxialaforelordecoeziuneaprodusuluicu peretele canalului s fie mai mic dect forele de coeziune a particulelor de produs ntre ele. c) Aderena produsului la suprafaa melcului sa fie minim i mult mai mic dect coeziunea dintre particule. d)Pasulmelculuisnufiepreamarepentrucaunghiuleliceisfiectmaimic;debitulfiind compensat prin turaia mai mare a melcului. Energia mecanic consumat la presarea prin matri se compune din: -energia necesar de mpingere prin canalele matriei -pierderiledeenergielarefulareaprodusuluisprematripentruasigurareaieiriiprodusuluicu viteze normale. Lucrul mecanic de trecere a unei pri de aluat prin canalele de formare a matriei este: LT = Pmf0 v , [daN m](6.3) Fig.6.2 Aciunea melcului asupra unei particule de material 40 unde:Pm-presiunealamatri(6575)[daN/cm2];Ef0-ariaseciuniiviiamatriei[cm2];v-vitezade ieire a produsului[m/s];-durata trecerii prin matri a poriei [s]. Puterea util pentru presare: NM =mv m f Pq 102 1000E ,[kW] (6.4) unde: m-randamentul volmetric al melcului ( 0,25). Cuplul de rotaie la arborele melcului: Mrot =t32 Pm tg (Ra3- ri3),[daN cm] (6.5) unde = 1518C. Debitul de material transportat va fi: Q = D n l S k , [t/h](6.6) unde:-greutateamaseipresate(nvrac)[t/m3];k-coeficientde neuniformitateancrcriimainii(adimensional);n-turaia [rot/min] . 6.5. Prese hidraulice. Elemente de calcul Presele hidraulice, dup modul de lucru pot fi mprite n dou grupe: -prese verticale cu dispozitiv de presare de sus n jos,de jos n sus i furchete; -prese orizontale: cu aciune simpl sau cu aciune dubl; Presahidraulicverticalcudispozitivdepresaredejosnsusfuncioneazdiscontinuu,ncadru unui ciclu executndu-se urmtoarele operaii: -ncrcarea coului aezat pe crucior cu mustuial,peste care se aeaz capacul; -introducerea cruciorului ncrcat ntre placa pistonului i placa tambur a cadrului,rulnd pe ine de ghidare; -ridicareacrucioruluiicouluisubaciuneapistonuluiprinexercitareapresiuniincilindru; ridicareacrucioruluisefaceintermitent;cndmustulncepescurglentserencepepresarea pn cnd nu mai curge suc chiar la o presare puternic; -descrcarea presei. Pentru ritmicitate, presa poate lucra cu dou crucioare echipate cu courile respective. Presa hidraulic orizontal (tip BUCHER) este prevzut cu un co din oel inoxidabil care prezint ninteriorelementedecolectareamustuluieliberatsubformaunornururidedrenajconfecionatedin esturi sintetice. Fig.6.3. Presa cu valuri 41 Acesteelementeaurolattdecolectareide dirijare a mustului eliberat n timpul operaiunii de presaredinmasaprelucrat,ctideafnarea tescovinei.Dispozitivuldepresareesteformat dintr-unplatoumetalicdepresarefixatpe pistoanelecilindruluihidrauliccentral.Elementele componentealepreseidinfigura6.4sunt:1co deoel;2ghidaje;3masdecomand;4 conduct evacuare must; 5 ax central. Cilindrulhidraulicestemontatorizontal. Readucereaplatouluidepresarenpoziiainiial, la sfritul ciclului de presare se face cu ajutorul a treicilindrihidraulici.Prinretragereaplatouluide presaremecanic,sentinddispozitivelede colectare (nururile), producndu-se o destrmare a materialuluipresat.PresaPH-5000poateprelucra ocantitatede612tone/ormaterieprim,cuun randament de 7080%. Presahidrauliccupachetecu13 platforme se folosete n industria sucurilor.Pentru presare, pulpa de fructe este introdus n pachete astfel: se aeaz nti un grtar de lemn apoiramacaredeterminnlimeapachetuluii apoi pnza de cnep.n acest pachet se introduce pulpadefructentr-unstratgrosde48cm,se niveleazstratulisendoaiecolurilepnzei. Capacitateaunuipachetestede4050kg,ntr-o pres intrnd 710 pachete. Pachetele se pregtesc pe platforma mobil a presei, dup care prin rotirea acesteia ajung deasupra platformeidepresare.Sepornetepompaiprocesuldepresarencepe.Operaiadepresaredureaz 1015 minute dup care se coboar pistonul, se descarc presa i se introduc alte pachete. Elemente de calcul la presa hidraulic Fora util de presare ce se exercit asupra produsului: Pn = q 42D t,[daN](6.7) Fig.6.4 Presa hidraulic orizontal de tip Bucher Fig.6.5 Presa hidraulic cu pachete cu 13 platforme 42 unde: q-presiunea specific (410 daN/cm2 n cazul strugurilor), D diametrul plonjorului. Fora util creat de presiunea lichidului de lucru asupra plonjorului: Pn = p 42D t - G p f D B ,(6.8) unde:D-diametrulplonjor;-limeasistemuluideetanare;f-coeficientuldefrecare;G-suma greutilor pieselor mobile; B lungimea cursei plonjorului. Din (6.7) i (6.8) rezult: p = B D fDGDqk E + |tt4422 .[daN/cm2](6.9) Debitul de lichid va fi: Q = 42kD t Na, (6.10) unde: Na-viteza de ridicare a plonjorului n timpul presrii. Puterea necesar motorului electric va fi:N =kQppq 102100.(6.11) 6.6. Presa pneumatic Presaorizontalpneumaticsecompune dintr-otobrotativ(2)montatorizontalcare constituiecameradepresarepropriu-zis. Scheletultobeirotativeestecompusdindoua calote de capt (3), confecionate din oel forjat, legatentreeleprinaselonjeroanesudatela capete pe circumferin.Carcasa tobei este construit din cercurile 5dinoel,sudateechidistantpeceleaselonjeroane,petoatlungimeaacestora.ninterior,aceast carcaseste cptuit pe ntreaga suprafacu sit din oel inoxidabil, care formeaz un cilindru metalic perforat.n interiorul cilindrului metalic perforat, de-a lungul axei acestuia prins etan de dou discuri (7), se afl montat un burduf de cauciuc (6), care prin umflare,servete la presarea botinei aflate ntre burduf icilindrulmetalic.Tobaesteprevzutcuogurdeumplerepracticatncarcasaacesteiade-alungul generatoarei i nchis cu ase capace (4) detaabile. La capete toba se sprijin pe dou lagre cu rulmeni. Jgheabul de evacuare a mustului din figur, poziia (2) i a tescovinei (3), plasate sub toba rotativ auposibilitateadedeplasarepentrucandreptultobeisfieaezatcndcompartimentuldemust,cnd cel de tescovin prevzut cu un melc transportor (9). Fig.6.6 Presa orizontal pneumatic 43 6.7. Prese cu aciune combinat (mecano-hidraulic, mecano-pneumatic) Presa mecano-hidraulic se compune din: tobde presare, dispozitivul de presare, dispozitivul de