Báo cáo thí nghiệm quá trình thiết bị công nghệ thực phẩm iii

TRƯỜNG HĨA VÀ KHOA HỌC SỰ SỐNG VIỆN CƠNG NGHỆ SINH HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM BÁO CÁO THÍ NGHIỆM Q TRÌNH &THIẾT BỊ CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM III Họ tên: Trần Thị Hương Lan MSSV: 20211477 Mã lớp: 738126 Giáo viên hướng dẫn: Thầy Phan Minh Thụy Thầy Nguyễn Tuấn Linh Hà Nội, 2023 Mục lục THÍ NGHIỆM TRÍCH LY I Mở đầu II Mục đích thí nghiệm III Sơ đồ thí nghiệm IV Các bước tiến hành thí nghiệm V Kết THÍ NGHIỆM SẤY BƠM NHIỆT I Mục đích thí nghiệm II Thiết bị nguyên lý hoạt động Sơ đồ nguyên lý thiết bị Nguyên lý làm việc III Kết IV Đồ thị Đồ thị đường cong sấy: Đồ thị đường cong tốc độ sấy: SẤY ĐỐI LƯU TUẦN HỒN KHÍ THẢI I Mục đích thí nghiệm II Thí nghiệm III Sơ đồ nguyên lý làm việc thiết bị IV Trình tự thí nghiệm V Tính tốn Lượng ẩm ban đầu có vật liệu: Lượng ẩm bay hơi: Lượng ẩm chứa vật liệu Độ ẩm vật liệu: VI Bảng số liệu tính tốn kết VII Đồ thị Đồ thị đường cong sấy Đồ thị đường cong tốc độ sấy THÍ NGHIỆM TRÍCH LY I Trích ly q trình tách chất tan chất lỏng chất rắn chất lỏng khác gọi dung mơi Trong nội dung thí nghiệm thực q trình trích ly rắn – lỏng II Mục đích thí nghiệm Làm quen với thiết bị dùng cho q trình trích ly: soxhlet, thiết bị quay chân không Xác định hàm lượng cấu tử cần trích ly so sánh hiệu sử dụng dung môi khác III Sơ đồ thí nghiệm IV Các bước tiến hành thí nghiệm Kiểm tra hệ thống thiết bị thí nghiệm theo sơ đồ, lắp đặt thiết bị Chuẩn bị dụng cụ đo: Cân, cốc đong…, dung môi, mẫu cần trích ly Cho mẫu trích ly, dung mơi vào Soxhlet Cho nước làm mát qua ống sinh hàn, bật gia nhiệt (tùy theo dung mơi mà có giá trị gia nhiệt hợp lý) Bắt đầu tính thời gian trích ly Sau thực xong trình trích ly, đem dịch quay chân khơng để tách dung mơi cấu tử cần trích ly Ghi số liệu vào bảng Sau lấy tất số liệu xong tắt máy, làm vệ sinh chỗ làm thí nghiệm, báo cáo kết thí nghiệm với cán hướng dẫn V Kết Bảng 1: Bảng kết thí nghiệm Dung môi nước Dung môi n-hexan Lượng mẫu khô………30g… Lượng mẫu khô……30g…… Lượng dung môi……200ml…… Lượng dung mơi…200ml……… Nhiệt độ trích ly …100.0C Nhiệt độ trích ly…70… 0C Thời gian trích ly…132 phút Thời gian trích ly …130 phút Lượng cấu tử trích ly thu hồi …6,2g… Lượng cấu tử trích ly thu hồi…9,7g So sánh kết thí nghiệm Lượng cấu tử trích ly thu hồi với dung môi n-hexan cao lượng cấu tử trích ly thu hồi với dung mơi nước Do: độ hòa tan vào hai chất lỏng phụ thuộc vào số điện môi, hai chất lỏng có số điện mơi gần khả tan lẫn vào lớn, dầu có số điện