BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐẠO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ◆◆◆&◆◆◆ BÁO CÁO THỰC TẬP TỔNG KÊ VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG (NS112) Giảng viên phụ trách GS[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐẠO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ◆◆◆&◆◆◆ BÁO CÁO THỰC TẬP TỔNG KÊ VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG (NS112) Giảng viên phụ trách: GS TS Nguyễn Văn Mười Giảng viên hướng dẫn: Trần Bạch Long Họ tên sinh viên: Thái Mỹ Lan MSSV: B2107379 Lớp: NN2108A1 Nhóm Buổi thực tập: Sáng thứ 2, tiết 1,2 (13/03/2023) BÀI 1: CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO QUÁ TRÌNH SẤY Mục đich thí nghiệm: Theo dõi sư ẩm q trình sấy thực phẩm sở xác định giá trị độ ẩm ban đầu nguyên liệu, khối lượng vật liệu sấy khối lượng sản phẩm sau sấy Từ tính tốn cân vật chất để xác định khối lượng nước loại bỏ trình dự đoán độ ẩm sản phẩm sấy So sánh kết tính tốn lý thuyết với thực nghiệm đưa nhận xét Cơ sở lý thuyết: Sấy q trình bảo quản thực phẩm sử dụng từ lâu đời Trong trình sấy, ẩm tách khỏi vật liệu làm cho thực phẩm có độ hoạt động nước (aw) thấp, tạo điều kiện dễ dàng cho việc bảo quản khả ức chế hoạt động vi sinh vật tốc độ số phản ứng hóa học hạ thấp hoạt tính enzyme Sử dụng khơng khí nóng để sấy thực phẩm khay hình thức sấy phổ biến cơng nghiệp thực phẩm Đây q trình phức tạp kết hợp trình: truyền moment, truyền nhiệt truyền vật chất Ngoài đặc tính thực phẩm tính chất mơi trường sấy ảnh hưởng lớn đến q trình ẩm Trong q trình sấy việc dự đốn giá trị độ ẩm vật liệu theo thời gian sấy vấn đề ln quan tâm để kiểm sốt điều khiển q trình Tính tốn cân vật chất cho trình sấy từ số liệu thu nhận ban đầu kết hợp với giá trị khối lượng thực phẩm thời điểm khảo sát xác định độ ẩm tương ứng W F SẤY XF P XP Sơ đồ khối trình sấy Trong đó: F: khối lượng vật liệu thời điểm đầu, g P: khối lượng vât liệu thời điểm t, g W: khối lượng ẩm thời gian sấy t, g t: thời gian sấy lần khảo sát, Phương tiện thí nghiệm: 3.1 Dụng cụ: - Máy sấy khơng khí nóng đối lưu - Cân, - Thiết bị đo độ ẩm nhanh - Dụng cụ thí nghiệm thơng thường 3.2 Ngun liệu - Củ cải trắng (Một loại nguyên liệu dễ hư hỏng có độ ẩm cao - Cà rốt - Cá cơm Tiến hành thí nghiệm: - Chuẩn bị 500g củ cải trắng cắt thành lát mỏng có độ dày khảng 2mm - Tiến hành phân tích độ ẩm ban đầu máy phân tích ẩm nhanh phân tích độ Brix ban đầu - Cho mẫu vật liệu lên khay phòng sấy - Bật cầu dao điện điều khiển hệ thống sấy ổn định - Điều chỉnh vận tốc khơng khí khỏi máy sấy (bằng tay ) - Các thông số cần theo dõi q trình sấy: + Nhiệt độ khơng khí nóng: điều chỉnh mức 65˚C + Sấy mẫu sấy - Kết thúc trình sau ghi nhận khối lượng sau sấy Báo cáo kết quả: 5.1 Số liệu vật liệu sấy: Các số liệu ban đầu: - Độ ẩm ban đầu vật liệu 92.5% - Khối lượng vật liệu: 500 gam - Độ Brix vật liệu: Trước sấy (%) 4.8 Sau sấy (%) - Sự thay đổi khối lượng mẫu theo thời gian tương ứng: Bảng Thời gian ( phút) 120 Khối