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栲胶生产工艺学
栲胶生产工艺学<教案>
绪论
绪论课的主要目的在于让同学们初步了解栲胶生产工艺学是一门属于哪一种类型的科学.研究的范围及其在国民经济中的重要地位等内容.。
(针对以往存在着学了松香、栲胶,但却不明了什么是提炼物,其特点是什么,授课时有必要补充此内容,但不作为重点,只作为知识介绍)。
在初步了解的基础上介绍了栲胶生产发展概况,工艺(现有的工艺)流程,生产技术中存在的问题,以便同学们能带着实际问题学习各个章节,为走上社会打下良好基础。
一、授课方法
(一)重点:
1.栲胶及其在国民经济中的地位(特别强调尖端及新产品的开发中的利用、意义);
2栲胶生产发展概况和趋势;
3栲胶生产技术中的几个重要问题,其中特别强调建立原料基地的必要性,详细分析(从数量、质量、新的经济体系等)及阐明理论研究的重要性。
(二)一般性了解:
1生产工艺流程
2世界三种类型国家栲胶生产及消费情况
二、参考资料:
1.国外栲胶技术中国林科院情报所主编
2.树木提炼物工艺学南林树木提炼物工艺学教研组,1961
3.栲胶生产工艺学(上下册)南林栲胶教研组编,1980年
三、时间、2节
第一章 栲胶的组成与基本性质
栲胶生产工艺学是一门应用科学,主要研究栲胶生产的基本理论和生产技术,而本章主要是研究栲胶生产的基本理论.由于发展生产中如何提高产量、质量并扩大用途都与组成、结构、性质有关,是基础的基础。
既与基础课程有关,又与生产实践课有关,应作为本门课的重点章节,时间安排上要多些,安排8节课,做一次练习(作业),进行一次单元考试。
一、授课方法:
(一)本章重点:
1、☆栲胶溶液的组成
2、☆植物鞣质(单宁)的化学结构和分类
&、着重从含有苯核数、苯核上酚羟基数目、结合方式、位置、苯核与其它基团的联结方式等举例阐明,组成与结构的复杂性、独特性及性质的不同。
分类上可从热力学与化学分类法进行比较,找出本质区别,然后分述各类单宁的特征、性质,并举例说明。
以上2个部分需用到化学(有机化学)的基础知识,可采用温故知新和举一反三的教学法,以便让同学们乐于接受组成、性质这枯燥的章节,课堂上可用问答形式。
3、☆栲胶的基本性质:
(1)物理性质
(2)胶体化学及电化学性质(重点阐述胶团结构、半胶体性质及动电电位,分析支配溶液相对稳定性的原因。
)
(3)化学性质:
从分析化学性质中进一步巩固复习单宁的组成、结构特征,同时总结出作为定性反应、定量反应及工业上为什么能将栲胶应用在各行业中的原因所在。
加强同学们对学习化学性质重要性的认识,通过教学起到教育学生们认识到知识无用论是错的,是短命的,科学要发展,必须加强理论研究才是根本。
化学反应有10条:
其中蛋白反应是重点的重点。
为了让同学们了解栲胶怎样进行鞣革,要求对同学介绍鞣革的常识。
如:
①原料皮组织学上的特点。
②鞣制的简单工序
③单宁与胶原的反应
为重点
☆☆为重点的重点
无记号一般性讲解
二、参考资料:
1.植物单宁化学London1966179P
2.植物单宁化学和工艺学CA1971Y75No8.50440n
3.树木提炼物工艺学南林编61年
4.林产化学工业手册南林主编80年
5.国外栲胶技术中国林科院情报所81年
6.制革化学及制革工艺学石池特F著58年
7.皮革鞣制化学魏就元79年
8.植物鞣质化学基础*姆巴洛夫下K60年
9.制革工艺学成都工艺学院主编61年
10.有机化学上下册天津大学61年
作业:
1、多元酚使皮成革的条件?
2、谈谈非单宁在鞣革中的作用。
3、何以证明单宁组成中不具多糖中心?
