Priklad 9 - LisovanieVyluhovanieSusenie.xls

Prepis

1 Príklad 9 Surovina na výrobu rastlinného tuku obsahuje (v hmot. %) 28 % tuku, 10 % vody a beztukovú sušinu. Lisovaním sa z nej získa olej, ktorý obsahuje 80 % tuku a vodu. Tuhý zvyšok po lisovaní, ktorý obsahuje 81 % beztukovej sušiny, sa extrahuje chloridom uhličitým. Kvapalný extrakt obsahuje 10 % tuku a chlorid uhličitý. Tuhý zvyšok, obsahujúci tuk, vodu a beztukovú sušinu, sa po extrakcii suší v sušiarni, kde sa odparuje voda. Tuhý zvyšok obsahuje po sušení 3 % vody a 0.2 % tuku. Všetky % v zadaní sú hmotnostné. Vypočítajte: 1.Výťažky tuku získaného lisovaním a extrakciou (vylúhovaním) vzhľadom na jeho množstvo vo vstupujúcej surovine. 2. Zloženie tuhého zvyšku po extrakcii. 3. Hmotnostný pomer tetrachloridu vstupujúceho do extrakčného zariadenia a tuhého zvyšku po lisovaní. V zadaní nie je ani zmienka o vstupujúcom alebo vystupujúcom množstve prúdu resp. zložky v procese. Aj charakter otázok nám neodbytne našepkáva (treba počítať pomer niečoho k niečomu), že si bude nutné zvoliť základ výpočtu. Spravidla sa volí na vstupe, alebo výstupe zo systému, kde býva zvyčajne najviac informácii o procese. Bilančná schéma: m 6 =? m 4 =?kg w 6A = 0,1 Zvolený základ výpočtu: w 4D = 1 w 6D =? m 1 = 100 kg LIS EXTRAKTOR w 1A = 0,28 m 2 =?kg w 1B = 0,1 w 3A =? w 1C = 0,62 w 3B =? m 5 =? kg w 3C = 0,81 w 5A =? 2 w 5B =? 5 w 5C =? m 2 =? kg w 2A = 0,8 m 7 =? SUŠIAREŇ w 2B = 0,2 w 7B = 1 7 Vylúhovanie je extrakcia rozputných zložiek z tuhej fázy selektívnám kvapalným extrakčným činidlom. m 8 =?kg Výsledkom procesu sú kvapalný 8 w 8A = 0,002 extrakt a tuhý rafinát. w 8B = 0,03 Prúdy: w 8C = 1 - w 8A - w 8B 1-surovina w 8C = 0, olej 3 - tuhý zvyšok po lisovaní : 4 - tetrachlorid (selektívne rozpúšťadlo, extrahovadlo) A - tuk 5 - tuhý zvyšok po extrakcii B - voda (H 2 O) 6 - kvapalný extrakt C - sušina 7 - odparená voda D - tetrachlorid (CCl 4 ) 8 - tuhá fáza po sušení

2 Riešenie: Na základe ponúkaných informácii a kladených otázok bude rozumné si rozdeliť bilančný systém na vhodné podsystémy Bilančný podsystém Lis Materiálová bilancia lisu Zvolený základ výpočtu: m 1 = 100 kg Prúdy m 2 =? kg m 3 =? kg A: Tuk m 1 *w 1A m 2 *w 2A m 3 *w 3A 28 w 1A = 0,28 B: Voda m 1 *w 1B m 2 *w 2B m 3 *w 3B w 1B = 0,1 10 w 1C = 0,62 C: Sušina m 1 *w 1C m 3 *w 3C w 2A = 0,8 62 w 2B = 0,2 Σ m 1 m 2 m 3 w 3C = 0, krok výpočtu Hmotnosť tuhého zvyšku po lisovaní z materiálovej bilancie sušiny C: = m m 3 = 76,5432 kg 2. krok výpočtu Hmotnosť oleja z materiálovej bilancie lisu 100 = m 2 + m 3 m 2 = m 1 m 3 = 23,4568 kg 3. krok výpočtu Zloženie vody a oleja v tuhom zvyšku po sušení z ich materiálových zložkových bilancíí A: = m m 3 w 3A w 3A = 0,12065 B: = m m 3 w 3B w 3B = 0,06935 Materiálová bilancia lisu - finálny "look" Prúdy A: Tuk m 1 *w 1A m 2 *w 2A m 3 *w 3A 28 18, , B: Voda m 1 *w 1B m 2 *w 2B m 3 *w 3B 10 4, , C: Sušina m 1 *w 1C m 3 *w 3C Σ m 1 m 2 m , , , ,54321