môi khoảng 3-3,2, dung môi hữu có số điện mơi khoảng 2-10 Trích ly dầu phương pháp dùng dung môi hữu để hòa tan dầu chứa nguyên liệu rắn điều kiện xác định Vì chất trình trích ly q trình khuếch tán, bao gồm khuếch tán đối lưu khuếch tán phân tử Dung môi nhexan hidrocacbua mạch thẳng đảm bảo khả hòa tan dầu theo tỉ lệ không hịa tan tạp chất khác có ngun liệu chứa dầu, đồng thời có nhiệt độ sơi thấp để dễ dàng tách khỏi dầu triệt để Chính mà dung môi n-hexan cho hiệu suất trích ly tốt dung mơi nước THÍ NGHIỆM SẤY BƠM NHIỆT I Mục đích thí nghiệm Làm quen nắm vững quy trình vận thành thiết bị sấy bơm nhiệt thí nghiệm Xác định quan hệ độ ẩm vật liệu với thời gian sấy (đường cong sấy) Xác định quan hệ độ ẩm vật liệu với tốc độ sấy (đường cong tốc độ sấy) II Thiết bị nguyên lý hoạt động Sơ đồ nguyên lý thiết bị Thiết bị sấy bơm nhiệt theo nguyên lý gồm thành phần sau: I – Calorife, calorife có dàn lạnh để tách ẩm dàn nóng để gia nhiệt cho TNS II – Buồng sấy III, IV – Kênh gió vào buồng sấy V – Hộp kỹ thuật, nơi chứa máy nén, van tiêt lưu, dàn nóng dàn lạnh phụ Nguyên lý làm việc Thiết bị sấy bơm nhiệt làm việc dựa chu trình tuần hồn khép kín sau:  Chu trình TNS: TNS tách ẩm dàn bay BH1 nâng nhiệt độ dàn ngưng tụ NT1 nằm calorife I Sau quạt QTN đưa vào buồng sấy II qua kênh gió vào III, TNS lấy ẩm VLS theo kênh gió IV quay lại calorife I Cứ vây, chu trình tuần hồn kín  Chu trình bơm nhiệt Chu trình bơm nhiệt tuần hoàn liên tục giai đoạn sau: Giai đoạn – nén đoạn nhiệt: q trình nén mơi chất lạnh từ áp suất thấp, nhiệt độ thấp lên áp suất vao, nhiệt độ cao máy nén Giai đoạn – ngưng tụ đẳng nhiệt: trạng thái môi chất lạnh thay đổi từ nhiệt nước sôi ẩm thơng qua q trình thải nhiệt ngồi nhờ thiết bị ngưng tụ (dàn nóng) Giai đoạn – Tiết lưu, entanpy không đổi: Môi chất lạnh bị giảm áp suất qua van tiết lưu, trình khơng làm thay đổi entanpy mơi chất lạnh Giai đoạn – Bay đẳng nhiệt: Trạng thái môi chất lạnh thay đổi từ ẩm thành bão hịa khơ q nhiệt thơng qua trình thu nhiệt nhờ thiết bị bay (dàn lạnh) III Kết STT BẢNG SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM Nhiệt Khối Thời độ lượng gian buồng VLS (phút) sấy (g) (°C) 50 397 KẾT QUẢ TÍNH TỐN Lượng ẩm bay ΔW (g) Khối lượng ẩm Ga (g) Độ ẩm Vận tốc sấy VLS dWdτ W (%) 1.76 10 50 397 1.76 15 50 396 1.52 0.2 20 50 396 1.52 25 50 395 1.52 0.2 30 50 395 1.27 35 50 394 1.02 0.2 40 50 394 1.02 45 50 393 0.76 0.2 10 50 50 393 0.76 11 55 50 392 0.51 0.2 12 60 50 391 1 0.26 0.2 13 65 50 391 0.26 14 70 50 390 0 0.2 15 75 50 390 0 0 IV Đồ thị Đồ thị đường cong