destrmareatescovinei,mecanismuldeacionareicadrulpresei.Tobadepresareestedeform cilindric fiind alcatuit din ipci de lemn montate pe un cadru metalic, nchis la capete, cu dou discuri metalicecptuiteculemn,unulpentrupresareamecaniciunulpentrupresareahidraulic.Tobade presare este montat pe un ax filetat sprijinit pe lagre. Dispozitivuldepresaremecanicsecompunedinarborelefiletatidisculprevzutcufiletpentru nfiletarea pe ax n timpul rotirii tobei. Dispozitivul de presare hidraulic se compune dintr-o pomp cu piston acionat de un excentric al axuluipreseiicilindrulhidraulicalcruipistonacioneazasupradisculuidepresarehidraulic. Readucereaacestuidiscnpoziiainiiallaterminareapresriisefacecuajutorulunorarcuri. Dispozitivuldedestrmarealtescovineisecompunedincinciinelemetalicelegatentreeleidecele dou platouri de presare prin lanuri metalice, inelul fix este prins la discul de presare hidraulic, celelalte fiind libere fa de ax. Dispozitivul de colectare i evacuare a mustului i tescovinei se compune din dou planuri nclinate montatepecadrulmainiisubtobadepresareidoujgheaburidintablmontateperole,unulpentru colectarea mustului i altul cu melc pentru evacuarea tescovinei. Pentru funcionare toba se rotete pn capacele de pe suprafaa acesteia ajung n partea superioar, sedesfacitobaestealimentatcumustuial.nurmaprocesuluidepresarecarenprimafazeste asiguratprinpresaremecanicdatoritrotiriitobei,mustulrezultatsescurgeprintreipciletobein jgheabulcolector.Cndmustulcurgencetseinverseazsensulderotirealtobeiiardisculdepresare mecanicsevadeplasansensinverscaefectaldefiletrii,realizndcuajutorullanuriloriinelelor destrmarea tescovinei. Se repet aciunea i se continuu presarea combinnd aciunea mecanic cu cea hidraulic. Pot fi efectuate astfel 45 presri. Toba are o turaie de 4 rotaii pe minut. Dup terminarea procesului se evacueaz tescovina n jgheabul cu melc introdus n locul celui de must i se acioneaz toba n rotaie pentru destrmarea i evacuarea complet a tescovinei din tob. Presamecano-pneumaticrealizeazpresareaasuprabotineicuajutorulunuiburdufpneumatic i al unor discuri care se deplaseaz pe axul principal. n interiorul tobei, axial, se afl un arbore filetat n dousensurisprijinitlacapetepedoulagre.Pearborelaceledoucapeteseaflbucelefiletatepe care sunt montai cilindri,iar pe acetia discurile de presare de care sunt fixate piuliele elastice i capetele burdufului de cauciuc. Botinacaretrebuiepresatesteintrodusnspaiuneocupatdeburduf,ntrediscuriledepresare. Motorulelectricantreneazprintransmisiacuangrenajecoul,fcndsnaintezepeaxulpreseicele 44 dou discuri de presare.Spaiul disponibil pentru botin se reduce astfel, iar burdufulcapt o anumit form. Dup terminareapresrii, discurile se aduc n poziia iniial prin rotirea arborelui n sens invers, iar tescovina rmas este eliminat prin capacele prin care s-a introdus i botina. 6.8. Calculul preselor. Calculul productivitii i a consumului de energie a) Calculul productivitii preselor (P) se realizeaz n general dup relaia: P = m 42D t H t kT,[kg/schimb](6.11) unde:m-numruldecouri;D-diametrulinterioralcoului[m];H-nlimeacoului[m];-densitatea produsului[kg/m3];-coeficientuldeumplere(=0,75pentrustruguriiar0,85pentrubotin);T-durataschimbului[min];k-coeficientulcareineseamdetimpuldencrcare,dedescrcareide schimbare al coului; (pentru presa cu un singur co la m = 1, k = 1; pentru presa cu dou couri m = 2, k = 1,2 iar pentru presa cu trei couri m = 3, k = 1,3); -durata unui ciclu[min]. Calcululproductivitiipreselorcunecprezintoseriedeparticularitideoarececantitateade materialtransportatdemelcsemicoreazcontinuuiarproprietilefizico-mecanicesemodificn timpul presrii. Din aceast cauz, formula general de calcul a productivitii preselor cu melc cu aciune continuu este de forma: P = F 0 ,[kg/s](6.12) unde: fc = F-este suprafaa seciunii transversale a camerei de presare, n zona dispunerii primei spire a necului [m2]: F = 42120d d , (6.13) unde: d0-diametrul exterior al melcului; d1-diametrul axului melcului; 0-viteza de deplasare a produsului de-a lungul necului[m/s]: 0 = 60nS,(6.14) unde: n-turaia melcului[rot/min]; p-pasul primei spire a necului [m]; S-densitatea botinei[kg/m3]; -coeficientul de umplere al seciunii necului i a presei ntregi (=0,250,28). b) Consumul de energie n operaia de presare se poate face cu ajutorul relaiei empirice: N = 0,816 10-4 q D2 , [kW](6.15) unde:N-putereautil[kW];-debituldesuc[l/s];q-presiunealaultimaspiramelcului[Pa];D-diametrul exterior al melcului. 45 7. SEDIMENTAREA 7.1. Generaliti Operaiadeseparareaparticulelorsolidesaulichidedinsistemeleeterogenelichidesaugazoase, datorit aciunii difereniale a unei fore asupra fazelor cu densiti diferite se numete sedimentare. Prinsistemeterogensenelegesistemulconstituitdinfazediferite:ofazintern,disperssau dispersatcareseaflnstarefindivizatiofazexterndispersant,saumediudedispersie,care nconjoar particulele fazei disperse.Sistemele eterogene se clasific dup cum urmeaz: sisteme eterogene lichide: suspensii, emulsii, spume; sisteme eterogene gazoase: praf, fum, cea, aerosoli. Suspensiile prezint ca faz dispersat particule solide. Emulsiile prezint ca faz dispersat picturi de lichid greu miscibile cu mediul de dispersie. Spumele prezint ca faz dispersat bule de gaz. Praful i fumul prezint ca faz dispers particule solide. Aerosolii i ceaa prezint n dispersie picturi de lichid. Dup dimensiuni particulele se disting: -suspensii: -grosiere d > 100 m; -fine d = 0,5100 m; -tulbureli d = 0,1 0,5 m; -soluii coloidale d 0; - va pluti: ws-wm=0; - va fi antrenat n sus: ws-wm .