načítání...
nákupní košík
Košík

je prázdný
a
b

Kniha: Procesy a zařízení potravinářských a biotechnologických výrob - Pavel Kadlec; kolektiv

Procesy a zařízení potravinářských a biotechnologických výrob
-6%
sleva

Kniha: Procesy a zařízení potravinářských a biotechnologických výrob
Autor: ;

Barevná publikace Procesy a zařízení potravinářských a biotechnologických výrob je určena všem zájemcům o odborné znalosti související s inženýrskými procesy při výrobě potravin a měla by sloužit ... (celý popis)
Kniha teď bohužel není dostupná.

»hlídat dostupnost


hodnoceni - 0%hodnoceni - 0%hodnoceni - 0%hodnoceni - 0%hodnoceni - 0%   celkové hodnocení
0 hodnocení + 0 recenzí

Specifikace
Nakladatelství: Key publishing
Médium / forma: Tištěná kniha
Rok vydání: 2012
Počet stran: 495
Rozměr: 250x176
Úprava: 494 stran : ilustrace (převážně barev.)
Vydání: Vyd. 1.
Jazyk: česky
Vazba: brožovaná
EAN: 9788074180866
Ukázka: » zobrazit ukázku
Popis

Barevná publikace Procesy a zařízení potravinářských a biotechnologických výrob je určena všem zájemcům o odborné znalosti související s inženýrskými procesy při výrobě potravin a měla by sloužit nejen jako učebnice pro studenty potravinářského a příbuzného zaměření všech stupňů, ale také jako zdroj základních informací pro odbornou veřejnost a pracovníky v potravinářství. Text knihy je rozdělen do 6 částí: základní principy vycházející z chemického inženýrství, včetně měření základních technologických veličin vlastnosti potravin procesy s minimálním tepelným zásahem procesy s tepelným ošetřením potravin procesy s odebráním tepla doplňkové procesy ([technologie potravin])

Předmětná hesla
Související tituly dle názvu:
Recenze a komentáře k titulu
Zatím žádné recenze.


Ukázka / obsah
Přepis ukázky

1

PRocesy a zařízení

PotRavinářských

a biotechnologických výRob

KEY Publishing s.r.o.

Ostrava

2012

Pavel Kadlec

Karel Melzoch

Michal Voldřich

a kolektiv


© Zdeněk Bubník, Helena Čížková, Jaroslav Dobiáš, Vladimír Filip,

Milan Houška, Milan Jahoda, Karel Kadlec, Pavel Kadlec, Václav Koza,

Karel Melzoch, Petr Pipek, Josef Příhoda, Mojmír Rychtera, Rudolf Ševčík,

Jiří Štětina, Michal Voldřich, Lenka Votavová 2012

isbn 978-80-7418-086-6


3

Autoři jednotlivých kapitol knihy

prof. Ing. Zdeněk Bubník, CSc. (kapitoly 20, 24, 25)

Ing. Helena Čížková, Ph.D. (kapitola 11)

doc. Ing. Jaroslav Dobiáš, CSc. (kapitoly 13, 40, 41)

prof. Ing. Vladimír Filip, CSc. (kapitoly 19, 20, 23, 24, 33)

Ing. Milan Houška, CSc. (kapitoly 9, 29)

doc. Dr. Ing. Milan Jahoda (kapitoly 1, 2, 3, 4, 5, 17, 42)

doc. Ing. Karel Kadlec, CSc. (kapitola 6)

prof. Ing. Pavel Kadlec, DrSc. (kapitola 18, editor)

doc. Ing. Václav Koza, CSc. (kapitoly 10, 30, 31, 32, 33, 34, 37, 38)

prof. Ing. Karel Melzoch, CSc. (kapitoly 21, 22, editor)

prof. Ing. Petr Pipek, CSc. (kapitola 38)

doc. Ing. Josef Příhoda, CSc. (kapitoly 9, 14, 15, 35, 36)

prof. Ing. Mojmír Rychtera, CSc. (kapitoly 26, 27)

