Какое оборудование используют для изменения химических свойств продукта
На химических производствах задействовано огромное количество всевозможного промышленного оборудования, которое можно разделить на следующие классы: аппараты, машины, транспортные средства.
Аппарат – инженерная конструкция, которая обладает рабочим объемом и оснащена энергетическими и контрольно-измерительными средствами управления и мониторинга техпроцессом.
Машина – инженерная конструкция, в которой протекание технологического процесса сопряжено с вводом в рабочий объем механической энергии посредством рабочих органов оборудования.
Рабочий объем (реакционное пространство) – место протекания технологического процесса.
Второй тип реакторов обладает максимально высокой производительностью и намного проще в устройстве, включая средства управления и контроля технологических процессов, но позволяет получать очень ограниченное число видов конечного продукта.
Кроме этого, все химическое оборудование, в зависимости от его назначения, делят на:
1. Универсальное – данное оборудование используется на предприятиях в таком виде, как есть, без внесения в него каких-либо изменений. Его называют оборудованием общего назначения или же по-другому – общезаводским оборудованием. К нему относятся:
– насосы агрессивных сред (более подробно о насосах)
– миксеры, сушилки, центрифуги и сепараторы (более подробно о центрифугах)
– компрессоры (более подробно о компрессорах)
– вентиляторы (более подробно о вентиляторах и сжатии газа)
– фильтры, пылеулавливающие и газоочистительные устройства (более подробно о фильтрах и газоочистке)
– транспортные средства.
2. Специализированное – это оборудование, которое задействовано в каком-либо одном технологическом процессе различных изменений. К нему относятся:
– теплообменные агрегаты (более подробно об теплообменном оборудовании )
– ректификационные (разделяющие жидкие смеси) колонны;
– абсорбционные аппараты.
3. Специальное – оборудование, которое используется только для осуществления одного производственного процесса. К нему относятся:
– каландры и каландровые агрегаты (более подробно о валковых машинах, каландрах)
– прессы вулканизационные (более подробно о прессовом оборудовании);
– грануляторы;
– шахтные хлораторы;
– сублимационные установки.
Кроме прочего, технологическое оборудование делится еще на:
1. Основное – это машины, установки и аппараты, в которых протекают различные технологические операции и процессы (физико-химические, химические и так далее), в результате которых получают какой-либо конечный продукт (или продукты).
К основному промышленному оборудованию химических производств относятся следующие аппараты:
– реакционные – контактные устройства, реакторы, шахтные конверторы и колонны синтеза (производство аммиака) и другие устройства;
– машины и аппараты для осуществления физико-химических операций и процессов – теплообменные и выпарные аппараты, сатурационные башни, экстакторы, абсорберы, вальцы, сушилки, прессы, каландры и так далее.
2. Вспомогательное – различные резервуары, емкости и хранилища.
Вспомогательное оборудование предназначено для осуществления дополнительных производственных процессов. Так, вспомогательное оборудование обеспечивает хранение и транспортировка следующих веществ: жидкостей; сжиженных газов; паров; сыпучих материалов.
Таким образом, к вспомогательному оборудованию относятся емкости, способные хранить и транспортировать различные типы веществ и материалов: резервуары; газгольдеры; бункеры; силосы
Стоит отметить, что какой-либо продукт (или продукты) получают, как правило, не на одном, а на целом ряде оборудования, которое представляет собой один единый технологический процесс. Причем, в каждом из этого оборудования будет происходить изменение химического состава или физической формы этого продукта и, соответственно, все машины и аппараты, которые входят в одну единицу оборудования, будут осуществлять работу в своих индивидуальных рабочих условиях. Для нормального протекания технологического процесса каждая из этих машин и аппаратов должен в максимальной степени соответствовать обрабатываемому продукту по таким параметрам, как размер, форма и внутреннее устройство.
Из этого следует вывод – тип машины или аппарата выбирается, в зависимости от агрегатного состояния, химических свойств, температуры, теплового эффекта и давления тех веществ, которые принимают участие в технологическом процессе.
