BÁO cáo học PHẦN THỰC HÀNH kỹ THUẬT THỰC PHẨM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM Mơn: Thực Hành Kỹ Thực Thực Phẩm BÁO CÁO HỌC PHẦN THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM GVHD: Trần Lưu Dũng SVTH: Võ Thị Quyên MSSV: 2005200167 TP Hồ Chí Minh, tháng 12, năm 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM o0o BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM GVHD: ĐÀO THANH KHÊ - VÕ PHẠM PHƯƠNG TRANG SVTH: NHÓM NGUYỄN HUỲNH THƯ MSSV: 2005190631 NGUYỄN MINH KHÔI MSSV: 2005190248 NGUYỄN QUAN MẬU MSSV: 2005191159 NGUYỄN THỊ HOÀNH ANH MSSV: 2005191012 NGUYỄN THỊ HỒNG NHƯ MSSV: 2005190471 TRƯƠNG VÕ HỒNG NGỌC MSSV: 2005190392 LÊ MAI NGỌC ÁNH MSSV: 2005190069 MAI HOÀNG THANH MAI MSSV: 20051901156 PHẠM QUỐC ANH MSSV: 2005191016 TRẦN DIỄM HẰNG MSSV: 2005190182 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, THÁNG 01 NĂM 2022 Nợi dung Nợi dung Bài 1: THÍ NGHIỆM CƠ ĐẶC I MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM .7 II CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1) Khái niệm cô đặc .7 2) Mục đích q trình cô đặc 3) Các phương pháp cô đặc 4) Cân vật liệu hệ thống cô đặc nồi 5) Cân nhiệt lượng III THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM 10 1) Sơ đồ thiết bị 11 2) Các bước tiến hành thí nghiệm 11 IV Tính tốn 14 1) Tính tốn 14 2) Kết luận 17 V TRẢ LỜI CÁC CÂU HỎI CHUẨN BỊ 19 Bài 2: THÍ NGHIỆM CHƯNG CẤT 22 I CƠ SỞ LÝ THUYẾT 22 1) II Mục tiêu ý nghĩa thực hành 22 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ THIẾT BỊ: 26 1) Phương pháp làm thí nghiệm 27 2) TRẢ LỜI CÁC CÂU HỎI CHUẨN BỊ 38 Bài 3: THÍ NGHIỆM TRUYỀN NHIỆT ỐNG LỒNG ỐNG 41 I CƠ SỞ LÝ THUYẾT 41 Các thông số 41 Các khái niệm 42 II Nguyên lý hoạt động 44 III Cơ sở lý thuyết 45 IV Trình tự thí nghiệm .51 V Sơ đồ thiết bị 54 VI THÍ NGHIỆM 55 1) Bảng kết từ phịng thí nghiệm 55 2) Kết luận 67 VII Câu hỏi chuẩn bị 68 Bài 4: THÍ NGHIỆM SẤY ĐỐI LƯU .75 I CƠ SỞ LÝ THUYẾT 75 1) Mục đích thí nghiệm .75 2) Các thơng số hỗn hợp khơng khí ẩm: 75 II CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ THIẾT BỊ SẤY 76 THIẾT BỊ SẤY 88 Các bước tiến hành thí nghiệm 89 Sơ đồ nguyên lý thiết bị: 90 Tính tốn 90 II KẾT LUẬN 98 III TRẢ LỜI CÁC CÂU HỎI CHUẨN BỊ 99 Bài 5: THÍ NGHIỆM CỘT CHÊM 104 I MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM 104 II CƠ SỞ LÍ THUYẾT 104 Khái niệm trình hấp thụ (hấp thu) 104 Ứng dụng trình hấp thu 105 Phương pháp lựa chọn dung môi hấp thu 105 Phương pháp hấp thu: 106 Cân vật chất cho trình hấp thu .107 Ảnh hưởng nhiệt độ áp suất lên trình hấp thu 107 III THIẾT BỊ HẤP THU .108 IV TRẢ LỜI CÁC CÂU HỎI CHUẨN BỊ 130 Bài 6: THÍ NGHIỆM LỌC KHUNG BẢN 135 