Практикум по процессам и аппаратам пищевых производств/ С. М. Гребенюк, А. С. Гинзбург и др под ред. С. М. Гребенюка
Yüklə 5,01 Kb. Pdf görüntüsü
|
- Bu səhifədəki naviqasiya:
- Qida məhsullarının yüksək tezlikli və daha yüksək tezlikli elektrik sahələrində emalı
- 1) Nisbi və mütləq (absolyut) dielektrik keçiriciliyi ilə; 2) Dielektrik itkilər bucağının tangensi ilə.
- Qida məhsullarının infraqırmızı şüalandırma ilə emalı
- Qida məhsullarının ultrasəslə emalı
- MÖVZU 27. BİOKİMYƏVİ PROSESLƏR HAQDA ÜMUMİ MƏLUMAT. FERMENTASİYA PROSESLƏRİNİN KİNETİKASI – 2 SAAT.
- – canlı mikroorqanizmlərin köməyi ilə müxtəlif məhsulların parçalanması və ya yaradılması; – biokütlənin sürətlə artırılması üçün öz – özünə tənzimləmə.
- Fermentasiya proseslərinin kinetikası
- I faza – l a q f a z a
- (III mərhələ).
- M – biokütlənin qatılığı; τ – prosesin müddəti; K – biokütlənin xüsusi boy artımı sürətidir.
- MÖVZU 28. FERMENTASİYA PROSESLƏRİNDƏ KÜTLƏ MÜBADİLƏSİ – 2 SAAT.
- 1. fermentasiya mayesində hava qabarcıqlarından oksigenin absorbsiyası; 2. mikroorqanizm hüceyrələri tərəfindən mayedə həll olmuş oksigenin
- : M – oksigenin qatılığı; β m – maye fazada kütlə vermə əmsalı; X p
- – həcmi kütlə vermə əmsalıdır.
- E – Henri sabiti; 2 0 P – fermentasion mayedə oksigenin parsial təzyiqidir.
- Fermentasiya prosesinin aparılması üçün aparat
Şəkil 3. Elektroflotasiya üçün istifadə olunan aparatın sxemi Qida məhsullarının yüksək tezlikli və daha yüksək tezlikli elektrik sahələrində emalı Əgər dielektrik olan qida məhsulunu, kondensatorun yüksək tezlikli elektrik sahəsində (10 kilohersdən çox) yaradılmış iki lövhəsi arasında yerləşdirsək, onda məhsul bütün qalınlığı boyunca bərabər qızacaqdır. Bu onunla izah edilir ki, yüksək tezlikli elektrik sahəsinin təsiri altında məhsulda molekulların polyarlaşması baş verir. Bu hadisə molekulların intensiv rəqsləri və məhsuldan bütün həcm boyunca istiliyin bərabər ayrılması ilə nəticələnir ki, bu da məhsulun tez bir zamanda temperaturunun yüksəlməsinə səbəb olur. Məhsulun qızma intensivliyi elektrik sahəsinin f – tezliyindən, sərf edilən gücdən və məhsulun elektrofiziki xüsusiyyətlərindən asılıdır. Məhsulun elektrofiziki xüsusiyyətləri iki göstərici ilə xarakterizə olunur: 5 1) Nisbi və mütləq (absolyut) dielektrik keçiriciliyi ilə; 2) Dielektrik itkilər bucağının tangensi ilə. Şəkil 4. Keşniş toxumlarını qurutmaq üçün istifadə edilən konvektiv yüksəktezlikli quruducunun sxemi. Keşniş toxumlarını qurutmaq üçün istifadə edilən konvektiv yüksəktezlikli quruducu qurğu I, II, III, IV və V zonalardan ibarətdir. Nəm toxum I zonaya daxil olur və burada 27 Meqahersə bərabər yüksək tezlikli elektrik cərəyanı ilə qızdırılır. Sonra isə II zonada toxum kaloriferdə qızdırılmış hava ilə üfürülür və ondan ayrılan rütubət kənarlaşdırılır. Sonra III zonada toxum ikinci dəfə yüksək tezlikli elektrik cərəyanı ilə qızdırılır və IV zonada qızdırılmış hava ilə üfürülərək, tələb olunan quruluğa malik məhsul alınır. 