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文档简介
第一章一、名词解释1单宁又称植物鞣质,从植物中提取的能将生皮糅制成革的相近的多种多元酚衍生物组成的复杂的混合物;是分子量在5003000且能使明胶和其他蛋白质发生沉淀的水溶性多元酚。2栲胶是由富含单宁的植物原料经水浸提和浓缩等步骤加工制得的化工产品。通常为棕黄色至棕褐色,粉状或块状。主要用于鞣皮,制革业上称为植物鞣剂。其中除主要成分单宁外,还有非单宁和不溶物。3水解类单宁又称可水解单宁。单宁分子结构中具有酯键,是多个多元酚羧酸与糖或其他物质(如多元醇),以酯键或糖苷键联接而成的,在酸、碱、酶等的作用下发生水解而失去单宁的特性。主要分为没食子单宁和鞣花单宁。有五倍子单宁,刺云实单宁,橡椀单宁。4凝缩类单宁缩合单宁。单宁分子中的全部芳香核都以碳碳键相连,在酸、碱、酶的作用下难于水解,在强酸的作用下,凝缩类单宁分子缩聚成不溶于水的物质(红粉),凝缩类单宁是黄烷醇的聚缩物。如荆树皮单宁。5动电电位当单宁胶团的胶核运动时,吸附层中的H在运动中与中间的靠的较近,不脱离,而扩散层中离得较远的H会脱离使胶粒表面带负电,胶粒表面与溶液间的电位差称动电电位把栲胶溶液放在直流电场下,胶团结构的吸附层和扩散层之间发生错动而产生的这两层之间的电位差。6、抽出率原料中浸提出的物质单宁、抽出物或总固物占原料中单宁、抽出物或总固物含量的质量百分率抽出物抽出率S100AA1/A100A1100【A绝干原料含抽出物的质量百分数A1绝干废渣含抽出物的质量百分数】6、栲胶纯度是单宁在可溶物中的比率值即单宁在单宁与非单宁总量中的重量百分比PT/TNT1007、离心式喷雾将溶液送到高速旋转的圆盘上时,由于离心力的作用,使溶液成薄膜,以不断增长的速度从盘缘甩出而分裂成雾滴,称为离心式喷雾。8、非单宁用水浸提植物鞣料时,与单宁一起溶解于水而被浸出,但不具有鞣革能力的物质统称为非单宁9、气流式喷雾利用压缩空气或过热蒸汽的高速流动将液体分散成雾滴10、二、问答题1、单宁的分类方法各有什么特点,是如何分类的A化学分类法弗里登伯格分类法没食子单宁(五倍子单宁,刺云实单宁)水解单宁单宁鞣花单宁(橡椀单宁)缩合单宁B热解分类法单宁分为焦性没食子单宁,儿茶酚类单宁和混合类单宁C西冈新分类法没食子单宁水解单宁鞣花单宁单宁复杂单宁其他(菱素)缩合单宁单纯缩合单宁(原花色素型,橡椀单宁)复杂缩合单宁(原花色素之外的缩合单宁2、栲胶水溶液是酸性的还是碱性的单宁中含有酚羟基和羧基,非单宁中含有有机酸,由单宁和非但宁组成的栲胶溶液呈弱酸性,其PH值是水解类栲胶34,缩合类栲胶45,亚硫酸盐处理的栲胶56,3、水解和缩合类单宁的酸性相比,哪种更强水解单宁(含酚羟基,羧基)低于缩合单宁(含酚羟基)。水解类单宁酸性更强,水解来单宁分子中含酚羟基、羧基,凝缩类单宁分子只含酚羟基。4、能否用橡椀栲胶生产没食子酸不能,因为橡椀栲胶不属于没食子单宁类,属于鞣花单宁,其核心是葡萄糖,水解生成葡萄糖和鞣花酸及和鞣花酸相关联的物质。5、凝缩类单宁酸催化理论要点是什么凝缩类单宁酸催化理论认为一个黄烷醇分子的亲核碳原子在酸的催化作用下,与另一个黄烷醇分子的亲电碳原子发生离子型反应。而以碳碳键聚合或缩合。聚合产物依然有亲核和亲电中心,可以继续缩聚下去,形成多聚体的单宁。可进行以下四种缩合A)黄烷醇自缩合;B)黄烷,二醇自缩合;C)黄烷醇与黄烷,二醇缩合;4)黄烷醇与黄烷,二醇与其他多元酚的聚缩6、典型的凝缩类单宁分子结构是什么P2607、栲胶溶液成分有哪些及为什么要研究这些成分单宁,非单宁(酚类物质,糖类,有机酸,含氮物质,无机盐,其他)和不溶物(单宁的分解产物黄粉和缩合产物红粉,果胶、树胶、和低分散的单宁,杂质,无机盐)以及水分,其中包括单宁缔合形成的胶粒和离解的分子,研究这些组成可以更好的理解栲胶水溶液的电化学性质,以控制溶液稳定性,化学性质,提高其各方面的性能,利于生产及利用栲胶。8、栲胶的不溶物有哪些成分在上9、单宁微粒在栲胶溶液中为什么能保持稳定_P269,单宁胶粒在溶液中不断受到溶剂分子的撞击,形成不停止的无规则的运动,不至于因重力而沉淀,这是胶粒的运动稳定性,单宁胶粒扩散双电层构造,胶粒带负电,胶粒间产生静电相斥力,扩散层水化离子所构成的水化层,以及由于单宁胶粒的亲水性,与水结合的水化膜,都阻碍着胶粒靠近与聚结,使胶粒保持分散状态,这是胶粒的聚结稳定性。10、为什么单宁微粒在栲胶溶液中可以保持稳定你认为可以从哪些方面控制栲胶的稳定性温度,PH值,答胶体溶液属于热力学上的不稳定体系,但栲胶胶体溶液却具有相当的稳定性,能够长期稳定地存在,主要因为1)运动稳定性,胶粒在介质分子运动的碰撞下而在介质中作不规则运动(布朗运动)而不至于因重力从介质中沉淀出来;2)聚结稳定性,由于胶粒带电和水化作用,胶粒带相同电荷,互相排斥,不易聚结而絮凝出来;3)溶剂化稳定性。