Вода — основа жизни и базовое промышленное сырье
Вода является основой жизни и сырьем для огромного количества технологий во всех отраслях промышленности.
Вода — прекрасный растворитель как неорганических, так и многих органических веществ и газов, что объясняется ее сильнополяризованной структурой. Из-за этого в чистом виде она в природе не существует. Все природные воды являются растворами тех или иных веществ, с которыми вода контактировала в процессе круговорота. Эти вещества могут быть полезны или вредны для человеческого организма при использовании воды для питьевых целей или в пищевой промышленности. При использовании воды в промышленности для многих технологических процессов действуют жесткие ограничения по содержанию в ней тех или иных примесей.
Вода содержится в поверхностных или подземных источниках. Подземные воды содержат в основном природные компоненты — продукты растворения пород, с которыми контактировала вода. Состав таких вод относительно стабилен. Воды одного горизонта, отобранные в разных точках, даже отстоящих на большом расстоянии, достаточно близки по составу. При этом воды из находящихся рядом скважин, пробуренных в разные горизонты, могут различаться достаточно сильно. В поверхностных водах наряду с природной составляющей во все большем количестве присутствуют техногенные загрязнения. Поверхностные воды интенсивно загрязняются отходами сельского хозяйства, промышленности, энергетики, городскими стоками и т. п. Состав таких вод зависит от большого количества факторов: времени года, дождей, наличия притоков, режима работы промышленных, сельскохозяйственных и муниципальных предприятий и т. п. Поэтому состав вод по течению реки до и после населенных пунктов может значительно отличаться.
Состав воды по макро- и микрокомпонентам для питьевого или промышленного применения должен удовлетворять определенным нормам, которые рассмотрены ниже. Очистка воды до заданных концентраций по различным загрязнителям осуществляется многочисленными методами, которые были разработаны ранее, совершенствуются и создаются в настоящее время.
Источник
Характеристика вода как сырье
Вода имеет важное значение для существования всех живых организмов. Она участвует в процессах кровообращения, дыхания, пищеварения и др. Вода содержится во всех пищевых продуктах независимо от их происхождения. От содержания воды зависят качество и стойкость при хранении и транспортировании продовольственных товаров. В продовольственных товарах вода находится в свободном и связанном состоянии.
Свободная вода — это вода, обладающая теми же свойствами, что и чистая вода. Она находится в виде мельчайших капель в клеточном соке и межклеточном пространстве. В ней растворены органические и минеральные вещества. Она легко удаляется при высушивании и замораживании. Плотность ее около единицы, температура замерзания — около 0 С. Свободная вода создает благоприятные условия для развития микроорганизмов и деятельности ферментов. Поэтому товары, содержащие много воды, являются скоропортящимися. Однако большая часть воды в продовольственных товарах находится в связанном состоянии и удерживается тканями с различной силой.
Связанная вода находится в микрокапиллярах, адсорбируется внутриклеточными системами и удерживается коллоидами белков и углеводов. Она не является растворителем, имеет более низкую температуру замерзания, чем свободная вода, не усваивается микроорганизмами и положительно влияет на сохраняемость продуктов. Удаление связанной воды из продукта приводит к потере его качества (черствение хлеба).
Продовольственные товары должны содержать воду в определенных пределах. Так, содержание ее (в %): в зерне и муке — 12—15, печеном хлебе — 23-48, свежих плодах — 75-90, сушеных — 12-25, свежих овощах — 65—90, молоке — 87—90, сливочном масле — 16—35. Очень мало воды в сахаре — 0,1—0,4%, растительных маслах — 0,1—0,2 и животных жирах — 0,2—0,3%. Уменьшение содержания воды ниже этих пределов в свежих плодах и овощах приводит к их увяданию, а увеличение воды в сахаре-песке вызывает потерю сыпучести и даже утечку. Хлористый натрий в чистом виде является совершенно негигроскопичным товаром, однако вследствие хорошей растворимости в воде он может увлажняться и даже растворяться при непосредственном соприкосновении с влажными объектами или водой. Мука и крупа благодаря капиллярно-пористой структуре способны удерживать значительно больше влаги (до 14%), не теряя сыпучесть, и внешнюю сухость при хранении и перевозках.