I CƠ SỞ LÝ THUYẾT 135 Lọc chất lỏng 135 Nguyên tắc lọc 135 Áp suất lọc 136 Vật ngăn lọc 137 Chất trợ lọc 137 Máy lọc khung 137 II THÍ NGHIỆM 140 III TRẢ LỜI CÂU HỎI CHUẨN BỊ .147 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành báo cáo này, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Trần Lưu Dũng người truyền đạt kiến thức kinh nghiệm quý báu cho chúng em suốt thời gian học tập môn “Thực hành kỹ thuật thực phẩm” Chúng em biết hiểu thêm nhiều kiến thức hay bổ ích, thao tác vận hành thiết bị số thao tác xử lý cố Dù cố gắng tránh khỏi sai sót Nhóm chúng em mong thơng cảm và đóng góp ý kiến thầy để báo cáo hồn thiện Ći cùng, chúng em xin kính chúc thầy dồi sức khỏe, thành công công việc sống Chúng em xin chân thành cảm ơn! TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 Sinh viên thực hiện Nhóm Bài 1: I THÍ NGHIỆM CƠ ĐẶC MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM Khảo sát hoạt động tính hiệu suất thiết bị đặc loại nồi hai vỏ có cánh khuấy, dung dịch để tiến hành đặc nước đường, q trình đặc thực áp suất chân không  Khảo sát đặc tính động lực học lưu chất khả hoạt động cột chêm cách xác định:  - Ảnh hưởng vận tốc dịng khí lỏng lên tổn thất áp suất (độ giảm áp) qua cột  - Sự biến đổi hệ số ma sát cột khô fck theo chuẩn số Reynolds (Re) dịng khí suy hệ thức thực nghiệm  - Sự biến đổi thừa số  liên hệ độ giảm áp dòng khí qua cột khơ qua cột ướt theo vận tốc dòng lỏng  - Giản đồ giới hạn khả hoạt động cột (giản đồ ngập lụt gia trọng) II CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1) Khái niệm đặc Cơ đặc q trình làm tăng nồng độ dung dịc cách tách phần dung môi nhiệt độ sôi, dung môi tách khỏi dung dịch bay lên gọi thứ 2) Mục đích q trình đặc Làm tăng nồng độ chất hòa tan dung dịch Tách chất hòa tan dạng rắn (kết tinh) Tách dung môi dạng nguyên chất (cất nước) 3) Các phương pháp cô đặc Cơ đặc áp suất khí quyển: phương pháp đơn giản không kinh tế Cô đặc áp suất chân khơng: dùng cho dung dịch có nhiệt độ sơi cao, dễ phân hủy nhiệt, … Cơ đặc áp suất dư: dùng cho dung dịch không phân hủy nhiệt độ cao, sử dụng thứ cho trình khác 4) Cân vật liệu hệ thống cô đặc nồi ̶ Xét hệ thống nồi Trong đó: Gđ: khối lượng nguyên liệu, (kg); (kg/s) Gc: khối lượng sản phẩm (kg); (kg/s) W: lượng thứ (kg); (kg/s) xđ: nồng độ chất khô nguyên liệu, (phần khối lượng) xc: nồng độ chất khô sản phẩm, (phần khối lượng) Theo định luật bảo toàn vật chất Bảo toàn khối lượng: Gđ=Gc+W Bảo toàn chất khơ: Gđ xđ=Gc xc Giải ta có Lượng thứ Lượng thứ Nồng độ sản phẩm cuối 5) Cân nhiệt lượng Ký hiệu tđ: nhiệt độ nguyên liệu (độ) tc: nhiệt độ sản phẩm (độ) tn: nhiệt độ nước ngưng (độ) cđ: nhiệt dung riêng nguyên liệu (J/kg.