首先可以控制栲胶的浓度,防止聚结形成沉淀;其次可以在保证不使单宁变性的前提下适当地提高温度;充分的搅拌均匀以保持其稳定性,保持一定的PH值11、叙述胶团结构,这种结构是怎样形成的P268用图表示加说明胶团的结构有胶核,吸附层(固定层)扩散层(可动层)胶核在溶液中,M个单宁分子借助氢键自身缔合成单宁粒子M称为胶核,胶核表面的负离子构成吸附内层,带负电的内层因静电引力吸引了等电荷的水化正离子H,构成胶团外层在外加直流电场中,外层被分成胶粒和扩散层,其距离内层远的正离子因静电引力而脱离胶粒12、单宁胶粒在直流电极下向哪一极移动单宁胶粒带负电,向正极移动。13、什么是动电电位影响动电电位的因素有哪些当单宁胶团的胶核运动时,吸附层中的H在运动中与中间的靠的较近,不脱离,而扩散层中离得较远的H会脱离使胶粒表面带负电,胶粒表面与溶液间的电位差称动电电位。影响因素A单宁的性质B浓度CPHD非单宁的量E栲胶的种类14、向栲胶溶液中加碱能否出现等电点现象不会,加碱PH升高,不同的栲胶种类变化不一样,橡椀单宁由于吸附作用会将OH吸入吸降层,中和H,使得动电电位增高;而落叶松和栎木单宁略有下降可能是扩散层H和OH形成水,NA代替H的交换作用,然后扩散层NA增多,又发生压缩作用,NA进入吸附层而使动电电位下降。继续加入更多的碱,单宁与碱作用形成易离解的单宁酸钠,溶液失去胶体性质,动电电位不再存在。15、电解质对动电电位有何影响即酸、碱对动电电位的影响1)向栲胶溶液中加酸2)向栲胶溶液中加碱16、单宁与亚硫酸盐作用的机理,反应式说明。P27617、水解类单宁的主要产物与凝缩类单宁的前身化合物有哪些没食子酸,鞣花酸,糖(多为葡萄糖)或多元醇黄烷3醇和黄烷3,4二醇、羟基芪等。18、非单宁的组成及其存在的利弊组成1、非单宁酚类化合物2、糖3、有机酸4、无机盐5、含氮物质6、其他包括纤维素,半纤维素,木质素,色素等利1、可起到提前渗透的作用2、防止单宁在皮表面结合过快过多3、是组成栲胶溶液本身的组成部分,起到稳定剂作用弊浸提时会与单宁一起浸出,但无鞣革性能19、在黄酮类化合物中,为什么只有黄烷醇与黄烷,二醇参与单宁的合成因为其他如黄酮、黄烷酮、酮醇等,都在C4位上有一个羰基,羰基不仅强烈地减少了A环的亲核性质,而且占据了一个天然的缩合位置,因此它们之间不互相缩聚,只有黄烷醇与黄烷,二醇参与单宁的合成20、单宁在皮革中的存在形式有哪些游离状态吸附物理结合的凝聚单宁在皮革中的存在形式可逆的氢键结合化学结合的电价键结合不可逆的共价键结合21、简述栲胶的主要化学性质,与用途联系起来。答A、水解、降解没食子酸在酸、碱、酶的作用下可水解,生成没食子酸和葡萄糖或奎尼酸,是工业上制取倍酸的理论基础;B、重排反应碱性重排可生成红粉单宁,在冷固胶黏剂上得到应用;酸性重排缩合后可制得“红粉”C、甲醛反应可用作生产胶黏剂;D、氧化反应E、蛋白质反应单宁与蛋白质可发生交联反应,如五倍子单宁可用于沉淀酒中蛋白质,使酒不混浊,单宁酸豆蛋白沉淀物治腹泻,虎杖和四季青单宁是较好的烧伤药物,单宁与明胶反应是检查其存在的试剂;F、金属反应可作染料,也可用作锅炉的除垢防垢;用途制革工业鞣皮剂锅炉除垢剂,防垢剂钻井泥浆稀释剂矿石浮选剂和抑制剂鱼网和船帆染剂人造板酚醛树酯胶加速剂和胶合剂蓄电池负极板添加剂湿法水泥生产料浆稀释剂周遭型砂,砂轮黏结剂陶瓷生产中胶结剂金属防锈剂废水絮凝剂木材表面涂饰剂农,牧业抑制剂刺激剂O合成氨脱硫剂第二章、我国常用的栲胶原料有哪些都有什么特点答落叶松树皮,单宁含量616(),纯度4565(),类别属凝缩类单宁,主要生产地内蒙古,东北。杨梅树皮,单宁含量1525(),纯度6377()。类别属混合类单宁,主要生产地广西,广东,福建,江西,湖南,四川。荆树黑荆树。凝缩类单宁,树皮含单宁丰富,鞣革性好,我国引种了黑荆树,抗虫害,树皮含量多,质量好。盐分较低,糖较低,粘度低,不易霉,不易盐析,鞣革较好木麻黄树皮,属凝缩类单宁,生产时一般用亚硫酸盐处理,使其沉淀少,渗透力好。成革颜色浅红油柑树皮,属混合单宁,质量好,渗透性好,结合能力好,皮革工业很受欢迎的品种橡椀麻栎,小叶栎等壳斗的总称。属水解类单宁,收敛性好,鞣制的皮革较结实,含糖量高,易发酵,产生沉淀,鞣制出的皮革颜色较暗。1、落叶松凝缩类单宁,成革颜色鲜艳,浅红棕色,可与其他栲胶搭配鞣制重革,加亚硫酸盐而减少沉淀1、橡椀属水解类单宁,收敛性好,鞣制的皮革较结实,含糖量高,易发酵,产生沉淀,鞣制出的皮革颜色较暗;2、杨梅属混合单宁,鞣革性好。渗透能力好,色浅鲜艳。