Таким образом, различные продовольственные товары обладают разной гигроскопичностью, что имеет важное значение для разработки рациональных условий их упаковки, хранения и реализации.
Питьевая вода. Вода является средой, в которой протекают все обменные процессы организма человека. Суточная потребность в воде взрослого человека составляет около 2 л. Если без пищи человек выдерживает несколько недель, то без воды — несколько суток.
Воду следует рассматривать как распространенный продукт питания, используемый как непосредственно, так и при производстве продовольственных товаров. Поэтому к воде предъявляют высокие санитарно-гигиенические требования. Кроме того, вода активно участвует в физико-химических и биохимических процессах, лежащих в основе формирования качества продовольственных товаров.
С развитием цивилизации появились серьезные проблемы, связанные с уменьшением запасов пресной воды, загрязнением ее различными чужеродными веществами. Основными источниками загрязнения воды являются сточные воды (бытовые и промышленных предприятий), поверхностный сток с загрязненных территорий, свалки, водный транспорт, воздушные выбросы, неконтролируемое использование в сельском хозяйстве средств защиты и удобрений.
Загрязнения могут быть химического и бактериологического происхождения. Наиболее часто в воде встречаются тяжелые металлы и их соединения, полициклические ароматические углеводороды, пестициды, бензолы, нитраты и фосфаты, органические вещества.
Особую опасность представляет бактериологическое загрязнение водоемов, Грунтовых и питьевых водоемов, в результате которого в воде обнаруживаются кишечные палочки, вирусы, бактерии.
Загрязнение питьевой воды может происходить и путем выщелачивания веществ из водопроводных труб. В результате в питьевую воду попадают свинец, медь и асбестовые волокна, обладающие канцерогенностыо.
Входной контроль воды перед подачей ее в водопроводную сеть проводится в соответствии с требованиями ГОСТ 2761-84. Согласно ГОСТу питьевая вода должна соответствовать следующим требованиям: быть прозрачной, бесцветной, без запаха и постороннего привкуса, иметь определенный химический состав и не содержать болезнетворных микроорганизмов. При отстаивании питьевой воды в течение суток при 15—20 °С не должен образовываться осадок. Состав воды должен соответствовать следующим нормативам: минерализация общая (сухой остаток), мг/л 1000
жесткость общая, ммоль/л 7,0
водородный показатель — 6,5—8,5
марганец, мг/л 0,1
пестициды, общее количество, мг/л —
полициклические ароматические углеводороды, мкг/л — К воде, применяемой в производстве продовольственных товаров, предъявляют такие же требования, как и к питьевой. Для отдельных пищевых производств воду подвергают дополнительной обработке, главным образом для ее умягчения (ликеро-водочное производство, пивоварение, крахмальное, маслодельное и сыроваренное производство).
Источник
Пищевая химия: учебник для студентов вузов
Общая характеристика воды
Вода – самое важное вещество для всего живого на Земле. Сам человек более чем на 2/3 состоит из воды, причем в наиболее интенсивно работающих органах ее содержание выше, например, в крови содержание воды 83%, в мозге – 75%, мышцах – 75%, коже – 72%, в скелете – 22%. В среднем в организме животных содержится порядка 70% воды. Считается, что человек не может прожить без воды более двух-трех суток, а без пищи он может прожить несколько недель.
