Đang tải... (xem toàn văn)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM THƯC TẬP KĨ THUẬT THỰC PHẨM (NS113) PHÚC TRÌNH TRUYỀN NHIỆT Sinh viên Võ Ngọc Trân GIẢNG VIÊN HƯỚNG MSSV B1900904 DẪN Ths Đoà[.]
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM THƯC TẬP KĨ THUẬT THỰC PHẨM (NS113) PHÚC TRÌNH TRUYỀN NHIỆT Sinh viên: Võ Ngọc Trân GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: MSSV: B1900904 Ths Đoàn Anh Buổi thực tập: thứ ngày Dũng 03/03/2022 ( nhóm 04) BÀI 1: TRUYỀN NHIỆT TRONG HỆ THỐNG BẤT ỔN ĐỊNH I Mục đích thí nghiệm Xác định hệ số truyền nhiệt tổng quát hệ thống gia nhiệt dung dịch thực phẩm lỏng nước nóng Ảnh hưởng độ nhớt dung dịch hệ số truyền nhiệt tổng quát II Phương tiện thí nghiệm Dụng cụ - Bể điều nhiệt - Ống đong - Thermocouple - Hộp đựng nguyên liệu - Brix kế - Thước đo - Đồng hồ bấm Nguyên liệu - Nước công nghiệp: 1800 ml - Đường tinh luyện RE: 200g III Tiến hành thí nghiệm Chuẩn bị nước công nghiệp dung dịch đường Pha dung dịch đường 20%: 200g đường + 800g (800ml) nước công nghiệp Tra xác định độ nhớt nước đường nhiệt độ nồng độ tương ứng Cho nước vào bể điều nhiệt gia nhiệt nước đến 100°C Đo đường kính hộp, cân khối lượng hộp Cố định chiều cao nước cơng nghiệp đường sau cân lại hộp chứa nguyên liệu Đặt thermocouple vào hộp sau cho chạm vào nguyên liệu không chạm đáy hộp để theo dõi nhiệt độ nguyên liệu Ghi nhận thay đổi nhiệt độ theo thời gian gia nhiệt (30 giây/lần) cho loại nguyên liệu IV - Số liệu thí nghiệm Chiều cao hộp: h = 67,03mm = 0,06703m - Đường kính hộp: d = 114,7 mm = 0,1147m - Khối lượng hộp: mh = 90,5g = 0,0905kg - Khối lượng nước: mn = 820,1g = 0,8201kg - Khối lượng đường: msucrose = 820g = 0,820kg - Khối lượng riêng nước t0 = 31,5°C: Cpn = 4181 kJ/kg°C - Khối lượng riêng đường t0 = 29,9°C: Cpsucrose = 4138 kJ/kg°C Bảng 1: Mối quan hệ thời gian nhiệt độ dung dịch nước dung dịch đường 20% V Thời gian (giây) Nhiệt độ dung dịch nước (°C) 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 510 540 570 600 630 660 690 31,5 32,3 33,8 35,3 37 38,4 41,8 46,9 51 56,7 60,9 65,8 70,8 74,5 77,8 80,9 83,9 86 88 89,4 90,8 91,6 92,5 93,1 Báo cáo kết Xử lí số liệu Dung dịch nước: TE = 100°C ; To = 31,5°C Nhiệt độ dung dịch đường 20% (°C) 29,6 30,4 32,4 33,2 35 37,4 42 47,9 52,1 57,8 61,1 65,5 68,9 73 76,3 78,5 80,7 82,7 84,4 86,3 87,3 88,4 89,4 90,3 Bảng 2: Sự thay đổi nhiệt độ dung dịch nước theo thời gian gia nhiệt TT Thời gian (giây) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 510 540 570 600 630 660 690 Nhiệt độ T (°C) 31,5 32,3 33,8 35,3 37 38,4 41,8 46,9 51 56,7 60,9 65,8 70,8 74,5 77,8 80,9 83,9 86 88 89,4 90,8 91,6 92,5 93,1 TE−T0 ln TE−T0 T E−T T E−T 1,012 1,035 1,059 1,087 1,112 1,177 1,290 1,398 1,582 1,752 2,003 2,346 2,686 3,086 3,586 4,255 4,893 5,708 6,462 7,446 8,155 9,133 9,928 0,012 0,034 0,057 0,084 0,106 0,163 0,255 0,335 0,459 0,561 0,695 0,853 0,988 1,127 1,277 1,448 1,588 1,742 1,866 2,008 2,099 2,212 2,295 Dung dịch đường 20%: TE = 100°C ; To = 29,6°C