Ing. Rudolf Ševčík, Ph.D. (kapitola 30, 31, 38, 39)

doc. Ing. Jiří Štětina, CSc. (kapitoly 7, 16, 18, 31, 32)

prof. Ing. Michal Voldřich, CSc. (kapitoly 8, 11, 12, 24, 24.5, 28, 29, 30, 31, 34, 37,

38, 39, 43, editor)

Ing. Lenka Votavová, Ph.D. (kapitoly 8, 28, 31, 38, 39)


5

kapitola

Úvod

Cílem každé průmyslové i dílenské výroby je vyrobit za minimálníchinvestičních a provozních nákladů široký sortiment kvalitních a dobře prodejných výrobků, vyprodukovat maximální zisk a minimalizovat negativní vliv na životní prostředí. Při výrobě potravin je prioritní zajistit, vedle výše uvedených obecných zásad,zdravotní nezávadnost potravin, s prodlouženou trvanlivostí a s minimálnímizměnami senzorických a nutričních vlastností. Nabídka vyráběného sortimentu potravin se musí vyznačovat atraktivní chutí, barvou, vůní, texturou i lákavým a funkčním obalem. Pro řadu potravin je důležité prodloužit období, kdy potraviny zůstávají “zdravé“, nezávadné a trvanlivé, pomocí konzervačních technik, při nichž dochází k inhibici nežádoucích mikrobiologických a biochemických změn a tím se získává čas pro distribuci potravin od výrobce ke spotřebiteli a pro jejich skladování doma před vlastní konzumací.

Ke splnění těchto náročných požadavků jsou klíčové potravinářskézpracovatelské procesy, zahrnující kombinaci postupů, které vedou k dosažení žádanýchparametrů zpracovávaných surovin. Tyto procesy se skládají z jednotkových operací,

které mají svůj specifický, identifikovatelný a očekávaný efekt na potraviny. Kuspořádání textu této knihy byl proto zvolen způsob, který není obvyklý v učebnicích

chemického inženýrství, ale lépe vyhovuje právě popisu a výkladu procesůtypických pro potravinářství a biotechnologické výroby.

Text knihy vychází z původních skript Procesy potravinářských abiotechnologických výrob, vydaných na VŠCHT v Praze v roce 2003 a je rozdělen na 6 částí, kapitoly jsou v celém textu číslovány průběžně. Část I popisuje základní principy vycházející z chemického inženýrství, včetně kapitoly o měření základníchtechnologických veličin, část II se ve stručnosti zabývá vlastnostmi potravin, část III popisuje operace probíhající při teplotě okolí a při nichž dochází k minimálnímu

ohřevu potravin, část IV zahrnuje procesy s tepelným ošetřením potravin, kdezahřátí vede k prodloužení trvanlivosti potravin nebo k úpravě pokrmů, část Vpoisuje procesy spojené s odebráním tepla, při nichž se potraviny chladí za účelem prodloužení trvanlivosti nebo jejichž cílem je dosažení minimálních změnnutričních a senzorických vlastností a závěrečná část VI pak zahrnuje operace, které jsou sice integrální součástí potravinářských procesů, ale vzhledem k hlavnímzpracovatelským procesům jsou jen doplňkové.

Ve většině kapitol je nejprve popsán teoretický základ jednotkové operace. Jsou

uvedeny potřebné vztahy pro výpočet provozních parametrů, navazující na základní

vztahy známé z kurzů chemického a potravinářského inženýrství. U některýchoperací, kde je teoretický popis příliš složitý a obtížně v praxi použitelný, je vysvětlen

princip operace jen slovně. Hlavní důraz je kladen na sledování vlivu jednotlivých

procesů na vlastnosti a kvalitu potravin (složení, barvu, aroma, texturu, senzorické

vlastnosti produktu, nutriční hodnotu aj.). Dále jsou uvedeny v jednotlivýchkapitolách funkční principy použitých strojů a zařízení, jejich začlenění do výrobníchlinek a aplikace v dílčích odvětvích výroby a zpracování potravin. Ve většině kapitol

jsou zařazeny vzorové příklady a zjednodušené výpočty (např. v ustálených stavech

apod.), které jistě budou užitečné a inspirující pro potenciální uživatele.