(7.5) Debitul volumic al bazinelor de sedimentare paralelipipedice de dimensiuni lxl1xh se exprim cu relaia: s s f Vw A whll h w l h Q = = =1 1 ,[m3/s](7.6) n care 1l l A = [m2] aria seciunii orizontale a bazinului. Rezult c debitul de lichid ce trebuie limpezit depinde de A i ws. b)La deplasarea pe vertical de jos n susa fluidului, condiia de sedimentarea particulelor este:ws>wf. Acest sistem nu se indic pentru practica industrial.Principiilesedimentriiexpusemaisusnusuntvalabiledectparialpentruseparareasoluiilor coloidale,acesteadepunndu-segreufiindcaracterizateprintr-oanumitstabilitateceseexplicprin sarcinileelectricecucaresuntncrcateparticulelesolide.Particulelecusarcinideacelaisemnse resping,ceeacedoanumitstabilitatesuspensiei,carepoatefidistrusdacseneutralizeazsarcinile prinadaosdeelectroliifinisaudecoloizicusarcinielectricedesemncontrar.Astfelparticulele neutralizate se vor reuni n aglomerate mai mari care se sedimenteaz uor. 7.5. Decantoare n sistem eterogen solid-lichidAparatelencarese realizeazsedimentarean sistemsolid-lichidsub influena forelor gravitaionale senumescdecantoare.Dup moduldefuncionareavem decantoarediscontinuue, semicontinuue i continuue. a) decantorul discontinuu (fig.7.2):acesteaaparatepotfi simple rezervoare (1) de form paralelipipedicncarese introducelichidulcususpensiepeparteasuperioar(2)iselaspnserealizeazsedimentarea produselor solide. Fig.7.2 Decantor discontinuu 48 Dispozitiveledetipulsifonuluisaudetipbasculant(3)permitevacuarealichiduluilimpezitdin stratul superior spre fundul vasului. Sistemul de evacuare poate fi nlocuit cu un sorb plutitor. Precipitatul seevacueazlaorificiulcurobinet(4).Decantareadiscontinuuserealizeazntoaterezervoarelede clarificare din industria vinului, n care caz uneori se lucreaz cu adaosuri pentru grbirea limpezirii. b)tavaderciren industria berii (fig.7.3) face partedincategoria decantoarelor semicontinue isuntalctuitedin:1-vas dedecantare;2-perete pentruoprireaspumei;3- recordalimentarecubere; 4-racord de evacuare must limpede; 5,6 -racorduri de evacuare ap splare i sedimente; 7- plutitor pentru eav basculant. c)decantoarelecontinuuefuncioneazcualimentareievacuarecontinuuattalichiduluictia sedimentului.Dinaceastcategoriefacpartedecantorulcircularcubrae(fig.7.4)idecantorulcircular cubraesupraetajat.Decantorulcircularcubraeestealctuitdintr-unrezervorcilindriccudiametrul mare1inlimemic descoperiticufundul puin nclinat spre centru. Pe un ax ventrical central suntfixate24braecu raclei,acionaten micarederotaiedeun motorelectricireductor (0,50,025rot/min).Pe axnparteacentraleste montatoconduct cilindric2careservete dreptalimentator.Elementelecomponentealedecantoruluisunt:1rezervorcilindric;2conductde alimentare;3pompdenmol;4pragdepreaplin;5sistemdeacionare(motorelectrici redactor);6 ax vertical;7 brae cu raclei. Lichidul limpezit traverseaz radial rezervorul spre periferie. La periferiarezervorului este un prag de preaplin 4 peste care lichidul limpezit se deverseaz i este evacuat. Particulele n suspensie n lichidul Fig.7.3 Tava de rcire n industria berii Fig.7.4Decantorul circular cu brae49 dealimentaresedimenteazajungndpefundulvasului.Nmoluldepuspefunduldecantoruluieste mpinscontinuusprecentrulrezervoruluideundeseevacueazconinutulcuajutoruluneipompede nmol. Acestdecantorseutilizeazpentru limpezireaapelordesplaredinindustria zahrului.Debitelededecantaresuntmari, pn la 12,5 [m3/h] i au diametre de pn la 100[m].Undezavantajarfipierdereamare de ap odat cu nmolul evacuate prin 3. Pentrureducereasuprafeeiocupatede aparatseconstruiescdecantoareetajate formatedinmaimultedecantoarecirculare cubraesupraetajate(fig.7.5).Astfelde aparatesentrebuineaznindustria zahruluipentruconcentrareanmoluluidin zeamacarbonatat,nmolulfiindtrimislafiltrepentrurecuperarezemiiantrenatecunmolul.Pentru funcionarea corect a filtrelor sub depresiune, nmolul trebuie s aib cel puin 15% substan uscat. Se construiescaparatecu35etaje(compartimente)cudiametrentre318[m] nfunciededebitulde zeam limpezit. Fig.7.5 Decantorul circular cu brae supraetajat 50 8. SORTAREA AMESTECURILOR N INDUSTRIA ALIMENTAR 8.1. Sortarea. Generaliti Operaiadesortaresentlnetenramurileindustrieialimentare(industriamorritului,berii, spirtului uleiului, zahrului, amidonului, conservelor etc.) care utilizeaz ca materie prim seminele.Sortarea este operaia de separare a particulelor care se deosebesc unele de altele att prin natur i form(semine,cereale,praf,pleavetc.)ctiprindestinaiaimrimealor(cereale,mazre,ovz, mzriche, neghin etc.) Operaia de sortare se poate face dup caracteristicile fizico-mecanice ale produsului de baz:-dup dimensiune cu ajutorul sitelor; -dup proprietile aerodinamice cu ajutorul curentului de aer; -dup forma boabelor cu ajutorul trioarelor; -dup proprietile magnetice ale fraciunilor cu ajutorul cmpului magnetic; -dup culoare; -dup diferena de densitate a particulelor n mediu lichid (mazre verde, granule de amidon). 8.2. Cernerea 8.2.1. Generaliti Cernereaesteoperaiadesepararecuajutorulsitelornfraciuni,pebazadiferenelordeformsi dimensiunialeparticulelorsauaamesteculuidegranuleipulberi.Aparateleutilizatepoartdenumirea de grtare, ciururi i site.Lacernere,prinorificiilesiteitrecmareamajoritateaparticulelorcudimensiunimaimicidecta orificiilor, care alctuiesc cernutul sau curentul inferior i rmn particulele care alctuiesc refuzul. Sita propriu-zis se confecioneaz din diferite materiale: din esturi textile, metalice, table perforate cu ochiurideformcircular,dreptunghiularsauptrat.Caracteristicileprincipalealesitelorsunt: dimensiuneaochiului(sub1mmndiametru;peste1mmsenumescciururi);numruldeochiuripe unitateadelungimeidesuprafa;totodatocaracteristicestesuprafaavie=curaportuldintre seciunea orificiului (So) i seciunea total (St) a sitei exprimat prin relaia: Sv=100 tOSS%.(8.1) Factorii care influenez operatia de cernere sunt: -grosime stratului de material; -forma orificiilor i a particulelor (circulare, alungite, ovale, ptrate etc.); -umiditatea materialului;-natura materialului (influeneaz prin frecare uzura abraziv a sitei); -suprafaa activ de cernere. 