Giáo trình Kĩ thuật thực phẩm 1 (Nghề Công nghệ thực phẩm Cao đẳng)

Untitled ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH ĐỒNG THÁP TRƢỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG ĐỒNG THÁP GIÁO TRÌNH (Ban hành kèm theo Quyết định số /QĐ CĐCĐ ngày tháng năm 2017 của Hiệu trưởng trường Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp[.]

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH ĐỒNG THÁP TRƢỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG ĐỒNG THÁP GIÁO TRÌNH (Ban hành kèm theo Quyết định số /QĐ-CĐCĐ ngày tháng năm 2017 Hiệu trưởng trường Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp) MÔN HỌC: KĨ THUẬT THỰC PHẨM NGÀNH, NGHỀ: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Đồng Tháp, năm 2017 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Giáo trìn biên soạn theo hướng tích hợp kiến thức kỹ cần có nghề cơng nghệ thực phẩm Giáo trình cập nhật kiến thức tổng quát cân vật chất cân lượng chế biến thực phẩm Để hồn thiện giáo trình tơi nhận ý kiến đóng góp cán kỹ thuật, công ty doanh nghiệp, quý thầy cô Lãnh đạo Trường Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp Tôi xin gởi lời cảm ơn đến cán kỹ thuật, công ty doanh nghiệp, Lãnh đạo Trường q thầy tham gia đóng góp ý kiến để giúp tơi hồn thành giáo trình Trong q trình biên soạn chắn khơng thể tránh khỏi thiếu sót, mong nhận ý kiến đóng góp, hỗ trợ từ cán kỹ thuật, cơng ty doanh nghiệp, đồng nghiệp để giáo trình hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! Đồng Tháp, ngày 15 tháng năm 2017 Chủ biên Trần Hồng Tâm i MỤC LỤC  Trang LỜI GIỚI THIỆU i MỤC LỤC ii GIÁO TRÌNH MƠN HỌC KĨ THUẬT THỰC PHẨM Chƣơng 1: ĐƠN VỊ VÀ THỨ NGUYÊN Định nghĩa số thuật ngữ .2 Các hệ thống đo đạt: Hệ thống đơn vị quốc tế SI Chuyển đổi đơn vị .3 CHƢƠNG 2: CÂN BẰNG VẬT CHẤT Khái niệm cân vật chất: Các nguyên tắc CHƢƠNG 3: CÂN BẰNG NĂNG LƢỢNG .18 Các nguyên tắc chung: .18 Các thuật ngữ lượng 18 Các đặc tính bão hồ q nhiệt 21 Cân lượng 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO 33 ii GIÁO TRÌNH MƠN HỌC KĨ THUẬT THỰC PHẨM Tên môn học/mô đun: Kĩ thuật thực phẩm Mã môn học, mô đun: CCN 202 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học/ mơ đun: - Vị trí: Mơn sở ngành - Tính chất: Mơn bắt buộc - Ý nghĩa vai trị mơn học/mơ đun: Mơn học trang bị kiến thức cân vật chất cân lượng dùng chế biến thực phẩm Mục tiêu môn học/ mô đun: - Về kiến thức: Giúp sinh viên + Biết khái niệm đơn vị thứ nguyên + Hiểu nguyên lý cân vật chất lượng trình chế biến thực phẩm + Trình bày khái niệm sở trình truyền khối (khuếch tán, trích lý, thẩm thấu) thực phẩm - Về kỹ năng: + Tính tốn thành phần khối lượng, lượng chế biến thực