Deelbewerkingen - Les 5 - Scheiden

• Deelbewerkingen
• MBO
• Studiejaar 1

Deelbewerkingen

Programma

Les 1: Stroomschema

Les 2: Doseren

Les 3: Verkleinen

Les 4: Mengen

Les 5: Scheiden

Les 6: Fysisch scheiden/ verhitten 

en koelen

Na de les kun jij:

• uitleggen wat het doel van scheiden is
• uitleggen welke scheidingsmethoden er zijn
• van elke scheidingsmethode uitleg geven

Opdrachten

In de lessen maak jij zelf opdrachten waarbij jij gebruik maakt van informatie van het bedrijf waar jij stage loopt. Mocht je geen informatie hebben dien je zelf een voorbeeld te bedenken.

Deelbewerkingen - Scheiden

Wat is het doel van scheiden bij de bereiding van voedingsmiddelen?

Wat is het doel van scheiden bij de bereiding van voedingsmiddelen?

1. Het winnen van een bepaalde stof. Bijvoorbeeld de cacaonibs van de schil van de cacaoboon, meellichaam en zemel van de tarwekorrel, alcohol winnen uit wijn.
2. Het verwijderen van ongewenste bestanddelen of stoffen. Bijvoorbeeld zand van aardappel, loof van wortel, schilletjes.
3. Het maken van een product met de gewenste concentratie. Bijvoorbeeld indikken van sap.
4. Het sorteren van een product in klassen. Bijvoorbeeld op basis van kwaliteitskenmerken of grootte/formaat. Denk aan AGF of fitesstaafjes.

Op basis van welke kenmerken vindt scheiden plaats?

Scheiden op basis van verschil in uiterlijke kenmerken:

kleur, vorm, kwaliteit etc. 

Uitvoering: op leesband of met ‘vision’ technieken (bereiding frites). 

Scheiden op basis van verschil in natuurkundige kenmerken:

grootte, soortelijke massa (dichtheid), oplosbaarheid, kookpunt, smelt- en/of stolpunt, aantrekkingskracht. 

Zelf aan de slag

Bij jou stagebedrijf worden grondstoffen gescheiden.  Geef per grondstof aan waarom het gescheiden wordt. En geef aan per soort aan op basis van welk kenmerk er gescheiden wordt. Verwerk dit in een schema.

Welke scheidingsmethodes ken je?

Mechanische scheidingsmethoden

• Zeven
  
• Filtreren
  
• Persen
  
• Bezinken
  
• Centrifugeren
  
• Cycloneren

Scheidingsmethode - Zeven

Bij de scheidingsmethode 'zeven' 

maak je gebruik van de zwaartekracht

en het verschil in deeltjesgrootte.

Afhankelijk van de grootte van 

de zeefgaten valt het product 

wel of niet door de zeefplaat.

Scheidingsmethode - Zeven

De scheidingsmethode 'zeven' 

Video (0:00 tot 3:40 min.)

Scheidingsmethode - Zeven

Invloed van de 'hellingshoek' zeefplaat.

De zeefplaat staat meestal een beetje schuin zodat het product er overheen kan 'rollen' en 'tijd' heeft om door de zeefgaten te vallen. 

Is de hellingshoek te groot (te schuin) dan rolt het product 

er af zonder tijd te krijgen door de zeefgaten te vallen.

Is de hellingshoek te klein (niet schuin) dan  zal het product

er niet vanzelf overheen rollen en niet door de zeefgaten 

vallen. De zeefplaat zal dan verstopt raken.

Scheidingsmethode - Zeven

Een zeefplaat kan 'blindslaan'.

Blindslaan van de zeefplaat wil zeggen dat deze verstopt raakt met het zeefgoed. 

Blindslaan kun je voorkomen door de zeefplaat te laten trillen/schudden of door deze regelmatig schoon te spoelen met water of  te blazen met lucht.

Scheidingsmethode - Filtreren

Bij de scheidingsmethode 'filtreren'

zijn twee typen filtratie:

- oppervlaktefiltratie

- dieptefiltratie. 

Scheidingsmethode - Filtreren

Oppervlaktefiltratie is vergelijkbaar met zeven. 

Deeltjes die kleiner zijn dan de openingen in het

filtermedium worden doorgelaten en deeltjes die

groter zijn worden  tegengehouden. 

Een voorbeeld van oppervlaktefiltratie is membraanfiltratie.

Voorbeeld van membraanfiltratie is het filteren van eiwitten en suikers uit de wei (restproduct bij de bereiding van kaas).

