Evaporators & Spray Dryers Practice Questions (Q11-15) - Dairy Technology

ICAR PG Dairy Technology 09 Jul 2023Shift 1

MCQ (Single Correct) +4 −1

In mechanical vapour recompression (MVR), vapour compression is accomplished mechanically using:

मैकेनिकल वेपर रीकंप्रेशन (MVR) में, वाष्प संपीड़न यांत्रिक रूप से किसका उपयोग करके पूरा किया जाता है?

Venturi scrubber वेंचुरी स्क्रबर Electric motor इलेक्ट्रिक मोटर Pre-heater प्री-हीटर Cyclone unit चक्रवात इकाई

Working principle of Mechanical Vapour Recompression (MVR):

Venturi scrubbers clean exhaust gases by contact with liquid sprays.
In MVR systems, evaporated milk vapors from the separator are mechanically compressed by a high-speed centrifugal turbo-fan or rotary compressor powered by an electric motor (or steam turbine), raising their pressure and saturation temperature so they can be reused as heating steam in the same calandria.
Pre-heaters warm incoming milk using sensible heat of condensate.
Cyclone units separate entrained liquid droplets from vapor streams.

Therefore, option 2 (Electric motor) is the correct answer.

मैकेनिकल वेपर रीकंप्रेशन (MVR) का कार्य सिद्धांत:

वेंचुरी स्क्रबर धूल और कणों को हटाने वाला उपकरण है।
MVR प्रणाली में दूध से निकलने वाली भाप को विद्युत मोटर (Electric motor) द्वारा संचालित उच्च-गति टर्बो-कंप्रेसर या पंखे द्वारा संपीड़ित किया जाता है, जिससे उसका दबाव और तापमान बढ़ जाता है और उसे पुनः उसी प्रभाव में हीटिंग माध्यम के रूप में उपयोग किया जाता है।
प्री-हीटर दूध को पहले से गर्म करने हेतु होते हैं।
साइक्लोन तरल बूंदों को अलग करता है।

अतः विकल्प 2 सही उत्तर है।

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ICAR PG Dairy Technology 09 Jul 2023Shift 1

MCQ (Single Correct) +4 −1

In a spray dryer pressure nozzle atomization, energy is provided by:

स्प्रे ड्रायर में प्रेशर नोजल एटोमाइजेशन (pressure nozzle atomization) में ऊर्जा किसके द्वारा प्रदान की जाती है?

High pressure screw pump उच्च दबाव स्क्रू पंप High pressure centrifugal pump उच्च दबाव अपकेंद्री पंप High pressure diaphragm pump उच्च दबाव डायाफ्राम पंप High pressure piston pump उच्च दबाव पिस्टन पंप

Atomization mechanisms in dairy spray dryers:

Screw pumps cannot generate the extreme hydraulic pressures ($100\text{--}300\text{ bar}$) required for pressure nozzles.
Centrifugal pumps cannot generate the necessary continuous ultra-high delivery pressure.
Diaphragm pumps are typically limited to dosing rather than bulk high-volume atomization.
In pressure nozzle spray drying systems, the kinetic energy for liquid breakup is supplied entirely as hydraulic pressure by a multi-cylinder, high-pressure reciprocating piston pump (plunger pump) operating at pressures of $100\text{--}300\text{ bar}$ ($10\text{--}30\text{ MPa}$).

Therefore, option 4 (High pressure piston pump) is the correct answer.

स्प्रे ड्रायर में नोजल एटोमाइजेशन:

स्क्रू पंप आवश्यक उच्च दबाव उत्पन्न नहीं कर सकते।
अपकेंद्री पंप अत्यधिक उच्च दबाव देने में असमर्थ हैं।
डायाफ्राम पंप खुराक निर्धारण हेतु होते हैं।
प्रेशर नोजल एटोमाइजेशन में दूध सांद्र को अत्यंत महीन फुहार में तोड़ने के लिए आवश्यक द्रवस्थैतिक ऊर्जा ($100\text{--}300\text{ bar}$) एक बहु-सिलेंडर उच्च दबाव पिस्टन पंप (High pressure piston pump/plunger pump) द्वारा प्रदान की जाती है।

अतः विकल्प 4 सही उत्तर है।

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ICAR PG Dairy Technology 09 Jul 2023Shift 1

MCQ (Single Correct) +4 −1

Which of the following problems is encountered in spray drying due to partial recycling of exhaust air?

निकास वायु (exhaust air) के आंशिक पुनर्चक्रण के कारण स्प्रे सुखाने में निम्नलिखित में से किस समस्या का सामना करना पड़ता है?

Increased protein levels बढ़े हुए प्रोटीन स्तर Increased powder solubility levels बढ़े हुए पाउडर घुलनशीलता स्तर Increased humidity levels बढ़े हुए आर्द्रता स्तर Increased salt levels बढ़े हुए लवण स्तर

Psychrometric consequences of exhaust air recycling:

Protein levels are dictated entirely by raw milk composition.
Higher drying chamber humidity impairs, rather than improves, powder solubility.
The exhaust air leaving a spray drying chamber carries moisture evaporated from the milk droplets. When this humid exhaust air is partially recycled into the inlet drying air, the absolute humidity of the drying air increases substantially, reducing drying driving force and leading to powder sticking, chamber wall fouling, and elevated powder residual moisture.
Salt levels in milk solids remain invariant to air psychrometrics.