Источник
Почти каждый из людей, со школьного курса химии, помнит, что такое колба и пробирка. Однако, бывает так, что даже если человек хорошо знаком с теоретическими основами химии, он или она может не знать, для чего используется более специфическое химическое оборудование. В ЕГЭ по химии, есть 26 задание, посвященное теме «Химия и Жизнь», где как раз таки может всплывать вопрос, для каких целей используется то-то и то-то химическое оборудование. Статистика показывает, что именно на этом задание даже хорошо подготовленные люди могут дать неверный ответ.
В сегодняшней статье, я предлагаю познакомиться, с различной химической посудой и оборудованием, поближе. Эти материалы будут полезны всем тем, кто интересуется темой химии и в частности тем, кто подготавливается к сдачи ЕГЭ по химии. В конце концов, возможно благодаря этой статье, в будущем, когда вы увидите лабораторию в каком либо фильме или передаче, вы будете знать, какая посуда и оборудование там находятся.
В первую очередь уточним, что лабораторная посуда – это изделие из стекла, кварца, фарфора или какого либо другого материала, которое может быть использовано для выполнения химических работ.
Есть ряд требований, которым должна соответствовать химическая лабораторная посуда:
– Она должна быть термостойкой (устойчивой к воздействию высоких температур).
– Устойчивой к воздействию химических реагентов.
– Легко отмываемой от загрязнений химическими реагентами.
Самой, наверное, популярной химической посудой, является колба. Поэтому начнем как раз с нее.
Какие бывают колбы?
Колба (от нем. Kolben)- это небольшой стеклянный сосуд с круглым или плоским дном и обычно с узким длинным горлом. Колбы применяются в лабораториях в качестве реакционных сосудов.
По форме колбы можно разделить на:
Колбы конические. Так же такую колбу часто называют – Колба Эрленмейера.
Колбы плоскодонные.
Колбы круглодонные.
Существуют и более специфические виды колб, для определенных целей, например:
Колба Вюрца. Представляет собой круглодонную колбу с отводом для вставки прямоточного холодильника. Используется для перегонки различных веществ.
Колба Бунзена. Плоскодонная коническая колба из толстостенного стекла с тубусом (отводом). Колбы Бунзена применяются в основном для вакуумного фильтрования. Создатель — немецкий химик-экспериментатор Роберт Вильгельм Бунзен.
Колба Кьельдаля (грушевидная колба). Используется в качестве приемника при перегонке. Одним из предназначений колбы Кьельдаля является определения азота в веществах по методу Кьельдаля.
В чем хранятся химические вещества.
Для хранения химических веществ используют банки и склянки. Причем, здесь тоже есть свои тонкости.
Банки. Служат, как правило, для хранения твердых (сыпучих) веществ.
Склянки (название образовано от древнерусского слова «стькляный» – стеклянный). Служат для хранения жидких веществ, а также в качестве резервуара, из которого жидкость поступает в другой раствор.
Мерная химическая посуда.
В практических работах химии, необходимо соблюдать точные объемы веществ. Для таких измерений используют специальную мерную посуду и оборудование.
Пипетки. Служат для отбора жидкостей до 100 мл.
Газовая пипетка. Это прибор, который служит для пропускания и отбора газов, подлежащих анализу.
Бюретки. Лабораторный сосуд для точного определения небольших объёмов газов (газовая бюретка) и жидкостей (бюретка для титрования).
Мерный цилиндры, мензурки, стаканы или колбы – это вид лабораторной посуды, с измерительными делениями, применяемый в лабораториях для измерения объёмов жидкостей.
Мерный цилиндр.
Мерная мензурка.
Мерная колба.
Различные воронки применяемые в химии.
В общем смысле, воронка — это приспособление для переливания жидкостей и пересыпания порошков через узкие приёмные отверстия, фильтрования, а также дозирования различных веществ. Однако, в химии, используются разные виды воронок.
Обычная стеклянная воронка. Чаще всего используется для переливания жидкостей из сосуда в сосуд, или для фильтрования растворов.
Делительная воронка. Применяется для разделения несмешивающихся жидкостей.
Воронка Бюхнера. Применяется для фильтрования растворов при помощи фильтровальной бумаги под вакуумом.