51 Metodele de realizare a cernerii sunt metoda: cernuturilor cnd sitele se aeaz cap la cap ncepnd cu cea cu ochiuri mai mici i terminnd cu cea cu ochiuri mai mari obinndu-se mai multe cernuturi i un singurrefuz;metodarefuzurilorlacaresitelesuntaezatesuprapus,ncepdcuochiurimaimarii terminnd cu sita cu orificiimai mici se obin mai multe refuzuri i un singur cernut. R1 R R2 C1 C2 C3 R3C a)b) Fig.8.1 Metode de cernere: a - cernuturilor, b - refuzurilorLaunnumrdensitecareformeazaparatuldecernereseobinlametodacernuturilorn+1 fraciuni dintre care n cernuturi i un refuz i n cazul metodei refuzurilor n refuzuri i un cernut. Cernerea se efectueaz pe site tehnice prin care trec fraciuni pn la 0,042 mm.8.3. Aparate de cernere 8.3.1.Aparatedecernerecumicareplan-paralelseclasificnfunciedemodulcumse realizeazdeplasareamaterialuluinraportcusitan:aparatecumicareaplanparalelalternativ (fig.8.2)sauplanparalelcircularasitei(fig.8.3).Seutilizeazlacurireacerealelorilacernerea mlaiului. Micarea de dute-vino a sitelor de obicei dispuse nclinat, se realizeaz prin mecanisme biel-manivel sau cu excentric. Elementele componente ale sitei din figura 8.2 sunt: 1 alimentare; 2 sit; 3 evacuarerefuz;4 evacuarecernut;5 mecanismdeacionaretip biel-manivel. Alimentareasefacela parteasuperioar,produsul deplasndu-seapoipesita nclinat.Cernutulrezultat se evacueaz prin gura de evacuare (3) iar refuzul prin gura de evacuare (4). Sitele de cernere cu micare plan-paralel circular sunt aparate din care fac parte sita plan sau plansichterul frecvent ntlnit n intreprinderile de morrit i n industruia amidonului sau zahrului. n principiu o astfel de sit funcioneaz n felul urmtor: micarea de rotaie este transmis printr-un excentric la cadrul cu rame cu site. n figura 8.3. este redat schia de principiu a circulaiei produselor n interiorul unui pasaj de sit plan cu 12 rame cu site. 1 2 3 4 5 Fig.8.2 Site cu micare plan-paralel alternativ 52 Fig.8.3. Aciunea paletelor asupra traiectoriei particulelor Pentru ca materialul s se deplaseze continuu ntr-un sens se monteaz pe pereii laterali ai ramei cu site, palete din tabl sau n alte cazuri, se nclin sitele cu 4...5. Condiia de cernere n sitele plane este ca produsul s se afle n contact cu suprafaa de cernere un timp optim i s se deplaseze cu o vitez optim care s asigure cea mai mare probabilitate ca particulele maimicidectorificiilesiteistreacprinaceasta,condiiirealizatedatoritfeluluidemicareplan-circularcareobligfiecareparticulsparcurgsuprafaadecerneredelauncaptlaaltulntr-o deplasare pe numeroase traiectorii circulare. SeconsiderunpunctMpesitncareseafloparticul.Pentrucaparticulassedeplasezepe sit este necesar ca fora centrifug FC imprimat particulei prin rotaia sitei plane s depeasc fora de frecareFfaacesteiapesit.Dacr m Fc =2e ,respectiv g m Ff = ncare:m-masaparticulei;-vitezaunghiular; r-razaexcentritii;-coeficientuldefrecaresitprodus.De undeFa>Ff g m r m > e2 g m rnm > |.|

\| t230;n-turaia (rot/min), de unde: rn30 > , sau rn30. min = .(8.2) npracticseutilizeazn=200220[rot/min].Seobserv c la turaii mai mari este necesar o excentricitate r mai mic. 8.3.2. Aparate de cernere cu micare de rotaie Aparatele de cernere cu micare de rotaie se ntlnesc n industria morritului att pentru realizareasortrii cerealelor n 2 sau 3 fraciuni ct i pentru realizarea cernerii finii. Ele pot avea form cilindric, hexagonal sau conic. Suprafaa tamburului se confecioneaz din sit cu orificii de diferite mrimi care cresc n sensul deplasrii materialului. Se folosete metoda cernuturilor. Mecanismul sortrii la sitele cu micare de rotaie decurge astfel: o particul aflat pe peretele sitei este supus unui sistem de fore: G = mg fora de greutate; Fc= m2r fora centrifug.MFfFcr Fig.8.4. Schema forelor care acioneaz n cazul sitei plane 53 ForanormalNrezultantceacioneazasupraparticuleieste:) cos (2r g m N + = e o ;Pentruca particulardemasmssedesprinddesuprafaacilindruluiestenecesarca:0 ) cos (2= + r g m e osaugr =2coseode unde) arccos(22gr + =e to .Seobervcdesprindereaparticuleidesuprafaa cilindruluiarelocncadrulIIdecideasupradiametrului orizontal.Dac:( ) o e o sin cos2 > + g m r g m , atunciparticularsedeplaseazmpreuncucilindruli separareanumaiauloc.Lalimitsepoatescrie: ( ) o e o sin cos2 = + g m r g m ;Pentru=tg rezult:( ) osinsin=rn .(8.3) n practic se apreciaz: rn15 10 = [rot/min]; Productivitatea sitei cilindrice se calculeaz cu relaia:( )3 3 272 , 0 h r tg n Q = u [t/h], (8.4) n care: coeficient de afnare a materialului (0,6 0,8);- masa volumetric [kg/m3]; - unghiul de nchidere al tablei fa de orizontal [0]; h- nlimea stratului de material n tabl [m]. 8.4. Triorul cilindric cu alveoleTriorulcilindriccualveoleestentrebuinatpentrueliminareaimpuritailorcarecuaceleai dimensiuni n seciune trasversal ca i seminele, ns au lungime mai mare. Trioruldeformcilindricaresuprafalateralinterioarprevzutcualveoletanate,cu ajutorulcrora,particuleleintratenalveolelarotireacilindruluisseridiceisfiedescrcatelao anumitnlimentr-unjgheabcollector.Particulelemailunginupotintracompletnalveole Fig.8.5Sisteme de fore ce acioneaz n cazul sitei rotative S2 Fig.8.6 Triorul cilindric cu alveole A S1 54 inaintnd de-a lungul cilindrului. Turaia maxim a triorului se calculeaz cu formula: nmax=R5 , 0 [rot/s],(8.5) Trioarele se mpart n: -trioare lente la care n =(0,2 0,3)nmax de regul cu cilindru nclinat cu 510 fa de orizontal; -trioare rapide, la care n =(0,750,8) nmax cu axa de rotaie a cilindrului orizontal. 8.5. Triorul spiralLaacesttipdetriorseparareaparticulelorsolidesefacepebazdediferendeforcentrifug. Triorulspiral(fig.8.7)servetelaseparareasprturiloriboabelormicidegrudindeeuripebaza diferenei de mas specific i a formei suprafeei particulelor. Datorit forei centrifuge care se dezvolt n timpul rostogolirii pe planul nclinat elicoidal, boabelerotundesuntproiectatectremarginile jgheabului putndu-se colecta astfel separat. Triorulspiralaremontatlapartea superioar un dispozitiv de alimentare 1 cu ubr dozator. Prin cdere liber produsul se scurge pe suprafaaelicoidal2undeseproducesepararea n34componente.Prafulsecolecteazlng stlpuldesusinere4alplanuluinclinat, sprtura degru la mijlocul planului iar boabele rotundedeneghinimzrichesuntdirijate nspreperiferiajgheabuluifiindcaptatede clapetele de deviere. 