6 Qurudulmuş toxumlar boşaldıcı qurğunun köməyi ilə V zonaya – yəni soyudulmaya ötürülür, oradan isə - saxlanılmaya istiqamətləndirilir. 5 – ci şəkildə kartofu qurutmaq üçün istifadə olunan daha yüksək tezlikli elektrik cərəyanı ilə işləyən qurğunun sxemi göstərilmişdir. 7 Şəkil 5. Kartofu qurutmaq üçün istifadə olunan daha yüksək tezlikli elektrik cərəyanı ilə işləyən qurğunun sxemi Yüksək tezlikli və daha yüksək tezlikli elektrik cərəyanı ilə qızdırma nəm materialların qurudulması, qovurulması, bişirilməsində, həmçinin bir sıra mayeşəkilli (duru) qida məhsullarının sterilləşdirilməsi və pasterizə edilməsi zamanı istifadə olunur. Yüksək tezlikli elektrik sahəsində qurutma zamanı maddənin bütün həcmindən bərabər miqdarda istilik ayrılır, xarici səthdən istilikvermə nəticəsində, daxili qatların temperaturu xarici səthin temperaturundan yüksək olur. Materialda yaranan temperatur və nəmlik fərqi nəmliyin maddənin daxili qatlarından səthinə doğru yerdəyişməsini konvektiv qurutma üsuluna nəzərən on və yüz dəfələrlə sürətləndirir. Qida məhsullarının infraqırmızı şüalandırma ilə emalı İnfraqırmızı şüalandırma ilə qızdırma, qida sənayesində bişirmə, qurutma, qızartma, hisləmə kimi texnoloji prosesləri intensivləşdirmək və biokimyəvi prosesləri stimullaşdırmaq üçün tətbiq olunur. İnfraqırmızı şüalanma – enerji maddələrinin udulması və onların fasiləsiz olaraq şüalanmaya çevrilmələri ilə əlaqədar mürəkkəb atomdaxili proseslərin nəticəsidir. İnfraqırmızı şüalanma atomlarda elektronların yüksək enerji səviyyəsindən daha aşağı enerji səviyyəsinə keçməsi nəticəsində meydana çıxır. İnfraqırmızı şüalanma mənbələri qızdırma metodlarına görə 2 qrupa bölünür: 1) elektriklə; 2) qazla. Şüalanma dalğalarının uzunluğundan asılı olaraq, şüalandırıcılar – şəffaf və tünd şüalandırıcılara bölünürlər. Spektrində görünən şüalar oblastı olan şüalandırıcılar – şəffaf şüalandırıcılara aid edilir. Elektrik şüalandırıcılarının əsas elementi, bir qayda olaraq spiral şəklində hazırlanan volfram və nixromdan ibarət məftildir. Bir çox hallarda şüalanan element ya şüşə, ya da kvars borudan ibarət kolbaya yerləşdirilir. 8 İnfraqırmızı şüalandırma zamanı materialın səthinə olan istilik axınının sıxlığı, konvektiv qurutmada olduğundan 20 – 100 dəfə çoxdur, ona görə də şüalandırma rejimi seçilərkən, materialın texnoloji xüsusiyyətləri nəzərə alınmalıdır. Belə ki, bir sıra qida məhsulları (meyvələr, tərəvəzlər, taxıl, süd və s.) üçün onlarda vitaminin saxlanılması vacibliyi ilə əlaqədar, kombinə edilmiş emal metodlarının tətbiqi məsləhət görülür. Fasiləli şüalandırma ilə radiasiyalı – konvektiv qurutma belə metodlardandır. Qida məhsullarının ultrasəslə emalı Bir çox texnoloji prosesləri, 10 4 – 10 8 Hs tezlikli ultrasəs rəqslərindən istifadə etməklə intensivləşdirmək mümkündür. Ultrasəs rəqslərinin mənbəyi kimi aerodinamik, mexaniki, hidrodinamiki, elektromaqnit, elektrodinamik və pyezoelektrik