4、写出五倍子单宁的化学结构式。
5、写出荆树皮单宁的四聚体的可能结构式。
完成时间:
100分钟
第二章 原料
世界各国植物资源丰富,含有单宁的植物不少,但并不是都能作为栲胶生产原料。
况且栲胶原料的质量、数量、分布情况、采集情况对生产的正常进行及产品质量往往有着决定性的影响。
因此本章教学作为研究生产技术的前准备,作为介绍性质,安排2学时。
一、授课方法:
(突出1、3、5)
☆
(一)栲胶生产对原料的要求:
(讲明植物鞣料种类很多,但能做栲胶生产原料却是有限的)
(二)栲胶原料来源
☆(三)原料的采集与分级
(四)主要栲胶原料
☆(五)我国栲胶原料发展方向:
结合国情提出全国性的发展方向,从多方面进行分析,最后结合我省情况,请同学们做一次作业,提出我省发展栲胶生产的设想。
☆————为重点
二、参考资料
1.中国经济植物志上册中国科学院植研所61年
2.国产鞣料植物简明图谱轻工出版社59年
3.怎样检验植物鞣料肖尊琰59年
4.栲胶原料的采集和简易加工肖尊琰59年
三、作业
1、栲胶发展史上为何出现波峰、波谷期?
2、为什么要加大力度建立栲胶原料基地?
根据所学知识和所了解情况,你认为我省应建立什么样的原料基地?
完成时间:
30分钟
第三章 备料
备料是指对进厂原料在浸提前的一系例处理,包括原料的贮存、粉碎、筛分、净化、装卸、运输及计量等。
围绕着如何实现“优质、高产、低消耗”这一课题,把本章重点放在贮存、粉碎和净化这三部分。
时间安排:
2学时。
一、授课方法:
*1突出原料贮存的要求,通过几组对比,说明贮存不妥造成的后果(如新、陈料质量不同,贮存长短期、不科学堆放等)
**2原料的粉碎:
(重点放在为什么)、方法、目的、设备(一般介绍,学会查手册)
3原料的净化
方法、设备——学会选型、查手册
4装卸、运输(重点放在选型及查手册)
5原料的计量、方法、设备及物料特性(重点放在加料斗,防止架桥现象的设计计算上)
6补充讲解部分有关除尘、防噪的知识
二、参考资料
1.机械工程手册机械工程手册编委会79年
2.化工起重运输设计手册胶带输送机化工设计院75年
3.化工过程及设备华东工学院61年
4.栲胶设计参考资料林秀兰75年
第四章 栲胶原料的浸提
栲胶生产的主要工序均属于化工单元操作,栲胶厂是化工类型的工厂。
由于化学工程课中浸提这一单元操作提得很少,甚至不提。
而其它如干燥、蒸发都较为详尽的介绍。
浸提这一工序在栲胶生产中是关键的一环,至关重要。
因此,把这一章作为讲解栲胶生产工艺、生产技术的重点,教学时数也相对安排多些,用6学时。
一、讲授内容
(一)浸提工艺流程
*
(二)浸提的基本原理
(三)浸提操作
(四)浸提设备和辅助设备
(五)浸提的工艺条件及其分析
1五大部分中重点讲授浸提的基本原理,讲透扩散的实质,进而讨论扩散速率,用爱菲公式讨论扩散与哪些条件有关,引伸出操作、设备如何改进,方能达到最理想的扩散速率,然后再讨论物料平衡,比较出何种浸提方式可得最高抽出率和较高的浸提液浓度。
也就是从原理来讨论如何达优质、高产、低消耗的奋斗目标。
2重点讲授浸提的工艺条件,工艺要求及影响因素,从速度、数量、质量上分析影响浸提过程的因素。
通过分析对设备提出新的要求,引出了旧设备必须改造、更新的新概念,为实习、设计打下理论基础。
3一般讲授:
1)、浸提的操作,由于对多罐浸提只能用初浅的泡茶方式进行讲解,通过讲解了解了罐组浸提是怎么回事,如何转液,生产与理论存在什么差距,抓住浸提的推动力△C,到工厂能适应即可
2)、浸提设备要全面了解,懂得比较,但不需要死记硬背,记住各自的特征(专用设备详讲)及适用范围。
为满足生产如何改进,才能节能、高效率。
二、教学过程中安排有提问:
如讲原理时,请同学分析湍流与滞流状态下的扩散,通过比较对生产提出合理化建议。
如讲影响因素时,可提出如何考虑既保证操作质量、提高质量又能节能的措施。
这样就可把前面所说的性质、质量、生产、连结起来,就活了。
三、参考资料:
1.基础化学工程基础化学工程编写组78年
2.化工过程及设备华东化工学院编61年
3.化工设计手册华东化工学院编61年
4.化工过程柯尔森。
J。
M等60年
5.化工传递过程天津大学80年
四、单元测试
五、讲授内容中有***的*要讲深、讲透,而其余则根据学时数多少决定详略。
第五章浸提液的蒸发
本章的教学目的是为了说明
(1).必须提高浸提液内干物质的含量(2.)由于蒸发器的蒸发能力比干燥器大得多,而耗汽量又省,所以大量水分必须弃除,浓度应尽可能提高。
一、讲授内容与方式
内容:
(1)蒸发工艺流程
*
(2)多效真空蒸发的原理
(3)工艺条件及方法
*(4)蒸发设备
*(5)工艺要求和影响因素
(6)蒸发操作
(7)蒸发器的故障及其排除
(8)蒸发器的防垢与除垢
重点放在原理设备,工艺要求和影响因素,如原理中主要阐述△t(Q=K.F.△t)的作用,从而引出栲胶生产中通常采用几效蒸发器?