8.6. Separarea magnetic n sistem solid-solidElementele componente ale figurii 8.8 sunt:1 carcas; 2 - particule de material; 3 magnet permanent. Separatorulelectromagneticdinfigura8.9 are urmtoarele elemente componente: 1 - tambur magnetic; 2 - ubr; 3 - band transportoare. 123prafneghinsprtura de gru Fig.8.7Triorul spiral 40 3 2 1 Fig.8.8 Principiul de separare magnetic Fig.8.9 Separator electromagnetic (5t/h) 55 8.7.Separareahidraulic:Sefolosetelamateriileprimecareprezintdiferenedeflotabilitate ntre produsul conform i cel neconform de exemplu mazre coapt de cea verde. Maina de sortat prin flotaie funcioneaz tot pe principiulhidrauliccudeosebireacfoloseteaer comprimat n loc de soluie i este folosit la separarea impuritiloruoare,miciigrelerespectivmaride tipul cojilor, prafului, sprturilor, bulgrilor de pamnt ipietriceledeprodus.Principiuldefuncionareeste redat n figura 8.11. 8.8. Separarea prin centrifugare8.8.1. Generaliti Centrifugareaesteoperaiadeseparareacomponenilorsistemeloreterogenesolid-solid,solid-lichid, solid-gaz, lichid-gaz sau lichid-lichid n cmp de fore centrifuge. Cmpul de fore centrifuge poate fi realizat prin: -alimentareasistemuluieterogenntr-unorgannmicarederotaiealunuiutilaj(centrifug, separator centrifugal), unde are loc separarea fazelor sistemului; -imprimareauneimicriderotaiesistemuluieterogenprinalimentareatangenialnaparatefixe (hidrocicloane, cicloane); Separarea amestecurilor eterogene sub influena forei centrifuge se realizeaz pe baza a dou principii: -prin sedimentare, separarea realizndu-se datorit diferenei de densitate a componenilor; -prin filtrare, la care separarea amestecului solid-lichid are loc ca urmarea trecerii fazei fluide printr-un material filtrant; Cnd trebuie s se separe un amestec solid-lichid, utilajul se numete centrifug iar cnd se separ un amesteclichid-lichidsausepurificunlichid,utilajulsenumeteseparatorcentrifugal.Separarea Fig.8.11 Maina de sortat prin flotaie 1.- plnie de alimentare 2.- plutitor 3.- camer de flotaie 4.-conductderecircularesoluieNaCl (m=1080 kg/m3) 5.- jgheab 6.- conduct de evacuare produs 7.- pomp de recirculare8.- colector soluie 9.- conduct de golire 10,11-sitevibratoaredesepararemazre Fig.8.10 Maina de splat prin flotaie 56 amestecurilor neomogene utiliznd efectul forei centrifuge se realizeaz n utilaje care poart denumirea generic centrifuge. 8.8.2.Factorii care influeneaz centrifugarea sunt: omrimeaforeicentrifuge:foracentrifugcaresenatencazuluneimicricirculareaunui corpdemasmcuvitezaunghiularepeotraiectoriederazReste:F=me2R= m(2tn/60)2R[N];ncarenreprezintturaia.Dinexpresiaforeicentrifugereiesec,creterea acesteia se realizeaz mai uor prin mrirea turaiei dect prin mrirea diametrului tamburului. ocaracteristicile materialului: viscozitatea, existena spumei influeneaz negativ separarea; onaturamaterialuluidincareseconstruietecentrifugainflueneazprincalitilederezisten mecanic i rezisten la coroziune. 8.9. Centrifuge cu funcionare periodic n sistem solid-lichid Acesteaefectueazurmtorulitinerartehnologic:centrifugareapropriuzis,uscareasedimentului splat, frnarea i oprirea centrifugei urmat de descrcarea ei. Fig.8.12 Centrifug filtrant cu descrcare manual 1 h 2 3 4 n A E E A alimentare; E evacuare; 1 tambur perforat; 2 carcas; 3 motor electric; 4 transmisie; u = 0,81 m; h = 0,350,52 m; n = 8501200 rot/min. 1 2 4 n E1 3 E1 evacuare filtrat; 1 carcas; 2 tambur perforat; 3 motor electric; 4 ax; 57 Fig.8.13 Centrifug filtrant cu tambur suspendat Fig.8.14 Centrifug filtrant suspendat cu descrcare automat 8.10. Centrifuge cu funcionare continu cu ax orizontal n sistem solid-lichid Laacesttipdecentrifuge,toatefazeleoperaieideseparareserealizeazcontinuu,caracteristic fiindmoduldedescrcareamaterialului.Acesteasempartncentrifugefiltrantecuaxorizontali centrifugecuaxvertical.Celecuaxorizontalcu mpingereapulsantaprecipitatului,lacareevacuarea sedimentuluisefacecuajutorulunuidiscdempingereacruimicarepulsantesteprovocatdeun piston coaxial acionat periodic de un motor hidraulic cu ulei. Fig.8.15Centrifug filtrant orizontal n figura 8.15 sunt reprezentate urmtoarele elemente: 1 tob filtrant, 2 con de alimentare, 3 disc pentru mpingerea precipitatului, 4 carcas, 5 ax tubular, 6 ax plin, 7 piston.Centrifugefiltrantecontinuecuaxvertical(cutobconic),aretamburuldeformtronconic, avnduntransportorelicoidalcareserotetecuturaiemaimicdectatobeiconice,servindla deplasarea sedimentului. 1 500 A 2 n 3 4 E1 E2 A alimentare; E1 evacuare filtrat; E2 evacuare precipitat; 1 tambur perforat; 2 motor electric; 3 carcas; 4 disc de alimentare; 12-16 curse/min 67 5 431 2 Ap splare filtrat Ap splare precipitat n 58 8.11. Centrifuge cu funcionare continu cu ax vertical n sistem solid-lichid Fig.8.16 Centrifug filtrant continu cu ax vertical nfigura8.16suntreprezentateurmtoareleelemente:1tamburconiccuurubelicoidal,2 tambur tronconic filtrant, 3 orificiu alimentare cu ap de splare. 8.12. Hidrocicloane Hidrocicloaneleseutilizeazlaseparareaparticulelorsolidedintr-unlichidcudensitatemaimic dectsolidul(nindustriaamidonului,zahrului,agrsimilorvegetaleianimale,lapurificareaapelor reziduale). Hidrociclonul se compune dintr-o manta cilindric acoperit la partea superioar cu un capac i terminat la partea inferioar cu o manta tronconic (fig. 8.17). Camer de evacuare superioarevacuare (E) alimentare (A) preaplin descrcare sediment Fig.8.17 Hidrociclon (A)(E) La partea superioar a sectorului cilindric este montat racordul de alimentare n poziie tangenial (de regul de seciune ptrat sau dreptunghiular). Partea tronconic de diametru mic este prevzut cu apsplare 2 1 3 alimentare evac.ap splare evac.sirop n1 n2 n2 u

