THUC HANH kỹ thuật quá trình thiết bị

BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM GVHD: Th.s Võ Văn Sim BÀI 1: CÔ ĐẶC (THIẾT BỊ CƠ ĐẶC GIÁN ĐOẠN MỘT NỒI) 1.1.1 MỤC ĐÍCH CỦA Q TRÌNH CƠ ĐẶC • Làm tăng nồng độ chất hịa tan dung dịch • Tách chất rắn hịa tan dạng rắn (kết tinh) • Tách dung môi dạng nguyên chất (nước cất) 1.1.2 ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÔ ĐẶC CHÂN KHÔNG GIÁN ĐOẠN  Ưu điểm:  Dễ vận hành, thao tác dễ dàng  Giữ chất lượng, tính chất sản phẩm, hay cấu tử dễ bay dung dịch sôi nhiệt độ thấp  Nhập liệu tháo sản phẩm đơn giản, không cần ổn định lưu lượng  Có thể đặc đến nồng độ khác  Không cần phải gia nhiệt ban đầu cho dung dịch  Cấu tạo đơn giản giá thành thấp  Nhược điểm:  Q trình đặc khơng ổn định nhiệt độ áp suất không ổn dịnh, tính chất hóa lý dung dịch thay đổi liên tục theo nồng độ, thời gian  Nhiệt độ thứ thấp, khơng dùng cho mục đích khác  Khó giữ độ chân khơng thiết bị Trang BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM kg đường GVHD: Th.s Võ Văn Sim kg dung dịch PHẦN 2: XỬ LÝ SỐ Thời gian τ (phút) LIỆU Nồng độ dd đường (Brix) 19 Lượng nước ngưng V (ml) Nhiệt Nhiệt độ độ nước nước vào tv tr (0C) (0C) 30 40 Nhiệt độ nước vỏ tng (0C) 75 Nhiệt độ dd tdd (0C) Nhiệt độ thứ tht (0C) 68 67 10 20 700 30 40 75 68 67 20 22 410 30 40 75 68 67 30 23 420 30 40 75 68 67 40 25 200 30 40 75 68 67 50 27 600 30 40 75 68 67 60 34 420 30 40 75 68 67 70 39 420 30 40 75 68 67 80 44 370 30 40 75 68 67 90 53 300 30 40 75 68 67 100 57 170 30 40 75 68 67 110 61 100 30 40 75 68 67 Tính khối lượng dung dịch đường nhập liệu: Tính lượng nước ngưng thực tế q trình đặc: W* = Vngưng ρ ngưng ( kg) Trong đó: Vngưng : Tổng thể tích nước ngưng thu suốt trình thực nghiệm Trang BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM GVHD: Th.s Võ Văn Sim ρngưng : Khối lượng riêng nước ngưng ( kg/m3)( Nước ngưng tra 30oC Khối lượng Lượng nước riêng ngưng W* 700 995.68 0.697 20 410 995.68 0.408 30 420 995.68 0.418 40 200 995.68 0.199 50 600 995.68 0.597 60 420 995.68 0.418 70 420 995.68 0.418 80 370 995.68 0.368 90 300 995.68 0.298 100 170 995.68 0.169 110 100 995.68 0.995 Thời gian Thể tích 10  Giả sử lượng nước ngưng thực tế với lượng nước ngưng theo lí thuyết ta tính xc sai số.( lúc sai số nước ngưng thực tế nước ngưng lí thuyết =0) Với W=W*,Ta có Gc=Gđ-W , Xc=Gđ* Xđ/Xc Tính sai số lý thuyết thực nghiệm: + Nồng độ cuối trình % SS Xc = xc − xc* xc Trang 100 (%) BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM GVHD: Th.s Võ Văn Sim Trong xc : Nồng độ chất khô sản phẩm sau cô đặc theo lý thuyết [phần khối lượng] xc* : Nồng độ chất khô sản phẩm cô đặc theo thực tê đo Bx kế, [phần khối lượng] Tính khối lượng dung dịch đường nhập liệu: Dịng nhập liệu dung dịch đường có nồng độ chất khơ 19 Bx pha từ 1kg đường saccharose 99.85 Bx dung mơi nước khối lượng dịng nhập liệu: Gd=mH2O+msaccharose msaccharose 99.85 19 19 mH2O 80.85 suy Gd = mH2O + msaccharose = 4.255+1= 5.255 kg Thể tích dung dịch nhập liệu ( Vđ) ta có Gđ = Vđ.