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

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC & CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM o0o BÁO CÁO THÍ NGHIỆM Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CNTP I Họ tên Lớp MSSV Mã lớp Giảng viên hướng dẫn CN Nguyễn Ngọc Viễn Hà Nội - 2022 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com MỤC LỤC Lời mở đầu BÀI 1: Xác định vận tốc lắng môi trường thực phẩm lỏng 1.Cơ sở lý thuyết 2.Dụng cụ, thiết bị 3.Nguyên liệu 4.Các bước tiến hành 5.Tính tốn kết nhận xét 5.1 Hạt thủy tinh 5.2 Viên bi Bài 2: Xác định công nghiền riêng sản phẩm thực phẩm 1.Cơ sở lý thuyết 2.Dụng cụ, thiết bị 3.Nguyên liệu 4.Tiến hành 4.1 Làm thí nghiệm nghi 4.2 Tính cơng nghiền riê 4.3 Xác định công nghiền riêng theo thuyết bề mặt 5.Tính tốn kết nhận xét BÀI 3: Khuấy trộn chất lỏng 1.Mở đầu 2.Mục đích thí nghiệm 3.Sơ đồ thí nghiệm 4.Các bước tiến hành thí nghiệm 5.Tính tốn kết thực nghiệm, vẽ đồ thị 5.1 Xác định chuẩn số Ơ 5.2 Xác định chuẩn số R 5.3 Vẽ đồ thị biểu diễn m (với tốc độ cánh khuấy khác nhau) Rút nhận xét Lời kết TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Lời mở đầu Thực phẩm phần thiết yếu thiếu người Ngày nay, từ nguyên liệu thực phẩm người ta chế biến hàng trăm sản phẩm khác nhau, sản phẩm khơng cịn trạng thái ngun liệu ban đầu Mỗi trình chế biến nhằm tạo giá trị sử dụng cao cho thực phẩm: hình thức, giá trị dinh dưỡng, vị Ở Việt Nam, ngành công nghệ chế biến thực phẩm ngày phát triển Trước đây, khoa công nghệ học cịn lạc hậu, yếu người mong ăn đủ no, mặc đủ ấm Nhưng khoa học cơng nghệ có tiến đầu tư, nhu cầu nâng cao hơn, chuyển dần từ ăn no, mặc ấm sang ăn ngon, mặc đẹp Đặc biệt, giới đối đầu với đại dịch Covid-19 nhu cầu người lại trọng bỏ qua Vậy nên ngành công nghệ sản xuất thực phẩm dần trở nên quan trọng thịnh hành Ngành công nghiệp sản xuất thực phẩm ngày trở nên phát triển Ngoài nắm vững chất q trình sinh học, hóa học xảy kiểm sốt tốt chúng q trình chế biến yếu tố cơng nghệ máy móc, thiết bị phụ trợ cho q trình khơng thể thiếu Việc nắm rõ yếu tố công nghệ, chế hoạt động vận hành thiết bị ưu, nhược điểm chúng giúp nhà sản xuất lựa chọn loại thiết bị phù hợp tối ưu cho quy trình sản xuất Để vận dụng hiểu rõ lý thuyết học chúng em tham gia thí nghiệm mơn Quá trình thiết bị CNTP I, chúng em nhận hỗ trợ nhiệt tình từ thầy môn Em làm quen với máy móc chun dụng, tìm hiểu ngun lý hoạt động máy gia công cơ; xác định công nghiền riêng cảu sản phẩm thực phẩm xác định độ đồng trình khuấy trộn Trong báo cáo này, hiểu biết cịn ít, thời gian thí nghiệm hạn chế nên báo cáo cịn nhiều thiếu sót Mong thầy bạn đóng góp ý kiến để em hiểu rõ hoàn thiện báo cáo Em xin chân thành cảm ơn! TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com BÀI 1: Xác định vận tốc lắng môi trường thực phẩm lỏng Cơ sở lý thuyết Trong sản xuất