Všechny výrobní postupy jsou hodnoceny především podle vlivu na zlepšení

a udržení kvality potravin, včetně senzorických a nutričních vlastností, dále po­

dle energetické náročnosti a vlivu na životní prostředí. Cílem knihy je ukázat, jak

jsou důležité znalosti vlastností potravin pro řízení a kontrolu procesů v provozních podmínkách i pro návrh a funkci strojních zařízení tak, aby se dosáhlo požadované kvality potravin s prodlouženou trvanlivostí a s minimálními změnamisenzorických a nutričních vlastností.

Kniha logicky navazuje na úspěšné vydání knižní publikace Kadlec P., Melzoch K.,

Voldřich M. a kolektiv (2009): Co byste měli vědět o výrobě potravin? – Technologie potravin (http://www.keypublishing.cz/site/katalog­150-), která byla členěna po dle technologií. Podobně jako předchozí titul, je i tato kniha určena všem zájemcům o odborné znalosti související s inženýrskými procesy při výrobě potravin a měla by sloužit nejen jako učebnice pro studenty potravinářského a příbuznéhozaměření všech stupňů, ale také jako zdroj základních informací pro odbornou veřejnost a pracovníky v potravinářství. Vzhledem k omezenému rozsahu stránek nemůže text jít do podrobností ani nemůže nahradit živé přednášky a podrobné cizojazyčné monografie. V české odborné literatuře takovýto souborný text dosud nebylzpracován. Zájemcům o hlubší studium lze doporučit knižní literaturu, která je uvedena za každou kapitolou této knihy.

Spoluautory knihy jsou pedagogové technologických ústavů Fakultypotravinářské a biochemické technologie VŠCHT v Praze a učitelé, kteří se podílejí na výuce

procesních předmětů na fakultě. Všem spoluautorům patří dík za jejich práci,nemalý dík patří rovněž odborníkům z praxe, kteří se podíleli na recenzi textu.

Kniha by samozřejmě nemohla být vydána nebýt finanční podpory sponzorů

z řady firem, které dodávají přístroje a zařízení do potravinářských abiotechnologických podniků a laboratoří, a dále z řady potravinářských podniků a dalších

institucí.


7

ObSAh

Úvod ..........................................................................................................................5

ČÁST 1. Základní principy ..............................................................................................13

1 hmotnostní a energetické bilance (Milan Jahoda) ..............................................15

1.1 Základní pojmy ......................................................................................................................15

1.2 Hmotnostní bilance ................................................................................................................17

1.3 Energetická bilance ................................................................................................................17

1.4 Obecný postup při bilančních výpočtech .............................................................................18

2 Kontinuální a přetržité procesy (Milan Jahoda) ...................................................19

3 Tok kapalin (Milan Jahoda) ....................................................................................21

4 Sdílení tepla (Milan Jahoda) ..................................................................................23

4.1 Sdílení tepla vedením ............................................................................................................23

4.2 Sdílení tepla prouděním ........................................................................................................24

5 Sdílení hmoty (Milan Jahoda) ...............................................................................27

6 Měření technologických veličin (Karel Kadlec) .....................................................31

6.1 Skladba měřicího přístroje .....................................................................................................31

6.2 Měření tlaku ...........................................................................................................................33

6.3 Měření teploty ........................................................................................................................38

6.4 Měření hladiny .......................................................................................................................44

6.5 Měření průtoku .......................................................................................................................49

6.6 Měření složení ........................................................................................................................56

ČÁST 2. Vlastnosti potravin ...........................................................................................63

7 Fyzikálně chemické základy disperzních potravinářských soustav

(Jiří Štětina) ............................................................................................................65

8 Aktivita vody (Lenka Votavová, Michal Voldřich).................................................71

9 Mechanické a reologické vlastnosti potravin (Josef Příhoda, Milan houška) ....77

9.1 Mechanické vlastnosti a textura ............................................................................................77