Scheidingsmethode - Filtreren

Bij dieptefiltratie blijven niet alleen deeltjes achter

op het filtermedium, maar ook in het filtermedium. 

Dit is bijvoorbeeld het geval bij een zogenaamde 

koekfiltratie. 

Op het filtermedium vormen de tegengehouden

deeltjes een filterkoek, die zelf dienst doet als filtermedium.

In de filterkoek worden deeltjes tegengehouden doordat de poriën of openingen in de filterkoek nauwer worden waardoor de deeltjes op een gegeven moment ‘vastlopen’.

Scheidingsmethode - Filtreren

Voorbeelden van oppervlaktefiltratie

- Membraanfiltratie wei, resteiwit er uit halen.

- Membraanfiltratie water, zuiveren.

Voorbeelden van dieptefiltratie 

- Koffie zetten: filterbed gevormd door gemalen koffie.

- Bierbereiding, wort (wordt vergist tot bier) aftappen:

   filterbed van bierbostel (gemalen en gebrouwen gerstekorrels). 

- Bierbereiding, helder bier maken: filterbed van kiezelguhr.

Scheidingsmethode - Filtreren

Bij filtreren maak je ook gebruik van de zwaartekracht of een drukverschil.

Als de zwaartekracht zijn werk doet ontstaat 

daardoor eigenlijk een drukverschil. 

Denk hierbij aan het filtreren van koffie.

 

Drukverschil kun je bij filtreren ook op andere

manieren krijgen, namelijk door het zetten van

een overdruk op het filter of een onderdruk 

onder het filter met een pomp. 

Scheidingsmethode - Filtreren

Bij het filtreren zijn verschillende factoren van invloed op het resultaat. 

Productvariabelen: 

Viscositeit – Als de te filtreren suspensie dikvloeibaar is, gaat het filtreren moeilijker dan bij een dunne vloeistof. 

Eigenschap deeltjes – Als de deeltjes in de suspensie samendrukbaar zijn, worden de poriën in de filterkoek tijdens het filtreren door de druk op de filterkoek dichtgedrukt. Het filtreren gaat dan moeilijker. Soms wordt een filterhulpmiddel (dat niet samendrukbaar is) aan de suspensie toegevoegd,  dat samen met de te verwijderen deeltjes de filterkoek vormt.  

Scheidingsmethode - Filtreren

Bij het filtreren zijn verschillende factoren van invloed op het resultaat. 

Procesvariabelen: 

De grootte van de drijvende kracht - Er is een drukverschil over het filter, dat
wordt veroorzaakt door de zwaartekracht of dat met een pomp wordt opgewekt.
Hoe groter het drukverschil, des te meer filtraat gaat er per seconde door het filter.

De weerstand van de filterkoek - De filterkoek houdt de te verwijderen deeltjes tegen en laat het filtraat door. Dit filtraat gaat door de poriën in de filterkoek. Hoe snel dit gaat, hangt af van de diameter en de lengte van de poriën.

Scheidingsmethode - Persen

Persen is feitelijk hetzelfde als filtreren. 

Als je bijvoorbeeld vruchtensap wilt maken uit fruit, 

dan wordt het fruit eerst verkleind, zodat een pulp

(suspensie) ontstaat van sap met vaste delen. 

Om een helder vruchtensap en een goed rendement 

te krijgen, wordt de vruchtenpulp gefiltreerd. Hierbij wordt het sap door een filterdoek geperst. De vaste delen blijven als een perskoek achter op het filterdoek. Het grote verschil tussen persen en filtreren is dat er bij persen in verhouding veel meer vaste delen zijn en minder vloeistof.

Scheidingsmethode - Persen

Deze video is niet meer beschikbaar

Welke video was dit?

Scheidingsmethode - Persen

Ramen-filterpers

Het frame van een filterpers bestaat uit een vast eindraam, een brug en twee horizontale dragers. Op deze twee dragers worden de verschuifbare filterramen geplaatst.

Over het raam komt aan twee zijden een filterdoek.

De ramen worden tegen elkaar aangedrukt. 

De ronde gaten in het midden van elk raam vormen 

dan samen het toevoerkanaal. 

De twee andere gaten vormen de afvoerkanalen. 

Een hogedrukpomp perst de massa in het filter. 

De vaste delen vormen een filterkoek tussen de ramen. 

Het filtraat wordt afgevoerd via de afvoerkanalen.

Scheidingsmethode - Persen

Werking ramen-filterpers/kamer-filterpers

Scheidingsmethode - Persen

Bij het persen zijn verschillende factoren van invloed op het resultaat. 

Productvariabelen: 

Viscositeit – Als de te persen massa dikvloeibaar is, gaat het filtreren moeilijker dan bij een dunne vloeistof. 