Bảng 3: Sự thay đổi nhiệt độ dung dịch đường theo thời gian gia nhiệt TT 10 Thời gian (giây) 30 60 90 120 150 180 210 240 270 Nhiệt độ T (°C) 29,6 30,4 32,4 33,2 35 37,4 42 47,9 52,1 57,8 TE−T0 ln TE−T0 T E−T T E−T 1,011 1,041 1,054 1,083 1,125 1,214 1,351 1,470 1,668 0,011 0,041 0,052 0,080 0,117 0,194 0,301 0,385 0,512 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 300 330 360 390 420 450 480 510 540 570 600 630 660 690 61,1 65,5 68,9 73 76,3 78,5 80,7 82,7 84,4 86,3 87,3 88,4 89,4 90,3 1,810 2,041 2,264 2,607 2,970 3,274 3,648 4,069 4,513 5,139 5,543 6,069 6,642 7,258 0,593 0,713 0,817 0,958 1,089 1,186 1,294 1,403 1,507 1,637 1,713 1,803 1,893 1,982 Vẽ đồ thị Đồ thị biểu diễn thay đồi nhiệt độ dung dịch nước dung dịch đường thời gian gia nhiệt 2.500 2.000 〗 f(x) = 0.00296476608610591 x R² = 0.961731517612484 f(x) = 0.00264674008739841 x 〖ln ( − 0)/( − ) R² = 0.97732992716326 1.500 1.000 0.500 0.0000 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 510 540 570 600 630 660 690 720 Thời gian t Dung dich nước Linear (Dung dịch đường) Linear (Dung dich nước) Hệ số truyền nhiệt K Dung dịch nước: T −T ln E T E −T = K∗F t (1) m ∗C p Với: F: diện tích bề mặt truyền nhiệt (m2) TE: nhiệt độ mơi trường nước nóng (°C) Dung dịch đường T0: nhiệt độ ban đầu (ở thời điểm t=0) vật liệu gia nhiệt (°C) T: nhiệt độ dung dịch đun nóng thời gian tương ứng (°C) Dựa vào đồ thị hệ số góc a phương trình có giá trị: K∗F a∗m∗C = 0,003 hay K = m∗C p a= F Ta có diện tích bề mặt truyền nhiệt: 0,1147 0,1147 F = 2π*r*h+2π*r = 2π*r*r*h+2π*r = 2π*h+2π*r*h+2π*r = 2π*r = 2π*r*h+2π*r = 2π* *r*h+2π*r = 2π*0,06703+2π*r*h+2π*r = 2π* = 0,3845m2 Từ (1) (2) Suy ra: K = 0,003∗0,8201∗4181 0,3845 p (2) = 26,75 (W/m2K) Dung dịch đường 20%: TE−T0 ln K∗F = T E−T m∗C p t (1) Với: F: diện tích bề mặt truyền nhiệt (m2) TE: nhiệt độ mơi trường nước nóng (°C) T0: nhiệt độ ban đầu (ở thời điểm t=0) vật liệu gia nhiệt (°C) T: nhiệt độ dung dịch đun nóng thời gian tương ứng (°C) Dựa vào đồ thị hệ số góc a phương trình có giá trị: K∗F a∗m∗C p a= = 0,0026 hay K = F Ta có diện tích bề mặt truyền nhiệt: 0,1147 0,1147 F = 2π*r*h+2π*r = 2π*r*r*h+2π*r = 2π*h+2π*r*h+2π*r = 2π*r = 2π*r*h+2π*r = 2π* *r*h+2π*r = 2π*0,06703+2π*r*h+2π*r = 2π* = 0,3845 m2 m∗C p Từ (1) (2) Suy ra: K = 0,0026∗0,820∗4138 0,3845 = 26,47 (W/m2K) (2) BÀI 2: CHIÊN THỰC PHẨM I Mục tiêu thí nghiệm Đánh giá q trình ảnh hưởng nhiệt độ thời gian chiên dối với nhiệt độ bề mặt trung tâm sản phẩm Tính lượng nước lượng chất béo thấm vào sản phẩm Khảo sát thay đổi tính chất vật lý, cấu trúc cảm quan sản phẩm chiên II Phương tiện thí nghiệm Dụng cụ: - Dĩa giấy - Giấy thấm dầu - Thermocuople - Cân điện tử - Thước - Thiết bị chiên - Vợt lưới inox để nhúng sản phẩm chiên Nguyên liệu - Khoai tây dạng que - Dầu thực vật III Tiến hành thí nghiệm Rửa gọt vỏ khoai tây, cắt thành miếng hình que với kích thước phù hợp (12x12x40mm), cân khối lượng Cho dầu thực vật vào thiết bị chiên tiến hành gia nhiệt đến nhiệt độ yêu cần, lựa chọn