9.2 Základní teoretické úvahy o chování látek ...........................................................................78

9.3 Reometrie ................................................................................................................................85

9.4 Měření mechanických vlastností ...........................................................................................89

9.5 Měření konzistence tekutých potravin ..................................................................................90

9.6 Aplikace reologických měření na některých uzančních přístrojích

s empirickým vyhodnocením ...............................................................................................91

10 Tepelné vlastnosti (Václav Koza) ...........................................................................97

10.1 Přibližný výpočet tepelných vlastností .................................................................................97

10.2 Měrná tepelná kapacita ..........................................................................................................98

10.3 Tepelná vodivost (Jiří Štětina)................................................................................................98

10.4 Teplotní vodivost (tepelná difuzivita) ...................................................................................99

10.5 Tání, tuhnutí, odpařování a příslušná skupenská tepla .....................................................100

11 Vliv zpracování na senzorické a nutriční vlastnosti potravin

(Helena Čížková, Michal Voldřich) .......................................................................101

11.1 Senzorické vlastnosti ...........................................................................................................101

11.2 Nutriční vlastnosti................................................................................................................103


12 Správná hygienická praxe (Michal Voldřich) ......................................................105

12.1 Obecné požadavky na prostory ............................................................................................106

12.2 Design provozu a zařízení ....................................................................................................110

ČÁST 3. Procesy s minimálním tepelným zásahem ....................................................113

13 Příprava surovin (Jaroslav Dobiáš) ......................................................................115

13.1 Čištění ...................................................................................................................................115

13.2 Třídění ..................................................................................................................................117

13.3 Odslupkování – loupání .......................................................................................................119

13.4 Manipulace se surovinami ...................................................................................................121

14 Dezintegrace (Josef Příhoda) ...............................................................................125

14.1 Teorie ....................................................................................................................................125

14.2 Účinnost dezintegrace a spotřeba energie ...........................................................................126

14.3 Zařízení .................................................................................................................................127

15 Prosévání (Josef Příhoda) ....................................................................................131

15.1 Účinnost práce síta ...............................................................................................................133

15.2 Sítová analýza se sadou sít ..................................................................................................134

15.3 Síta v potravinářském průmyslu .........................................................................................135

16 Úprava potravinářských koloidních systémů (Jiří Štětina) ................................137

16.1 Teorie ....................................................................................................................................138

16.2 Zařízení .................................................................................................................................139

16.3 Aplikace ................................................................................................................................144

17 Míchání (Milan Jahoda) .......................................................................................145

17.1 Míchání pevných látek.........................................................................................................145

17.2 Míchání kapalin ...................................................................................................................149

18 Separace podle měrných hmotností (Pavel Kadlec, Jiří Štětina) .......................159

18.1 Usazování a odstřeďování ....................................................................................................159

18.2 Zařízení .................................................................................................................................161

18.3 Aplikace ................................................................................................................................171

19 Lisování (Vladimír Filip) .......................................................................................174

19.1 Teorie ....................................................................................................................................174

19.2 Zařízení .................................................................................................................................177

19.3 Aplikace procesu lisování v potravinářství .........................................................................181

19.4 Vliv procesu lisování na potraviny ......................................................................................184

20 Filtrace (Zdeněk bubník, Vladimír Filip) ..............................................................186

20.1 Teorie ....................................................................................................................................186

20.2 Hmotnostní bilance filtrace .................................................................................................190

20.3 Filtry a filtrační zařízení používané v potravinářských technologiích ..............................191

21 Membránová separace (Karel Melzoch) ..............................................................199

21.1 Princip separace ...................................................................................................................200

21.2 Membrány ............................................................................................................................201

21.3 Charakteristika toků .............................................................................................................203

21.4 Zanášení membrán a jejich regenerace ...............................................................................204

21.5 Membránové moduly ...........................................................................................................205

21.6 Uspořádání membránového separačního procesu ..............................................................206 21.7 Mikrofiltrace, ultrafiltrace, nanofiltrace a reverzní osmóza ...............................................207

