BÁO cáo THÍ NGHIỆM QUÁ TRÌNH THIẾT bị i bài 1 xác định vận tốc lắng trong môi trường thực phẩm lỏng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH HOA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM BÁO CÁO THÍ NGHIỆM QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ I Họ tên: Lớp: Mã lớp: Giảng viên hướng dẫn: Hoàng Minh Đức - 20190432 Thực phẩm 04 – K64 705034 Ths Phạm Thanh Hương Ths Nguyễn Tuấn Linh LỜI MỞ ĐẦU Trong xu cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước hàng loạt sản phẩm công nghệ kĩ thuật đời, góp phần lớn nghiệp phát triển đất nước đáp ứng nhu cầu cho nhân dân Đặc biệt công nghệ sản xuất thực phẩm, việc áp dụng khoa học công nghệ vào dây chuyền sản xuất ngày cải thiện phát triển đáp ứng, phục vụ nhu cầu ăn uống, tiêu dùng người Ví dụ, sản xuất cá hộp, nước esphoa quả, chế biến sữa…đã cơng nghệ hóa, tự động hóa theo phương pháp sản xuất dây chuyên khép kín, đảm bảo chất lượng sản phẩm, dễ dàn quản lí, kiểm sốt Trong mơn thí nghiệm trình thiết bị máy, chúng em hướng dẫn nhiệt tình, chu đáo Phạm Thanh Hương thầy Nguyễn Tiến Linh giúp chúng em phần lớn việc tìm hiểu loại thiết bị nguyên lí hoạt động máy nghiền máy khuấy trộn, tính tốn q trình tìm hiểu xác định vận tốc lắng mơi trường thực phẩm lỏng Do thời gian thí nghiệm cịn hạn chế, hiểu biết cịn nên báo cáo cịn sai sót, mong thầy bạn góp ý kiến để báo cáo em hoàn thiện báo cáo Em xin chân thành cảm ơn! Bài 1: Xác định vận tốc lắng môi trường thực phẩm lỏng I- Cơ sở lí thuyết Trong sản xuất ngàn cơng nghiệp hóa chất, cơng nghệ môi trường, phương pháp lắng thường sử dụng để tách chất rắn hạt lơ lửng khỏi mơi trường lỏng, khí VD: Tách bụi khỏi khơng khí, tách bùn nước thả nghiên cứu lắng hạt đóng vai trị quan trọng Trong thí nghiệm này, sinh viên tiến hành thí nghiệm lắng hạt thủy tinh mơi trường mật ong, đo vận tốc lắng, tính tốn chuẩn số Reynols, hệ số trở lực, vận tốc lắng Sự khác vận tốc lắng thực tế vận tốc lí thuyết đưa so sánh thảo luận Trong môi trường chất lỏng, theo định luật Archimeds, trọng lực hạt cầu Ks tính sau: πd p −p Ks= ( 2)g, (N) (1) p1: khối lượng riêng hạt cầu (kg/m3) p2: khối lượng riêng chất lỏng (kg/m3) g: gia tốc tọng trường (m/ s2 ) Khi hạt cầu rơi (lắng) với vận tốc u, chịu trở lực gây mooit rường chất lỏng Trở lực phụ thuộc vào tính chất vật lí mơi trường lỏng (khối lượng riêng, độ nhớt), phụ thuộc vào kích thước hình dáng vật thể, phụ thuộc vào vận tốc rơi gia tôc trọng trường Theo Newton, trở lực S xác định sau: u S=ℰ.F p2 ,(N) (2) ℰ: hệ số trở lực; F: tiết diện hạt theo hướng chuyển động Đối với hạt cầu: 2 πd u p2 ,(N) (3) S= ℰ Giả thiết hạt hình cầu lắng với vận tốc khơng đổi Khi S=Ks: ℰ 2 πd u πd p2 = ( p1− p2 ) g (4) √ u= gd (p 1− p2) (5) p2 E Hệ số trở lực ℰ hàm số Renols, nghĩa phụ thuộc vào tốc độ lắng, kích thước hạt, khối lượng riêng chất lỏng, độ nớt chất lỏng Sự phụ thuộc ℰ=f(Re) xác định thực nghiệm, cụt hể sau: 24 