8.13. Separatoare centrifugale n sistem lichid-lichid 28.5.8.13.1.Separatoarelecutalere cilindrice concentrice (fig. 8.19) Suntntlnitenindustriavinului,berii, iasucurilordinfructe.Elementulprincipal estetobacutalere,acionatnmicarede rotaieprintr-unaxverticallaturaiacuprins ntre100250rot/sec.Lichidulcaretrebuie limpezitesteIntroduslapresiuneconstant (pentruseparatoareleermetice)saulapresiune hidrostatic(laseparatoarelesemiermetice)axial,de undevafiproiectatdectreforacentrifugpefaa interioarataleruluiinelarcelmaimic,unde sedimentulsereineilichidulsedeverseaznzig-zag urcnd i cobornd printre talerepn ce ajunge la carcasatobeilaparteainferioar.Dupunnumrde oredefuncionaresedemonteazsisendeprteaz sedimentul. Fig. 8.20 Separatoare cu talere tronconice Fig.8.19Separator cu talere cilindrice concentrice b e L D L1 L2 u Fig. 8.18 Elemente de dimensionare 60 8.13.2. Separatoare cu talere tronconice (fig. 8.20) Suntutilizatenindustriauleiuluilarafinareaacestuiainindustrialaptelui(laobinerea smntnei).Prileprincipalesunttoba,sistemul,de alimentareievacuareaproduselor,axuldeantrenare n micare de rotaie i carcasa de protecie i fixare. n tobsegsesctreitipuridetalere:talerulcentralde alimentare,oseriedetalerecurentecarerealizeaz separareafazeloriuntalersuperiorcuroluldea mpiedicaamestecareadejaseparate.Alimentarease realizeazsubinfluenapresiuniihidrostaticei separarea are loc n regiunea talerelor curente. Faza cu densitatea cea mai mic (smntna) secolecteaz n partea dinspre axul de rotaie, se ridic i se evacueaz printr-o conduct de evacuare cu seciune variabil.Fazacudensitatemaimareisedimentul solidsuntmpinsespreexteriorsprecarcas, sedimentul se fixeaz lng peretele carcasei iar faza lichid se evacueaz prin curgere liber printr-o alt conduct de evacuare. Realizareaunuifactordesepararemaimareimpuneoturaiemaimare(fig.8.21),chiarn detrimentul diametrului, deoarece factorul de separare este proporional cu ptratul turaiei i cu raza.n generalalimentareasefacelaparteainferioaratamburului.ntimpuldeplasriinlungultamburului, lichidulsempartenstraturidupdensitateaprilorcomponente.Evacuareacomponenilorseparaise face pe la partea superioar. Componentul uor este eliminat prin orificiile centrale n plnia de evacuare superioar. Componentul greu prin orificiile marginale n plnia de evacuare inferioar. 8.14. Sortarea dup culoare a amestecurilor polidisperse solid-solid Fig.8.21. Supercentrifuge Fig.8.22 Schema mainii de sortat cu celule fotoelectrice pentru roii, mere, lmi Componentelemainiidesortat fotoelectrice din figura 8.22: 1-main de splat;2-main de calibrat; 3-alimentator;4 i 6- transportoare; 7-tob de sortat cu alveole; 8-camer fotometric; 8.14.1.Instalaiidesortarefotoelectricesefolosescipentru tomate, mere, lmi, etc. 61

8.15. Separarea pe baza diferenei de mas specific Metoda de separare pe baza diferenei de masa specific este separarea impuritilor cu dimensiuni apropiate de a produselor cu densitate mare (de ex. pietre din semine). Componentelemainiidin figura 8.23 sunt urmtoarele: 1-motor;2-dispozitivde aspiraie;3-jgheabde alimentarecumazre;4-tub electronic;5-dispozitivde eliminare; F filtru lumin; CF celulfoto;SLsursde lumin;Aamplificatoare electronice; C condensator; O oglind semitransparent; Fig.8.23 Schema mainii de sortat cu celule fotoelectrice pentru mazre Fig.8.24 Main de separare pe baza diferenei de mas specific 1 alimentare;2 - stratificare (uor, greu);3-sittrapezoidaldin srm;4 ventilator;5 - vibraii de la excentric; nclinaie longitudinal; nclinaie transversal. 62 9. EXTRUDAREA TERMOPLASTIC N INDUSTRIA ALIMENTAR 9.1. Generaliti Extrudarea termoplastic este un ansamblu de operaii pentru obinerea, n conditii economice, a produselor alimentare i const n supunerea materiilor prime la presiuni i temperaturi bine definite dup care acestea sunt trecute forat printr-o filier i decupate la anumite dimensiuni n momentul evacurii. Utilizarea tehnicii de extrudare n diferitele ramuri ale industriei alimentare oIndustriamorrit-panificaie:sepotobinefinuriinstant,produsecerealierepentrumiculdejun, pufulei, produse de tip snack, saleuri etc. oIndustriaproduselorzaharoase:decristalizareazahrului,dezinfectareamcinturiidecacaoi pentru realizarea operaiei de conare (finisare) a masei de ciocolat. oIndustria laptelui: transformarea cazeinei n cazeinai de Na,Ca,K. oIndustria berii: obinerea malului brun. oIndustria amidonului: obinerea amidonului modificat sau a amidonului special. oIndustria crnii: obinerea derivatelor texturate pentru hrana animalelor. n general un utilaj de extrudare cuprinde: malaxorul, extruderul propriu-zis i dispozitivul de tiere al produsului. ingrediente abur 1 buncr alimentare; 2 malaxor; 3 extruder; 4 filier; 5 dispozitiv de tiere. 1 2 3 4 5 Fig.9.1 Schema de principiu a unei instalaii de extrudare 63 Malaxorul este destinat amestecrii materiilor prime (griuri, finuri, aromatizani, colorani etc.) i precondiionarea acestora prin tratare cu abur viu n sistem deschis (presiune atmosferic) i temperatur constant. Extruderul propriu-zis este format din corp, nec i filier (cap de extrudare). Corpulextruderuluipoateficilindricsaucilindroconicconfecionatdinsectoarecaresepotuor asambla,fiindprevzutenmantadenclzire(cuaburi)idercirecuap.Lainteriorpereiiau practicatecanalelongitudinalenscopulmririicoeficientuluidefrecareiintensificriiamestecrii materialelor prelucrate. necul de lucru n general prezint trei seciuni: -seciuneadealimentare,careareroldeapreluaideatransportamaterialul,asigurnd omogenizarea amestecului i eliminarea aerului inclus; -seciuneadecompresie(lapresiuneajoasimedie)ncarearelococretereatemperaturii favoriznd gelatinizarea amidonului i coagularea proteinelor; -seciunea de presiune i temperatur maxim n care materialul este mpins spre capul de extrudare. Capuldeextrudareesteamplasatlaextremitateaseciuniidepresiuneitemperaturmaxim. Forma orificiilor poate fi: cilindric, dreptunghiular i inelar. Materialullaieireadinextruderse expandeaz,presiuneasczndbrusc,ise evaporirestuldeapaflatnmaterial ceeaceproduceodilatareastraturilor cilindrice i concentrice ale acestuia. Cuitulacionatelectricdecupeaz materialul la dimensiunile dorite.