Therefore, option 3 (Increased humidity levels) is the correct answer.

स्प्रे ड्रायिंग में निकास वायु के पुनर्चक्रण का प्रभाव:

प्रोटीन स्तर दूध संरचना पर निर्भर करता है।
उच्च आर्द्रता घुलनशीलता को कम करती है।
स्प्रे ड्रायर से निकलने वाली निकास वायु में वाष्पीकृत नमी अधिक होती है। यदि इस हवा का आंशिक पुनर्चक्रण (recycling) किया जाए, तो ड्रायर में प्रवेश करने वाली वायु में आर्द्रता का स्तर बढ़ जाता है (Increased humidity levels), जिससे सुखाने की क्षमता घटती है और पाउडर कक्ष की दीवारों पर चिपकने लगता है।
लवण स्तर अप्रभावित रहते हैं।

अतः विकल्प 3 सही उत्तर है।

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ICAR PG Dairy Technology 09 Jul 2023Shift 1

MCQ (Single Correct) +4 −1

In spray dryer, the process of forming droplets fine enough to dry quickly, but not so fine to escape with the outlet air after having been dried is known as:

स्प्रे ड्रायर में, ऐसी महीन बूंदें बनाने की प्रक्रिया जो जल्दी सूख सकें, लेकिन इतनी महीन न हों कि सूखने के बाद बाहर निकलने वाली हवा के साथ उड़ जाएं, क्या कहलाती है?

Droplet size distribution बूंद का आकार वितरण Atomization एटोमाइजेशन / फुहारन Change in state अवस्था परिवर्तन Vacuole formation रिक्तिका निर्माण

Definition and objective of atomization:

Droplet size distribution is a statistical characterization of droplet diameters.
Atomization is the deliberate mechanical dispersion of a bulk liquid feed into a cloud of millions of discrete micro-droplets ($50\text{--}150\,\mu\text{m}$), optimizing surface area for ultrafast moisture evaporation while minimizing ultrafine particles that cause cyclone dust losses.
Change in state refers to thermodynamic phase transition.
Vacuole formation is the entrapment of air bubbles inside drying droplets.

Therefore, option 2 (Atomization) is the correct answer.

एटोमाइजेशन की परिभाषा एवं उद्देश्य:

बूंद आकार वितरण एक सांख्यिकीय माप है।
थोक तरल सांद्र को नियंत्रित आकार की सूक्ष्म बूंदों में बिखेरने की प्रक्रिया को एटोमाइजेशन (Atomization) कहा जाता है। इसका उद्देश्य बूंदों को इतना महीन बनाना होता है कि वे तुरंत सूख जाएं परंतु इतनी भी महीन न हों कि साइक्लोन से बाहर हवा के साथ उड़ जाएं।
अवस्था परिवर्तन भौतिक प्रावस्था बदलाव है।
रिक्तिका निर्माण आंतरिक हवा बंद होना है।

अतः विकल्प 2 सही उत्तर है।

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ICAR PG Dairy Technology 14 Jul 2023Shift 1

MCQ (Single Correct) +4 −1

A simple method to estimate boiling-point elevation in evaporator is the use of which of the following rules?

वाष्पीकरण यंत्र में क्वथनांक उन्नयन का अनुमान लगाने की एक सरल विधि निम्नलिखित में से किस नियम का उपयोग है?

Fick's rule फिक का नियम Duhring's rule ड्यूरिंग का नियम Simpson's rule सिम्पसन का नियम Robert's rule रॉबर्ट का नियम

Duhring's rule states that the boiling point of a given solution is a linear function of the boiling point of the pure solvent (water) at the same pressure. In evaporator design, Duhring plots provide a straightforward graphical method to determine boiling-point elevation (BPE) across varying operating pressures and solute concentrations.

Option analysis:

Fick's rule: Governs mass diffusion across concentration gradients.
Duhring's rule: Correct, standard thermodynamic rule used for predicting boiling-point elevation in evaporators.
Simpson's rule: Numerical integration method in mathematics.
Robert's rule: Relates to parliamentary procedure, completely unrelated.

ड्यूरिंग का नियम कहता है कि समान दबाव पर किसी विलयन का क्वथनांक शुद्ध विलायक (जल) के क्वथनांक का एक रैखिक फलन होता है। वाष्पीकरण यंत्रों (इवेपोरेटर) के डिजाइन में विभिन्न सांद्रताओं और दबावों पर क्वथनांक उन्नयन की गणना के लिए ड्यूरिंग आरेख का व्यापक उपयोग किया जाता है।

विकल्प विश्लेषण:

फिक का नियम: सांद्रता प्रवणता के पार विसरण से संबंधित है।
ड्यूरिंग का नियम: सही उत्तर है, जो इवेपोरेटर में क्वथनांक उन्नयन के आकलन का मानक नियम है।
सिम्पसन का नियम: गणित में संख्यात्मक समाकलन की विधि है।
रॉबर्ट का नियम: प्रशासनिक नियमों से संबंधित है।