độ) cc: nhiệt dung riêng sản phẩm (J/kg.độ) cn: nhiệt dung riêng nước ngưng (J/kg.độ) i: hàm lượng nhiệt đốt (J/kg) i’: hàm lượng nhiệt thứ (J/kg) Qcđ: tổn thất nhiệt cô đặc (J) Qcđ=0.01.∆q.Gc ∆q: tổn thất nhiệt cô đặc riêng (J/kg) Qmt: tổn thất nhiệt môi trường (J) Theo định luật bảo toàn nhiệt Gđ.cđ.tđ + D.i = Gc.cc.tc + W.i′ + D.cn.tn + Qcđ + Qmt Rút Lượng đốt tiêu tốn Trong q trình tính tốn nhiệt xem cc ≈ cđ ̶ Tính bề mặt truyền nhiệt Theo phương trình truyền nhiệt Trong Q: lượng nhiệt truyền, [J] K: Hệ số truyền nhiệt,[ W/m2.độ] F: Diện tích bề mặt truyền nhiệt, [m2] : Thời gian đặc,[s] hi: Hiệu số nhiệt độ hữu ích , [đơ] Rút bề mặt truyền nhiệt: [m2] III THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM Dung dịch đặc theo mẻ, nhập liệu lần từ thùng chứa dung dịch đầu Dung dịch sôi buồng bốc nhiệt truyền từ nước nóng bên vỏ ngồi Hơi thứ bốc lên từ dung dịch sôi dẫn qua thiết bị ngưng tụ ống xoắn để ngưng tụ thu hồi định lượng Một bơm chân khơng loại vịng nước sử dụng để tạo chân không cho hệ thống Hệ thống đặc gồm thiết bị sau: Nồi đặc hai vỏ có cánh khuấy Máy khuấy trộn Thiết bị ngưng tụ ống xoắn Bình chứa nước ngưng Bơm chân khơng loại vịng nước Áp kế đo độ chân không Nhiệt kế điện tử Hệ thống điện Xô nhựa chứa dung dịch đầu Nồi cô đặc hai vỏ Nồi chứa dung dịch đường có đường kính D=250mm, cao H=500mm, bề dày =5mm, chế tạo thép không gỉ AISI304 Thiết bị ngưng tụ ống xoắn Ống xoắn có đường kính Ф16 quấn thành vịng xoắn có đường kính D=150mm Ống xoắn gia cơng thép không gỉ AISI304 Bơm chân không Hệ thống sử dụng bơm chân khơng loại vịng nước 1HP 1) Sơ đồ thiết bị ∆P = P1 − P2 Áp suất tạo máy bơm, máy nén, cột nước,…Lượng nước lọc thu (m/s) V: thể tích nước lọc thu S: diện tích bề mặt lọc ∆t: thời gian lấy mẫu (kể từ lúc bắt đầu chảy) + Tính lượng nước lọc, lượng bã ẩm, lượng pha rắn, lượng pha lỏng Vh = V + V = V a + V Gh = G + G = G a + G Vh, Gh: khối lượng thể tích hỗn hợp huyền phù đem lọc V0, G0: thể tích khối lượng chất rắn khơ V1, G1: thể tích khối lượng nước lọc nguyên chất Va, Ga: thể tích khối lượng bã ẩm Độ ẩm bã: Áp suất lọc 1.1 Khi lọc với áp suất khơng đổi Trong μ: Độ nhớt (kg/m.s) V: thể tích nước lọc (m3) S: diện tích bề mặt lọc (m2) τ: Thời gian lọc ấn định trước r0: Trở lực riêng (1/m2) trở lực lớp bã tạo thành (1kg bã khô/1m2 bề mặt) X0=Va/V0: Tỉ số lượng bã ẩm (m3/lượng nước lọc (m3)) Rv: trở lực vách ngăn (1/m) 1.2 Lọc với tốc độ không đổi: W=const (Kém hiệu quả) Vật ngăn lọc Phải có tính chất phù hợp với huyền phù, gồm loại vải đan loại sau: sợi len polypropylen, clorinaxeton, pvc, sợi thủy tinh… chịu acid Chất trợ lọc Diatomit trắng tạo từ 94% SiO2, bề mặt