Har du noen gang tenkt på at fordøyelsen i kroppen din er en kjemisk prosess? Råvarene til prosessen er maten du spiser. Produktet er proteiner, karbohydrater og fett som kroppen din trenger for å leve. I tillegg blir det en del avfallsstoffer som skilles ut i prosessen. Tenk på det –  neste gang du er på do!

La oss ta en grundig titt på denne hverdagslige prosessen. Vi deler gjerne opp større prosesser (slik som hele fordøyelsen) opp i mindre delprosesser, eller enhetsoperasjoner.

En enhetsoperasjon er et enkeltstående steg i en prosess. For å kunne lage det ønskede produktet er en prosess som regel satt sammen av mange enhetsoperasjoner.

I fordøyelsesprosessen begynner det hele med at du tygger maten, dette er den første enhetsoperasjonen.

Knusing og forbehandling

Når du spiser, bruker du tennene og kjeven til å knuse maten i mindre biter. Det gjør du for at den skal bli lettere å håndtere videre i prosessen, og for at den lett skal kunne passere gjennom røret som leder til det neste steget.

I tillegg til at maten knuses blir den også tilsatt enzymer. Enzymer er kjemiske stoffer som er med på å bryte ned maten, og du har disse i munnhulen din. Det foregår altså to viktige ting når du tygger maten: den knuses i mindre biter, og den blir tilsatt et kjemisk stoff som starter nedbrytingen.

Tilsvarende delprosesser finner du igjen i kjemisk prosessindustri. For eksempel kommer råvarene til en sementfabrikk fra en gruve. Råvarene må knuses til pulver, før de går videre i prosessen.

I delprosessene brukes det mye forskjellig spesialutstyr. Du lærer mer om dette i kapitlet Kjemiteknikk.

Transport

Etter at du har gjort unna knusing og forbehandling må maten transporteres til den neste enhetsoperasjonen. Akkurat som i kjemisk prosessindustri foregår også denne transporten i et rør: spiserøret!

For å sikre at strømmen av mat havner der den skal, er spiserøret utstyrt med to ventiler. Den første ventilen, det såkalte strupelokket, hindrer at maten havner i luftrøret. I den andre enden av spiserøret, rett før magesekken, er det muskler som fungerer som en såkalt tilbakeslagsventil. Dette er en spesiell type ventil som hindrer at strømningen i røret skal gå i feil retning.

I kjemisk prosessindustri er rør og ventiler de viktigste hjelpemidlene man har for å knytte prosessutstyr sammen.

Rør og ventiler regnes ikke som egne enhetsoperasjoner, men benyttes for å transportere mellomproduktene fra en enhetsoperasjon til den neste. Ventiler brukes også for å kontrollere og regulere driften av de enkelte enhetsoperasjonene.

Ventiler brukes til å regulere mengde, nivå, trykk og temperatur. Du lærer mer om regulering i kapitlet Reguleringsteknikk.

Kjemisk bearbeiding

Frem til nå i prosessen, har vi stort sett bare hatt mekanisk behandling og transport av råvarene. Men nå har maten kommet til magesekken og den kjemiske bearbeidingen kan for alvor starte.

I magesekken blir maten tilsatt magesyre (saltsyre), flere enzymer, slim og vann. Musklene rundt magesekken sørger for at alt blir blandet godt.
Store molekyler blir spaltet opp i mindre enheter, oppholdstiden i magesekken er omlag 3-4 timer. Maten har blitt til en tyntflytende velling, og er klar for den neste enhetsoperasjonen: nøytralisering av den sure blandingen.

Reaktorer er de sentrale delene av en industriell kjemisk prosess. Her omdannes råvaremolekylene til mellomprodukter eller sluttprodukter. Ofte tilsettes ulike hjelpestoffer for å starte disse kjemiske reaksjonene. Blanding og røring er også svært viktig i denne enhetsoperasjonen.

Molekyler er de minste byggesteinene i en kjemisk prosess. Molekyler er satt sammen av atomer. Du lærer mer om atomer og molekyler i kapitlet Kjemi.