Вода – участник всех биохимических процессов, протекающих в живых организмах. Это не только растворитель и переносчик, обеспечивающий транспорт всех пищевых ингредиентов и продуктов метаболизма, не только среда и реагент для многих химических превращений, не только вещество, которое непосредственно воздействует на формирование и стабилизацию нативной структуры макромолекул биополимеров, биомембран и различных более сложных надмолекулярных образований, что приводит к изменению конформации биополимеров, и обеспечивает, с одной стороны, их стабильность, а с другой стороны, модификацию их свойств, это не только вещество, в значительной степени обеспечивающее гомеостаз клетки и организма в целом, но и, как показывают исследования последних лет, вода, вероятно, является регулятором процессов функционирования белковых макромолекул и мембранных структур, выполняя общерегуляторную функцию на клеточном уровне, воздействуя через общую водную среду на все имеющиеся в клетке структуры и является основным рецептором, воспринимающим воздействие со стороны внешней среды.
Пищевая промышленность потребляет воду для технологических целей, вода может служить сырьем и входит в состав пищевых продуктов. Вода используется для получения растворов, экстрактов, сиропов. Питьевая вода является важным компонентом здоровья человека.
Входя в состав всех пищевых продуктов, вода обуславливает их консистенцию и структуру, влияя на внешний вид, вкус и устойчивость продуктов при хранении. Вода в пищевых продуктах находится в связанном состоянии – это вода, связанная с различными компонентами пищи – белками, липидами и углеводами за счет связей различной природы и в свободном состоянии – это вода, не связанная биополимерами и доступная для протекания гидролитических процессов.
Учитывая важность воды для всех биологических систем, в том числе и человека, ежедневную потребность в питьевой воде, решающую роль воды в обеспечении здоровья населения и тот факт, что вода является обязательным компонентом пищевых продуктов и обуславливает многие их свойства, в том числе и сроки их хранения, то рассмотрение свойств воды является важным разделом пищевой химии.
Источник
Вода как сырье и вспомогательный компонент производства. Источники воды. Промышленная водоподготовка
Промышленная водоподготовка представляет собой совокупность физических и химических операций, обеспечивающих очистку воды от механических примесей, растворенных солей и газов. Поскольку характер примесей и требования, предъявляемые к качеству воды, могут быть различными, в производстве существует несколько видов водоочистки, основными из которых являются: очистка от взвешенных примесей отстаиванием и фильтрацией, умягчение и обессоливание воды, дегазация, обеззараживание
4.Общая характеристика и классификация энергетических ресурсов. Источники энергии. Рациональное использование энергии.Основой энергетического хозяйства общества, источником и энергоносителей, и следовательно собственно энергии являются энергоресурсы, что, очевидно означает краткое название энергетических ресурсов. Все энергоресурсы делятся на первичные и вторичные. Первичные ресурсы есть результат природных процессов. К ним относится природное топливо, а также энергия солнца, ветра, водных ресурсов, биомассы и др. К вторичным энергетическим ресурсам относятся все переработанные иные или преобразованные виды топлива, а также побочная энергия производственных процессов или процессов в сфере потребления может быть утилизирована и использована вторично. Эта категория включает продукты нефтепереработки, облагороженное топливо, а также отработанный пар, отходы тепла, горячие газы. Следуя этой логике, к вторичным энергоресурсам следует отнести также сберегаемую энергию. Энергоресурсы можно разделить на топливные и нетопливные. Первичные энергоресурсы могут быть возобновляемые и невозобновляемые. Возобновляемые природные ресурсы это такие объекты, о восстановлении запаса которых заботится сама природа. Многие из них практически не зависят от того, в какой мере общество вовлекает их в хозяйственный оборот: солнечная энергия, гидроресурсы, ветер. Есть и другие — такие, использование которых ведет к уменьшению их запаса в краткосрочном и даже достаточно длительном времени. Пример — биомасса. Они, однако, могут рассматриваться как возобновляемые в длительной перспективе. Невозобновляемые энергоресурсы это такие ресурсы, запас которых принципиально исчерпаем, — минеральное топливо, уран. Будучи разнообразными по качеству, энергоресурсы обладают определенной взаимозаменяемостью; вместо угля может быть использован мазут или газ, вместо урана — солнечная энергия и т.д. Как правило, обществу не безразлично, какие виды ресурсов или энергоносителей применить для достижения поставленных целей.Энергоэффективность — эффективное (рациональное) использование энергетических ресурсов. Использование меньшего количества энергии для обеспечения того же уровня энергетического обеспечения зданий или технологических процессов на производстве. Достижение экономически оправданной эффективности использования ТЭР при существующем уровне развития техники и технологии и соблюдении требований к охране окружающей среды. Эта отрасль знаний находится на стыке инженерии,экономики, юриспруденции и социологии.