şüalandırıcılardan istifadə olunur. Mənbənin seçilməsi, tələb edilən gücdən, quruducunun texnoloji və konstruktiv göstəricilərindən, eyni zamanda prosesin tələb olunan sürətindən asılıdır. Ultrasəs sterilləşdirmə, pasterizə etmə, dezinfeksiya və bu kimi digər proseslər üçün geniş istifadə olunur. Ət məhsullarının adi rejimdə duzlanması prosesi 15 günə başa gəlir ki, bu da texnoloji axın xəttinin yaradılması üçün çətinlik törədir. Ultrasəs təsiri altında xörək duzunun ətə keçməsi prosesi xeyli sürətlənir. Bu zaman duz, ət hüceyrələrində daha bərabər paylanır, rəngi isə bütün hissələrdə eyni olur. 9 Şəkil 6. Barabanlı ultrasəs quruducusunun sxemi 1 – axın yolu; 2 – ultrasəs qurğusu; 3 – sıxıcılar; 4 – fırlanan baraban; 5 – bunker. 10 MÖVZU 27. BİOKİMYƏVİ PROSESLƏR HAQDA ÜMUMİ MƏLUMAT. FERMENTASİYA PROSESLƏRİNİN KİNETİKASI – 2 SAAT. Biokimyəvi proseslər həyat qabiliyyətli mikroorqanizmlərin istiqamətləndirilməsi prosesi olmaqla sürəti, biokütlənin artması və ya onların metobolitik məhsulları ilə müəyyən olunur. Bu proseslər canlı mikroorqanizmlərin köməyi ilə həyata keçirilir. Mikroorqanizmlər hər gün tənəffüs edir, böyüyür, çoxalır, qazşəkilli məhsullar ayırmaqla biokütlə və ya metobolitik məhsulların toplanması sayəsində fermentasiya proseslərinin gedişi üçün zəmin yaradır. Fermentasiyada biokütlə və metobolizm məhsulları toplanır. Belə ki, mayaların, zülal – vitaminli konsentratların istehsalında məqsədli məhsul biokütlə hesab edildiyi halda, antibiotiklərin, fermentlərin istehsalında mikroorqanizm hüceyrələrinin sintez etdiyi məhsullar isə metobolizm məhsulları adlanır. Bu zaman mikroorqanizmlərin həyat qabiliyyəti nəticəsində alınan məhsullar hüceyrənin özündə toplanır və ya kultural mayeyə keçərək ayrılır. Kimyəvi – texnoloji üsullarla istehsalı mümkün olmadıqda, eləcə də istehsalı iqtisadi cəhətdən səmərəli olarsa, onda qidalıq dəyəri yüksək olan bir sıra məhsulların alınmasında mikrobioloji sintezdən geniş istifadə olunur. Məsələn, fermentlərin, bakterioloji preparatların, zülalların, antibiotiklərin və bir çox vitaminlərin alınması yalnız mikrobioloji sintez üsulları ilə mümkündür. Qida texnologiyasında mikroorqanizmlərdən qıcqırtma istehsalında (pivə, şərab, spirt istehsalı, limon, süd və sirkə turşuları istehsalı, maya istehsalı), həmçinin kənd təsərrüfatı məhsullarının emalında istifadə edilir. Maya istehsalı əsasən çoxlu miqdarda mikroorqanizmlərin biokütləsinin əldə edilməsi ilə bağlıdır. Mayaların əldə edilməsində və eləcə də digər üzvi turşuların alınmasında mikroorqanizmlərin turş mühitdə dərin fermentasiya üsulundan istifadə edilir. Ona görə ki, bu zaman yüksək antiseptik tədbirlərin aparılmasına ehtiyac duyulmur, belə ki, kənar mikrofloranın inkişaf etmə ehtimalı olduqca kiçik olur. Qida mühiti və kultural mayenin tərkibində şəkər, spirt və başqa komponentlərin qatılığı bir çox mikroorqanizmlərin böyümə və inkişafını çətinləşdirir. Bir sıra hallarda anaerob