沉淀少3、油柑种子可榨油,根具收敛性,属混合单宁,质量好,渗透性好,结合能力好,皮革工业很受欢迎的品种4、木麻黄属凝缩类单宁,生产时一般用亚硫酸盐处理,使其沉淀少,渗透力好。成革颜色浅红5、红根一般不提倡,采掘易引起水土流失6、荆树凝缩类单宁,树皮含单宁丰富,鞣革性好,我国引种了黑荆树,抗虫害,树皮含量多,质量好。盐分较低,糖较低,粘度低,不易霉,不易盐析,鞣革较好、建立我国栲胶原料基地都要注意什么答1)、选择现有树种中较好树种来发展原料基地,进行全面的,规划合理的安排,因地制宜的发展)、在国外引进优质树种建立原料基地,如黑荆树)、充分利用现有资源、栲胶生产对原料有哪些要求答)原料的单宁含量和纯度较高。)栲胶的鞣制性能良好。、)原料资源丰富,生长较快。4)建立优良的原料基地,集中稳定。、栲胶原料应如何储存(要求,条件,有何变化)答(1)储存中质量的变化抽出物减少;颜色变深;红粉值增大;发霉变质(2)要求储存中应使原料质量尽量少降低储存足够数量以保证生产需要原料易燃注意防火(3)储存方式简易仓库储存简单棚储存露天堆垛储存5、怎样选择栲胶原料的粉碎机械,常用的粉碎机械有哪些答根据原料的性状选择粉碎设备,如五倍子和橡椀粒度较均匀,性质易脆,一般选用滚筒式破碎机,粉碎一次或两次而毛杨梅,余甘树皮,落叶松树皮切成条状,性脆,宜采用锤式粉碎机常用的粉碎机械1)滚筒破碎机1单滚2双滚(有齿。光滑)(2)锤式粉碎机(3)压片粉碎机(4)切断机6、栲胶原料的粉碎目的和要求答粉碎目的为浸提提供合乎粒度要求的原料,使单产更快、更完全的浸提出来,提高原料利用率、抽出率,降低原料消耗,得到高质量的浸提液。1)、破坏细胞组织,使细胞壁破碎2)、增加原料表面积,增加原料和水的接触浸提面积,缩短路程,加快扩散过程,缩短了浸提时间,提高浸提效率。3)、增加原料的容积重,增加浸提罐加料量,从而提高产量,提高设备利用率4)、供应浸提合格碎料。粉碎的要求原料的粉碎要尽量减少粉末和大颗粒,使碎料粒度比较均匀,达到适合浸提需要的粒度范围,通常为1530MM,大于30MM的颗粒返回二次粉碎,小于15MM的细颗粒可以单独浸提或烧锅炉。7、几种粉碎及筛选的设备的工作原理及优缺点答粉碎设备(1)滚筒破碎机工作原理破碎机运行时,两个辊或滚筒相反方向旋转,原料进入辊或滚筒之间被挤压而破碎。优点破碎机结构简单,紧凑,运行可靠,容易维修,调节方便,产生的粉末少。(2)锤式粉碎机工作原理由电动机经皮带传动,需粉碎的物料由上部加料进入后被锤子猛烈冲击或剪切而粉碎,并被抛向衬板上,大部分达到要求粒度的物料,即从下面蓖条缝中落出,大块物料则留在机内被锤子再次冲击而被破碎。优点设备简单、紧凑、生产能力高,能粉碎不同性质的物料,运转可靠,可以达到较大的粉碎比值,在细碎时可达3040,节省劳力,易维修,灰尘少等。缺点机械磨损比较大,不适宜粉碎具有磨损性物料。脆性物料和较干物料产生粉末较多,湿韧物料则易堵塞蓖条,对含纤维多的韧性物料,横向破碎不理想。(3)压片机(4)切断机筛选设备(1)振动筛工作原理通过偏心振动使筛面振动,方向与筛面互为垂直或接近垂直,有助于物料分层,减少筛面阻塞。优点筛面利用率高,筛分效率高,产生能力高,动力消耗少。缺点筛网寿命较短,噪音较大,灰尘多,需吸尘系统。(2)摇动筛工作原理通过偏心旋转,使筛面做定向往复运动。优点结构简单,筛面利用率高,抽屉式筛格运转中可调角度和无级变速,密封防尘性好。、备料车间的特点和设备的布置原则特点粉尘大,噪音大,震动严重。原则1),设备布置在下风向2),固体物料的流程要符合流水线且尽量紧凑,以减少原料搬运。3),尽量考虑物料自然下落,减少人力,物力。)粉碎,筛分设备由于噪音大,与周围隔离开,有防震工作台。)尽可能降低建筑高度。)尽量用自动控制来节约劳动力。、原料的净化方法有哪些答风选;水洗;除铁;筛选、输送设备有哪几种都有何特点答皮带运输机具有输送连续,动作稳定,输送量大,动力消耗低,对物料适应性强,可在皮带输送机的任意部位卸料以及安装和经常维护保养较容易等优点,其缺点是价格较贵,倾斜运输时受坡度限制。斗式提升机适用于散料垂直提升,但有容易磨损和运输效率不高等缺点。气力运输装置有吸送式,压送式,混合式三种。设备简单,占地面积小,费用少,劳动条件好,输送能力和距离较大。弯道管道易磨损,动力消耗和噪音均大。螺旋运输机我国主要栲胶原料有哪些生产时原料为什么要进行粉碎答我国主要栲胶原料有落叶松、栲、木麻黄、杨梅、余柑、化香果、红根、山槐,黑莉等。目的为浸提提供合乎粒度要求的原料,使单产更快、更完全的浸提出来,提高原料利用率、抽出率,降低原料消耗,得到高质量的浸提液。原料必须粉碎,粉碎液大部分细胞壁破裂,表面积增大,大大增加了与水的接触面积,缩短了单产扩散到溶液中的路程,加快扩散过程,缩短了浸提时间,提高浸提效率。