3 4. krok výpočtu Výťažok oleja po lisovaní, definovaný ako množstvo oleja ziskaného lisovaním vzhľadom na jeho množstvo v privedenej surovine krát 100 %. η = [(m 2A )/m 1B ] *100 % η = 67,0194 % Bilančný podsystém Extraktor + Sušiareň Materiálová bilancia Extraktor + Sušiareň m 3 = 76,54321 kg Prúdy m 4 =? kg m 6 =? kg A: Tuk m 3 *w 3A m 6 *w 6A m 8 *w 8A m 7 =? kg 9, m 8 =? kg B: Voda m 3 *w 3B m 7 *w 7B m 8 *w 8B 5, w 3A = 0, C: Sušina m 3 *w 3C m 8 *w 8C w 3B = 0, w 3C = 0,81 D: Tetra- m 4 *w 4D m 6 *w 6D w 4D = 1 chlorid w 7B = 1 Σ m 3 m 4 m 6 m 7 m 8 w 8A = 0,002 76,5432 w 8B = 0,03 w 8C = 0,968 w 6A = 0,1 1. krok výpočtu Hmotnosť tuhého zvyšku po sušení z materiálovej bilancie sušiny m 8 = 64,0496 kg m 3 = 76,54321 kg w 3C = 0,81 w 8C = 0, krok výpočtu Hmotnosť odparenej vody z materiálovej bilancie vody m 7 = 3,38715 kg m 3 = 76,54321 kg m 8 = 64,04959 kg w 3B = 0, w 8B = 0,03 w 7B = 1

4 3. krok výpočtu Hmotnosť tuku v extrakte a hmotnosť extraktu z materiálovej bilancie tuku A: m 6A = m 3 *w 3A - m 8 *w 8A m 3A = m 3 *w 3A = 9, kg m 6A = m 6 *w 6A = 9,10647 kg m 8A = m 8 *w 8A = 0, kg m 6 = m 6A / w 6A = 91,0647 kg w 6A = 0,1 4. krok výpočtu Hmotnosť tetrachloridu (extrahovadlo) z materialovej bilancie podsystému m 4 = 81,9582 kg Prúdy A: Tuk m 3 *w 3A m 6 *w 6A m 8 *w 8A 9, , , B: Voda m 3 *w 3B m 7 *w 7B m 8 *w 8B 5, , , C: Sušina m 3 *w 3C m 8 *w 8C D: Tetra- m 4 *w 4D m 6 *w 6D chlorid 81, ,95822 Σ m 3 m 4 m 6 m 7 m 8 76, , ,0647 3, , , , krok výpočtu Výťažok oleja po extrakcii, definovaný ako množstvo oleja ziskaného lúhovaním vzhľadom na jeho množstvo v privedenej surovine krát 100 %. η = [(m 6A )/m 1A ] *100 % m 6A = 9, kg η = 32,5231 % m 1A = 28 kg 6. krok výpočtu Pomer hmotnosti tetrachloridu a tuhého zvyšku po lisovaní m 4 /m 3 = 1,07074 m 3 = 76,54321 kg m 4 = 81,95822 kg

5 7. krok výpočtu Zloženie tuhého zvyšku po extrakcii Materiálová bilancia sušiarne Dosadením už známych hodnôt, Prúdy do materiálovej bilancie sušiarne, si dopočítame jej materiálovú bilanciu A: Tuk m 5 *w 5A m 8 *w 8A a zloženie tuhého zvyšku po extrakcii. 0, B: Voda m 5 *w 5B m 7 *w 7B m 8 *w 8B 3, , C: Sušina m 5 *w 5C m 8 *w 8C 62 Σ m 5 m 7 m 8 3, ,0496 3, ,04959 Materiálová bilancia sušiarne Prúdy A: Tuk m 5 *w 5A m 8 *w 8A w 5A = 0,0019 0, , B: Voda m 5 *w 5B m 7 *w 7B m 8 *w 8B w 5B = 0, , , , C: Sušina m 5 *w 5C m 8 *w 8C w 5C = 0,91938 Σ m 5 m 7 m 8 67,4367 3, , , , ,04959