21.8 Elektrodialýza ......................................................................................................................209

21.9 Pervaporace a permeace plynů ............................................................................................210

21.10 Membránová destilace .........................................................................................................212

21.11 Dialýza ..................................................................................................................................213

22 Chromatografické separace a výměna iontů (Karel Melzoch) ..........................214

22.1 Účinnost separace v chromatografii ....................................................................................215

22.2 Uspořádání preparativní chromatografické stanice ............................................................216

22.3 Gelová permeační chromatografie .......................................................................................218

22.4 Iontovýměnná chromatografie .............................................................................................219

22.5 Rozdělovací chromatografie .................................................................................................219

22.6 Afinitní chromatografie ........................................................................................................220

23 Adsorpce, odbarvování (Vladimír Filip) ..............................................................221

23.1 Teorie ....................................................................................................................................221

23.2 Zařízení a proces ..................................................................................................................223

23.3 Aplikace procesu adsorpce v potravinářství .......................................................................224

23.4 Vliv procesu adsorpce na potraviny ....................................................................................226

24 Extrakce (Zdeněk bubník, Vladimír Filip, Michal Voldřich) ................................228

24.1 Teorie ....................................................................................................................................228

24.2 Extrakční zařízení v potravinářském průmyslu ..................................................................235

24.3 Vliv procesu extrakce na potraviny .....................................................................................238

24.4 Aplikace procesu extrakce ...................................................................................................239

24.5 Superkritická extrakce (Michal Voldřich) ..........................................................................239

25 Krystalizace, nukleace, srážení a distribuce částic (Zdeněk bubník) .................244

25.1 Teorie ....................................................................................................................................245

25.2 Rozdělení krystalizačních procesů ......................................................................................254

25.3 Popis speciálních krystalizačních postupů .........................................................................256

25.4 Krystalizační zařízení – kritéria volby .................................................................................256

26 Fermentační technologie (Mojmír Rychtera) ......................................................260

26.1 Teorie ....................................................................................................................................261

26.2 Zařízení pro fermentační procesy ........................................................................................283

27 Enzymové technologie (Mojmír Rychtera) .........................................................290

27.1 Teoretické základy průmyslové výroby enzymů .................................................................290

27.2 Způsoby aplikace enzymů v potravinářských procesech .....................................................297

27.3 Reaktory s imobilizovanými enzymy a membránové reaktory...........................................300

27.4 Přehled významných aplikací enzymů v potravinářském průmyslu .................................305

28 Ozařování, světelné pulzy, ultrazvuk (Michal Voldřich, Lenka Votavová) .........310

28.1 Ozařování .............................................................................................................................310

28.2 Zpracování potravin světelnými pulzy ...............................................................................318

28.3 Konzervace potravin ultrazvukem .......................................................................................320

29 Procesy s využitím vysokého hydrostatického tlaku

(Michal Voldřich, Milan houška) ..........................................................................322

29.1 Vliv tlaku na jednotlivé složky potravin a na reakce ..........................................................323

29.2 Zařízení .................................................................................................................................327

29.3 Zhodnocení perspektiv a aplikace v průmyslu ...................................................................329 ČÁST 4. Procesy s tepelným ošetřením potravin ........................................................331

30 blanšírování (Václav Koza, Michal Voldřich, Rudolf Ševčík) ..............................333

30.1 Princip a účel ........................................................................................................................333

30.2 Zařízení pro blanšírování .....................................................................................................334

31 Pasterace a tepelná sterilace

(Michal Voldřich, Václav Koza, Lenka Votavová, Jiří Štětina, Rudolf Ševčík) ....338

31.1 Konzervace potravin záhřevem ............................................................................................338

31.2 Vliv záhřevu na mikroorganismy ........................................................................................339

31.3 Kvantitativní popis termoinaktivace ...................................................................................340

31.4 Výpočty ohřevu a chlazení ..................................................................................................346

31.5 Sterilační zařízení – přehled ................................................................................................346