Воронка Шотта. Фильтр Шотта представляет собой стеклянную пористую пластинку и используют в ходе вакуумного фильтрования.
Разная химическая посуда.
Помимо всего вышеописанного, в лабораторной практике часто применяется следующая посуда.
Пробирки. Широко используются в химических лабораториях для проведения некоторых химических реакций в малых объемах. Хранятся в штативе для пробирок.
Реторта (от лат. retorta — повернутая назад) — это аппарат, служащий в химической лабораторной практике для перегонки или для воспроизведения реакций, требующих нагревания и сопровождающихся выделением газообразных или жидких летучих продуктов, которые тут же непосредственно и подвергаются перегонке.
Тигли (от нем. Tiegel — горшок) – термостойкий сосуд-чаша (фарфоровый, глиняный) для нагрева, высушивания, сжигания и обжига различных материалов. Применяют для сплавления.
Чашки для выпаривания. Используют для выпаривания (упаривания) растворов.
Кристализатор. Используется для выпаривания растворов и очистки веществ путем перекристаллизации.
Перекристаллизация – это метод, основанный на различии растворимости вещества в растворителе при различных температурах.
Химическая капельница. Применяется для дозированного вливания растворов и индикаторов.
Бюкс. Это специальная баночка с притертой пробкой. Используется, как емкость при исследованиях, в ходе которых высушиваются и взвешиваются сыпучие материалы.
Лодочки. Применяются для прокаливания веществ в печи.
Ступка и пестик. Применяются для измельчения твердых веществ.
Продолжение следует…
Источник
Не так давно, мной была опубликована статья «Какая посуда и оборудование, используются в Химической Лаборатории. Часть 1.» Эта статья набрала определенное количество дочитываний, исходя из чего, я делаю вывод, что эта тема кому то да интересна. Пришло время написать вторую часть этой статьи. В ней я собираюсь познакомить вас с более специфическим химическим оборудованием, а так же закрыть некоторые пробелы, которые были допущены мной в первой статье. Поехали, от простого к сложному.
Пробиркодержатель – это специальный прибор, служащий для фиксации пробирки в нем, с целью последующего нагревания находящихся в ней веществ.
Лабороторный штатив – оборудование для установки лабораторной посуды и инструментов. В нем могут быть зафиксированы как пробирки, так и колбы (в штативе с кольцом). Устройство и названия определенных элементов штатива смотрим на рисунке ниже:
Асбестовая сетка – предназначена для использования в общеобразовательных учреждениях на уроках химии, а также в различных лабораториях, в качестве аккумулятора и передатчика тепла посуде, при нагревании газовыми или другими горелками. Нагревательный прибор ставиться под сетку.
Лабораторные шпатели – имеют множество сфер применения в химии и биологии, например:
– Могут быть использованы, для набирание небольших количеств сыпучих или пастообразных веществ из большого сосуда.
– Применяются, для перетирания сыпучих или пастообразных веществ.
– Для перемешивания смесей веществ.
– Для отмеривания сыпучих навесок для приготовления растворов.
– Для снятия осадков с фильтров и стенок сосудов.
Химические ложечки – используются с целью взятия твердых и сыпучих веществ. Могут служить для перемешивания жидкостей.
Прямой холодильник – применяется для конденсирования паров и отвода образовавшегося конденсата из реакционной системы. Сбор конденсата ведется в колбу-приемник.
Обратный холодильник – применяется для конденсирования паров и возврата конденсата в реакционную массу. Обычно устанавливается вертикально.
Аллонж – элемент химических приборов, как правило используемый для соединения холодильника с приемником.
Химический сифон – применяется для безопасного перекачивания жидких сред из бутылей, бочек, канистр. Особенно важен сифон в работе с агрессивными опасными химическими веществами.
Хлоркальциевая трубка – используется для очистки газов от механических примесей. Также хлоркальцевые трубки применяют для предохранения растворов от попадания в них воды и углекислого газа: с этой целью их заполняют нужным поглотителем.