riêng 20m 2/g, bền acid, sử dụng rộng rãi, tạo độ xốp 93% perolit: tạo từ sản phẩm núi lửa, chất trợ lọc không tan dung dịch lọc Máy lọc khung Cấu tạo Máy lọc khung gồm có dãy khung kích thước xếp liền nhau, khung có vải lọc Huyền phù đưa vào rãnh tác dụng áp suất vào khoảng trống khung Chất lỏng qua vải lọc sang rãnh theo van Các hạt rắn giữ lại tạo thành bã chứa khung Quá trình lọc – trở lực vải lọc bã lọc Lọc ép đưa tới kết lớp hạt rắn tạo thành vải lọc gồm mao quản bã lọc vật ngăn chuyển động dịng cần phải có pá suất để khác phục trở lực vật ngăn trở lực bã lọc Trở lực ống dẫn không đáng kể Trở lực bã lọc Phương trình Kozenky – Carman đo hiệu suất qua hạt rắn có dịng chảy dùng để tính hiệu áp suất qua vải lọc Trong đó: μ: độ nhớt nước lọc X0 = Va/V; Va – thể tích bã lọc; V – thể tích nước lọc S – diện tích bề mặt τ: Thời gian lọc r0: trở lực bã lọc Trở lực bã lọc thay đổi tùy theo tính chất bã lọc r0 = r’0.∆Ps (2) r0’: số s: số chịu nén; s = cho bã lọc khơng nén được, thơng thường s có giá trị từ 0.1 – Trở lực vải lọc Rv: Trở lực vật ngăn lọc Phương trình lọc tổng quát Phương trình (1) (3) đưa tới phương trình vi phân q trình lọc Tích phân với = const, thu Đặt lượng nước lọc riêng, (m3/m2) Phương trình (5) viết gọn lại sau: q2 + 2.C.q = K Trong đó: Nguyên lý lọc cấp II THÍ NGHIỆM Số liệu thực nghiệm Bảng 1: Bảng số liệu ghi nhận trình thực nghiệm P1= 0,4 (s) 40 31 30.5 32.33 30.46 V(l) 5 5 P2=0,95 (s) 15 16.2 15.65 16.28 15.79 5 5 V(l) P3=1,4 (s) 11.3 12.4 12.49 12.04 13.96 5 5 V(l) Xử lý số liệu a Diện tích bề mặt lọc: S = 2.n.a.b = 2.11.0,22.0,22 = 1.0648 (m2) (Trong đó: n: số khung lọc; a,b: kích thước dài, rộng khung lọc) Trong đó: b Tính suất q trình lọc (Q): Q = c Lượng nước lọc riêng: q = V S V τ V: thể tích nước lọc thu (lít) S: diện tích bề mặt lọc (m2) τ : Thời gian lọc (s)  Kết quả: P1=0,4 V Q 0.12  q 0.03 250 q 5 5 0.161 0.164 0.155 0.164 0.5 1.83 1.87 0.003 0.009 0.009 166.6 203.3 207.7 P2=0,95 V 5 5 Q 0.33 0.308 0.319 0.307 0.317  1.24 0.59 0.63 0.49 q 0.02 0.011 0.012 0.010 49.6 q 53.64 52.5 49 P3=1,4 V 5 5 Q 0.44 0.401 0.400 0.415 0.358  1.17 0.02 0.45 1.92 q 0.04 0.001 0.015 0.057 28.5 20 30 33.7 q Ta có phương trình: q2+ 2Cq= K  2qdq +2 Cdq = Kd  2q/K + 2C/K = d/dq  d/dq = 2q/K + 2C/K  y = 2x/K + 2C/K Vẽ đồ thị : - Giản đồ d/dq theo q với P1 = 0,4 : Dt/Dq 300 250 f(x) = 2146.62084765178 x + 176.310652920962 R² = 0.86318072879998 Axis Title 200 150 100 50 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.024 0.026 Axis Title Từ giản đồ ta có y = 2146.6x + 176.31 Từ ta có : 2/K = 2146.6  K= 0.00093 2C/K = 176.31  C= 0.082 - Giản đồ d/dq theo q với P2 = 0,95 : Dt/Dq 55 54 53 Axis Title 