Re≤0,2 ℰ= ℜ 18,5 0,2≤Re≤500 ℰ= ℜ 500 Trở lực không => Máy chạy rung Về sau vật liệu cho vào nhiều dẫn đến cánh búa cách => Máy chạy êm Lúc cuối vật liệu nên trở lực khơng => máy lại chạy rung + Thời gian rung máy nghiền lâu kích thước lỗ sàng bé do: ban đầu lúc cuối trở lực cánh khơng + Vật liệu nhỏ khơng thể cản trở lực => Nó có xu hướng bay ngồi nên lỗ khơng khí có hạt nhỏ bay theo Bài 3: Thí nghiệm khuấy trộn chất lỏng I- Mở đầu Khuấy trộn môi trường lỏng thường ứng dụng rộng rãi trog ngành cơng nghiệp hóa chất thực phẩm đẻ tạo dung dịch huyền phù, nhũ tương, để tăng cường q trình hịa tan, truyền nhiệt, chuyển khối, q trình hóa học Phổ biến khuấy học, có nghĩa dùng loại cánh khuấy để khuấy trộn Tùy theo cấu tạo mà người ta chia loại cánh khuấy sau đây: loại mái chèo, loại chân vịt hay chong chóng, loại tua bin loại đặc biệt khác Đặc trưng trình khuấy cơng suất u cầu hiệu suất khuấy trộn Khi cánh khuấy quay lượng tiêu hao dùng đre thắng ma sát cánh khuấy với chất lỏng Ta coi chất lỏng chuyển động máy khuấy trường hợpđặc biệt chuyển động chất lỏng Do để tiện diễn đjat trình khuấy chế độ ổn định ta dùng phương trình chuẩn số chất lỏng chuyển động: Eu=f (Re,Fr, ) Ở đây: Eu= ∆P chuẩn số Ơ −¿ ρ ω2 ωρd Re = μ chuẩn sô Rây- nôn Fr = ω2 chuẩn số Phơ -rút gd ∆ P−hiệu số áp suất ρ−khốilượng riêng chất lỏng ( kg ) m3 ω−vậntốc chuyển động dịng( d−đường kính (m) m ) s μ−đọ nhớt (N s ) m Đối với thiết bị huấy trộn d đường kính cánh khuấy, vận tốc chuyển động chất lỏng thay số vòng quay cánh khuấy ( ω=πdn ¿, cịn hiệu số áp suất thay cơng suất u cầu Khi đó, chuẩn số thủy lực có dạng sau đây: Euk = N ρn d n2 d ; R = ; Fr = ek k μ g ρ n3 d5 Ở đây: n - số vòng quay cánh khuấy (vòng/s) d- đường kính cánh khuấy (m) N-cơng suất trục (W) Euk =f (ℜk , Fr k ) Qua thực nghiệm ta có: Euk =C ℜk m Fr k n(2) Trong đó: C, m, n- đjai lượng xác định thực nghiệm Chúng phụ thuộc vào kích thước cánh khuấy, mức chất lỏng, dạng thùng khuấy, độ nhẵn thành thùng cấu khác Nếu bề mặt khơng tạo thành phễu, cánh khuấy nhúng sâu vào chất lỏng nên ảnh hưởng gia tốc trọng trường bỏ qua Ta có: N ρnd =C ( ) (3) μ ρn d II- Mục đích thí nghiệm Làm quen với cấu tạo maý khuấy laoji cnahs khuấy mái chèo, chong chóng (chân vịt) Xác định cơng suất tiêu hao khuấy, số vịng quay, thời gian khuấy trộn Xác định chuẩn số Ơ-le, Rây-nôn, mối quan hệ giũa chúng 4 Vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ giũa nồng độ Brix theo thời gian khuấy III- Sơ đị thí nghiệm *Cấu tạo : - Gồm có động cơ, cánh khuấy thùng chứa ngun liệu.Ngồi cịn có bảng điều khiển, giá đỡ van xả đáy *Nguyên lí hoạt động: - Động quay tác động lên cánh khuấy dựa vào bảng điều khiển để điều khiển tốc độ quay của cánh khuấy Dung dịch được hoà tan đồng đều nhờ cánh khuấy * Cách sử dụng chiết quang kế để đo nồng độ Brix Bước 1: Nhỏ - giọt dung dịch cần đo lên lăng kính Bước 2: Đậy chắn sáng Bước 3: Nước phải phủ lăng kính Bước 4: Chờ 30 giây