9.2. Factorii care influeneaz prelucrarea materialului n extruder Fig.9.2 Forma orificiilor capului de extrudare Fig.6.3 Trecerea materialului prin extruder Fig.9.3 Fazele de gelifiere a materialului din extruder 64 Procesul de extrudaretermoplastic este condiionat de factorii care sunt n strns interdependen i care se influeneaz reciproc. a)Compoziiaamestecului:sub20%umiditateprocesuldegelifiereaamidonuluinuareloc,iar peste25%umiditatearelococretereapresiuniinextruderdatoritcreteriitensiuniidevapori,sau creterea temperaturii, ceea ce produce o coagulare prematur a proteinelor i caramelizarea amestecului. Amestecul nu trebuie s conin mai mult de 35...40% glucide. Coninutul optim de proteine~50%. b)Vitezadenaintareamaterialuluinextruder:seconsidercurgereaexclusivliniara materialuluifluidnenewtonian,pedireciaaxeispirelornecului.nansamblusepoateconsiderao suprapunere a dou feluri de curgeri: una datorit mpingerii materialului de ctre nec n lungul spirelor cu un debit Qa proporional cu turaia acestuia i o curgere datorat fluidului cu un debit Qp. Pentru a se puteaextrudamaterialulestenecesarcaQa>Qp,ncazcontrarmaterialulestereturnatngurade alimentare. c)Presiuneaitemperaturadinextruder:nprincipaleletreiseciunialeextruderuluiavem: presiune atmosferic n prima seciune; presiune de ~80 bar n seciunea de presiune medie i presiune de ~150barnseciunesprecapuldeexpandare.Temperaturadinextruderseasigurfieprinaportde energie caloricprin abur sub presiune sau prin energie electric (efect Joule sau inducie magnetic) n cmaa corpului necului. d)Durata de staionare a materialului n extruder este important pentru realizarea unui optim de temperatur.Laoduratmicnuserealizeaztransformareaprincipalelorcomponentedin amestec(amidon,proteine);laoduratpreamaretemperaturanaltconducelapierdereafluiditii amestecului i blocarea extruderului. Duratadestaionaresepoatereglaprinschimbareaturaieinecului,diametrulinspeciala geometriei spirelor. 9.3. Tipuri de extrudri a)extrudrisimpledetipmonourubfolositepentruobinereadeprodusetipsaleuri,etc.Elepotfi utilizate i ca pregelificatoare, dup decupare, produsele putnd fi expandate ntr-un cuptor-tunel sau ntr-un prjitor; b)extrudere cu dublu etaj, primul etaj fiind folosit pentru pretratamentului termic al amestecului, iar al doilea pentru extrudarea propriu-zis i formarea. Se folosesc pentru obinerea pufuleilor, snackurilor etc. c)extruderi speciale pentru texturizarea amestecurilor proteice; d)extrudere pentru produse moi (obinerea de alimente pentru animale); e)extrudere pentru cereale i finuri. Alte tehnologii de extrudare: -extrudarea sub form de filme, cu nclzire pe ambele fee; 65 -extrudarea la temperaturi negative; -extrudarea dubl a materialului. 10. PURIFICAREA AMESTECURILOR SOLID-GAZ 10.1 Generaliti. Metode de purificare a gazelor. nmulteramurialeindustrieialimentaresepuneproblemaseparriiprafuluidincurentuldegaze rezultatnurmaproceselordefabricaiesaucuscopulrecuperriiprafurilorvaloroaseprecumipentru limitareapoluriimediului.Deasemeneaseparatoareleformeazelementealeinstalaiilordetransport pneumatic pentru cereale, fini, lapte praf, etc. Metodele de purificare a gazelor sunt : purificareapecalemecanic,ncareseparareaparticulelorsefacesubaciuneauneifore mecanice, a gravitaiei sau a forei centrifuge cu schimbarea direciei de circulaie a gazului; purificarea umed, prin trecerea gazelor printr-un lichid sau prin stropire cu lichide; purificarea gazelor prin filtrare prin suprafee sau straturi poroase; purificareaelectricagazelorprinsedimentareaparticulelordispersatengazcuajutorulunui cmp electric de nalt tensiune; purificareagazelorprindispozitivesonicencareaerosoliipotfiaglomeraiipurificaisub influenaundelorsonicedenaltfrecvencareprovoacciocnireaparticuleloriaglomerarea lor; 10.2. Purificarea amestecurilor gaz-solid pe cale mecanicSe realizeaz prin urmtoarele procedee: a)procedeedeseparareprinsedimentare-camerelededesprfuire-nformaceamaisimpl, camerele de desprfuiresunt ncperi mari, paralelipipedice pe care gazul de purificat le parcurge nlungullorcuvitezmic (fig.10.1).Separareaseface subaciuneagravitaiei.Este importantrepartizarea uniformlaintrareancamer pe toat limea acesteia; b)procedeedepurificarea gazelor pe principiul sedimentrii i al ineriei: dac unui curent de gaz i se schimb direcia punndu-i n Fig. 10.1 Conducte de sedimentare Fig.10.2 Camer de desprfuire cu perete despritor 66 cale un paravan (fig.10.2) gazul l ocolete iar particulele vor ricoa dup o direcie oarecare sub un unghi de inciden. n cazul utilizrii cicloanelor, sub influena intrrii tangeniale gazul primete o micare de rotaie elicoidal,particulelesolidefrecndu-sedeinteriorulmantaleivorcobor,iaraerulsevaevacua ascendent. Montarea mai multor cicloane formeaz bateriile de cicloane (multicicloane sau cicloane celulare), care au un randament de sedimentare mai ridicat cu ct scade diametrul ciclonului.nfigura10.3 s-au asociat mai multecicloanecudiametremici (150200mm),pentruaputea epura debite importante de gaz. 10.3. Purificarea umed a gazelor. Coloane cu umplutur nindustriaalimentarse foloseteinteraciuneagaz-lichid pentru:purificareaaeruluidepraf, dezahr,fin,pentrucondiionarea aerului (umezirea aerului) sau pentru saturarea cu gaze a apei, soluiilor i siropurilor(obinereaH2SO3,sulfitareavinului,asucurilordefructe,saturareacuCO2azemurilordin industriazahrului).Semaifoloseteipentrupurificareagazelordevaporiisubstanelororganice (purificarea CO2 n fabricile de zahr, purificarea CO2 rezultat la fermentare de vaporii de alcool, etc.). Interaciunea gaz lichid are loc la suprafaa de contact a acestora, de aceea o suprafa mare de contact asigur o interaciune mai eficace. Pentru mrirea suprafeei de contact se folosesc mai multe procedee: coloan cu umplutur, aparate cu dispozitive de barbotare, aparate n care lichidele se pulverizeaz n curent de gaz. Coloana cu umplutur (fig.10.4)3 7 Gaz purificat 1- racord intrare gaz impur; 2 racord ieire gaz purificat; 3 racord intrare ap;2 4 racord evacuare ap;5 umplutur (inele Raschig); Gaz brut 5 6 suportul umpluturii; 7 duz de pulverizare a apei; 6 Fig. 10.4 Schi de principiu 1 a unei coloane cu umplutur4 lichid + solid gaz purificat gaz praf impur b) a) Fig.10.3 Multiciclon a-seciune; b- element de multiciclon 67 10.4. Purificarea gazelor prin filtrare Filtrarea gazelor pentru reinerea particulelor n suspensie se realizeaz prin trecerea acestora printr-unmediufiltrantcarereineparteasolid.Materialulfiltrantsealegenfunciedeproprietilechimice alegazului,detemperaturasaidedimensiunileparticulelorcaretrebuiescreinute.Filtrarease realizeaznfiltrecusacifiltranicilindriciinfunciedeprincipiuldefiltraresentlnescfiltresub presiune compuse din dou camere, una inferioar i una superioar ntre care sunt prini sacii de filtrare. Gazulimpurintrprincamerasuperioar,treceprinperetelesaciloriarimpuritileseadunncamera inferioar de unde sunt eliminate cu un transportor melcat. 