Дефлегматор – применяется для частичной или полной конденсации паров жидкостей, которые разделяют перегонкой или ректификацией.
Эксикатор – толстостенный стеклянный сосуд, с пришлифованной крышкой, на дно которого помещают влагопоглощающее вещество, в результате чего в эксикаторе поддерживается влажность воздуха приблизительно равная нулю. Эксикатор используется для высушивания и хранения различных веществ.
Склянка Дрекселя – это сосуд, используемый для промывания и очистки газов. В результате пропускания газа через склянку Дрекселя он освобождается от механических примесей.
Аппарат Киппа – универсальный прибор для получения газов, действием растворов кислот и щелочей на твёрдые вещества.
Прибор Кирюшкина – небольшая установка для получения газов. Фактически это маленький аналог аппарата Киппа.
Центрифуга – устройство, использующее центробежную силу. В химии, применяются для разделения газообразных, жидких или сыпучих тел разной плотности.
Хроматограф – прибор для разделения смеси веществ методом хроматографии.
Хроматография (от греч. Chroma – цвет) – метод разделения и анализа смесей веществ, а также изучения физико-химических свойств веществ. Название метода связано с первыми экспериментами по хроматографии, в ходе которых разработчик метода Михаил Цвет разделял ярко окрашенные растительные пигменты.
Очень надеюсь, что данная статья была вам интересна и вы узнали из нее, что то новое. Ну или хотя бы освежили в памяти старую информацию. До встречи в новых публикациях.
Источник
Эффективность промышленного производства пищевых продуктов и кормов, их питательная ценность в значительной степени связана с точным знанием химического состава и свойств. Химические превращения происходят в зерне во время его созревания, хранения, прорастания и порчи, а также при переработке зерна на мукомольных и крупяных заводах, изготовлении хлеба, макарон и других изделий. Знание химического состава позволяет оценить питательную ценность продуктов и, если необходимо, ее скорректировать использованием различных биологически активных веществ, что представляет исключительную важность с точки зрения сбалансированного рационального питания человека и животных.
Широко известны базовые системы и классические методы определения основных химических веществ в зерне (сырье) и продуктах: протеин/белок, жир, клетчатка. Это стандартизированные методы Къельдаля, Сокслета, Веенде. Однако химические анализы, проводимые на этих системах, занимают значительное время, требуют применения дорогостоящих и вредных для здоровья реактивов.
В связи с нехваткой квалифицированных кадров и хорошо оборудованных лабораторий на предприятиях в широкую аналитическую практику внедряется метод, основанный на измерении спектра испытуемого образца в ближней инфракрасной области, так называемая БИК-спектроскопия. Метод БИК-спектроскопии позволяет точно определять спектр, а значит химический состав и свойства образца, проводить одновременное определение содержания протеина, влаги, жира, клетчатки, золы и других составляющих образца.
Метод БИК-спектроскопии реализован в приборах, называемых ИК-анализаторами.
В БИК-спектроскопии существует два основных способа измерения: измерение спектра отражения света от поверхности образца и измерение спектра поглощения образцом. К ближней инфракрасной области относят диапазон спектра от 750 до 2500 нм. Длинноволновая часть ближней инфракрасной области (1100-2500 нм) обычно используется для измерения отражения, а коротковолновая (800-1100 нм) – для измерения поглощения. Каждый из этих способов имеет свои достоинства и недостатки. Основное преимущество измерения способом поглощения заключается в том, что анализ не требует специальной пробоподготовки образца – тонкого измельчения. Спектр отражения в большой степени зависит от однородности частиц образца по размерам, т.е. требуется его предварительный размол.
Коротковолновая часть ближней инфракрасной области спектра более удобна и в чисто техническом отношении. В качестве источников излучения света здесь можно использовать инфракрасные светодиоды, срок работы которых исчисляется десятками лет по сравнению с традиционными галогенными лампами. Светодиоды имеют очень малые размеры и могут быть скомпонованы в небольшой матрице, что обеспечивает небольшие размеры оптической части прибора. Это позволяет конструировать компактные переносные ИК- анализаторы на батарейном питании. В коротковолновой части ближней инфракрасной области могут использоваться более дешевая волоконная оптика и с. тинные световоды. Используемая область спектра безопасна как для опера-рэра, так и для анализируемой пробы.