lượng mẫu ( gam) 500 380 5.2 Tính tốn q trình sấy: Dựa phương trình cân vật chất với khối lượng độ ẩm ban đầu nguyên liệu xác định trước, thời điểm t tiến hành cân khối lượng P tương ứng (Bảng 1) để thu nhận giá trị độ ẩm sản phẩm Kết tính tốn thể Bảng với độ ẩm xác định thiết bị phân tích ẩm nhanh W 500g Củ cải (F) Độ ẩm ban đầu: 92.5% Đọ Brix ban đầu : 4.8% SẤY 120 phút 380g Củ cải sau sấy Độ ẩm sau sấy: ? Độ Brix sau sấy: 6% Tính tốn q trình sấy: -Gọi F, W, P khối lượng nhập liệu, lượng nước bay hơi, sản phẩm - Gọi x, y, z phân khối lượng ẩm, chất khơ hồ tan chất khơ Độ ẩm theo tính tốn: - Chọn tính 500g nhập liệu - Cân theo cấu tử chất khô: F∗(1−xF )=P∗(1−xP ) F∗(1−x¿¿ F) 500∗(1−0.925 ) x P =1− =1− =0.9013=90.13% ¿ P380 Vậy độ ẩm cuối trình sấy 90.13%% Độ ẩm theo phân tích: - Chọn tính 380g sản phẩm - độ Brix xem 1% chất khô Suy ra: + Ban đầu có độ Brix=4.8° → xF =4.8% → yF =0.048 + Lúc sau có độ Brix=6 ° →x P=6 % → y P=0.06 hồ tan ta có: - Cân vật chất cho cấu tử khô F∗y F=P∗yP ↔F∗0.048=380∗0.06 →F=475 gam - Cân vật chất theo cấu tử chất khơ ta có: F∗(1−xF )=P∗(1−xP ) → → 475∗(1−0.925)=380∗(1−xP ) xP=1− 475∗(1−0.925) =0.906=90.6 % 380 Độ ẩm cuối trình sấy 90.6% Câu hỏi thảo luận: Thảo luận thay đổi khối lượng vật liệu sấy theo thời gian? - Sấy trình đốt nóng khơng khí để độ ẩm tương đối khơng khí giảm, ẩm vật liệu thải ngồi Vì sấy củ cải, ẩm củ cải ngồi, làm khối lượng độ ẩm củ cải giảm theo thời gian sấy So sánh khác biệt độ ẩm (nếu có) thực phẩm sấy phương pháp xác định: - Kích thước nguyên liệu ảnh hưởng đến q trình sấy Ngun liệu có dày (to) sấy lâu, nguyên liệu mỏng (nhỏ) sấy nhanh Chính ảnh hưởng đến việc tính toán độ ẩm - Việc canh thời gian cân khối lượng người thực sai, gây sai số thí nghiệm từ ảnh hưởng tới độ ẩm vật liệu - Ảnh hưởng nhiệt độ môi trường (nhiệt độ phịng) - Sai số dụng cụ đó, thao tác sử dụng Brix chưa chuẩn xác BÀI 2: KẾT TINH MUỖI ĂN VÀ LÀM LẠNH Mục đích thí nghiệm: Khảo sát ảnh hưởng q trình làm đến hiệu kết tinh muối NaCl Đồng thời sử dụng việc tính tốn cân vật chất để dự đoán khối lượng muối kết tinh dung dịch nồng độ bão hịa dung dịch Từ kiểm tra so sánh với kết thực tế Cơ sở lý thuyết: Kết tinh trình phân tách, áp dụng rộng rãi công nghiệp hóa chất, dược phẩm thực phẩm Nguyên tắc kết tinh dựa khả hòa tan giới hạn hợp chất dung môi nhiệt độ, áp suất định,… thay đổi điều kiện sáng trạng thái có độ hịa tan thấp dẫn đến hình thành chất rắn kết tinh Tất q trình kết tinh nhằm mục đích tạo dung dịch q bão hịa Đây động lực ảnh hưởng mà tinh thể hình thành tinh thể diện phát triển Có hai phương pháp kết tinh chủ yếu: +Làm lạnh để hạ nhiệt độ làm dung dịch trở nên bão hòa kết tinh +Cô đặc nhằm bốc nước làm cho dung dịch trở nên bão hòa dẫn đến kết tinh Q trình đặc làm nguội để kết tinh thể sơ đồ sau: ĐUN SÔI F xF KẾT TINH F x F S LỌC x x M M Sơ đồ khối trình kết tinh Trong đó: F: Khối lượng dung dịch sau kết tinh (g) M: Khối lượng dung dịch bảo hòa (g) S: Khối lượng kết tinh sau làm khô (g) S xF: Nồng