nhiệt độ dầu (120°C 140°C) để nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ dầu đến chất lượng sản phẩm Theo dõi mức thời gian (60, 120, 180 giây) Đặt que khoai tây vào vợt lưới tiến hành chiên Sau chiên, đặt thermocouple vào trung tâm miếng khoai tây để đo nhiệt độ, dùng giấy thấm bớt dầu, cân khối lượng sau chiên ghi nhận kết vào bảng số liệu IV - Số liệu thí nghiệm Nhiệt độ đầu: T0 = 27°C Thí nghiệm 1: Bảng 1: Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian chiên ảnh hưởng đến thay đổi tính chất hóa lý khoai tây 120°C Nhiệt độ dầu Thời gian ăn (°C) chiên (s) 120 60 120 180 Nhiệt độ tâm mẫu (°C) 62,2 87,2 90,3 Khối lượng ban Khối lượng sau đầu mẫu (g) chiên mẫu (g) 19 19 18,5 17,5 16 15 Thí nghiệm 2: Bảng 2: Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian chiên ảnh hưởng đến thay đổi tính chất hóa lý khoai tây 140°C V Nhiệt độ dầu Thời gian ăn (°C) chiên (s) 140 60 120 180 Nhiệt độ tâm mẫu (°C) 74,9 94,4 97,2 Khối lượng ban Khối lượng sau đầu mẫu (g) chiên mẫu (g) 18,5 18,5 19 16 15 14,5 Báo cáo kết Xử lí số liệu Thí nghiệm 1: Bảng 3: Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian chiên ảnh hưởng đến thay đổi tính chất hóa lý khoai tây 120°C Nhiệt độ dầu ăn (°C) 120 Thời gian chiên (s) 60 120 180 Nhiệt độ tâm mẫu (°C) 62,2 87,2 90,3 Độ ẩm (%) 7,9 15,8 21 Thí nghiệm 1: Bảng 4: Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian chiên ảnh hưởng đến thay đổi tính chất hóa lý khoai tây 140°C Nhiệt độ dầu ăn (°C) 140 Thời gian chiên (s) 60 120 180 Nhiệt độ tâm mẫu (°C) 74,9 94,4 97,2 Độ ẩm (%) 13,5 18,9 23,7 Vẽ đồ thị Quan hệ nhiệt độ trung tâm mẫu thí nghiệm theo thời gian Đồ thị biểu diễn thay đồi nhiệt độ mẫu theo thời gian 120°C 100 95 Nhiệt độ tâm mẫu (°C) 90.3 90 87.2 85 80 75 70 65 62.2 60 55 50 50 70 90 110 130 150 170 190 Thời gian chiên (s) Đồ thị biểu diễn thay đồi nhiệt độ mẫu theo thời gian 140°C 100 97.2 94.4 Nhiệt độ tâm mẫu (°C) 95 90 85 80 74.9 75 70 65 60 55 5050 70 90 110 130 150 Thời gian chiên (s) Kết luận: Việc ổn định nhiệt độ dầu chế độ chiên khác thật cần thiết, điều ảnh hưởng trực tiếp đến nhiệt độ, cấu trúc cảm quan nguyên liệu 170 190 Phần trăm ẩm theo thời gian nhiệt độ khác Đồ thị biểu diễn phần trăm ẩm mẫu theo thời gian 120°C (%) 23 21 21 Độ ẩm 19 17 15.8 15 13 11 7.9 50 75 100 125 150 175 Thời gian chiên t (s) Đồ thị biểu diễn phần trăm ẩm mẫu theo thời gian 140°C 25 23.7 23 21 18.9 (%) 19 17 Độ ẩm 15 13.5 13 11 50 70 90 110 130 150 170 thời gian t (s) Kết luận: nhiệt độ cao, thời gian chiên lâu phần trăm ẩm nhiều (lượng nước khỏi nguyên liệu nhiều), đồng thời lượng dầu thấm vào nguyên liệu phần thay cho lượng nước 190 Thảo luận trả lời câu hỏi Câu 1: Tại nhiệt độ trung tâm mẫu khoai tây chiên không vượt qua 103°C Vì lượng nước khoai tây chưa hoàn toàn lượng dầu thấm vào chưa đồng (lớp ngồi giịn thấm đầu cịn trung tâm giữ độ ẩm), thời gian chiên lâu có thay đổi nhiệt độ, lẫn tính chất hóa lý khoai tây Câu 2: Các thông số cấu trúc sản phẩm với thời gian chiên