ρđ (kg) Trang BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM GVHD: Th.s Võ Văn Sim  Vđ = Gđ :ρ đ = 5.255 :1.05598 = 4.976 (l) Tính lượng dung dịch đường thực tế sau q trình đặc: Gc =Vc *ρ c = 100 * 1.33681 = 133.681 (kg) Trong đó: Gc: Thể tích dung dịch đường thu sau q trình thực nghiệm ρc : Khối lượng riêng dung dịch đường 61 Bx Tính lượng nước ngưng thực tế q trình đặc: W* = Vngưng ρ ngưng ( kg) Vngưng = + 700 + 410 + 420 + 200 + 600 + 420 + 420 + 370 + 300 + 170 + 100 = 4110 (ml) = 0.004110 (m3) W* = 0.004110 * 995.68 = 4.092 (kg) Trong đó: Vngưng : Tổng thể tích nước ngưng thu suốt trình thực nghiệm ρngưng : Khối lượng riêng nước ngưng ( kg/m3) ( Nước ngưng tra 30oC) ρ ngưng =995.68  Do lượng dung dịch đặc thất nhiều qua lần lấy mẫu, nên ta giả sử lượng nước ngưng thực tế khơng thất vàbằng với lượng nước ngưng theo lí thuyết ta tính sai số ( lúc sai số nước ngưng thực tế nước ngưng lí thuyết =0) Với W=W* Trang BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM GVHD: Th.s Võ Văn Sim Ta có Gc=Gđ-W , Xc=Gđ* Xđ/Gc Gc=5.255 – 4.092 = 1.163 (kg) Xc = 5.255 * 19 : 1.163 = 85.85 (Bx) Tính sai số lý thuyết thực nghiệm: + Nồng độ cuối trình = 28.94% Trong : Nồng độ chất khơ sản phẩm sau cô đặc theo lý thuyết [phần khối lượng] : Nồng độ chất khô sản phẩm cô đặc theo thực tê đo Bx kế, [phần khối lượng] Giải thích kết sai số • Sai số nồng độ tương đối lớn thưc tế lí thuyết ngun nhân q trình thao tác lấy mẫu làm thất thoát lượng lớn dung dịch trình lấy mẫu  Giả sử độ Bx đo thực tế với Bx theo lí thuyết ta tính lượng nước ngưng W sai số(lúc số nồng độ lí thuyết thực tế=0) Ta có Xc = Xc* , W = Gđ(1-Xđ/Xc), Gc = Gđ*Xđ/Xc + Lượng nước ngưng thu q trình đặc: (%) Trang BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM GVHD: Th.s Võ Văn Sim Trong W : Lượng thứ theo lý thuyết, [kg]; kg/s W*: Lượng thứ theo thực tế, [kg]; kg/s Tính lượng đại lượng chưa biết + Tính cân nhiệt cho thiết bị ngưng tụ xác định lưu lượng nước sử dụng giải nhiệt ngưng tụ Ta có: r = Cn.tn Với: Cn nhiệt dung riêng nước ngưng 30°C = 4200j/kg.độ tn nhiệt độ nước ngưng tụ =30°C Bảng kết tính cân nhiệt cho thiết bị ngưng tụ Trang BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM SST W (kg) Nhiệt Nhiệt độ ngưng tụ thứ r (j/kg) * tht (0C) Lượng nhiệt ngưng tụ Qnt GVHD: Th.s Võ Văn Sim Nhiệt độ Nhiệt độ Lưu nước vào nước lượng tv (0C) tr (0C) nước Gn 0.700 126000 67 88200 30 40 0.410 126000 67 51660 30 40 0.420 126000 67 52920 30 40 0.200 126000 67 25200 30 40 0.600 126000 67 75600 30 40 0.420 126000 67 52920 30 40 0.420 126000 67 52920 30 40 0.370 126000 67 46620 30 40 0.300 126000 67 37800 30 40 10 0.170 126000 67 21420 30 40 11 0.100 126000 67 12600 30 40 Tính cân nhiệt cho thiết bị đặc xác định lượng nhiệt mà nguồn nóng cung cấp Nhiệt dung riêng dung dịch đường: Trong đó: t nhiệt độ dung dịch (0C) x nồng độ dung dịch (%) + Q1 = Gđ.Cđ.tđ : nhiệt dung dịch mang vào + Q2 = Gn.Cn.tn: nhiệt nước nóng cung cấp + Q3 = Gc.Cc.tc: nhiệt