Метод БИК-спектроскопии позволяет проводить анализы в автоматическомм режиме с достаточно высокой степенью точности, без использования каких-либо реактивов и расходных материалов, в производственных условиях даже малоквалифицированным персоналом.
Системы определения азота/протеина. В основу большинства из них положен метод сжигания. Образец после предварительной обработки сжигается в специальной камере в чистом кислороде, после чего анализируются полученные газы на наличие азота.
Системы приборов для определения жира используются для быстрой и безопасной экстракции растворимых жиров из пищевых, кормовых и других продуктов. Метод основан на извлечении сырого жира из продукта растворителем, последующем удалении растворителя, высушивании и взвешивании извлеченного жира. Эти системы можно использовать для выделения жирорастворимых витаминов (А, Д, Е).
Для определения сахара, крахмала и клетчатки в лабораторных условиях используются рефрактометры и поляриметры.
Рефрактометр предназначен для непосредственного измерения показателя преломления жидких и твердых веществ, их средней дисперсии и для определения концентрации растворов.
Рефрактометр применяется в химико-аналитических лабораториях производственных предприятий и научно-исследовательских институтов различных областей народного хозяйства.
Работа рефрактометра основана на методе определения показателя преломления исследуемого вещества по определенному углу преломления или полного внутреннего отражения.
Поляриметр предназначен для измерения угла вращения плоскости поляризации светового луча активными прозрачными жид костями и однородными растворами (например, растворами сахара и крахмала). По изменению угла вращения плоскости поляризации можно судить о концентрации оптически активных веществ в растворе.
Применяется в лабораториях комбикормовой, хлебопекарной и кондитерской промышленности.
Муфельные печи используются для определения минеральных веществ. Муфельная печь включает камеру обжига, состоящую из теплоизоляторов и керамического муфеля, в пазы которого уложены специальные нагреватели, а также дверцы. На камеру обжига надет кожух, закрывающий внутренние элементы печи. Температура в рабочей камере достигает 1150 оС. Часто муфельные печи оборудуются конвективной вытяжкой продуктов сжигания.
ИК – анализаторы позволяют на основе точного измерения спектра образца рассчитывать содержание протеина, влаги, жира, клетчатки, золы и других химических веществ одновременно.
ИК – спектроскопия относится к так называемым вторичным аналитическим методам. Это означает, что прежде чем проводить анализ по этому методу необходимо рассчитать коэффициенты, связывающие состав и свойства образца с его спектром. Процедуру определения таких коэффициентов и набор полученных значений называют калибровкой ИК – анализатора. Для калибровки необходимо иметь спектры и данные о составе представительного количества образцов (калибровочных образцов). Поскольку независимые данные о составе можно получить только путем химического анализа, калибровка ИК – анализатора представляет собой сложную и трудоемкую процедуру. Следовательно, точность анализа напрямую связана с характеристиками самого прибора и проведенной калибровкой.
Вне зависимости от применяемого способа измерения инфракрасные анализаторы – ИК-анализаторы – включают обычно следующие основные блоки:
– источник излучения
– спектральный селектор (набор светофильтров, монохроматор или интерферометр)
– кювету для образца
– приемник излучения (фотоприемник)
– усилитель первичного сигнала
– аналого-цифровой преобразователь
– встроенный микропроцессор
– дисплей, печатающее устройство для выдачи результатов анализа. Процесс инфракрасного анализа обычно сводится к заполнению кюветы
исследуемым материалом, установке ее в измерительную камеру прибора и получению результата в окончательном цифровом виде в требуемых единицах измерения. При этом одновременно может быть установлено содержание целого ряда компонентов или свойств исследуемого объекта, на определение которых предварительно отградуирован прибор.
Существующие ИК – анализаторы могут быть использованы как в составе стационарной или передвижной лаборатории, так и в полевых условиях.
Конструкции ИК – анализаторов различны, они в значительной степени определяют их стоимость и аналитические возможности.
Источник