ngành cơng nghiệp hóa chất, cơng nghệ mơi trường, phương pháp lắng thường sử dụng để tách chất rắn hạt lơ lửng khỏi môi trường lỏng, khí, VD tách bụi khỏi khơng khí, tách bùn từ nước thải v.v… Vì việc nghiên cứu lắng hạt đóng vai trị quan trọng Trong thí nghiệm này, sinh viên tiến hành lắng hạt thủy tinh môi trường mật ong, đo vận tốc lắng, tính tốn chuẩn số Reynolds, hệ số trở lực vận tốc lắng Sự khác vận tốc lắng thực tế lý thuyết đưa so sánh thảo luận Trong môi trường chất lỏng, theo định luật Archimedes, trọng lực hạt hình cầu KS tính sau: KS = ρ1: khối lượng riêng hạt cầu (kg/m ) ρ2: khối lượng riêng chất lỏng (kg/m ) g: gia tốc trọng trường (m/s ) Khi hạt cầu rơi (lắng) với vận tốc u, chịu trở lực gây môi trường chất lỏng Trở lực phụ thuộc vào tính chất vật lý mơi trường lỏng (khối lượng riêng, độ nhớt), phụ thuộc vào kích thước hình dáng vật thể, phụ thuộc vào vận tốc rơi gia tốc trọng trường Theo Newton, trở lực S xác định sau: u2 S=ξ Fρ2 2,(N) (2) ξ: hệ số trở lực F: tiết diện hạt theo hướng chuyển động u: vận tốc lắng hạt (m/s) (3) Đối với hạt hình cầu: S=ξ TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Giả thiết hạt hình cầu lắng với vận tốc khơng đổi Khi S = KS: ξ u=√ Hệ số trở lực ξ hàm số Renolds, nghĩa phụ thuộc vào tốc độ lắng, kích thước hạt, khối lượng riêng chất lỏng độ nhớt chất lỏng Sự phụ thuộc ξ = f(Re) xác định thực nghiệm, cụ thể sau: Re ≤ 0,2 ξ = 0,2 < < 500 500 < < 15 104 với: Re = μ: độ nhớt động lực học chất lỏng, Pa.s Dụng cụ, thiết bị Ống thủy tinh cao 40 cm, đồng hồ bấm giờ, cân điện tử, thước kẹp, cốc đong Nguyên liệu Mật ong lít, túi hạt thủy tinh hình cầu Các bước tiến hành Sinh viên tiến hành thí nghiệm lắng hạt thủy tinh hình cầu mơi trường mật ong Kích thước hạt thủy tinh xác định thước kẹp theo thơng số nhà sản xuất, sau thả vào ống thủy tinh chứa mật ong có chiều cao h = 35cm Đo thời gian rơi hạt thủy tinh t (s) Các bước tiến hành thí nghiệm Bước 1: Xác định khối lượng hạt thủy tinh cân điện tử: m1 (g) Bước 2: Xác định khối lượng 1l mật ong cân điện tử: m2 (kg) Bước 3: Tiến hành lắng hạt thủy tinh, đo thời gian lắng đồng hồ bấm t (s) TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Lặp lại thí nghiệm lần Tính tốn kết nhận xét 5.1 Hạt thủy tinh - Các số liệu: • Khối lượng hạt thủy tinh: m = 0,04 10 , (kg) •  Bán kính hạt thủy tinh: r = = 0,1 10 , (m) • Khối lượng mật ong: m = 1389,9 10 , (kg) • • • - Tính tốn: • Thể tích hạt thủy tinh: V = πr = 4,19 10 • • −3 Đường kính hạt thủy tinh: d1 = 0,2 10−2, (m) d −2 −3 Thể tích mật ong: V2 = 10−3, (m3) Độ nhớt mật ong (300C): μ2 = 3872,6 10−3 , (Pa s) Chiều cao cột mật ong: h = 3,4 10−2, (m) Khối lượng riêng hạt thủy tinh: ρ1 = m1 3 −9 , (m3) = 9549,30, (kg/m ) Khối lượng riêng mật ong: ρ2 = V1 m2 = 1389,9, (kg/m3) V2 - Xác định vận tốc lắng thực: utt = h/t Từ vận tốc kích thước đo hạt thủy tinh, tính chuẩn số