提高了原料的容积重,增加浸提的装料量,从而提高产量,提高设备利用率,所以必须粉碎。第三章1、菲爱公式对栲胶原料的浸提有什么指导意义生产中还应考虑哪些因素才能保证浸提液的质量林化手册P521523答根据菲爱公式原料颗粒度越小浸提速度越快,质量越好温度升高利于浸提液质量,但过高会使单宁受热分解或缩合,使浸提液质量下降;此外,还与浸提时间、浸提次数、出液系数、搅拌和溶液流动、化学添加剂、水质及其他、浸提工艺条件的主次关系。浸提基本原理用水浸提栲胶原料,使单宁、非单宁等可溶物质溶解而离开原料进入溶液。菲克爱因斯坦方程式从菲爱公式可知,影响因素浸提温度、容积粘度、物料表面积、扩散距离、浓度差若要加快浸提过程,需增加浸提温度T,减少溶剂粘度,增加物料表面积F,减少扩散距离1,增加浓度差DC2、什么是抽出率怎么计算答抽出率浸提过程中抽出的总固物(或单宁)量占原料中所含总固物(或单宁)量的百分数。S1100A/100A1A1/A100100AA1/A100A1100T1100A/100A1B1/B100S抽出物抽出率;T单宁抽出率;A绝干原料含抽出物的质量百分数;A1绝干废渣含抽出物的质量百分数;B绝干原料含单宁的质量百分数;B1绝干废渣含抽出物的质量百分数;抽出率是指由原料中浸出的物质(单宁或抽出物)占原料含量的质量百分率抽出物抽出率S100AA1/A100A1100【A绝干原料含抽出物的质量百分数A1绝干废渣含抽出物的质量百分数】LCRRTDTFGN6103、比较平转型连续浸提器、螺旋移动床连续浸提器及金属浸提罐在结构上的特点以及使用时如何选择。答平转型结构简单,占地面积小,操作方便,浸提时间短,浸提液质量好,干法出渣,但对原料适应性小,主要用于橡腕,五倍子浸提。金属浸提罐适用于多种原料浸提,特别是难溶原料,抽出率高,原料消耗低,单宁不氧化,溶液质量好,可以连续转液,出渣方便,罐体不易损坏使用寿命长,但金属材料消耗多,耗资大加工复杂。一般用于落叶松树皮浸提。平转型优点结构简单,占地面积较小,处理原料量大,生产连续化。,浸提时间短,浸提质量好缺点对原料适应性小,氧化程度稍大,动力消耗较大,有废水出现;螺旋移动床优处理较为细的原料,浸提时间短,周期短,为连续进料出渣,漏液较少;缺常压操作,T受到一定限制金属浸提罐优对原料适应性好,操作方便,热损失少,密封可进行高温浸提,缩短设备时间,可得较高抽出率,单宁不易氧化,可自动转液;缺成本高,对原料粒度要求也高4、简述阀门组的结构及其有何作用答转液阀,包括上下液管口以及左右转液管口,作用是完成转液。放液阀,完成液体排放;尾步水阀,排尾水;进水阀,加水压力孔计,测压力;温度孔计,测温度。结构包括上液管口,下液管口,左、右转液口,进水管口,尾部水排出管口,压力计孔,温度计孔,浸提液排出管口作用转液、放液、加水、排尾水5、试述栲胶原料用亚硫酸盐浸提的目的和原理。(写出反应式)答目的改善浸提液质量和提高单宁抽出率机理1)在2碳上引入磺酸基团,A环多个羟基,使其亲水性增加;2)使1、2碳间的杂环的醚键打开,位阻下降,疏水性下降;3)降低其氧化,沉淀量下降,得率增加,使沉淀颜色变浅亚硫酸盐使不溶解单宁转变为可溶解单宁而被浸出,有利于提高抽出率,改善浸提液质量6、浸提时间怎么算原料的实际浸提时间应等于罐组周期减去出渣加料的时间。同时转液法操作的浸提工序T3T22MNT12MN1T42T1T2TMT4浸提时间TTT3一个罐的转液时间T1一次静止浸提时间T2一个罐排出废渣再加入新料时间T3两次放出浸提液的时间间隔T4罐组周期T;每个罐组的罐数M;浸提次数N7、栲胶的罐组浸提操作包括哪些步骤栲胶的罐组浸提转液方式有哪两种各有何优缺点答操作步骤1)、加料、转液、放液、排渣、加亚硫酸盐等2)、首罐入液时应排除空气3)、转液阻力过大时变更溶液在罐内的流向4)、上进下出、下进上出5)、利用罐内余压排渣,尾罐排气降压到002005MP时进行。转液方式(1)同时转液法即罐组各罐内的溶液同时转入次一个罐内,尾罐加清水或首罐放浸提液也在转液的同时进行。优点转液较快缺点相邻罐内的溶液会发生一定程度的混合而降低了浸提效率。(2)分别转液法各罐逐次地依顺序分别转液。优点避免了相邻罐内溶液的混合缺点转液时间很长,随罐数的增加而显著增加。8、栲胶原料浸提添加亚硫酸盐作用的结果有哪些浸提添加亚硫酸盐时其数量和部位如何考虑作用1)、提高单宁抽出率2)、改善浸提液质量考虑1)、在罐组的中部、中部偏前或中部偏后。7罐组时加入部位为首罐起第3或4罐;6罐组时加入第3罐。2)、过份偏于尾罐时,亚硫酸盐未经充分利用而随废渣排出。3)、偏于首罐,会不必要地增加亚硫酸盐与易溶性单宁的反应。