mikroorqanizmlərdən istifadə edilir ki, onların oksigenə ehtiyacı olmadığı halda kənar mikrofloranın artmasına mane olur. Bununla bağlı çoxlu miqdarda mayenin, avadanlığın sterilləşməsi problemi həll edilmiş olur. Bakterial preparatların və maddələrin, fizioloji aktivliyə malik olan antibiotiklərin, ferment preparatlarının, gübrələrin, vitaminlərin, aminturşularının və digər maddələrin alınmasında fermentləşmə mərhələsində işçi mühitin mühafizəsi, eləcə də digər mərhələlərdə kənar mikrofloraların prosesə müdaxiləsinin qarşısının alınması tələb olunur. İşçi mühitə kənar mikrofloralar, fermentləşdiriciyə verilən kultural maye və hava ilə düşə bilər, eləcə də qurğuların kifayət qədər sterilləşdirilməsi və hermetikləşdirilməsi zəif olduqda aparatın özündə də inkişaf edə bilər. Sintez aparılan aparatlar fermentator adlanır. Mikrobioloji sintez proseslərinin yerinə yetirildiyi fermentatorlar dövri (fasiləsiz) və fasiləli olmaqla iki qrupa bölünür. Məqsədli məhsul kultural mayedən filtrlənmə, ekstraksiya, seperasiya, buxarlandırma və qurutma üsulları ilə ayrılır. Biokimyəvi proseslər aşağıdakı xüsusiyyətlərə malikdir: – canlı mikroorqanizmlərin köməyi ilə müxtəlif məhsulların parçalanması və ya yaradılması; – biokütlənin sürətlə artırılması üçün öz – özünə tənzimləmə. Bununla bərabər bütün hüceyrədaxili proseslər zülal təbiətli biokatalizatorlar hesab edilən fermentlərlə, hüceyrə divarları ilə tənzim edilir və membranlar seçmə xassəsinə malik olmaqla özünəməxsus keçiriciliyi ilə reaksiyaları tənzimləyir. Fermentatorların analizi və hesablanması mikroorqanizmlərin fermentləşmə proseslərinin mikrokinetikası haqqında məlumatlara əsaslanır. Buraya biokütlənin böyümə kinetikasının substrat (qidalandırıcı mühit) komponentlərinin qatılıqdan asılılığı, həmçinin kütlə mübadiləsi və istilik mübadiləsi proseslərinin qanunauyğunluqları və bu kimi digər amillər daxildir. 2 Fermentasiya proseslərinin kinetikası Sənayedə əsasən heteretrof mikroorqanizmlərdən istifadə edilir ki, bunların da həyat fəaliyyəti üçün karbon, üzvi maddələr mənbəyi lazımdır. Mikroorqanizmlərin həyat fəaliyyəti prosesində hüceyrələrin təşkili və mürəkkəb quruluşu ilə əlaqədar olan müxtəlif funksiyalar həyata keçirilir. Hüceyrə membrandan, hüceyrə divarından, sitoplazmadan və nüvədən ibarətdir. Mikroorqanizmlər həyat fəaliyyəti zamanı fasiləsiz olaraq həm kəmiyyət və həm də keyfiyyət dəyişkənliklərinə uğrayırlar: boy artımı, kimyəvi tərkibin dəyişməsi, morfologiya, çoxalma və nəhayət məhv olma. Mikroorqanizmlərin kulturasının tipik boy artımı 1 – ci şəkildə göstərilmişdir. I faza – l a q f a z a adlanır və hüceyrələrin boy artımının baş verməsi ilə xarakterizə olunur. Bu fazada (I mərhələ) əkilən kultura ətraf mühitlə uyğunlaşır və verilən qidalı mühitdə hüceyrələrin boy artımı üçün fermentlər hazırlanır. Eksponensial fazada (II mərhələ) verilmiş mühitdə hüceyrələr mümkün olan maksimum sürətlə artırlar. Şəkil 1. Mikroorqanizm