phẩm + Phân tích đánh giá tác động q trình truyền khối (khuếch tán, trích ly, thẩm thấu) lên chất lượng sản phẩm hiệu làm việc chế biến thực phẩm - Về lực tự chủ trách nhiệm: + Khả giao tiếp, làm việc độc lập làm việc nhóm hiệu + Trung thực, kỹ luật, tinh thần trách nhiệm, đạo đức nghề nghiệp khả thích nghi Nội dung môn học/mô đun: Thời gian (giờ) Số TT Tên chƣơng, mục Thực hành, Tổng số Lý thuyết thínghiệm, thảo Kiểm tra luận, tập Chương 1: Đơn vị thứ nguyên 2 Chương 2: Cân vật chất 13 10 Chương 3: Cân lượng 38 11 26 60 27 30 Cộng Chƣơng 1: ĐƠN VỊ VÀ THỨ NGUYÊN Mã Chƣơng: Giới thiệu: Kiến thức hệ thống đo lường sử dụng giới đơn vị đo lường thường dùng kỹ thuật Mục tiêu: Trình bày hệ thống đơn vị biết chuyển đổi hệ thống đơn vị Định nghĩa số thuật ngữ - Thứ nguyên (Dimension): dùng để định rỏ tính chất vật lý xét đến Ví dụ: thời gian, khoảng cách, khối lượng - Đơn vị (Unit): dùng để định rõ độ lớn kích cỡ thứ nguyên xét đến Ví dụ: m cho chiều dài, kg cho khối lượng - Đơn vị (Base unit): đơn vị độc lập thứ nguyên Nó dùng để định rỏ thứ nguyên Ví dụ: đơn vị chiều dài, khối lượng thời gian - Đơn vị chuyển hoá (Derived units): hỗn hợp thứ nguyên khác Ví dụ: đơn vị lực bao gồm thứ nguyên khối lượng, chiều dài thời gian * Nhƣ vậy: + Thứ nguyên: khái niệm để đo lường như: cơng, diện tích, vận tốc, khối lượng + Đơn vị: khái niệm để diễn tả thứ nguyên như: kg, m Các hệ thống đo đạt: Có hệ thống đo đạc sử dụng phổ biến giới là: - Hệ AES (American Engineering System): hệ thống lường Anh-Mỹ - Hệ CGS (viết tắt đơn vị là: cm, g, s) - Hệ SI (cải tiến hệ CGS) (1960): hệ thống đo lường sử dụng phổ biến giới Hệ thống đơn vị quốc tế SI 3.1 Các đơn vị hệ SI ký hiệu chúng Hệ đo lường quốc tế SI: hệ đo lường sử dụng rộng rãi Nó sử dụng hoạt động kinh tế, thương mại, khoa học, giáo dục công nghệ phần lớn nước giới * Một số đơn vị hệ đo lường quốc tế SI: - Đơn vị đo chiều dài: mét (m) - Đơn vị đo khối lượng: kilogam (kg) - Đơn vị đo thời gian: giây (s) - Đơn vị đo cường độ dòng điện: Ampe (A) - Đơn vị đo nhiệt độ độ: Celsius (oC) hay Kelvin (K) 3.2 Một số điều cần ý sử dụng hệ thống đơn vị SI Điểm chủ yếu hệ SI biểu thức thứ nguyên thuật ngữ có đơn vị là: mét, kilogam giây Nhiều đại lượng vật lý qui ước tên, biểu diễn số hạn đơn vị sử dụng phương trình thứ nguyên Khi sử dụng đúng, tính liên kết SI đảm bảo tính chắn thứ nguyên, tất đại lượng sử dụng cho thay đổi vào phương trình đơn vị SI Chuyển đổi đơn vị 4.1 Phƣơng trình thứ nguyên (Dimensional Equation) Một phương trình mà chứa số đơn vị gọi phương trình thứ ngun Các đơn vị phương trình thứ nguyên xử lý giống số hạng đại số Tất phương trình tốn học thực chữ số phải thực đơn vị tương ứng Ví