9、栲胶生产为什么多采用罐组逆流浸提而不用单罐多次浸提答单罐多次浸提1)、原料中可抽出物含量随浸提次数的增加而减少,浓度差逐步降低2)、除第一次因原料吸水,出液条数略有减少外,其余各次的浸提液量都接近加水量,造成出液条数很大,浸提液平均浓度很低,不仅操作不便而造成蒸发工序耗液量过大。罐组逆流浸提1)、每次转液后,各罐料、液间都能保持有足够的浓度差,因而扩散速度快,浸提时间短,质量较稳定,出液系数易控制,比单罐多次浸提生产效率高,所以栲胶生产不采用单罐多次,而多采用罐组浸提。10、我国主要栲胶原料有哪些生产时原料为什么要进行粉碎答我国主要栲胶原料有落叶松、栲、木麻黄、杨梅、余柑、化香果、红根、山槐,黑莉等。目的为浸提提供合乎粒度要求的原料,使单产更快、更完全的浸提出来,提高原料利用率、抽出率,降低原料消耗,得到高质量的浸提液。原料必须粉碎,粉碎液大部分细胞壁破裂,表面积增大,大大增加了与水的接触面积,缩短了单产扩散到溶液中的路程,加快扩散过程,缩短了浸提时间,提高浸提效率。提高了原料的容积重,增加浸提的装料量,从而提高产量,提高设备利用率,所以必须粉碎。11、浸提的基本原理是什么影响浸提的主要因素有哪些答浸提的基本原理基于扩散作用,而扩散的实质就是当含有同种溶质的两种溶液相互接触时,溶质从高浓度向低浓度扩散,直至浓度差等于0为止。栲胶浸提就是的单产向原料外部溶液扩散,溶剂则相反,所以只要有一定的浓度差,浸提就能进行,而且不断地建立新的平衡,直至将溶质较完全的抽提出来。影响因素1、原料的内在性质及粒度2)、温度、时间、压力、3)、浸提数或次数4)、出液条数5)、水质6)、化学添加剂7)、搅动与流体流动8)、超声波等名词解释浸提周期完成一次罐组浸提工艺的时间,即浸提时间加上出渣、加料时间。出液系数浸提时放出的浸提液量与气干原料的质量百分比。孔隙率指散粒状材料堆积体积中,颗粒之间的空隙体积占总体积的比例。浸提时间是指原料与溶液接触的时间出液系数是指在一定周期内,由首罐放出的浸提液量和该罐气干原料的重量百分比抽出率是指由原料中浸出的物质(单宁或抽出物)占原料含量的质量百分率抽出物抽出率S100AA1/A100A1100【A绝干原料含抽出物的质量百分数A1绝干废渣含抽出物的质量百分数】第四章1、浸提液蒸发的目的和特点答目的用加热的方法使溶液中部分溶剂汽化并除去,浸提液浓度为260BE,含干物在10以下,不能作为产品,必须采用蒸发的方法制成浓胶以便进行干燥制成固体栲胶。特点1单宁属热敏性物质,高温下稳定性减低,引起单宁的损失;2蒸发过程中,大量的水分蒸发,需大量加热蒸汽,冷却水,传热设备;随浓度增加,温度下降,粘度急剧地增加,影响了传热和循环速度3浸提液中含有一定量的钙镁和其他的物质,在蒸发过程中受,浓度,温度变化影响,易在管上形成管垢。4单宁溶液与金属(FE2、CU2等)作用,颜色加热,影响质量,损失单宁。(5)溶液容易器泡沫,造成泡胶。2、叙述栲胶浸提液的工艺流程和工艺条件答栲胶浸提液的工艺流程三效顺流真空蒸发;四效错流真空蒸发(图见P304)工艺条件1、外热蒸汽压力2、冷凝器真空度3、浸提液浓度4、浓胶浓度5、冷凝水出口温度;根据各种单宁的热敏性程度的差异,选用第一效加热蒸汽压力,缩合单宁液小于02MP(表压),水解单宁液小于012MP(表压),冷凝器真空度为008009MPA。1、说说栲胶浸提液蒸发的工艺流程和工艺条件,怎么控制答工艺流程以三效顺流真空蒸发为例(图见P304)浸提液用离心泵11从浸提贮槽1送入预热器2,预热到一定温度后进入第一效蒸发器加热室3加热,经加热蒸汽加热沸腾、自循环,增浓的一部分溶液靠压差经分离器4流入第二、第三效加热室,在第三效浓度约为35的浓胶,排至浓胶槽10。第一效分离室分离的二次蒸汽进入第二效加热室作为加热蒸汽用,以此类推,第三效的二次蒸汽进入表面冷凝器5冷凝,冷凝水和冷却水流入冷凝水贮槽8,未完全冷凝的二次蒸汽进入混合冷凝器6被冷凝而排出,循环使用。第一效加热室以预热浸提液,冷却后与第二、三效冷凝水流入冷凝水贮槽8作浸提用水。第一效加热室不凝气体排入大气,第二、三效加热室不凝气体经冷凝器5、6、捕集器7由真空泵12排出。工艺条件1、外热蒸汽压力2、冷凝器真空度3、浸提液浓度4、浓胶浓度5、冷凝水出口温度;根据各种单宁的热敏性程度的差异,选用第一效加热蒸汽压力,缩合单宁液小于02MP(表压),水解单宁液小于012MP(表压),冷凝器真空度为008009MPA。3、栲胶浸提液的蒸发为什么要用真空蒸发,真空怎么形成的答真空蒸发(1)溶液沸点降低,可减少单宁受过高温的破坏,保证浓胶质量;(2)可避免单宁的氧化而加深浓胶的颜色;(3)真空蒸发溶液沸点低,可增大加热蒸汽与溶液之间的温度差,并减少了蒸发器的热损失和传热面积,提高蒸发强度。