sấy: Nhận xét: Độ ẩm giảm so với thời gian Đồ thị đường cong tốc độ sấy: Nhận xét:  Độ ẩm nhiều tốc độ sấy nhanh ngược lại  Đồ thị có hình dạng phức tạp SẤY ĐỐI LƯU TUẦN HỒN KHÍ THẢI I Mục đích thí nghiệm Làm quen nắm vững quy trình vận hành thiết bị thí nghiệm sấy đối lưu có tuần thải hồn khí Xác định quan hệ độ ẩm vật liệu với thời gian sấy (đường cong sấy) Xác định quan hệ tốc độ sấy độ ẩm vật liệu (đường cong tốc độ sấy) II Thí nghiệm Sấy trình tách phần hay phần lớn lượng ẩm có vật ẩm Q trình sấy phức tạp khơng ổn định, đồng thời xảy nhiều trình trình truyền nhiệt từ tác nhân sấy cho vật sấy, dẫn nhiệt vật sấy, bay ẩm, dẫn ẩm từ bề mặt vật sấy, truyền ẩm từ bề mặt vật sấy vào môi trường sấy Các trình tuân theo trình truyền ẩm Trong trình sấy, độ ẩm vật sấy liên tục thay đổi theo hướng giảm dần chia làm giai đoạn: - Giai đoạn đầu: giai đoạn nung nóng vật sấy đến nhiệt độ bay ẩm - Giai đoạn thứ (giai đoạn có tốc độ sấy không đổi): chủ yếu làm bay nước tự vật sấy Hơi bay lên từ bề mặt vật sấy nước bão hồ, nhiệt hố nhiệt hoá nước tự - Giai đoạn thứ hai (giai đoạn tốc độ sấy giảm dần): ẩm bên truyền bề mặt vật sấy nhỏ lượng ẩm bốc bề mặt vật liệu Giai đoạn kéo dài tới vật sấy đạt tới độ ẩm cân Đường cong sấy: Đường cong biểu diễn thay đổi độ ẩm vật sấy theo thời gian sấy gọi đường cong sấy: w = f(t) Đồ thị hàm f(t) phụ thuộc vào nhiều yếu tố dạng liên kết nước vật sấy, hình dáng, kích thước đặc tính vật sấy, phương pháp chế độ sấy, nhiên chúng có dạng chung minh hoạ hình Đường cong tốc độ sấy: Đường cong tốc độ sấy biểu diễn quan hệ tốc độ sấy hàm ẩm vật sấy, thu cách đạo hàm đường cong sấy theo thời gian: dw/dt = f(w) Hình minh hoạ dạng đường cong tốc độ sấy Trong giai đoạn sấy thứ nhất, tốc độ sấy không đổi nên đồ thị hàm f(w) đoạn thẳng AB song song với trục hoành Đoạn biểu diễn giai đoạn thứ hai q trình sấy có hình dạng phức tạp, phụ thuộc vào cấu trúc vật liệu sấy dạng liên kết ẩm với vật chất khơ vật sấy Hình Đường cong sấy Hình Đường cong tốc độ sấy 10 III Sơ đồ nguyên lý làm việc thiết bị Cân 5.Quạt Bích nối Vật liệu sấy Cửa thải TNS 10 Giá đỡ Buồng sấy Caloriphe 11 Atomat tổng Cửa lấy KK Tủ điều khiẻn 12 Công tắc điều khiển Ngun tắc làm việc: Khơng khí bên ngồi quạt hút qua cửa đun nóng caloriphe điện Khống chế nhiệt độ khơng khí nhờ hệ thống nhiệt xúc Vật liệu ẩm xếp vào 11 khay đặt khung buồng sấy Khung treo đĩa cân Quan sát thay đổi khối lượng vật liệu sấy kim cân Điều chỉnh lượng không khí thải nhờ cửa có chắn IV Trình tự thí nghiệm Bước Cân vật liệu cần sấy (rau, củ, quả) (cà