Re, từ xác định hệ số trở lực (6) - Tính chuẩn số Re theo công thức: Re = ρ2uttd μ - Xác định hệ số trợ lực theo công thức (6) - Tính vận tốc lắng lý thuyết theo cơng thức (5) TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Bảng số liệu: Lần Lần Lần Lần Lần Nhận xét: Từ kết cho thấy vận tốc lý thuyết vận tốc thực tế chênh lệch lớn Nguyên nhân có trợ lực tác dụng lên Ngoài ra, vận tốc thực tế phụ thuộc vào thời gian chiều cao chất lỏng Còn vận tốc lý thuyết phụ thuộc vào chất chất lỏng hạt bi, hệ số trợ lực Bên cạnh đó, cịn có số lý khác như: • Tốc độ thả ban đầu khơng đồng • Sai số người quan sát bấm thời gian bi thủy tinh lắng • Kích thước hạt bi thủy tinh khơng • Trong cốc chứa bi thủy tinh, ngồi khối lượng bi thủy tinh cịn có khối lượng khơng khí nên khối lượng riêng bi thủy tinh sử dụng khơng • Do nhiệt độ mơi trường 5.2 Viên bi - • • Các số liệu: Khối lượng viên bi: m1 = 5,16 10−3, (kg) Đường kính viên bi: d1 = 1,25 10−2, (m)  Bán kính viên bi: r1 = d21 = 0,625 10−2, (m) • Khối lượng mật ong: m2 = 1389,9 10−3, (kg) • • • - • Thể tích mật ong: V2 = 10−3, (m3) Độ nhớt mật ong (300C): μ2 = 3872,6 10−3 , (Pa s) Chiều cao cột mật ong: h = 3,4 10−2, (m) Tính tốn: Thể tích viên bi: V1 = πr13 = 1,02 10−6 , (m3) TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com • Khối lượng riêng viên bi: ρ1 = • Khối lượng riêng mật ong: ρ2 = m2 m1 = 5045,70, (kg/m3) V1 = 1389,90, (kg/m3) V2 - Xác định vận tốc lắng thực: utt = h/t Từ vận tốc kích thước đo viên bi, tính chuẩn số Re, từ xác định hệ số trở lực (6) - Tính chuẩn số Re theo cơng thức: Re = ρ2uttd μ - Xác định hệ số trợ lực theo công thức (6) - Tính vận tốc lắng lý thuyết theo công thức (5) Bảng số liệu: Lần Lần Lần Lần Lần Nhận xét: Từ kết cho thấy vận tốc lý thuyết vận tốc thực tế chênh lệch lớn Nguyên nhân có trợ lực tác dụng lên Ngồi ra, vận tốc thực tế phụ thuộc vào thời gian chiều cao chất lỏng Cịn vận tốc lý thuyết phụ thuộc vào chất chất lỏng hạt bi, hệ số trợ lực Bên cạnh đó, cịn có số lý khác như: • Tốc độ thả ban đầu khơng đồng • Sai số người quan sát bấm thời gian bi thủy tinh lắng • Kích thước hạt bi thủy tinh khơng • Trong cốc chứa bi thủy tinh, khối lượng bi thủy tinh cịn có khối lượng khơng khí nên khối lượng riêng bi thủy tinh sử dụng khơng • Do nhiệt độ mơi trường TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Bài 2: Xác định công nghiền riêng sản phẩm thực phẩm Cơ sở lý thuyết Trong công nghiệp sản xuất bột, thức ăn gia súc nhiều ngành công nghiệp khác thường tiến hành trình nghiền cục to, hạt thành bột thơ, vừa mịn Q trình nghiền nhỏ vật liệu máy nghiền nhờ lực học Có thể phân loại dạng tác dụng học nhằm phá vỡ vật liệu đem nghiền sau: Bảng phân loại mức độ nghiền Tùy theo kết cấu loại máy nghiền mà lực phá vỡ vật liệu đem nghiền lực nén, ép, chẻ, cắt, va đập… vài lực tác dụng đồng thời Công nghiền không phụ thuộc vào loại lực