kulturasının boy artımı əyrisi 3 Bu fazanın davamiyyəti kultura əkilən mühitin qida maddələri ehtiyatından, qarışdırılmanın səmərəliliyindən, yəni aerasiyanın effektivliyindən asılıdır. Biokütlənin yığılması artdıqca qidalı maddələr tükənir və hüceyrənin oksigenlə kütlə mübadiləsi sürəti tədricən azalır. Bu faktorlar mikroorqanizmlərin boy artımı sürətin aşağı salır (III mərhələ). Substratın sonrakı sərfi və metabolitlərin ayrılması boy artımını dayandırır və nəticədə stasionar fazaya (IV mərhələ) keçir. V mərhələdə (məhv olma mərhələsi) hüceyrənin miqdarı kəskin azalır. Mikroorqanizmlərin boy artımı kinetikasını təsvir etmək üçün ümumi və xüsusi boy artımı sürətindən istifadə edilir. Mikroorqanizmlərin biokütləsinin ümumi sürəti biokütlə artımının dM sonsuz kiçik zaman müddətinə dτ olan nisbətidir. Bu sürət biokütlənin qatılığı ilə düz mütənasibdir. Mikroorqanizmlərin biokütləsinin boy artımı kinetikası aşağıdakı tənliklə ifadə edilir: M K d dM (1) burada: M – biokütlənin qatılığı; τ – prosesin müddəti; K – biokütlənin xüsusi boy artımı sürətidir. (1) tənliyindən xüsusi sürət d dM M K 1 Eksponensial fazada mikroorqanizmlərin biokütləsinin boy artımının xüsusi sürəti sabitdir və verilən kultura, həmçinin prosesin getdiyi şərait üçün maksimaldır. (1) tənliyinə uyğun olaraq biokütlənin qatılığı eksponensial qanun üzrə aşağıdakı kimi artır: K e M M 0 (2) 4 burada: M 0 – eksponensial fazanın başlanğıcında biokütlənin qatılığıdır. (2) tənliyini loqarifmləsək, alarıq: K M M 0 ln (3) (3) tənliyi koordinat sistemində maillik bucağının tangensi xüsusi boy artımı sürəti “K” ilə mütənasib olan düz xətdən ibarətdir. Boy artımının xüsusi sürətini hesablamaqdan ötrü prosesin müvafiq τ 1 və τ 2 müddətlərinə uyğun olaraq iki M 1 və M 2 nöqtələri üçün qiymətlərini bilmək lazımdır. Onda 1 2 2 1 ln ln 1 M M K (4) Regenerasiyanın müddəti τ r hesabına biokütlənin miqdarı 2 dəfə artır: K K r 69 , 0 2 lg Mikroorqanizmlərin sintezində xammal kimi nişasta – patkə tullantıları, torfun hidrolizatı və qida tullantıları, süd zərdabı, qarğıdalı unu, neft emalından alınan karbohidratlardan istifadə edilir. 5 MÖVZU 28. FERMENTASİYA PROSESLƏRİNDƏ KÜTLƏ MÜBADİLƏSİ – 2 SAAT. Aerob mikroorqanizmlərin boy artımının geniş yayılması üçün oksigen (O 2 ) tələb olunur ki, bu da üzvi substratları oksidləşdirir və hüceyrəni enerji ilə təmin edir. Oksigen suda pis həll olur və onun suda qatılığı 8,1 mq/l təşkil edir. Buna görə fermentasiya prosesini təmin etmək üçün fasiləsiz olaraq fermentasiya mayesi hava ilə təmasda olmalıdır. Aerasiya zamanı iki proses baş verir: 1. fermentasiya mayesində hava qabarcıqlarından oksigenin absorbsiyası; 2. mikroorqanizm hüceyrələri tərəfindən mayedə həll olmuş oksigenin mənimsənilməsi. Maye faza üçün kütlə verimi tənliyi aşağıdakı kimi yazılır: Fd x X dM p m (1) burada: M – oksigenin qatılığı; β m – maye fazada kütlə vermə əmsalı; X p – oksigenin tarazlıq qatılığı; x – maye fazada oksigenin