độ muối ban đầu (%) xM: Nồng độ muối sau phân ly (%) xS: Nồng độ tinh thể sau phân tich (%) Bảng 2.1 Độ tan Nacl nước theo nhiệt độ: Nhiệt độ Khối lượng NaCl 100g dd, hay % Khối lượng NaCL hoà tan 100ml nước 26.31 35.7 10 26.36 35.8 20 26.24 35.9 30 26.52 36.1 40 26.69 36.4 50 - - 60 27.06 37.1 70 - - 80 27.54 38.0 90 27.80 38.5 100 28.16 39.5 Nguyên liệu phương tiện thí nghiệm - Muối ăn sấy khô - Cốc thủy tinh chịu nhiệt (hay nhôm) - Nhiệt kế - Cân - Bếp đun - Dụng cụ hay thiết bị làm lạnh Tiến hành thí nghiệm - Hịa tan tối đa lượng muối NaCl vào nước nhiệt độ sôi để dung dịch muối bão hòa - Cân khối lượng dung dịch F sau đun sôi khối lượng muối cho vào để tính xF - Hạ nhanh nhiệt độ xuống (có thể nước đá) để dung dịch trở nên bão hòa - Khi tinh thể NaCl xuất hiện, đo nhiệt độ dung dịch Tiến hành lọc chân không để phân ly pha làm khô tinh thể - Cân xác định khối lượng tinh thể muối sau làm khô khối lượng dung dịch thu nhận Báo cáo kết quả: * Số liệu tính tốn: Khối lượng dung dịch NaCL trước kết tinh F (g) Khối lượng muối sử dụng cho toàn trình mNaCL (g) Khối lượng dung dịch muối bão hồ M (g) Khối lượng muối ẩm sau lọc S (g) Độ ẩm muối phân tích (%) - Nồng độ muối ban đầu: x mct F= ∗100= 34.18 ∗100=29.34 % mdd116.5 -Phân khối lượng muối muối ẩm sau lọc: x S =100−9.3=90.7 % + Cân vật chất cấu tử chất khô thiết bị lọc: F∗xF =M∗x M+ S∗xS + Nồng độ xM sau phân ly: 116.5g 34.18g 106.34g 10.15g 9.3% X M = Fx −S x F =116.5∗0.2934−10.15∗0.907 =0.235 S M106.34 - Khối lượng tinh thể sau làm khô: S xS=10.15∗0.907=9.21 gam 5.2 Tính tốn q trình: Dụa vào tốn cân vật chất xác điịnh khối lượng dịng M S KẾT TINH ĐUN SÔI S F XF Sơ đồ khối trình kết tinh LỌC M X S=0.907 X M =0.235 Chọn tính 116.5 gam Phương trình cân vật chất tổng quát thiết bị lọc: M +S=F → M +S=116.5(1) Phương trình cân vât chất cấu tử chất khô thiết bị lọc: F∗xF =M∗x M+ S∗xS → M∗0.235+S∗0.907=116.5∗0.2934 (2) Từ (1) (2) ta có: { M +S=116.5 M∗0.235+S∗0.907=116.5∗02934 → {M=106.38 gam S=10.12 gam - Khối lượng tinh thể NaCl khan tạo thành theo lý thuyết (dựa bảng tra lượng muối hoà tan theo nhiệt độ - Bảng 2.1): + Ở T = 20˚C, khối lượng NaCl tan 100g nước 35.9g + Ở T = 30˚C, khối lượng NaCl tan 100g nước 36.1g Vậy khối lượng tinh thể NaCl khan (g) theo lý thuyết nhiệt độ 29.5˚C: m=35.9+ (29.5−20 )∗(36.1−35.9)=36.09 gam (30−2 0) - Tính hiệu suất kết tinh: + Khối lượng tinh thể NaCl kết tinh: = 10.15 * (100% - 9.3%) = 9.21 gam H= khốilượng NaCl khanthuđược khối lượng NaCl khanthêm vào dung dịchbảo hòa ¿ 34.18 9.21 ∗100 %=26.95 % Câu hỏi thảo luận ➢ So sánh giải thích khác biệt tính tốn lý thuyết với số liệu thực tế Khối lượng tinh thể NaCl tạo thực tế nhỏ lượng lý thuyết Nguyên nhân: - Do lượng nhỏ muối nằm dung dịch lọc không kết tinh tạo thành tinh thể nên khối lượng tinh thể NaCl khan bị giảm phần - Do sai số trình tính tốn chậm trễ vội tiến hành thí nghiệm - Do thực thí nghiệm thao tác khơng đúng, bước thí nghiệm bị sai sót - Do điều kiện nhiệt độ làm lạnh chưa tốt, chưa xác