形成真空末效次蒸汽完全冷凝,抽不凝性气体。4、在蒸发过程中影响传热系数K值的因素有哪些如何提高传热系数K值答在蒸发过程中影响传热系数K值的因素有蒸汽冷凝的传热分系数A1,液体沸腾传热系数A2,管壁热阻,垢层热阻。提高蒸发器的K值的措施1)提高A1(蒸汽冷凝的传热分系数)可增大K值及时排除冷凝水;及时排除不凝性气体;防止跑胶,避免下一效加热面的污染等都可提高A1;2)A2(液体沸腾传热分系数)是影响蒸发器传热总系数K的主要因素应尽量造成良好的流体力学条件,使沸腾区尽量扩大;增大循环管的直径减少阻力,以提高循环速度,以及有效温差T(各效的有效温度差大于710C,小于临界温度差,相对液面应为1/32/3)都可以提高A2,进而增大K值;3)垢层热阻垢层厚度增加,热阻增大,K值减小,故定期清洗除垢、分离室设置双层底,使溶液澄清。可增大K值管壁热阻对传热系数K值较小影响不大5、外加热式蒸发器为什么采用循环管答1)外加热式蒸发器由加热室、分离室、循环管组成,加热室和分离室分开安装,可减少蒸发器总高度,循环管在加热室外部,这样可以提高溶液循环速度,提高蒸发器的传热系数和蒸发强度。2)循环管大,循环管截面积约为加热管总截面积的一倍以上,以减少循环阻力,提高循环速度,生产能力。3)操作稳定,不易“跑胶”(即浸提液从二次蒸汽管溢出)4)不易结垢6、比较各蒸发器的优缺点答;蒸发器外加热式蒸发器、降膜式蒸发器、升膜式蒸发器、刮板薄膜式蒸发器外加热式蒸发器操作稳定,蒸发强度较高,应用较多。降膜式蒸发器适于热敏性物料蒸发,但溶液分布均匀、操作较难控制,若溶液分布不均匀,可能出现局部干壁现象或浓缩比大大减少。刮板薄膜式蒸发器适于高粘度、易结垢的热敏性物料蒸发,但刮板易磨损,检修较难。外加热式蒸发器结构简单,操作方便,便于检修,加热室与分离室分离安装可减少蒸发器总高度,蒸发强度尚可。栲胶厂广泛采用;液膜式蒸发器包括升膜式和降膜式,优点由于液体在加热管内壁形成液膜从而缩短了加热停留的时间,强化了蒸发效率,具有传热系数高,蒸发强度大、利接触、接触时间短等优点;缺点但有可能出现干壁现象,液膜分布不均匀,液膜热阻较大等影响刮板薄膜器优点适合高粘度,易结垢的热敏性物料的蒸发,聊也在其内停留时间短,仅为几秒至数十秒缺点刮板易磨损,检修较难选择要求1材料不能用铁,2蒸发器结构合理,蒸发强度高,过程稳定。3分离室应大而高,并有除沫装置,4清洗方便7、为了提高蒸发器的蒸发强度,在设备的结构上和操作上应考虑哪些问题答1有效温度差(压强不能太高,真空度不能太低)2传热系数(1蒸汽冷凝传热系数(及时排出不凝性气体,排出冷凝水,保持加热面的清洁)2液体沸腾传热系数(循环情况,液面高度,表面清洁度有关)3管壁的热阻(与材料有关)4垢层热阻操作(原料有关,浸提液的质量有关)8、蒸发器的管垢如何防治和清洗答防垢加强原料净化、浸提液澄清、浸提用凝结水,减少泥沙、多糖类胶体物质和钙、镁盐,可明显减少结垢。除垢(1)机械法;(2)化学法分为碱法和酸法,烧碱纯碱溶液煮洗,烧碱磷酸钠溶液煮洗,盐酸煮洗防垢1)加强原料净化、浸提液澄清、浸提用凝结水,减少泥砂、多糖类胶体物质和钙、镁盐,可明显减少结垢。2)采用大循环双层底蒸发器,它具有一定的循环速度,澄降不溶物作用,也可以减少结垢。3)在蒸发器进液管上安装电磁防垢器,可延长结构时间约15倍。除垢机械法用特别铣刀或齿性辊轮有减速电机驱动,从加热关上端到下端刮除壁上垢层;化学法分碱法和酸法烧碱纯碱溶液煮洗;烧碱磷酸钠溶液煮洗;盐酸煮洗。栲胶生产蒸发设备加热管形成积垢的原因有哪些积垢的主要成分是什么有哪些防垢、除垢的方法原因1、浸提用水的硬度2、原料的种类3、溶液的浓度4、温度主要成分草酸钙防垢方法1、改进蒸发器结构2、采取各种工艺措施除垢方法机械法、化学法9、栲胶浸提液蒸发常用方法是什么,为什么答常用三效真空蒸发;用三效的原因1、多效蒸发实现了新鲜蒸汽的多次利用,从而节省加热蒸汽。2、但是效数不能无限增加因为1)、效数越多,到后来增加一效能节约的蒸汽量比开始的少,而效数增多,设备费用增加与所节省蒸汽的收益相抵消,失去意义;2)、效数越多,温度差损失越大,有效温度差下降,各效分配的温度差下降;3)、栲胶溶液的物理性质决定,效数越大,、蒸发的温度越低,浓度越大,此时单宁溶液的粘度增加很多,使溶液在蒸发器内流动困难,难操作。用真空蒸发的优点溶液沸点降低,可减少单宁受过高温度的破坏,保证了浓胶质量。可避免单宁的氧化而加深浓胶的颜色。溶液沸点低10、影响蒸发设备生产能力的因素有哪些答有效温差,一效的压强,末效的真空度,粘度,冷凝水温度,设备,蒸发强度,传热系数11、在栲胶生产上,二次蒸发的利用和加热蒸汽冷凝水热能的应用有哪些答;二次蒸汽的利用一效二次蒸汽或冷凝水方的闪蒸汽经热泵压缩,使其压力和饱和温度提高,热焓增加,就可以作下一效蒸汽的加热蒸汽,或作浸提水加热器的加热蒸汽。