В отличие от энергосбережения (сбережение, сохранение энергии), главным образом направленного на уменьшениеэнергопотребления, энергоэффективность (полезность энергопотребления) — полезное (эффективное) расходование энергии.
Для населения — это значительное сокращение коммунальных расходов, для страны — экономия ресурсов, повышениепроизводительности промышленности и конкурентоспособности, для экологии — ограничение выброса парниковых газов в атмосферу, для энергетических компаний — снижение затрат на топливо и необоснованных трат на строительство. [1] Энергосберегающие и энергоэффективные устройства — это, в частности, системы подачи тепла, вентиляции, электроэнергии при нахождении человека в помещении и прекращающие данную подачу в его отсутствии. Беспроводные сенсорные сети (БСН) могут быть использованы для контроля за эффективным использованием энергии.Энергоэффективные технологии могут применяться в освещении (напр. плазменные светильники на основе серы), в отоплении (инфракрасное отопление, теплоизоляционные материалы).
Химико-технологическая система ( ХТС) — это упорядоченное множество взаимосвязанных технологическими потоками и действующих как одно целое аппаратов, в которых протекают ХТП, осуществляющие требуемую совокупность трех основных операций подготовки сырья, собственно химического превращения и выделения целевых продуктов. Элемент ХТС — это аппарат, в котором проводится некоторый процесс
Производственные процессы в химической промышленности и сходных ей областях характеризуются большим разнообразием выпускаемой продукции и большой сложностью. Условия протекания отдельных стадий могут быть весьма различными: от высоких температур (
1500 0 С) в случае электрокрекинга углеводородов до очень низких температур при разделении воздуха, от высоких давлений при производстве аммиака и метанола до низких в процессах вакуумной перегонки. Одни процессы проводят в водной фазе, в других даже следовые количества воды могут полностью дезорганизовать процесс. Технологические схемы получения того или иного продукта могут быть более или менее компактными.
Несмотря на существенные качественные и количественные различия отдельных технологических процессов, разнообразие комбинаций аппаратов, используемых для их реализации, различные мощности и условия протекания, все они имеют общие свойства.
Каждое производство в соответствии с общей теорией систем является сложной системой, которая называется химико-технологической системой.
Химико-технологические системы (ХТС) представляют собой совокупность физико-химических процессов и средств их осуществления с целью получения продукта заданного количества и в требуемом количестве.
ХТС состоит из элементов, т.е. из отдельных аппаратов, в которых протекают технологические операции, необходимые для достижения цели, поставленной перед ХТС.
Элементы, составляющие ХТС, являются функционально взаимосвязанными. Например, в системе, представленной на рисунке, исходный поток сырья нагревается за счет теплоты реакционной смеси, причем количество теплоты, выделившейся в реакторе, зависит от температуры потока на входе в реактор. Аналогично существует связь между абсорбером и ректификационной колонной в системе разделения продуктов. Более интенсивно работающий абсорбер определяет меньшие требования к ректификации. Более того, система может приобретать новые свойства, которые отличаются от свойств отдельных элементов. Так, изображенная на рисунке система может работать в неустойчивом режиме, если уровень тепловыделений в реакторе достигнет определенного значения.
Источник
