Vybrané procesy potravinářských a biochemických výrob
Distribuce krystalů GRANULOMETRIE Rozdělení velikosti krystalů Měření distribučních spekter částic Rozdělovací funkce Populační bilance
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
V kv L
3
,
A ka L
2
příp. m k v L
3
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) b) elektronový mikroskop
Optické metody:
a) rozptyl světla b) turbidimetrie c) rozptyl paprsků X
Sedimentace:
a) v kapalném prostředí b) v plynném prostředí c) s odstředivým zrychlením
Laserové partikulární analyzátory Počítačová analýza obrazu (Image Analysis)
Sítová analýza Postupy: - 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
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 …
Vyhodnocení granulometrických analýz 1. Tabelární 2. Grafický 3. Analytický
Příklad granulometrické analýzy na sadě sít
ČETNOST:
a. Prostá
b. Hmotnostní
ni N i 100 ni mi Ri 100 mi
Grafické vyhodnocení - histogram
Kumulativní distribuce
Prosté a hmotnostní četnosti
Kumulativní distribuce Indikace provozních závad
Grafické znázornění prosté(N) a hmotnostní(R) distribuce
Distribuční (rozdělovací) funkce Normální rozdělení (Gauss, symetrické kolem L50)
Logaritmicko-Normální rozdělení
Gamma funkce
Rosin-Rammler-Sperling (pro kumulativní rozdělení)
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 …
Instrumental Set Up of Image analysis system LUCIA (ICT Prague) AVH Association, 8th Symposium Reims, March 2001
19
Complementary colors
Angle measurement
Linear morphology
Lenght measurement
AVH Association, 8th Symposium Reims, March 2001
20
Crystal size distribution: Results of CSD
AVH Association, 8th Symposium Reims, March 2001
21
Refinery T , Sample 15 – Convex Hul
AVH Association, 8th Symposium Reims, March 2001
22
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 50 190 and EN ISO 6507-1 norms It is possible to communicate with Mitutoyo and Buehler digital micrometric screws and to determine the indents position automatically AVH Association, 8th Symposium 23 Reims, March 2001 It is possible to work in many measure modes
Histograms and pictures of sucrose crystal in dependence on a period of breaking.
AVH Association, 8th Symposium Reims, March 2001
24
Slurry – suspension of microcrystals
Population Balance
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):
Processes contributing to the formation of a distribution of crystal sizes A
The population balance of the MSMPR crystallizer Steady state:
The population balance of the MSMPR crystallizer: Population Density Balance
Graphical representation of the population balance of the MSMPR crystallizer
ln n