52 51 50 f(x) = − 125.436241610738 x + 53.0038255033557 R² = 0.155849904319351 49 48 47 46 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018 Axis Title Từ giản đồ ta có y = -125.44x + 53.004 0.02 0.022 Từ ta có : 2/K = -125.44  K= -0.016 2C/K = 53.004  C= -0.424 Giản đồ d/dq theo q với P3 = 1,4 : Dt/Dq 40 35 f(x) = 189.669638175144 x + 22.6444153120084 R² = 0.681063319050429 Axis Title 30 25 20 15 10 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 Axis Title Từ giản đồ ta có y = 189.67x + 22.644 Từ ta có : 2/K = 189.67  K= 0.0105 2C/K = 22.644  C= 0.1189 Vì suốt quà trình ta sử dụng nước lọc không lẫn bã nên ta khơng có trỡ lực bã Bảng 3: giá trị C, K ro theo P, với C P ro= ΔP μ K Xo K ro 0,4 0.082 0.00093 0,95 -0.424 -0.016 1,4 0.1189 0.0105 Kết luận 3.1 Đồ thị Giãn đồ /q theo q tuyến tính suy K C dựa vào dạng phương trình lý thuyết 3.2 Tính tốn -Diện tích bề mặt lọc lớn, dễ dàng thay đổi màng lọc theo loại dung dich lọc khác -Bỏ qua sai số trình tiến hành thí nghiệm, ta thấy tăng áp suất lượng nước đơn vị diện tích lọc tăng lưu lượng dung dịch lọc tăng theo -Qua phương trình ta thấy tốc độ lọc không thay đổi áp suất lọc biến thiên tuyến tính theo thời gian lọc Nguyên nhân sai số -Các thao tác kỹ thuật q trình thí nghiệm vụng -Các giá trị đo lấy sai số -Sai số q trình tính tốn, xử lý số liệu Cách khắc phục -Kiểm tra thiết bị trước sau làm thí nghiệm Báo cho phận sửa chữa có phát hư hỏng -Đọc kết tính tốn cẩn thận, lấy sai số mức tối thiểu III TRẢ LỜI CÂU HỎI CHUẨN BỊ Nêu mục đích thí nghiệm? Làm quen với cấu tạo nguyên lý hoạt động thiết bị lọc khung Biết chế độ vận hành, kiểm tra trước vận hành thiết bị Vận hành thí nghiệm lọc huyền phù CaCO3 nước với áp suất không đổi Xác định hệ số lọc theo số liệu thí nghiệm thu Lọc sử dụng dùng để làm gì? Cho ví dụ? Lọc sử dụng để phân riêng hay tách hỗn hợp không đồng (lỏng – rắn) hay nhũ tương thành hai hệ rắn lỏng khác Ví dụ: lọc nước rau má sau xay, lọc dầu sau ép,… Nêu phương pháp tạo chênh lệch áp suất lọc? Các phương pháp tạo chênh lệch áp suất lọc là: Làm dày hay làm mỏng vách lọc lớp bã lọc Thay đổi vận tốc chảy lưu chất.Tạo áp lực bên lọc hay đặt máy hút bên sản phẩm Lọc có máy chế độ, đặc trưng đại lượng nào? Lọc có chế độ lọc: lọc chân không lọc ép đặt trưng bề mặt lọc Lọc chân khơng bề mặt lọc đổi liên lục (cạo bã liên tục).Lọc ép thị phải tạo lớp bã đủ dày để tạo thành áo lọc Phương trình vi phân lọc nghiệm nó? Phương trình vi phân lọc là: (*) Đặt :lượng nước lọc riêng (m3/m2) Phương trình (*) viết gọn lại sau: q2+2.C.q=K Vậy nghiệm q Nêu cấu tạo nguyên lý họat động, ưu nhược điểm phạm vi sử dụng lọc khung bản? Cấu tạo: Máy lọc khung gồm