Eigenschap deeltjes – Als de deeltjes in de te persen massa gemakkelijk samendrukbaar zijn, worden de poriën in de perskoek dichtgedrukt door de druk die erop wordt uitgeoefend. Het persen gaat dan moeilijker.

Scheidingsmethode - Persen

Bij het persen zijn verschillende factoren van invloed op het resultaat. 

Procesvariabelen: 

De grootte van de drijvende kracht - De persdruk wordt veroorzaakt door een
hogedrukpomp. Hoe groter de persdruk, des te meer filtraat gaat er per seconde door het filter. De persdruk mag in het begin echter niet te groot zijn, om het dichtdrukken van de poriën te voorkomen. Het filtraat moet de gelegenheid krijgen om weg te lopen. Aan het eind wordt de persdruk opgevoerd om droge perskoek te krijgen.

De weerstand van de perskoek - Het filtraat gaat door de poriën in de perskoek.
Hoe snel dit gaat, hangt af van de diameter van de poriën. Deze diameter is afhankelijk van de grootte van de deeltjes waaruit de perskoek is opgebouwd. Hoe kleiner de diameter van de poriën, des te groter is de weerstand en des te moeilijker gaat het filtraat erdoor.

Scheidingsmethode - Bezinken

Bezinken of opromen

 Het verschil in eigenschap waarop de scheiding tot stand komt, is het verschil in soortelijke massa tussen de deeltjes. 

Een deeltje in een vloeistof (of gas) heeft te maken met twee krachten: 

- de zwaartekracht, die naar beneden (naar de aarde) gericht is;

- de opwaartse kracht, die naar boven gericht is.

Scheidingsmethode - Bezinken

Of een deeltje zal bezinken, opstijgen (opromen) of blijft zweven, hangt af van welke kracht het grootste is: de zwaartekracht of de opwaartse kracht:

– zwaartekracht > opwaartse kracht --> deeltje zal bezinken;

– zwaartekracht < opwaartse kracht --> deeltje zal opstijgen;

– zwaartekracht = opwaartse kracht --> deeltje zal blijven zweven.

Scheidingsmethode - Bezinken

Hoe goed de scheiding door bezinken of opromen zal plaatsvinden, hangt af van een aantal

invloedsfactoren.

Productvariabelen:

Het volume (de grootte) van de deeltjes - Hoe groter de deeltjes, des te beter
zullen de deeltjes afgescheiden worden. 

Het verschil in soortelijke massa tussen de deeltjes en de vloeistof (of vloeistoffen) -  Hoe groter het verschil in soortelijke massa, des te beter zal het afscheiden gaan. 

De viscositeit van de vloeistof - Hoe viskeuzer de vloeistof waarin de af te scheiden deeltjes zich bevinden, des te slechter gaat het afscheiden (naar buiten slingeren) van de deeltjes.

Scheidingsmethode - Bezinken

Hoe snel de scheiding door bezinken of opromen zal plaatsvinden, hangt af van een
aantal invloedsfactoren.

Procesvariabelen:

De hoogte van de bezinktank - Hoe hoger de tank, des te langer duurt het voordat
alle deeltjes zijn bezonken (of opgestegen).

Scheidingsmethode - Bezinken

Scheidingsmethode - Centrifugeren

Centrifugeren is een scheidingsmethode die veel lijkt op bezinken. Het gaat alleen veel sneller, omdat de drijvende kracht, de centrifugale kracht, veel groter is dan de zwaartekracht. 

De centrifugale kracht ontstaat als een 

voorwerp of een stof in snelle rotatie 

(draaiing) wordt gebracht.

Scheidingsmethode - Centrifugeren

De centrifugaalkracht die het deeltje ondervindt is afhankelijk van: 

– de grootte van het deeltje. Hoe groter het deeltje, des te groter is de

    centrifugaalkracht. 

– de soortelijke massa van het deeltje. Hoe groter de soortelijke massa,

   des te groter is de centrifugaalkracht. 

– de straal r van de cirkelvormige beweging. Hoe groter de straal, des te

    groter is de centrifugaalkracht. 

– de snelheid waarmee het deeltje ronddraait. Hoe groter de snelheid, 

    des te groter de centrifugaalkracht.

Scheidingsmethode - Centrifugeren

Scheiden door centrifugaalkracht gebeurt in een centrifuge. 

Hiermee kun je vaste deeltjes uit een vloeistof afscheiden of twee vloeistoffen met een verschillende soortelijke massa van elkaar scheiden.

Scheidingsmethode - Centrifugeren

Principe van centrifugeren.