Nøytralisering

Når maten kommer ut av magesekken havner den i tolvfingertarmen. Siden blandingen har blitt tilsatt en del saltsyre er den nå svært sur. For å unngå skader i det etterfølgende prosessutstyret er det nødvendig å nøytralisere blandingen. Derfor tilsettes bukspytt, bukspytt er sterkt basisk. I tillegg tilsettes det enda flere enzymer slik at nedbrytingen som startet i magesekken kan fortsette. 

Nøytralisering er en kjemisk reaksjon mellom en syre og en base. Slike reaksjoner er svært vanlige og viktige i prosessindustrien, for eksempel i rensing av kloakkvann.

Hvor sur en blanding er, måler vi i enheten pH. Når noe har en pH på 7, sier vi at det er nøytralt. Du lærer mer om pH i kapitlet Kjemi.

Separasjon

Nå har vi kommet så langt i prosessen, at det er på tide å skille produktene (næringsstoffene) fra avfallet (møkka). I tillegg tar vi ut væsken fra avfallet slik at dette kommer ut i fast form.

Denne enhetsoperasjonen er en komplisert affære og foregår i både tynntarmen og tykktarmen. Fettstoffer, proteiner, karbohydrater, vitaminer og næringssalter absorberes (går gjennom veggene i tarmen). Avfallsstoffene slipper ikke gjennom, men fortsetter mot endetarmsåpningen.

I kjemisk prosessindustri gjøres separasjon på mange ulike måter: sedimentering, absorpsjon, destillasjon og sentrifugering er noen av de teknikkene som brukes. Hensikten er å øke renheten av produktet (ved å fjerne uønskede forurensninger), eller for å skille ulike produkttyper fra hverandre (slik som ved destillasjon av råolje).

Når vi destillerer noe, benytter vi oss av at forskjellige væsker har ulike kokepunkt. Du lærer mer om dette i kapitlet Kjemiteknikk.

Avfallshåndtering

Vi har nå fått produsert de produktene vi var ute etter og de er sendt videre til kunden (som i dette tilfellet er kroppen). Det eneste som gjenstår er å bli kvitt avfallsstoffene.

Kroppen vår kvitter seg med avfallsstoffene gjennom endetarmsåpningen. Vi bruker gjerne et toalett, da vil også møkka fra flere mennesker samles opp og kan tas hånd om på en skikkelig måte.

Man får dessverre også produsert avfall i kjemisk prosessindustri og dette avfallet kan av og til være vanskelig å håndtere. Heldigvis har utviklingen i industrien vært slik at avfallsmengden (eller «forurensningen») hele tiden reduseres. Dette gjøres enten ved at man forbedrer prosessene eller ved at man finner anvendelser for avfallet. Dermed blir avfallet til et biprodukt, et produkt man også kan tjene penger på!

Et biprodukt er noe man (utilsiktet) kan få dannet når man lager et produkt (hovedproduktet). Når du lager fuglekasse får du for eksempel dannet en del spon (fra sagingen).

Hjelpesystemer

Alle prosesser trenger en rekke hjelpesystemer for å fungere. Dette er små delprosesser som ikke er en del av den «naturlige» flyten fra råvare til produkt, men som er nødvendig for å få prosessen til å fungere.

I fordøyelsesprosessen finner vi en rekke slike hjelpesystemer. Bukspyttkjertelen og leveren er eksempler på to viktige hjelpesystemer i den prosessen vi har sett på her. Og så har jo selvsagt blodkarsystemet en meget viktig rolle, det sørger for transporten av produktene ut til mottakerne!

I kjemisk prosessindustri brukes det også mange ulike hjelpesystemer. Noen av de hjelpesystemene vi nesten alltid finner (uansett hva slags prosess det er snakk om), er kjølevann-, damp- og trykkluftsystemer. I tillegg er det vanlig med systemer som likner på blodkarsystemet.

Løsemidler og andre gasser/væsker som ikke er en del av produktet er ofte viktige deler av prosessen. Disse stoffene blir vanligvis resirkulert slik at de kan brukes på nytt.

Her er noen aktuelle videoer på YouTube for denne siden:

Dele/Lagre