tác dụng, kết cấu máy cấu truyền động mà phụ thuộc vào tính chất lý vật liệu đem nghiền độ cứng, độ ẩm, tính chất vỏ hạt… Cơng nghiền dùng để khắc phục lực liên kết phần tử vật liệu đem nghiền, lực ma sát vật liệu với nhau, vật liệu cấu nghiền, ma sát phận chuyển động máy Để xây dựng cơng thức tính tốn cơng suất, suất cho máy nghiền phải dựa vào thực nghiệm Một số sở lý thuyết để tính tốn gần thuyết bề mặt P.Rv Rittingơ, thuyết thể tích, thuyết thể tích bề mặt P.A Rebinde (đọc giáo trình máy thiết bị chế biến lương thực) TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Diện tích bề mặt nghiền Đồ thị liên hệ Công Diện tích bề mặt nghiền Nhận xét: - Cơng âm xuất do: + Lượng sản phẩm dùng + Trong trình sàng, lượng bột nghiền bị thất q trình thay đổi lưới lọc, q trình nghiền (gió thổi, lọc chưa kỹ v.v) + Sai số trình cân lượng sản phẩm Do đó, có sai số khiến kết xuất giá trị âm 15 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com BÀI 3: Khuấy trộn chất lỏng Mở đầu Khuấy trộn môi trường lỏng thường ứng dụng rộng rãi ngành cơng nghiệp hóa chất thực phẩm để 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 q trình khuấy cơng suất u cầu hiệu suất khuấy trộn Khi cánh khuấy quay lượng tiêu hao dùng để thắng ma sát cánh khuấy với chất lỏng Ta coi chất lỏng chuyển động máy khuấy trường hợp đặc biệt chuyển động chất lỏng Do để diễn đạt trình khuấy chế độ ổn định ta dùng phương trình chuẩn số chất lỏng chuyển động: Ở đây: - hiệu số áp suất - Khối lượng riêng chất lỏng, kg/m - vận tốc chuyển động dịng, m/s d - đường kính, m - độ nhớt, N.s/m 16 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Đối với thiết bị khuấy trộn d đường kính cánh khuấy, vận tốc chuyển động chất lỏng thay số vòng quay cánh khuấy ( = dn ), cịn hiệu số áp suất thay cơng suất u cầu Khi đó, chuẩn số thủy lực có dạng sau : ; EuK = ReK = nd n Ở đây: ; FrK n = n – số vòng quay cánh khuấy, vịng/s d – đường kính cánh khuấy, m N – công suất trục, W EuK = f (ReK, FrK) Qua thực nghiệm ta có: EuK = C Re Trong : C, m, n – đại 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 : = C (3) n - Mục đích thí nghiệm Làm quen với cấu tạo máy khuấy loại cánh khuấy mái chèo, chong chóng (chân vịt) Xác định cơng suất tiêu hao khuấy, số vòng quay, thời gian khuấy trộn - Xác định chuẩn số Ơ - le, Rây - nôn mối quan hệ chúng - Vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ nồng độ Brix theo thời gian khuấy 17 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Sơ đồ thí nghiệm • • Brix • • • 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 Đổ lít nước vào thùng, cho 0,2kg đường vào Chọn số vòng quay cánh khuấy tủ điều khiển Bật máy cho động hoạt động, 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 độ Bx khơng đổi dừng khuấy Xác định thời gian khuấy • Sau lấy tất số liệu xong tắt máy, làm vệ sinh chỗ làm thí nghiệm, báo cáo kết thí