10.5. Purificarea electric a gazelor Aerul n condiii normale este dielectric, ns sub aciunea unui cmp electric puternic, gazele sunt ionizateidobndescproprietateadeatransportasarcinielectriceprinioniiformai.ncazuladoi electrozi plani i paraleli, variaia intensitii n funcie de tensiune,considernd trecereacurentului prin gazul aflat ntre electrozi este prezentat n figura 10.5: Pn n punctul 1intensitatea curentului este zero. Acesta poart numele de punct de ionizare, iar tensiunea Ui se numete tensiune de ionizare. Mrind tensiunea,vaapareuncurentslabcarecretecontinuu(poriunea1-2)apoi creterea este brusc (poriunea 2-3).n punctul 3 apare o scnteie, dup care tensiunea scade dup o curb neregulat(poriunea 3-4). Valoarea din punctul 3altensiuniipoartnumeledetensiunedestrpungereUs.ncazul electrozilor coaxiali cilindrici, n jurul electrodului de ionizare, cmpul variaz conform relaiei 10.1:ipDDdUEln1=,(10.1) unde:Ecmpulelectric,Utensiunea,d1distanantreelectrozi,Dpdiametrulelectroduluide precipitare, Di- diametrul electrodului de ionizare. Variind tensiunea dintreelectrozi, se obine o ionizare puterniccu scnteieri vizibile n ntuneric, nsoitedeunzgomotcaracteristic,fenomenulpurtnddenumireadeefectcorona.Duppolaritatea electroduluicentralsepoateobineefect corona pozitiv sau negativ.ncazulfiltrriielectriceagazelorse foloseteefectulcoronanegativdeoarece prezinturmtoareleavantaje:tensiunimici, stabilitatemaimareatensiunii,vitezmai maredesedimentareaparticuleloraflaten suspensie.I(A) UiUs U 1 3 4 2 Fig.10.5 Fig.10.6 Filtru electric tubular Evacuare praf Intrare gaz + praf Tuburi de depunere Dispozitiv de lovire 68 n cazul filtrrii electrice a gazelor se folosete efectul corona negativ deoarece prezint urmtoarele avantaje:tensiunimici,stabilitatemaimareatensiunii,vitezmaimaredesedimentareaparticulelor aflate n suspensie.Ionii n numr mare din jurul electrodului de ionizare antreneaz gazul nconjurtor spre efectul de precipitare,producndu-seodeplasaredegaznumitvntelectric.nfigura10.6estereprezentatun filtru electric tubular cu electrozi coaxiali. 10.6. Purificarea sonic a gazelor Particulele de praf sau de cea, aflate sub influena undelor sonice, n funcie de diametrul diferit a lorcaptvitezediferitecavaloareidireciededeplasare,formndaglomeratecarepotfimaiuor separate ntr-un ciclon. Factorii care caracterizeaz efectele undelor sonice sunt: -frecvena: pentru separarea prafului 1...100 kHz (pragul maxim auditiv este de 17 kHz); -intensitatea: (0,1...1 w/cm2) reprezint energia undelor care strbat un cm2 n timp de o secund; -durata de acionare; Folosind efectul undelor sonore se pot separa particule de praf de dimensiuni sub 10 m la un grad de separare de 0,1 g/cm3. Elementele componente ale unei instalaii sonice de separare sunt: generatorul de unde ultrasonice, turnul de aglomerare i ciclonul de separare. Generatorul de unde ultrasonice (fig.10.7) se construiete n variantele cu jet a) i tip fluier cu vrtej b). a)b) Fig.10.7 Generatorul de unde ultrasonice Generatorul sonor cu jet prezentat n fig. 10.7-a are ca pri principale o duz i un rezonator n care izbetejetuldeaerprodusdeduz.Generatoruldetipfluiercuvrtej(fig.10.7-b)realizeazzgomote puternice ca urmare a introducerii aerului tangenial ntr-un tub cilindric. 10.7. Sedimentarea n sistem Lichid-Lichid n vaseflorentine - viteza de separare ncazul picturilor foarte micisedetermininndseamadeaceleaielementecan sistemulsolid-lichid,operaiunearealizndu-secontinuuprin filtrare. Operaia este important n industria uleiurilor. Decantorul florentinpoatefideformcilindricsau prismatic.Pentruseparareacontinutrebuiesfieprevzutcu cel puintrei racorduri: un racord de alimentare (A)pentru 1 2 1 duz; 2 - rezonator a hh2 Ab umplutur Fig.10.8 Decantor florentin 69 amestec,unracordpentruevacuareafazeicudensitateaceamaimicaiunracordpentruevacuarea fazei cu densitatea cea mai mare b situat cu Ah mai jos dect a. 11. Filtrarea 11.1. Consideraii teoretice Filtrareaesteoperaiadeseparareaamestecurilorsolid-fluid;fiindunproceshidrodinamicse obinereinereaparticulelorsolidepeunmediuporosprincaretrecenumaifazafluid.Foramotriceo constituie diferena de presiune care apare pe cele dou fee ale filtrului. Dup modul n care se realizeaz diferena de presiune la efectuarea filtrrii, filtrele se grupeaz n: filtre care funcioneaz la presiune hidrostatic curgerea are loc sub influena presiunii coloanei de lichid; filtrecarefuncioneazsubpresiuneicarefolosescpompe,filtrareanumindu-seifiltrarela presiune ridicat; filtre care funcioneaz sub depresiune care folosesc pompe cu vid. Dupmodulderealizarealfiltrriintlnimfiltrecufuncionarecontinuifiltrecufuncionare discontinu sau periodic. Scopulfiltrriiestereinereaparticulelorsolideindeprtareafazeifluidesaundeprtareafazei solide i reinerea fazei fluide sau reinerea ambelor faze. Alt scop este acela de separare a componentelor pentru evitarea polurii mediului nconjurtor. Condiiile pe care trebuie s le ndeplineasc filtrarea sunt: -puritate ct mai mare a filtratului; -umiditatea precipitatului s fie sczut; -productivitatea ct mai mare a filtrului; -regenerarea ct mai uoar i rapid a materialului filtrant. Din punct de vedere al mecanismului de reinere a particulelor solide, filtrarea poate fi: a)superficial (la suprafaa filtrului) ex: filtrarea apei prin pietri b)de profunzime (de adncime) n cazul adsorbiei. 11.2. Schema simplificat a filtrrii Fazele operaiei de filtrare sunt: 1) Iniiereafiltrriincarematerialulfiltrantreineparticulelesolideiarfiltratulfluidsesupune unei noi filtrri. 2) Filtrarea propriu zis prin care se rein toate particulele solide, chiar i cele mici. 3) Splarea precipitatului. 4) Zvntarea (uscarea) precipitatului. 5) regenerarea suprafeei filtrante. 70 n figura 11.1 este reprezentat un filtru carefuncioneazlapresiunehidrostatici careareurmtoarelecomponente:1- conductdealimentare;2-corpulsuperior alfiltrului;3-stratdeprecipitatdenlime h1;4-filtru;5-corpulinferiortronconical filtrului prin care cur