để bù nhiệt độ Đưa lên mắt ngắm Bước 5: Đọc số thang đo Chỉnh tiêu cự cho số thấy rõ Bước 6: Sau sử dụng, lau giấy thấm mềm * Chú ý: - Không làm ướt khúc xạ kể - Khi nồng độ dung dịch đường cao, quan sát xuất màu trắng IV- Các bước tiến hành thí nghiệm Kiểm tra hệ thống thiết bị thí nghiệm theo sơ đồ Xem xét dụng cụ đo:thiết bị đo công suất, chiết quang kế đo nồng độ Brix Đỏ lít nước vào thùng, cho 0,2 kg đường vào Đếm số vòng quay cánh khuấy tủ điều khiển Bật máy cho đọng hoạt đọng, cánh khuấy quay Bắt đầu tính thời gian khuấy, phút lấy mẫu đo nồng độ Brix lần (đọc xác đến 0,1) Ghi số liệu vào bảng bảng Đo đến nồng đọ Bx không đổi dừng khuấy Xác định thời gian khuấy Sâu lấy tất số liệu xong tắt máy, làm vệ sinh chỗ thí nghiệm, báo cáo kết thí nghiệm với cán hướng dẫn V-Kết thí nghiệm đo - Nhiệt độ đo: 28,3 độ C - Khối lượng đường: m=200 g - Thể tích nước là: V=1(lít) s −4 - Độ nht ca nc: à=8,23ì10 (N ) nhit độ 28,3 độ C m - Đường kính cánh khuấy: d=5,3 cm - Khối lượng riêng nước: ρ=1000 kg/m3 Số thí Số vịng Cơng suất nghiệ quay m cánh khuấy N EuK lgEuK ReK lgReK m lgC C (W) (Vòng/ phút) 102 13,2 5851,38 3,77 6023,33 3,78 180 15 1209,93 3,08 10629,40 4,03 -2,76 14,203 1014,203 *Lần 1: - Mỗi lần cách phút lấy mẫu đo độ Brix lần Cho đến nồng độ dung dịch khơng thay đổi dừng lại - Số vịng quay là:n1 =102 vịng/ phút -Cơng suất đạt là: P1=13,2 W Bảng 1: Bảng kết thí nghiệm Số lần Thời gian (phút) Nồng độ Brx 0,5 1,5 6,5 15.5 21,5 21,5 10 11 12 2,5 3,5 4,5 5,5 18,5 20,5 19 21 19 15 15 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 6,5 7.5 8,5 9,5 10 10,5 11 11,5 12 12,5 13 13,5 14 14,5 15 15,5 16 16,5 17 17,5 18 18,5 19 19,5 20 20,5 21 21,5 22 22,5 23 23,5 24 24,5 25 16 18 18,5 20 18,5 18 16 18 16,5 17 17 17,5 18 18,5 18 18,5 18 18 19 19 18,5 18,5 19 18,5 18,5 18,5 18,5 19 18,5 19 19 19,5 19 20 19 20 19 20 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 25,5 26 26,5 27 27,5 28 28,5 29 29,5 30 30,5 31 31,5 32 32,5 33 33,5 34 34,5 35 35,5 36 36,5 37 37,5 38 38,5 39 39,5 40 40,5 41 41,5 42 42,5 43 43,5 44 44,5 20 20 20,5 20 19,5 20 20 20 20 20 20,5 20,5 20,5 20,5 20,5 20,5 20,5 20,5 21 20,5 21 21 21 21 21 21,5 21 21 21 21 21,5 21,5 21,5 21,5 21,5 21,5 21,5 21,5 21,5 90 45 21,5 *Lần 2: - Mỗi lần 30 giây lấy mẫu đo nồng độ Brx lần Cho đến nồng độ khơng thay đổi dừng lại - Số vịng quay là:n2 =180 vịng/ phút - Cơng suất đạt là: P2=15 W Bảng 2: kết thí nghiệm Số lần Thời gian (phút) Nồng độ Brx 10 11 12 13 14 0,5 1,5 2,5 3,5 4,5 5,5 6,5 20 19 21,5 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 V- Tính tốn kết thực nghiệm, vẽ đồ thị Xác định chuẩn số Ơ-le Euk = N ρ n3 d (4) N- cơng suất (W) n- số vịng quay cánh khuấy(vịng/s) d- đường kính cánh khuấy(m) ρ−khốilượng riêng chất lỏng( kg ) m Xác định chuẩn số Rây –nôn ℜk = ρnd μ μ−độ nhớt chất lỏng( N s ) m2 Làm thí nghiệm có giá trị ℜk khác Trên hệ trục log ( Euk ¿- log ( ℜk ¿ qua điểm ta vẽ đường