32 Odpařování (Václav Koza, Jiří Štětina) ................................................................354

32.1 Zapojení odparek..................................................................................................................354

32.2 Příklady konstrukce odparek ...............................................................................................358

32.3 Vliv odpařování na vlastnosti zahušťované potraviny .......................................................360

32.4 Příklady aplikací odpařování ...............................................................................................360

33 Destilace (Václav Koza, Vladimír Filip) ................................................................362

33.1 Destilace ...............................................................................................................................362

33.2 Deodorace, destilace s vodní parou .....................................................................................372

33.3 Molekulární destilace ...........................................................................................................378

34 Sušení (Václav Koza, Michal Voldřich) .................................................................380

34.1 Sušení vzduchem .................................................................................................................380

34.2 Mechanismus sušení ............................................................................................................385

34.3 Fáze sušení ...........................................................................................................................385

34.4 Sušení hygroskopických potravin .......................................................................................386

34.5 Sušení v kontaktních sušárnách ..........................................................................................387

34.6 Sublimační sušení – lyofilizace ...........................................................................................387

34.7 Expanzní sušárny .................................................................................................................387

34.8 Přehled zařízení....................................................................................................................387

35 Extruze (Josef Příhoda) ........................................................................................390

35.1 Teoretické základy extruze ...................................................................................................391

35.2 Konstrukční uspořádání extrudérů ......................................................................................392

36 Pečení, restování a smažení (Josef Příhoda).......................................................395

36.1 Sdílení tepla při pečení, restování a smažení .....................................................................395

36.2 Proces pečení .......................................................................................................................397

36.3 Konstrukční uspořádání zařízení na pečení, smažení a restování .....................................398

37 Mikrovlnný, dielektrický, infračervený a ohmický ohřev

(Michal Voldřich, Václav Koza) ............................................................................403

37.1 Mikrovlnný a dielektrický ohřev .........................................................................................403

37.2 Odporový ohřev....................................................................................................................411

37.3 Infračervený ohřev ...............................................................................................................414 ČÁST 5. Procesy s odebráním tepla .............................................................................417

38 Chlazení a uchovávání v chladu

(Michal Voldřich, Lenka Votavová, Václav Koza, Rudolf Ševčík, Petr Pipek) .....419

38.1 Vliv nízké teploty na mikroorganismy ................................................................................419

38.2 Konzervace potravin uchováním v chladu ..........................................................................420

38.3 Zařízení .................................................................................................................................424

38.4 Chladírenské skladování ......................................................................................................428

38.5 Vliv chlazení na potraviny ...................................................................................................429

39 Zmrazování a mrazírenské skladování

(Michal Voldřich, Lenka Votavová, Rudolf Ševčík) .............................................430

39.1 Teoretické základy zmrazování potravin .............................................................................430

39.2 Tvorba krystalů ledu ............................................................................................................430

39.3 Koncentrace rozpuštěných látek ..........................................................................................432

39.4 Změny objemu......................................................................................................................433

39.5 Postupy a zařízení pro zmrazování ......................................................................................433

39.6 Změny probíhající v potravinách ........................................................................................435

39.7 Rozmrazování .......................................................................................................................438

39.8 Vymrazování – zahušťování vymrazováním vody ..............................................................438

ČÁST 6. Doplňkové procesy .........................................................................................441

40 balení (Jaroslav Dobiáš) .......................................................................................443

40.1 Propustnost obalových materiálů ........................................................................................443

40.2 Migrace složek obalového materiálu do baleného produktu ..............................................447

41 Plnění (Jaroslav Dobiáš) .......................................................................................451

41.1 Plnění ....................................................................................................................................451

41.2 Uzavírání ..............................................................................................................................453

41.3 Garance neporušenosti .........................................................................................................458

42 Doprava materiálu (Milan Jahoda) .....................................................................460

42.1 Doprava pevných látek.........................................................................................................460

42.2 Doprava kapalin ...................................................................................................................464

42.3 Doprava plynů ......................................................................................................................464