这样在复习学过的化学工程中有关多效蒸发中,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,这时可提问:
溶液沸点升高的原因?
达到承上启下,学以致用的目的。
如讲授影响蒸发生产效率的因素时,可从强度可从强度
来分析当K↑,△t,则U↑。
而K与循环速度有关,重要的是启发同学们分析如何提高循环速度。
这样学活了,也能应用到生产上去。
所以这一部分内容要讲透,分析在理,K与α1、α2、
、
有关,怎么影响一步步推理下去。
蒸发设备因为化工原理已介绍较多。
本章只作一般介绍和比较。
一般性介绍讲解有操作,故障及排除,除垢,防垢,操作,故障及排除,书本没有,但考虑同学们下厂实习时,连基本操作及简单处理问题的经验都没有。
有些说不过去,故增加这部分的内容。
二、讲授时间------4学时
三、参考资料
1.栲胶生产技术问答林业出版社84年
2.化学工程上海化工学院80年
3.化工算图集(三)苏元复55年
4.蒸发设备设计大连工学院化工机械条60年
四、单元测试
第三次测验试题
1、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。
2、浸提液蒸发时的特点是什么?
答:
1)、溶液容易起泡沫,造成泡胶。
2)、浸提液中含有一定量的钙镁*和其它物质,在蒸发过程中受浓度、温度变化影响,易在管壁上形成管垢。
3)、蒸发过程中,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、影响给热系数数**的因素有哪些?
(**与哪些因素有关)
答:
1)、加热蒸汽与沸腾液体的温度差,
2)、溶液循环情况
3)、溶液粘度
4)、液面高度
5)、加热表面的光洁度
4、自然循环蒸发器液体的循环速度与哪些因素有关?
答:
1)、加大循环管直径,减少阻力,
2)、提高有效温度差t
3)、加快二次蒸汽在管内的速度
4)、二次蒸汽在分离室中压强,液面高度
5)、加热管*,*及排列方式
6)、溶液性质
第六章浓胶干燥
液体栲胶当浓度达到30~40%时,可以直接用于鞣革工业,某种意义上说已是成品,但不易保存、运输、易发霉变质,因此需干燥制成固态。
一、讲授内容:
(一)喷雾干燥
(二)喷雾干燥设备
(三)喷雾干燥工艺要求及影响因素
从喷雾的工艺要求看影响因素,从分析结果得出一个较为合理的工艺条件。
通过讲授悟出两条结论:
1、为什么干燥是热空气降温和增湿的过程?
2、喷雾干燥的降速阶段为什么微粒温度会上升?
讲授重点为:
1)、干燥的原理——必须讲清t-h图并应用
2)、浓胶喷雾机理
3)、雾滴干燥的三个阶段如何进行
4)、分析影响干燥的因素
二、时间——4学时
三、参考资料
1.化工传递过程天津大学80年
2.化工算图集苏元复等55年
3.喷雾干燥雷柯夫M.B58年
4.干燥技术进展第四分册喷雾干燥上海轻工业设计院77年
四、测试
一、喷雾干燥的原理
答:
干燥之所以能进行,基于雾滴表面和干燥介质(热空气或烟道气)之间的水蒸汽分压之差,使水分向干燥介质蒸发汽化,因此干燥实质上是湿空气降温和增湿的过程。
二、离心盘式喷雾时,雾滴大小和喷雾的均匀性取决于什么?
答:
1)、液体的物性
2)、离心盘圆周速度
3)、液腊厚度
三、恒速干燥时,雾滴表面为什么始终是湿润的?
答:
由于雾滴内部水分转至表面的速率大于或等于表面转至空气中的速率,所以表面始终是湿润的。
四、影响干燥的因素?
答:
1)、气体、温度x=tc-tm当tc↑生产能力↑
2)、气体、速度与流量V↑带走的粉胶↑损耗↑流量增加↑生产能力↑但热损↑燃料损耗↑
3)、气体分配分配好、合理,生产能力↑**粘壁↘*D区域给风,占风道75~80%,顶壁25~20%
4)、浓胶的分散度、与进料道,转速及粘度有关。
分散度↑F↑生产能力↑
第七章浓胶处理
为了进一步提高产品质量或性能,为减少不溶物和沉淀物,提高溶解性能,浅化颜色,提高单宁含量及纯度,改变其它性能,以适应不同方面的要求,对半成品进行处理。
内容
一、重点讲授:
1、栲胶的质量指标是什么?