işçi qatılığı; F – kütlə vermə səthinin sahəsi; τ – prosesin müddətidir. Barbotaj aparatlarında faza ayırıcı səthin sahəsini (F) aşağıdakı bərabərliklə ifadə edək: a V F 1 burada: V 1 – fermentatorun işçi həcmi; a – kütlə vermənin xüsusi səth sahəsidir. Onda (1) tənliyini aşağıdakı kimi yazmaq olar: d V x X a dM p m 1 (2) və yaxud d V x X dM p m 1 (3) burada: a m m – həcmi kütlə vermə əmsalıdır. Praktikada mayedə həll olan oksigenin qatılığı yox, maye ilə tarazlıqda olan qaz fazasındakı parsial təzyiq ölçülür. Henri qanununa uyğun olaraq aşağıdakı bərabərliyi yazmaq olar: 2 0 1 P E X p burada: E – Henri sabiti; 2 0 P – fermentasion mayedə oksigenin parsial təzyiqidir. X=0 halında, yəni istənilən anda fermentativ mayedən oksigenin mikroorqanizmlər tərəfindən mənimsənilməsi sürəti 2 0 W absorbsiya sürətinə bərabər olduğunu qəbul etsək, onda aşağıdakı ifadəni yazmaq olar: 2 2 0 0 1 P E X W m p m (4) Qeyd edək ki, maye fazada kütləvermə əmsalı mühitin qarışdırılma sürətindən və aerasiya şəraitindən asılıdır. Fermentatorlardan çıxan havada oksigenin qatılığı 18 – 20 % olur. Fermentasiya prosesinin aparılması üçün aparat Laboratoriya şəraitində fermentator aparatlarında aparılan fermentasiya prosesi aşağıdakı mərhələlərdən ibarətdir: 1. əkiləcək materialın hazırlanması; 2. qidalı mühitin hazırlanması və sterilləşdirilməsi; 3. inokulyatorlarda əkilən materialın cücərdilməsi. 2 Əkilən materialın miqdarı sexlərdə qurulan fermentatorun həcmindən asılıdır. Adətən əkiləcək materialın miqdarı qidalı mühitin həcminin 5 – 10 % – ni təşkil edir. Əkiləcək material və qidalı mühit aparata yüklənməzdən əvvəl fermentator qurğusu və bütün əlaqəli xətlər sterilləşdirilir. Fermentatorda köpüklənmənin qarşısını almaq üçün oraya səthi – aktiv maddələr (SAM) əlavə edilir. Fermentasiya aseptik şəraitdə 18 – 24 saat ərzində aparılır. Proses zamanı kultural mayenin temperaturu və pH – a nəzarət olunur. Fermentasiya başa çatdıqdan sonra fermentator boşaldılır. Alınan məhsul filtr və ya seperatorda mayedən ayrılır və sonrakı emal üçün göndərilir. 3 Şəkil 1. Fermentator aparatının sxemi Fermentasiya proseslərini aparmaq üçün əsas xarakterik aparatlar fermentatorlardır. Geniş yayılmış fermentatorlar içərisində mexaniki qarışdırıcısı olan və havanı qurğuya vuran barbotajlı aparatlardır. Bu aparatlarda fermentasiya olunan maye qarışdırıcı və vurulan hava ilə qarışdırılır. Qarışdırıcı işləyən zaman hava fermentasiya olunan mayedə yenidən dispersləşir. Aparatlarda səmərəli qarışdırılma prosesini və havanın dispersləşməsini təmin edən tipik açıq turbinli qarışdırıcılar daha çox tətbiq edilir. Fermentatorun həcmindən asılı olaraq aparatın hündürlüyü üzrə hava bir neçə qarışdırıcılar birləşdirilə bilər. Bəzən əksetdirici arakəsmələr də quraşdırılır. Fermentatorda lazım olan temperaturu saxlamaq üçün soyuducu su vurulan istidəyişdirici köynək nəzərdə tutulur. 4 Document Outline
Yüklə 5,01 Kb. Dostları ilə paylaş:
|