43 Skladování v řízené atmosféře (Michal Voldřich) ...............................................466

Rejstřík ...........................................................................................................................473


15

kapitola 1

Hmotnostní a energetické bilance

(Milan Jahoda)

1.1 Základní pojmy

Hmotnostní a energetické bilance jsou základem při navrhování procesníchaparátů, při kontrole, řízení a racionalizaci výroby a při dalších výpočtech.Bilancujeme pouze veličiny závislé na velikosti systému (extenzivní veličiny), mezi které patří např. hmotnost, látkové množství, energie, entalpie, hybnost, atd. Pro bilance musíme definovat prostorovou oblast označovanou jako bilancovaný systém. Tento systém je přesně ohraničený objekt např. výrobní aparát, část aparátu nebo celá výrobní linka. Podle propustnosti hranic rozlišujeme:

otevřený systém ¾

, který může se svým okolím vyměňovat hmotu a energii vprůběhu časového období bilancování,

uzavřený systém ¾

, který nemůže se svým okolím vyměňovat hmotu v průběhu

časového období bilancování, ale může vyměňovat energii,

izolovaný systém ¾

, který nemůže se svým okolím vyměňovat hmotu ani energii

v průběhu časového období bilancování.

Bilanční období je časový úsek, po který provádíme bilanci. Toto období může např. trvat rok, několik let, hodinu, sekundu nebo velmi krátké období dτ.

1 Základní principy

Obecně můžeme bilanci vyjádřit vztahem:

Rovnice [1.1] a [1.2] můžeme zjednodušeně vyjádřit vztahem:

vstup/výstup je množství bilancované veličiny, které během bilančního období vstoupí/vystoupí z/do okolí přes hranice do/z bilancovaného systému jedním nebo více proudy. Vstup i výstup může být spojitý (kontinuální) nebo nespojitý(diskontinuální). Spojitý vstup znamená stálý přísun bilancované veličiny např. potrubím. Pokud se množství dodávané nebo odebírané veličiny mění s časem, jedná se oneustálený proces. Proces je ustálený, jestliže je množství bilancované veličiny během

bilančního období konstantní. Při nespojitém procesu je veličina dodávána nebo

odebírána po dávkách nebo kusech. Nespojité procesy rozdělujeme na vsádkové

a periodické. U vsádkových procesů do/z bilančního systému vstupuje/vystupuje

jen jedna dávka během celého bilančního období. Pokud se dávky opakují vestejných časových intervalech, jedná se o proces periodický. Nespojitý proces může být

také obecně nespojitý jak s proměnným množstvím jednotlivých dávek veličiny, tak

i proměnnými časovými intervaly mezi nimi.

Zdroj je množství veličiny, které vznikne v bilancovaném systému běhembilančního období a může mít kladnou, nulovou nebo zápornou hodnotu. Zdroj je např. vznik nebo zánik nějaké sloučeniny chemickými reakcemi.

akumulace představuje přírůstek bilancované veličiny v bilancovaném sy­ stému za bilanční období a může mít kladnou, nulovou nebo zápornou hodnotu.

17

1 Základní principy

Akumulaci se zápornou hodnotou označujeme jako úbytek. Při nulové akumulaci je

bilanční systém v ustáleném stavu.

V dalším textu se zaměříme na bilance dvou veličin: hmotnosti a energie.

1.2 hmotnostní bilance

Hmotnostní bilance je vyjádřením zákona o zachování hmoty. Při hmotnostníbi

lanci bilancujeme buď hmotnost m (kg), nebo hmotnostní tok (kg/s). Bilancovat

můžeme směsi složek (celková bilance) nebo jednotlivé složky (složková bilance),

které se v bilančním systému vyskytují.

Pro vyjádření zastoupení složek v jednotlivých proudech se užívajíhmotnost

ní zlomky. Složkou může být čistá chemická sloučenina definovaná vzorcem nebo

také směs látek, jejíž složení se průchodem bilančním systémem nezmění. Např. při

bilanci sušárny dělíme proudy materiálu a vzduchu do následujících složek: suchý

materiál, suchý vzduch a voda. Avšak v bilanci jiného systému, kde se takévysky

tuje proud vzduchu např. spalovací pec, užijeme složky: kyslík a dusík.