có dãy khung kích thước xếp liền nhau, khung có vải lọc Huyền phù đưa vào rảnh tác dụng áp suất vào khoảng trống khung Chất lỏng qua vải lọc sang rãnh theo van Các hạt rắn giữ lại tạo thành bã chứa khung Nguyên lý hoạt động: cho huyền phù vào bên vách ngăn tạo bề mặt lớp huyền phù áp suất P1, Lỗ dẫn huyền phù nhập liệu khung nối liền tạo thành ống dẫn nhô để ghép với hệ thống cấp liệu Nước lọc chảy từ qua hệ thống đường ống lấy Bã giữ lại bề mặt vách ngăn lọc chứa khung Khi bã khung đầy dừng trình lọc để tiến hành rửa tháo bã Ưu điểm: Bề mặt lọc lớn Dịch lọc loại bỏ nấm men Tấm đỡ thay dễ dàng Lọc cặn bẩn Không cần người có chun mơn cao Nhược điểm: Cần nhiều thời gian vệ sinh Phải thay đỡ theo chu kỳ Giá thành đỡ cao Dịch chảy nhiều, phân bố không đồng Phải tháo khung cần giảm áp suất Kể tên vài loại thiết bị lọc lọc khung bản? Thiết bị lọc ép sử dụng cột lọc Thiết bị lọc chân không dạng thùng quay Thiết bị lọc ly tâm Thiết bị lọc ép,… Nêu phương pháp để tăng suất lọc? Các phương pháp để tăng suất lọc là: tăng áp lực lọc, tăng tốc độ lọc, gia nhiệt trình lọc để giảm độ nhớt Nêu yếu tố ảnh hưởng tới trình lọc? Các yếu tố ảnh hưởng tới trình lọc: Vận tốc lưu chất lọc Áp suất lọc Lớp bã lọc, tính chất vách ngăn Lớp vải lọc Hệ thống lọc hay thiệt bị lọc Trạng thái chất lọc, tính chất huyền phù Nhiệt độ lọc 10 Trình bày phương trình lọc áp suất khơng đổi ý nghĩa đại lượng? Phương trình lọc áp suất khơng đổi: Trong đó: độ nhớt (kg/ms) V thể tích nước lọc (m3) S diện tích bề mặt lọc (m2) thời gian lọc ấn đính trước r0 trở lực riêng (1/m2), trở lực lớp bã tạo thành (1kg bã khô/1m2 bề mặt) X0= Va/V0: tỉ số lượng bã ẩm (m3/ lượng nước lọc (m3)) Rv: trở lực vách ngăn (1/m) 11 Nêu phương trình lọc tốc độ không đổi ý nghĩa đại lượng? Phương trình lọc với tốc độ khơng đổi: W=const (kém hiệu quả) (N/m2) Trong đó: độ nhớt (kg/ms) V thể tích nước lọc (m3) S diện tích bề mặt lọc (m2) thời gian lọc ấn đính trước r0 trở lực riêng (1/m2), trở lực lớp bã tạo thành (1kg bã khô/1m2 bề mặt) X0= Va/V0: tỉ số lượng bã ẩm (m3/ lượng nước lọc (m3)) RV: trở lực vách ngăn (1/m) ...TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM o0o BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM GVHD: ĐÀO THANH KHÊ - VÕ PHẠM PHƯƠNG TRANG SVTH:... thành báo cáo này, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Trần Lưu Dũng người truyền đạt kiến thức kinh nghiệm quý báu cho chúng em suốt thời gian học tập môn ? ?Thực hành kỹ thuật thực. .. sản phẩm [kg] nồng độ % chất khô nguyên liệu [ phần khối lượng] nồng độ % chất khô sản phẩm [phần khối lượng] Bài 2: I 1) THÍ NGHIỆM CHƯNG CẤT CƠ SỞ LÝ THUYẾT Mục tiêu ý nghĩa thực hành Sau học