dụ: 4m2  16m  J  kg  K  J   10kg 5K   5105   250J  kg  K   kg  K   5 4.2 Chuyển đổi đơn vị cách dùng phƣơng trình thứ nguyên Xác định hệ số chuyển đổi thích hợp, để sử dụng chuyển đổi đơn vị dễ dàng phương trình thứ nguyên Trình tự sau sử dụng để thành lập phương trình thứ nguyên cho chuyển đổi: (1) Đặt đơn vị đáp số phía bên trái phương trình (2) Số biến đổi đơn vị đưa vào phía bên phải phương trình (3) Thành lập hệ số chuyển đổi tỷ lệ (4) Nhân liên tục các hệ số chuyển đổi chẳn hạn như: đơn vị ban đầu rút gọn cách có hệ thống khử thay vào chổ cũ với đơn vị thích hợp Ví dụ 1.1: Chuyển đổi BTU/(lb oF) sang J/(g K) Giải J BTU   hệ số chuyển đổi thích hợp g  K lb 0 F Tử số J bên trái tương ứng với BTU phía bên phải phương trình Hệ số chuyển đổi 1055 J/BTU Vì đơn vị thích hợp có J tử số nên hệ số chuyển đổi phải có J tử số Hệ số 9,48 x 104 BTU/J có từ tra bảng, đưa vào J/9,48 x 104 BTU phương trình thứ nguyên Các hệ số khác cần 2,2046 x 103 lb g lb/453,6 g 1,8 0F/K Phương trình thứ nguyên là: J BTU 1054,8 J 2,2046 103 lb 1,80 F  g  K lb  F BTU g K Hình thức phương trình thứ nguyên là: J BTU J lb 1,80 F  g  K lb F 9,4810-4 BTU 453,6 g K Khử đơn vị chuyển sang phương trình số học: J BTU   4,185 g  K lb F Ví dụ 1.2: Nhiệt qua thành lò điện 6500 BTU/h Nếu lò hoạt động h có kW.h điện sử dụng để trì nhiệt độ lị (nhiệt vào = nhiệt đi)? Giải Để giải tập này, cần diễn đạt lại câu hỏi Chế độ cung cấp 6500 BTU/h cho h cần kW.h? Cơng suất lượng/thời gian vậy, tích cơng suất thời gian lượng lượng Năng lượng BTU biến đổi thành J Phương trình thứ nguyên là: J 6500 BTU 2h 1054,8 J h BTU W  J / s; vậy, W  s  J, kW  h  kW  h  W  s kW h 1000 W 3600 s 6500 BTU h 1054,8 J kW h h BTU 1000 W 3600 s kW.h  3,809 Một phương trình thứ nguyên để lựa chọn là: kW  h  6500 BTU h h 1,757 10 -2 kW  3,809 h 60 BTU / Ví dụ 1.3: Một bảng cho độ nhớt nước nhiệt độ khác lập thành danh sách độ nhớt đơn vị lb/(ft  h) Xác định đơn vị SI thích hợp tính hệ số chuyển đổi Đơn vị gốc có đơn vị khối lượng (lb), khoảng cách (ft), thời gian (h) Các đơn vị SI tương đương kg/(m  s) Giải Phương trình thứ nguyên cho chuyển đổi là: kg lb   hệ số chuyển đổi m  s ft  h = lb lb kg 3,281 ft h   4,13 104 m 3600 s ft  h ft  h 2,2046 lb Độ nhớt SI biểu diễn theo Pas Thấy rằng, điều có đơn vị tương tự ví dụ trước Pa  s  kg  m s kg N s  2 m s m s m Bài tập Chƣơng Bài 1: Sữa chảy đầy đường ống d = 1,8 cm làm đầy tank chứa có đường kính 12,4 ft3 thời gian 1h Tính vận tốc dòng sữa đường ống theo đơn vị m/s Bài 2: Hòa tan 20 kg NaCl 100 kg H2O dung dịch có khối lượng riêng 1323 kg /m3 Tính nồng độ dung dịch theo đơn vị: - Phần Trăm khối lượng - Phần trăm thể tích - Phần mol Nồng độ mol