Celkovou hmotnostní bilanci bilančního systému můžeme podle rovnice [1.3]

napsat ve tvaru:

[1.4]

kde

j

m je hmotnostní tok proudu j,

J počet všech proudů v bilančním systému.

U celkové bilance hmotnosti předpokládáme, že platí zákon o zachováníhmot

nosti, proto je zdroj nulový. Žádnými procesy celková hmotnost nevzniká anineza

niká. Součet hmotností složek zanikajících, např. v chemických reakcích, je roven

součtu hmotností složek vznikajících.

Složkové bilance hmotnosti pro bilanční systém vyjádříme podle rovnice [1.3]:

[1.5]

kde w

ij

je hmotnostní zlomek složky i v proudu j,

m

*

i

tvorba/zánik složky i v systému chemickou reakcí,

I počet složek.

Uvedené bilance a doplňkové rovnice představují soustavu rovnic s určitýmpo

čtem proměnných. Při jejím řešení je nutné dodržet nezávislost rovnic, řešitelnost

soustavy a znát chyby řešení. Někdy se při výpočtu volí základ výpočtu. Na tuto

hodnotu se pak vztahují veškeré výsledky. Např. výsledné množství produktu na

100 kg vstupující suroviny.

1.3 Energetická bilance

Energetická bilance vychází ze zákona zachování energie. Existuje mnoho druhů

energie. Kromě mechanické a tepelné je to energie elektrická, chemická, jaderná aj.

akumulace výstup zdroj vstup

d

d

11

+=+

+=

∑∑

==

J

j

J

j

m

mm

τ

jj



18

1 Základní principy

Při různých dějích se přeměňuje energie jednoho druhu v energii jiného druhu.Po

dobně jako v celkové hmotnostní bilanci pro bilanční systém celková bilanceener

gie neobsahuje zdrojový člen, protože energie ani nevzniká ani nezaniká.

Jako příklad bilance energie si můžeme uvést bilanci toku celkové energieprů

točného systému:

[1.6]

kde

1

E

je vstupní konvekční tok energie do systému, který obsahuje tok vnitřní,

kinetické a potenciální energie,

2

E

výstupní konvekční tok energie,

Q

tok tepla,

W

tok práce,

dE/dτ rychlost akumulace energie v systému.

Z rovnice [1.6] při zanedbání toku tepla a při ustáleném stavu (akumulaceener

gie je nulová) dostaneme bilanci mechanické energie, která je základem odvození

Bernoulliovy rovnice pro tok kapalin. Tokem kapalin se více zabývá kapitola 3.

Dalším důležitým druhem energie je energie tepelná. Při tepelné bilanci resp.

bilanci entalpie zanedbáváme příspěvek mechanické energie. Analogicky k rovnici

[1.1] platí:

Konkrétní příklady bilance entalpie jsou uvedeny např. v literatuře Hasal,Schrei

ber, Šnita a kol. (2007).

1.4 Obecný postup při bilančních výpočtech

Při sestavování a výpočtu bilancí existuje následující doporučený postup:

1. Nakreslení bilančního schéma, označení uzlů, proudů a složek.

2. Zápis předpokladů a volba jednotek.

3. Přepočet vstupních dat.

4. Volba základu výpočtu.

5. Zápis stechiometrických rovnic chemických reakcí.

6. Zápis matice zadání.

7. Sestavení bilančních rovnic a dodatečných vztahů.

8. Řešení soustavy rovnic.

9. Kontrola správného výpočtu.

τd

d

21

E

EWQE +=++





       
Knihkupectví Knihy.ABZ.cz - online prodej | ABZ Knihy, a.s.
ABZ knihy, a.s.
 
 
 

Knihy.ABZ.cz - knihkupectví online -  © 2004-2018 - ABZ ABZ knihy, a.s. TOPlist