nghiệm với cán hướng dẫn Tính tốn kết thực nghiệm, vẽ đồ thị Số liệu thí nghiệm 18 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com • Nhiệt độ nước: ° • Đường kính cánh khuấy: d = 5,3 cm; Khối lượng riêng nước: ρ = 1000 kg/m3 • • 5.1 = 32℃; Độ nhớt nước: -3 o =0,7679.10 (N.s/m ) – độ nhớt dung dịch nước 32 C Xác định chuẩn số Ơ - le (4) EuK = N – công suất, W n – số vịng quay cánh khuấy, vịng/s d – đường kính cánh khuấy, m - Khối lượng riêng chất lỏng, kg/m 5.2 Xác định chuẩn số Rây - nôn (5) ReK = - độ nhớt chất lỏng, N.s/m Làm thí nghiệm có giá trị ReK khác Trên hệ trục lgEuK - lgReK qua điểm ta vẽ đường thẳng Trên sở đường thẳng ta có phương trình: hay Cần xác định giá trị m, C phương trình (7) Bảng 1: Bảng kết thí nghiệm Số thí nghiệm TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com K lgEu 5.3 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 Bảng 2: Kết đo nồng độ Brix a Với vận tốc cánh khuấy n1 = 110 vòng/phút Thời gian khuấy t (phút) Nồng độ Brix (Bx) Thời gian khuấy t (phút) Nồng độ Brix (Bx) b Với vận tốc cánh khuấy n2 = 286 vòng/phút Thời gian(phút) Bx(%) 20 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Biểu diễn mối quan hệ 18 16 14 12 Bx (%) 10 0 n2 = 286 vòng/ phút ❖ n1 = 110 vòng/phút Nhận xét: − Ở trường hợp thời gian khuấy trộn lâu (12 phút), tốc độ cánh khuấy cao (110 vòng/phút) nên nồng độ chất khô tăng từ từ − Ở trường hợp thời gian khuấy trộn ngắn (7 phút), tốc độ cánh khuấy tăng lên (286 vòng/phút) nên nồng độ chất khô tăng lên nhanh đường sớm bão hòa → Ở trường hợp ta thu nồng độ chất khơ cao hiệu suất trình khuấy trộn đạt cao Hiệu suất trình khuấy trộn phụ thuộc phần lớn vào thời gian khuấy trộn tốc độ cánh khuấy 21 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Lời kết Sau hoàn thành thí nghiệm Q trình thiết bị CNTP 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 tác nhân ảnh hướng tới q trình chế biến thực phẩm Khơng vậy, mà chúng em lý giải tìm giải pháp để hạn chế tác nhân gây q trình chến biến Em cảm ơn thầy cô Bộ môn Quá trình thiết bị Cơng 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 thiết bị CNTP I 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! 22 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com ... Do nhiệt độ m? ?i trường 5.2 Viên bi - • • Các số liệu: Kh? ?i lượng viên bi: m1 = 5 ,16 10 −3, (kg) Đường kính viên bi: d1 = 1, 25 10 −2, (m)  Bán kính viên bi: r1 = d 21 = 0,625 10 −2, (m) • Kh? ?i lượng... quan trọng Trong thí nghiệm này, sinh viên tiến hành lắng hạt thủy tinh m? ?i trường mật ong, đo vận tốc lắng, tính tốn chuẩn số Reynolds, hệ số trở lực vận tốc lắng Sự khác vận tốc lắng thực tế lý... thiện báo cáo Em xin chân thành cảm ơn! TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com B? ?I 1: Xác định vận tốc lắng m? ?i trường thực phẩm lỏng Cơ sở lý thuyết Trong sản xuất ngành cơng nghiệp hóa