nhiệt độ dầu khác Nhiệt độ dầu cao, thời gian chiên lâu khối lượng mẫu giảm (sự nước tăng), nhiệt độ mẫu tăng Cấu trúc mẫu co nhỏ lại nước phân tử dầu vào làm thay đổi màu sắc mẫu Câu 3: Hãy suy nghĩ phần trăm dầu chiên thấm vào thay đổi sử dụng loại dầu có độ nhớt nhỏ, trung bình lớn để chiên khoai tây Phần trăm dầu chiên thấm vào khoai tây với loại dầu: độ nhớt nhỏ > độ nhớt trung bình > độ nhớt lớn Độ nhớt thấp phần trăm dầu thâm vào mẫu nhiều Tốc độ chiên nhanh, nước diễn nhanh 10 BÀI 3: GIA NHIỆT THỰC PHẨM BẰNG MICROWAVE I Mục tiêu thí nghiệm Vận hành thiết bị microwave đo nhiệt độ Quan sát ảnh hưởng lượng microwave tốc độ nâng nhiệt, lượng hấp thu hiệu suất Quan sát ảnh hưởng thành phần khác nước, dầu tốc độ nâng nhiệt lượng hấp thụ II Phương tiện thí nghiệm Dụng cụ: - Cốc thủy tinh chịu nhiệt - thermocouple - Cân điện tử - Ống đong - Thiết bị microwave Nguyên liệu - Nước công nghiệp - Dầu thực vật III Tiến hành thí nghiệm Chuẩn bị cốc nước cơng nghiệp cốc dầu thực vật với thể tích 150ml cốc Gia nhiệt nước công nghiệp dầu thực vật microwave lúc mức lượng (200W 300W) mức thời gian (60, 120 180 giây) Đo nhiệt độ cốc sau gia nhiệt ghi nhận kết IV.Số liệu thí nghiệm - Nhiệt độ ban đầu nước cơng nghiệp: T0n = 30,7°C - Nhiệt độ ban đầu dầu ăn: T0d = 29,5°C - Thể tích dầu nước: Vd = Vn = 150ml - Nhiệt dung riêng nước: Cp = 4181 Kj/kg.°C - Nhiệt dung riêng dầu: Cp = 1970 Kj/kg.°C - Khối lượng riêng nước: ρ = - Khối lượng riêng dầu: ρ = 997 920 11 106 kg/m 106 kg/m3 Gia nhiệt 200W Bảng 1: Mối quan hệ thời gian nhiệt độ nước dầu thực vật 200W Loại nguyên liệu Thời gian gia nhiệt (s) 60 Nước công nghiệp Dầu thực vật Nhiệt độ sau gia nhiệt (°C) 30,7 79,2 120 180 60 100,2 98,6 29,5 53,2 120 180 75,9 87,3 Gia nhiệt 300W Bảng 2: Mối quan hệ thời gian nhiệt độ nước dầu thực vật 300W Loại nguyên liệu Thời gian gia nhiệt (s) 60 Nước công nghiệp Dầu thực vật Nhiệt độ sau gia nhiệt (°C) 30,7 44,1 120 180 60 98,3 101,3 29,5 39,6 120 180 71,3 84,1 V Báo cáo kết Vẽ đồ thị Gia nhiệt 200W Đồ thị biểu diễn thay đổi nhiệt độ theo thời gian nước gia nhiệt microwave 100.2 100 98.6 f(x) = 0.3745 x + 43.47 R² = 0.800614770832557 79.2 độ (°C) 120 Nhiệt 80 60 30.7 40 20 0 20 40 60 80 100 Thời gian t (s) 120 140 160 180 200 12 ΔTT ΔTt nước mức 200W : 0,3745 °C/s Từ đồ thị suy tốc độ gia nhiệt Đồ thị biểu diễn thay đổi nhiệt độ theo thời gian dầu gia nhiệt microwave 100 87.3 90 f(x) = 0.326833333333333 x + 32.06 75.9 80 Nhiệt độ °C R² = 0.978062325539991 70 60 50 40 53.2 29.5 30 20 10 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Thời gian t (s) - Từ đồ thị suy tốc độ gia nhiệt ΔTT ΔTt dầu mức 200W : 0,3268 °C/s Gia nhiệt 300W Đồ thị biểu diễn thay đổi nhiệt độ theo thời gian nước gia nhiệt microwave 120 101.3 98.3 100 Nhiệt độ °C - f(x) = 0.443333333333333 x + 28.7 R² = 0.88710243628449 80 60 44.1 4030.7 20 00 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 thời gian t (s) - Từ đồ thị suy tốc độ gia nhiệt ΔTT ΔTt nước mức 200W : 0,4433 °C/s 180 20