3. Гидромеханические процессы Неоднородные системы и методы их разделения

Неоднородные, или гетерогенные системы, состоят из двух или нескольких фаз. Любая неоднородная бинарная система состоит из дисперсной (внутренней) фазы и дисперсионной среды (внешней) фазы, в которой распределены частицы дисперсной фазы. В зависимости от физического состояния фаз различают суспензии, эмульсии, пены, пыли, дымы и туманы.

Суспензии  неоднородные системы, состоящие из жидкости и взвешенных в ней твердых частиц. В зависимости от размеров твердых частиц суспензии условно подразделяют на грубые (с размером частиц более 100 мкм), тонкие (с размером частиц 0,5…100,0 мкм) и коллоидные растворы (с размером частиц менее 0,1…0,5 мкм).

Пыли  системы, состоящие из газа и распределенных в нем твердых частиц размерами 3…70 мкм, они образуются обычно при дроблении, смешивании и транспортировке твердых продуктов.

Дымы  системы, состоящие из газа и распределенных в нем твердых частиц размерами 0,3…3,0 мкм, они образуются при горении.

Туманы  системы, состоящие из газа и распределенных в нем капель жидкости размерами 0,3…3,0 мкм, образовавшихся в процессах конденсации.

Пыли, дымы и туманы представляют собой аэрозоли.

Эмульсии  системы, состоящие из жидкости и распределенных в ней капель другой жидкости, не растворяющейся в первой. Размер частиц дисперсной фазы может колебаться в широких пределах. Под действием силы тяжести эмульсии расслаиваются, однако при незначительных размерах капель (менее 0,4…0,5 мкм) или при добавлении стабилизаторов эмульсии становятся устойчивыми и не расслаиваются в течение длительного времени.

Пены  системы, состоящие из жидкости и распределенных в ней пузырьков газа. Эти газо-жидкостные системы по своим свойствам близки к эмульсиям.

В пищевой технологии применяют следующие основные методы разделения: осаждение, фильтрование, центрифугирование и сепарирование. Выбор метода разделения обусловливается размерами взвешенных частиц, разностью плотностей дисперсной и дисперсионной фаз, а также вязкостью дисперсионной фазы.

Осаждение – процесс разделения неоднородных смесей на фракции, при котором взвешенные в жидкости или газе твердые или жидкие частицы отделяются от сплошной фазы под действием силы тяжести, центробежных сил или электростатических сил. Осаждение, происходящее под действием силы тяжести, называется отстаиванием.

Фильтрование – процесс разделения суспензий при помощи пористых, фильтрующих перегородок, способных пропускать жидкость или газ, но задерживать взвешенные в среде твердые частицы (осадок).

Центрифугирование – процесс разделения неоднородных суспензий и эмульсий на фракции в поле центробежных сил.

Сепарирование – процесс разделения неоднородных жидких смесей на фракции, различающиеся по плотности, в поле действия центробежных сил.

Материальный баланс гидромеханических процессов.

Пусть подлежащая разделению неоднородная система состоит из вещества а (дисперсионной фазы) и взвешенных в ней частиц вещества b (дисперсной фазы). Обозначим , ,  масса исходной смеси, осветленной жидкости и получаемого осадка, кг; , ,  содержание вещества b в исходной смеси, осветленной жидкости и осадке, массовые доли.