De centrifugale kracht op de deeltjes en op de vloeistof is niet even groot, waardoor een scheiding tot stand komt. De deeltjes die een grotere soortelijke massa hebben dan de vloeistof, worden naar buiten geslingerd en zetten zich af tegen de wand van de trommel. 

De lichtere vloeistof wordt naar de binnenkant van de

trommel gedwongen. Op dezelfde wijze komt de 

scheiding tot stand bij een mengsel van twee 

vloeistoffen met een verschillende soortelijke massa.

Scheidingsmethode - Centrifugeren

Voorbeeld invloed van de centrifugaalkracht op 'deeltjes'.

Scheidingsmethode - Centrifugeren

Werking van de seperator (centrifuge).

Scheidingsmethode - Centrifugeren

Hoe goed de scheiding door centrifugeren zal plaatsvinden, hangt af van een aantal

invloedsfactoren.

Productvariabelen:

Het volume (de grootte) van de deeltjes - Hoe groter de deeltjes, des te beter zullen de deeltjes afgescheiden worden. 

Het verschil in soortelijke massa tussen de deeltjes en de vloeistof (of vloeistoffen) - Hoe groter het verschil in soortelijke massa, des te beter zal het afscheiden gaan. 

De viscositeit van de vloeistof - Hoe viskeuzer de vloeistof waarin de af te scheiden deeltjes zich bevinden, des te slechter gaat het afscheiden (naar buiten slingeren) van de deeltjes.

Scheidingsmethode - Centrifugeren

Hoe goed de scheiding door centrifugeren zal plaatsvinden, hangt af van een aantal

invloedsfactoren.

Procesvariabelen:

Het toerental van de centrifuge - Hoe hoger het toerental, des te groter zal de
snelheid zijn en des te beter zullen de deeltjes en de vloeistof (of de twee vloeistoffen) van elkaar gescheiden worden. 

De diameter van de centrifuge - Hoe groter de diameter van de centrifuge, des
te groter is de centrifugaalkracht, en des te sneller gaat het scheiden.

Scheidingsmethode - Cycloneren

Het principe van cycloneren is hetzelfde als dat van centrifugeren. Als een deeltje in een cirkelvormige beweging wordt gebracht, ondervindt het deeltje een cycloon centrifugaalkracht, waardoor

het weg wil vliegen van het middelpunt. 

Een cycloon is een stilstaande cilinder met aan

de onderkant een conus (kegelvormige uitloop). 

Scheidingsmethode - Cycloneren

Een mengsel van lucht met vaste deeltjes of een vloeistof met vaste deeltjes wordt met een bepaalde snelheid bovenin de cilinder tangentiaal ingevoerd. Hierdoor komt het mengsel in de cilinder in een draaiende beweging. De vaste deeltjes die zwaarder zijn dan de lucht of de vloeistof, ondervinden een grotere centrifugaalkracht

en worden tegen de wand van de cycloon aangeslingerd. 

Door de wrijving tegen de wand neemt de snelheid van de

vaste deeltjes af. Ze zakken langs de wand naar beneden.

De lucht of vloeistof gaat ook naar beneden en wordt door 

naar het midden gedwongen. Omdat de lucht of de vloeistof

nergens anders naar toe kan, zal dit via het hart van de 

cycloon verdwijnen, door een opening bovenin.

Scheidingsmethode - Cycloneren

Werking (hydro)cycloon.

Scheidingsmethode - Cycloneren

Hoe goed de scheiding in een cycloon zal plaatsvinden hangt af van een aantal
invloedsfactoren.

Productvariabelen:

Het volume (de grootte) van de deeltjes in de lucht - Hoe groter de deeltjes, des te beter zullen ze afgescheiden worden. 

Het verschil in soortelijke massa tussen de deeltjes en de lucht (of de vloeistof) - Hoe groter het verschil in soortelijke massa, des te beter zal het afscheiden gaan.

Scheidingsmethode - Cycloneren

Hoe goed de scheiding in een cycloon zal plaatsvinden hangt af van een aantal
invloedsfactoren.

Procesvariabelen:

De snelheid waarmee de lucht in de cycloon wordt ingevoerd - Hoe groter de
snelheid waarmee de lucht wordt ingevoerd, des te groter is de centrifugaalkracht en des te beter zullen de deeltjes en de lucht van elkaar gescheiden worden.

Zelf aan de slag

Bij jou stagebedrijf worden grondstoffen gescheiden.  Geef per grondstof aan welke scheidingsmethode er gebruikt wordt. En geef een korte uitleg over de methode. Verwerk dit in een schema.

Einde les