thẳng Trên sở đường thẳng ta có phương trình: Log ( Euk ¿=log ( C ) +m log ⁡( ℜk ) (6) Hay Euk =C ℜk m (7) Cần xác định giá trị m, C trog phương trình (7) Chart Title Mối quan hệ chuẩn số Ơ-le Rây-nôn 3.5 2.5 1.5 0.5 3.78 4.03 Vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ nồng độ Brix theo thời gian khuấy (với tốc độ cánh khuấy khác nhau) Rút nhận xét Đồ thị biểu diễn mối quan hệ nồng độ Brix theo thời gian khuấy 25 Nồng độ Brix 20 15 10 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79 82 85 88 Lần đo(mỗi lần cách 30 giây) lần lần Nhận xét: Dựa vào đồ thị ta khẳng định tốc độ đảo trộn nhanh độ đồng sản phẩm nhanh Tốc độ đảo trộn tăng tăng khả độ đồng cho sản phẩm nhanh => Hiệu suất trình khuấy trộn phụ thuộc phần lớn vào thời gian khuấy trộn tốc độ cánh khuấy Trong trình khuấy trộn lần thứ có số điểm độ Bx bị giảm sai số trình đọc kết chiết quang kế lấy mẫu vị trí khác nên có độ Bx khác Dung dịch đường sau khuấy trộn lần thứ tiếp tục khuấy trộn tiếp lần thứ với số vòng quay tăng lên 240 vòng/phút Ta thấy độ Bx tăng từ 15 đến 18 không tiếp tục tăng tiếp Lý do ban đầu điều chỉnh tốc độ quay cánh khuấy thao tác chưa xác làm cho số vịng quay tốc độ quay ban đầu lớn nhiều số vòng quay cần điều chỉnh Từ làm cho độ Bx tăng mạnh từ 15 đến 18 phút ngừng tăng phút Ngoài quá trình khuấy trộn, còn chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố như: - Nhiệt độ - Tốc độ khuấy trộn - Bản chất của chất tan - Bản chất dung môi: độ nhớt, ví dụ: dung môi loãng dễ khuấy trộn và ngược lại - Kết cấu cánh khuấy PHẦN KẾT LUẬN Sau hồn thành thí nghiệm Q trình thiết bị cơng nghệ thực phẩm I hướng dẫn thầy cô, em tiếp thu kiến thức nguyên lý hoạt động máy gia cơng q trình khuấy trộn máy nghiền Em tìm hiểu kỹ cấu tạo nguyên lí hoạt động máy Hơn em hướng dẫn để trực tiếp sử dụng để biết xem lại cần có lưu ý hay yếu tố tác động vào Em cảm ơn thầy Bộ mơn Q trình thiết bị Công nghệ thực phẩm tạo hội cho chúng em thí nghiệm, giúp em bồi dưỡng thêm kiến thức tạo động lực cho em bước tiếp đường kỹ sư thực phẩm thân Trên nội dung báo cáo em mơn Thí nghiệm Q trình vá thiết bị Cơng nghệ thực phẩm Nội dung cịn nhiều thiếu sót, em mong thầy thơng cảm cho em nhận xét góp ý để em rút kinh nghiệm ngày hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! ... 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 6,5 7.5 8,5 9,5 10 10 ,5 11 11 ,5 12 12 ,5 13 13 ,5 14 14 ,5 15 15 ,5 16 16 ,5 17 17 ,5 18 18 ,5 19 19 ,5 20 20,5 21 21, 5 22 22,5 23 23,5 24 24,5 25 16 18 18 ,5 20 18 ,5 18 16 ... 18 16 18 16 ,5 17 17 17 ,5 18 18 ,5 18 18 ,5 18 18 19 19 18 ,5 18 ,5 19 18 ,5 18 ,5 18 ,5 18 ,5 19 18 ,5 19 19 19 ,5 19 20 19 20 19 20 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73... Bảng kết thí nghiệm Số lần Th? ?i gian (phút) Nồng độ Brx 0,5 1, 5 6,5 15 .5 21, 5 21, 5 10 11 12 2,5 3,5 4,5 5,5 18 ,5 20,5 19 21 19 15 15 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33