不同用途及用法对质量又有什么不同要求?
2、浓胶与亚硫酸盐的作用原理,处理后与原来有何异同,常用的是哪些药品?
3、如何控制工艺条件而得所需的产品
其余均作为一般介绍。
二、参考资料
国外栲胶技术林科院情报所84年
第八章用途及作用
栲胶原料资源丰富,生产工艺比较简单,无毒,无污染及本身的反应活性等特点,因此除原来利用的在扩大应用方面仍有广阔前景,有等研究和开发。
一、重点介绍已应用的,说明其重要作用,在栲胶应用方面着重介绍:
1)、锅炉的防垢、除垢剂、重点放在机理上
2)、石油钻井泥浆稀烽剂,重点放在机理上
3)、石油、工业气体脱硫重点放在机理上
4)、陶瓷、涣网鞣制的作用机理
5)、胶粘剂的生产应用机理和方法
一般性介绍废渣利用:
作为一种探索性的利用研究介绍
二、时间——2学时
三、参考资料
化工、医药、食品、治金、木工、林化有关书刊都可参阅,扩大知识面。
单元测验试题
1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,
1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。
②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。
2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
3、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。
4我国自行设计的最新连续浸提器是什么?
有哪些优点达目前国内最先进水平?
答:
自行设计最新连续浸提器为卧式园筒型螺旋移动*逆流连续浸提器。
浸提时间短(2.5~~3.5小时)及干法排法达先进水平。
完成时间:
30分钟
已知某林化厂杨梅树皮气干原料可抽物为38%,浸提液含总因物为6.2%,出液系数为4.5生产中一条加亚硫酸盐浸提树皮原料,试计算该厂可抽出物的抽出率?
*********
栲胶原料及产品的分析检验
一、时间:
24学时
二、内容:
1、栲胶原料分析试样品的采取与制备。
要求:
自己采集、风干、粉碎、过筛
2、固体栲胶、栲胶原料分析试液的制备
要求:
制备栲胶原料分析试液用高温浸提或卜氏浸提法
3、栲胶原料的定性检验
要求:
通过检验、判断自己采集的原料是属哪种单宁
4、栲胶产品及其原料试液的定量分析
要求:
1)、鉴定产品级别
2)、判断自己采集的原料是否可作栲胶原料,价值如何?
三、重点讲授:
1)、浸提时的注意事项
2)、讲授罗维邦比色计的比色原理及使用方法,PHS-2型酸度计的测试原理与使用方法和注意事项。
重点放在如何动手及解决问题。
四、提问:
1)、测定不溶物时为什么要弃去第一次溶液而重新量取新的溶液约75ml注入已铺有高陶土层的漏斗,收集溶液并反复过滤至澄清透明为止?
2)、测定单宁时,用试管装取滤液10ml加1ml明胶食盐溶液,加热至60℃,如有浑浊说明什么?
五、作业:
1、定性实验报告一份。
2、定量分析报告二份。
3、问答题:
1)鉴定该物质是否为鞣质,为何不能只凭明胶沉淀试验,尚须作其它的证实试验?
2)*酸在“甲醛—*酸试验中”起什么作用?
3)使用甘汞电极时,为什么应取下皮帽?
使用时电极表面或电极内有气泡什么后果?
为什么?
4)测定栲胶的不溶物含量里,应注意哪些问题?
5)栲胶原料浸提里,为什么上面要加棉花层而且要轻轻压实?
6)皮粉含水率大小对单产,非单产值
补充生产工艺设备怎么计算
栲胶生产设备主要有粉碎机、料斗、浸提罐(组),蒸发器及干燥塔,除此之外还有些辅助设备,为贮罐,贮槽、分离器器组及冷凝、冷却设备。
在上化工原理课时,对于蒸发器的几种形式计算如蒸发器加热面积等做了大量练习,因此本次设备设计计算主要从几个方面着手:
一、重点:
1、为何选择浸提罐、其高、径比怎么考虑?
浸提罐容积怎么求?
2、抽出率如何计算?
3、干燥塔高、径比怎么考虑?
介绍各工程的物料,热量衡算。
二、参考资料:
栲胶生产参考资料
1.林秀兰,栲胶生产设计参考资料,福建林学院,1979
2.张北何,栲胶生产技术问答,中国林业出版社,1984
三、时间:
2学时
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