rốt + củ cải) Bước Quan sát kiểm tra hệ thống thí nghiệm theo sơ đồ Bước Mở quạt đóng cầu giao nguồn nhiệt để tăng nhiệt cho caloriphe Bước Đợi đến nhiệt độ sấy (tác nhân sấy) ổn định (sấy nhiệt độ định điều chỉnh nhiệt xúc) cho vật liệu vào đọc số cân Bước Đọc ghi lại số cân phút lần để biết lượng ẩm bốc Tiến hành số cân không thay đổi sau lần đo ngừng thí nghiệm Bước Ngắt cầu dao calorife, đợi 10 phút tắt quạt Lấy vật liệu sấy quan sát cân vật liệu Ghi số liệu thu báo cáo với người hướng dẫn Bước Dọn dẹp nơi thí nghiệm trước V Tính tốn Lượng ẩm ban đầu có vật liệu: g = Gư - Gk = 0.7 – 0.41 = 0.29 (g) Trong đó: Gư - Khối lượng vật liệu ướt, g Gk- Khối lượng vật liệu khô tuyệt đối, g Lượng ẩm bay hơi: ΔWi= Gi - Gi-1 (g) Gi, Gi-1: Là khối lượng vật liệu ứng với thời gian i i-1 Lượng ẩm chứa vật liệu: W’ = g - ∑ΔWi (g) Độ ẩm vật liệu: W = W’.100 / Gư , (%) VI Bảng số liệu tính tốn kết STT lần Bảng số liệu thí nghiệm Kết tính toán 12 đo Thời gian t(ph) Nhiệt độ buồng sấy (0C) Khối lượng vật liệu sấy G (g) Lượng ẩm bay ΔWi (g) Lượng ẩm vật liệu sấy W’ (g) Độ ẩm vật liệu sấy Tốc độsấy 30 3775 2900 85 3775 2900 76.8 10 75 3775 2900 76.8 15 73 3775 2900 76.8 20 73 3750 15 2885 76.9 25 80 3750 2900 77.3 30 85 3740 10 2890 77.3 35 83 3700 40 2860 77.3 40 84 3580 120 2780 77.7 24 10 45 86 3560 20 2880 80.9 11 50 79 3550 10 2890 81.4 12 55 84 3550 2900 81.7 13 60 83 3550 2900 81.7 14 65 82 3540 10 2890 81.6 15 70 84 3540 2900 81.9 16 75 86 3520 20 2880 81.8 17 80 84 3500 20 2880 82.3 76.8 13 VII Đồ thị Đồ thị đường cong sấy Nhận xét: Ở ta coi vật liệu sấy cuối trình sấy đạt độ ẩm 0%, nên đồ thị đường cong sấy có Và từ đồ thị ta có: Giai đoạn đầu: giai đoạn nung nóng vật sấy đến nhiệt độ bay ẩm Giai đoạn thứ (giai đoạn có tốc độ sấy khơng đổi): chủ yếu làm bay nước tự vật sấy Hơi bay lên từ bề mặt vật sấy nước bão hồ, nhiệt hố nhiệt hố nước tự Giai đoạn thứ hai (giai đoạn tốc độ sấy giảm dần): ẩm bên truyền bề mặt vật sấy nhỏ lượng ẩm bốc bề mặt vật liệu Giai đoạn kéo dài tới vật sấy đạt tới độ ẩm cân 14 Đồ thị đường cong tốc độ sấy Nhận xét: Ở ta coi vật liệu sấy cuối trình sấy đạt độ ẩm cân (= 0%), nên đồ thị đường cong sấy có Và từ đồ thị ta có - Giai đoạn đầu: giai đoạn nung nóng vật sấy đến nhiệt độ bay ẩm độ ẩm từ vật liệu sấy giảm - Giai đoạn thứ (giai đoạn có tốc độ sấy khơng đổi): chủ yếu làm bay nước tự vật sấy Hơi bay lên từ bề mặt vật sấy nước bão hồ, nhiệt hố nhiệt hoá nước - Giai đoạn thứ hai (giai đoạn tốc độ sấy giảm dần): ẩm bên truyền bề mặt vật sấy nhỏ lượng ẩm bốc bề mặt vật liệu 15