蒸汽冷凝水的利用末效二次蒸汽温度较低,引入表面冷凝器中冷凝,冷凝水用作浸提水,冷却水做生活用水,这充分利用了热和水,避免了冷凝水的排出。12、栲胶生产蒸发设备加热管形成积垢的原因有哪些有哪些防垢、除垢的方法原因1、浸提用水的硬度2、原料的种类3、溶液的浓度4、温度防垢方法1、改进蒸发器结构2、采取各种工艺措施除垢方法机械法、化学法13、栲胶溶液蒸发的工艺要求工艺要求在保证浓胶质量的前提下,尽量提高浓胶浓度,减少蒸汽用量、提高蒸发强度14、在栲胶生产中通常采用几效蒸发器为什么答为了节省加热蒸汽的用量,避免单产受破坏通常采用二至三效蒸发,因为在多效蒸发中,1)、由于溶液沸点升高,而造成的温差损失,使有效温度差降低,当效数越多,则总的温差损失越大,多效分配的有效温度差越小,蒸发强度随蒸发效数的增加而减少2)、随着效数的增加,所节省的蒸汽率逐渐下降3)、随浓胶度逐渐增高,粘度迅速增大,给操作带来困难,并使传热效果明显下降。4)、增加设备的费用,比所节省蒸汽的收益相比还要多,经济上失去了意义,所以采用二至三效,不宜太多。国内主要使用三效顺流真空蒸发。国外使用四效错流真空蒸发。三效顺流外加热式真空蒸发时,蒸汽耗量较低,操作稳定,溶液转移不需要用泵,应用较广,但蒸发驱动不够高,浓胶浓度也低。四效降膜式真空蒸发器的蒸发强度高,蒸汽消耗低,浓胶的浓度高。但操作较难控制,泵,预热器较多,造价高第五章1浓胶采用离心喷雾干燥的原理离心喷雾干燥原理将溶液利用水平方向作高速旋转的圆盘给予溶液以离心力,使其以高速甩出,形成薄膜、细丝或液滴,由于空气的摩擦、阻碍、撕裂的作用,离心力的作用,使溶液成薄膜,然后断裂成细丝和雾滴。在与热空气的接触中,水分迅速汽化,即得到干燥产品。2浓胶干燥的目的浓胶干燥除去浓胶中的水分而成为粉状栲胶,使栲胶的含水率低,不易发霉变质,贮存方便,运输方便。3试述离心喷雾干燥塔的结构,设计时为保证产品质量应注意什么问题离心喷雾干燥塔的结构P324(1)应注意以恒定排风温度调节螺杆泵的转速,达到控制下胶量;以恒定进风温度来控制高温导热油电动调节阀的开度,调节导热油的流量。保证了粉胶质量和产量的稳定,粉胶率为100。(2)采用吸入式风送系统及产品分离系统,粉胶无损失,废气净化而排放,有利于保护环境。(3)采用高温有机载热体加热空气,粉胶不溶物少,避免用高压锅炉。4从干燥工艺条件考虑,怎么才能提高栲胶质量喷雾干燥工艺条件有气体温度、浓胶温度和浓度,雾滴大小,气体分配。(1)气体温度气体温度越高则干燥潜势越大,可提高他的生产能力,但栲胶颜色随温度的提高而变深,为保证栲胶质量,适宜的进风温度为160200。此外气体的出塔温度也是必须控制的,排风温度一般控制在7090。(2)浓胶温度和浓度为降低浓胶黏度,提高喷雾器的效果和栲胶质量,通常把浓胶加热到6070,并为保证塔的产量,浓胶浓度为3050。(3)浓胶分散度分散度越大越好;雾滴直径小,其表面积大,雾滴与气体的接触面积也大,水分蒸发快,干燥时间缩短,从而提高干燥塔的产量和栲胶的质量。降低进料速度,提高离心旋转速度,减少进料量降低胶料粘度都可减小雾滴直径,从而提高分散度;(4)气体分配气体沿干燥塔截面均匀分布和微旋转,与雾滴良好混合式提高塔产量和粉胶率的关键。5在国标允许范围内,如何使粉胶的含水率尽可能的高一些可以控制浓胶喷雾干燥的排风温度、下胶量使粉胶含水率尽可能提高。塔高的设计;6浓胶有哪几种喷雾方式各自的优缺点及适应情况答方式1、离心盘式喷雾2、机械式喷雾3、气流式喷雾离心盘式喷雾利用离心盘旋转时产生的摩擦力和离心力使液滴雾化;离心喷雾器优点1、产量大、操作简单、对物料的物性适应性强(粘稠、浓胶)2、不易堵塞、产品的粒度分布均匀、操作压力低缺点1、加工复杂、造价高、安装复杂2、不适于制备粗颗粒、不适于逆流操作机械式喷雾利用高压(20200大气压)泵将液体从喷嘴的小孔(直径0515MM)喷出,使液体分散成雾滴;机械式喷嘴优点结构简单,制造方便,电能消耗少,操作简便,可制备粗颗粒缺点1、喷嘴易堵塞、磨损,要常更换,浓胶需要过滤,需要高压泵。产品粒度分布不均。2、不适于处理高黏度料液。气流式喷雾利用压缩空气或过热蒸汽的高速流动将液体分散成雾滴气流式喷雾优点可以喷任何粘度的液体,操作可靠,雾滴细小,结构简单,易改变喷矩形状缺点1、电能消耗大,喷雾不很均匀,产量较小2、适于处理量小的情况。7浓胶雾滴在干燥塔内的温度变化如何为什么浓胶雾滴在高温气体中的干燥,同时发生传热和水分转移。雾滴与高温气体相接触时,高温气体将热量传给雾滴,使其水分汽化,在表面上形成水蒸气分压,其值大于气体中的水蒸气分压,雾滴水分不断汽化,扩散到气体中,被气体带走,直到两者的分压差接近或相等时干燥停止。