Vybrané procesy potravinářských a biochemických výrob

Transkript

1 Vybrané procesy potravinářských a biochemických výrob

2 Distribuce krystalů GRANULOMETRIE Rozdělení velikosti krystalů Měření distribučních spekter částic Rozdělovací funkce Populační bilance

3 Granulometrie = vztah mezi velikostí částic a jejich zastoupením (počet či hmotnost) Charakteristika částic: pravidelné krystaly, zlomky či agregáty, aglomeráty, slepence Velikost částic: lineární rozměr rozměr otvoru síta ekvivalentní průměr koule Tvar částic: viz tvarové faktory A k L 2 a V k v L 3, příp. m k L v 3

4 Parametry rozdělení částic: Důležitá charakteristika produktu (jakostní znak) Vliv na další technologické operace (sušení, odstřeďování, transport ) Diagnostický ukazatel funkce zařízení Možnost vyhodnocení kinetiky procesu (např. Populační bilance) Metody stanovení rozdělení částic: Sítová analýza (do 40 mm) Mikroskopické metody: a) optický mikroskop (viditelní či UV-oblast) Optické metody: Sedimentace: b) elektronový mikroskop a) rozptyl světla b) turbidimetrie c) rozptyl paprsků X a) v kapalném prostředí b) v plynném prostředí c) s odstředivým zrychlením Laserové partikulární analyzátory Počítačová analýza obrazu (Image Analysis)

5 Postupy: Sítová analýza - suchá či mokrá - ruční, mechanická, aerodynamická, ultrazvuková či vakuová Způsob pohybu sít: - Rovinný (posuvný), kmitavý, či fluidní Velikost otvorů sít: - geometrická řada s koeficientem odmocnina ze 2 Uzanční podmínky pro provádění sítové analýzy: - doba, navážka, vlhkost, způsob

6 Mikroskopické metody Výhody: jednoduchost, spolehlivost, reprodukovatelnost Nevýhody: pracnost a pomalost (měřicí okulár, mřížka ) Měřený rozměr: charakteristický rozměr, zvolený lineární rozměr (!) viz. Obr. Moderní metody: Laser, Image analysis, spojení s počítači

7 Vyhodnocení granulometrických analýz 1. Tabelární 2. Grafický Příklad granulometrické analýzy na sadě sít 3. Analytický

8 ČETNOST: a. Prostá b. Hmotnostní N 100 i R 100 i ni n mi m i i

9 Grafické vyhodnocení - histogram

10 Kumulativní distribuce

11 Prosté a hmotnostní četnosti

12

13

14

15 Kumulativní distribuce Indikace provozních závad

16 Grafické znázornění prosté(n) a hmotnostní(r) distribuce

17 Distribuční (rozdělovací) funkce Normální rozdělení (Gauss, symetrické kolem L 50 ) Logaritmicko-Normální rozdělení Gamma funkce Rosin-Rammler-Sperling (pro kumulativní rozdělení)

18 Rozdělení velikosti krystalů = = Crystal Size Distribution CSD CSD: also termed the sieve spectrum Number distribution Mass distribution Two basic forms of distribution: the differential size distribution f(l) - fraction: number or mass the cumulative distribution F(L) - oversize fraction CSD measurement: sieve analysis, Image analysis, optical methods, sedimentation, laser device

19 Instrumental Set Up of Image analysis system LUCIA (ICT Prague) AVH Association, 8th Symposium Reims, March

20 Complementary colors Linear morphology Angle measurement Lenght measurement AVH Association, 8th Symposium Reims, March

21 Crystal size distribution: Results of CSD AVH Association, 8th Symposium Reims, March

22 Refinery T, Sample 15 Convex Hul AVH Association, 8th Symposium Reims, March

23 LUCIA Hardness screenshot LUCIA Hardness is a special LUCIA module developed for hardness measurements according to Vickers and Knoop. (Brinell in preparation) This module works according to the DIN and EN ISO norms It is possible to communicate with Mitutoyo and Buehler digital micrometric screws and to determine the indents position automatically AVH Association, 8th Symposium Reims, March 2001 It is possible to work in many measure modes 23

24 Histograms and pictures of sucrose crystal in dependence on a period of breaking. AVH Association, 8th Symposium Reims, March

25 Slurry suspension of microcrystals

26 Population Balance

27 Population density n(l) of the crystals can be expressed as a function of their size, then a complete description of the CSD is obtained (the zeroth to third moment of CSD):

28 A Processes contributing to the formation of a distribution of crystal sizes

29 The population balance of the MSMPR crystallizer Steady state:

30 The population balance of the MSMPR crystallizer: Population Density Balance

31 Graphical representation of the population balance of the MSMPR crystallizer

32 ln n