这时雾滴已干,气体温度下降,温度增高。浓胶雾滴的干燥过程有三个阶段1预热(冷却)阶段(6080入喷入口)浓胶温度若高于气体湿球温度,就经历一个冷却阶段,若低于则空气将热量传给雾滴,当空气传给雾滴的热量等于水分汽化带走的热量时,即达到热动平衡,此时雾滴表面T接近空气湿球温度;2恒速干燥阶段(顺流时,塔内6075,湿球温度4550,粉胶温度55,排风温度6070)。雾滴表面的温度空气湿球温度因雾滴表面的水蒸汽分压气体中水蒸汽分压,雾滴内部的水分向表面转移的速度表面水分蒸发速度,足以补充表面汽化所失的水分;3降速干燥阶段。粉胶温度最高升至气体出塔温度75,因为此时内部水分地域临界水分,水分扩散到表面的速度减小,此时热传递速率大于水分转移到表面的的速率,雾滴开始不被加热而升温,最高达到平衡水分时相应的气体温度。7、塔内气体流向有哪几种各有什么有缺点答在塔内气体和雾滴的运动方向,由气体入口和喷雾器的相对位置决定,通常有顺流、逆流和混合流三种。栲胶生产中主要采用顺流,个别采用逆流和混合流。顺流气体与雾滴同向运动,高温气体与含水较高的雾粒接触。可以避免单宁的分解,有利于提高栲胶质量,由于雾粒何气体同方向运动,干燥微粒与雾粒不相遇,不发生干湿微粒粘合现象,干燥强度较高,粉胶粒度较均匀、外观颜色浅。并且,在保证粉胶质量和不着火的情况下,适当提高气体的入口温度,可以提高干燥塔的热效率和干燥塔的生产能力。缺点离心喷雾器位于塔顶,不便于更换和维修。粉胶颗粒有破裂,粉胶容重有减轻。逆流逆流时,传热、传质的推动力较大,有利于提高气体流和微粒表面的温度差,使热效应较好,以及雾滴停留和时间较长,有利于雾滴的干燥,可以降低塔高,得到容重大的和含水量低的粉胶。缺点干燥的粉胶与雾滴发生粘合,干燥表面减小,导致干燥强度下降。相同的进风温度和产品含水率的情况下,干燥强度比顺流低3050;粉胶外观颜色较顺流深,粘壁的可能性大;由于高温气体与干燥产品接触,如进口温度高,会造成单宁分解。混合流优点废气温度低、热效率高、塔高可降低。缺点进风温度不可太高,粉胶含水率较低6离心喷雾时,气体应如何进塔为什么答(1)向雾炬根部给风。原因是从中心向雾炬供给热风时,在干燥塔中形成气体与雾滴顺流运动,这时高温气体与含水量较高的雾滴相遇,水分急剧蒸发,使大部分水分在水平区域蒸发出去;而且热风可以调节雾炬形状和分布,使雾滴到达塔壁之前就转向,不致黏壁;从气体分配器出来的高温气体与雾滴保持均匀混合与均匀分布。(2)热风旋转运动热风从分配器中作不强烈的旋转而进入干燥塔最合理,这样可以减少气体与雾炬相碰撞而产生扰动,从而减少黏塔顶的现象发生。(3)热风从中心入塔如果气体在塔壁入口处径向或切向直接流入塔中,而不是从中心分配器进入塔中,这是不合理的。因为气体逆流,干燥的粉胶可能过热,易产生雾炬翻腾而黏塔顶。(4)风速适当在整个塔截面上的平均气流速度宜为0205M/S7在干燥阶段,应如何保证产品质量为什么答从喷雾干燥的工艺要求方面进行分析10、常用干燥介质的种类和特点是什么答常用干燥介质热空气、烟道气热空气空气的温度通常为140160,干净且劳动条件好,能保证产品质量,但需要蒸汽锅炉供给蒸汽。烟道气与用蒸汽加热的热空气相比。燃料消耗量减少一半,不需要锅炉和空气加热器,温度较高,但含尘量高增加了产品的不溶物,有时易引粉胶燃烧,劳动强度大,卫生条件差。8为什么离心喷雾干燥采用顺流操作时可采用高温载热体答浓胶雾滴在高温气体中的干燥,同时发生传热和水分转移。雾滴与高温气体相接触时,高温气体将热量传给雾滴,使其水分汽化,在表面上形成水蒸气分压,其值大于气体中的水蒸气分压,雾滴水分不断汽化,扩散到气体中,被气体带走,直到两者的分压差接近或相等时干燥停止。这时雾滴已干,气体温度下降,温度增高。当顺流气体进入塔后,其温度迅速下降至6870,塔内温度5975,雾滴表面温度接近湿球温度4550,粉胶温度55左右,干燥时间又短,所以用较高温度的气体干燥栲胶,单宁也不会分解。12、浓胶干燥过程有几个阶段各有什么特点答三个阶段(1)冷却或加热阶段在喷雾干燥过程中,就整个干燥时间来说冷却或加热时间是很短的,因此极不重要(2)恒速干燥阶段A、雾滴表面蒸汽分压气体中水蒸气分压;B、雾滴内部水转移到表面的速度表面水分蒸发速度,雾滴表面始终是湿润的。C、雾滴表面温度稍高于空气湿球温度(3)降速干燥阶段A、雾滴水分含量降到临界水分时,雾滴表面开始形成固体B、雾滴内部水分移向表面的速度小于表面蒸发速度C、雾滴被加热而升温,最高达到平衡水分时相应的气体为温度13、制革工业对栲胶质
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