lượng dung dịch đường mang Trang + BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM GVHD: Th.s Võ Văn Sim + Q4 = W.i’: nhiệt thứ mang + Q5 = Gn.Cn.tn’: nhiệt cịn lại sau làm nóng dung dịch đường + Q6 = Qcđ: nhiệt q trình đặc + Q7 = Qmt nhiệt tổn thất môi trường Vẽ đồ thị : + Đồ thị biểu diễn quan hệ số Bx với thời gian cô đặc Thời gian 10 20 30 40 50 60 70 80 90 (p) 10 110 Nồng độ 19 20 22 23 25 27 (Bx) Trang 34 39 44 53 57 61 BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM GVHD: Th.s Võ Văn Sim + Đồ thị biểu diễn quan hệ lượng nước ngưng thu thời gian cô đặc Thời gian 10 20 30 40 50 60 70 80 90 (p) 10 110 Lượng nước ngưng 70 410 420 200 600 420 420 370 30 17 0 100 (ml) PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ GIẢI THÍCH Thiết bị cô đặc chân không nồi sử dụng trọng thí nghiệm đặc, giúp thực hành hiểu qui trình cách vận hành thiết bị cô đặc Đây Trang 10 BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM GVHD: Th.s Võ Văn Sim ∆P2 = 0,4 kg/cm3 V (m3) 1,9 x 10-3 3,65 x 10-3 5,4 x 10-3 7,5 x 10-3 9,33 x 10-3 q (m3/m2) 3,04 x 10-3 5,84 x 10-3 8,64 x 10-3 12 x 10-3 14,928 x 10-3 ∆τ (s) 5 5 ∆q 3,04 x 10-3 2,8 x 10-3 2,8 x 10-3 3,36 x 10-3 2,928 x 10-3 ∆τ/∆q 1644,74 1785,71 1785,71 1488,10 1707,65 ∆P3 = 0,6 kg/cm3 V (m3) 2,45 x 10-3 4,65 x 10-3 x 10-3 9,55 x 10-3 12,2 x 10-3 q (m3/m2) 3,92 x 10-3 7,44 x 10-3 11,2 x 10-3 15,28 x 10-3 19,52 x 10-3 ∆τ (s) 5 5 ∆q 3,92 x 10-3 3,52 x 10-3 3,76 x 10-3 4,08 x 10-3 4,24 x 10-3 ∆τ/∆q 1275,51 1420,45 1329,79 1225,49 1179,25 Với ∆P1 = 0,3 Q1 = -4 =3.10 Q2 = = 3,2.10-4 Q3 = = 3,2.10-4 Q4 = = 3,2.10-4 Q5 = = 3,2.10-4 Trang 76 BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM ∆P2 = 0,4 Q1 = = 3,2.10-4 Q2 = = 3,4.10-4 Q3 = = 4.10-4 Q4 = = 4,6.10-4 Q5 = = 4,6.10-4 ∆P2 = 0,43 Q1 = = 4,2.10-4 Q2 = = 4,8.10-4 Q3 = = 4,8.10-4 Q4 = = 4,8.10-4 Q5 = = 4,8.10-4 Diện tích bề mặt lọc: Trang 77 GVHD: Th.s Võ Văn Sim BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM F = (22)2 * 12 = 5,808.103 (cm) = 0,5808 (m2) Tính lượng nước lọc riêng: q= ∆P1 = 0,3 q1 = =2,583.10-3(m3/m2) q2 = =2,755.10-3(m3/m2) q3 = =2,755.10-3(m3/m2) q4 = =2,755.10-3(m3/m2) q5 = =2,755.10-3(m3/m2) ∆P2 = 0,4 q1 = =2,755.10-3(m3/m2) q2 = =2,93.10-3(m3/m2) q3 = =3,44.10-3(m3/m2) Trang 78 GVHD: Th.s Võ Văn Sim BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM q4 = =3,96.10-3(m3/m2) q5 = =3,96.10-3(m3/m2) GVHD: Th.s Võ Văn Sim ∆P2 = 0,43 q1 = =3,62.10-3 (m3/m2) q2 = =4,13.10-3 (m3/m2) q3 = =4,13.10-3 (m3/m2) q4= =4,13.10-3 (m3/m2) q5 = =4,13.10-3(m3/m2) Lập thành bảng ∆P1 = 0,3 kg/cm3 V (m3) 1,5 x 10-3 1,6 x 10-3 1,6 x 10-3 1,6 x 10-3 1,6 x 10-3 q (m3/m2) x 10-4 4,272 x 10-4 6,272 x 10-4 8,4 x 10-4 10,56 x 10-4 ∆τ (s) 5 5 ∆q 2,583 x 10-3 2,775 x 10-3 2,775 x 10-3 2,775 x 10-3 2,775 x 10-3 ∆τ/∆q 774,293 1801,801 1801,801 1801,801 1801,801 2,3 x 10-3 2,3 x 10-3 ∆P2 = 0,4 kg/cm3 V (m3) 1,6 x 10-3 1,7 x 10-3 x 10-3 Trang 79 BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM GVHD: Th.s Võ Văn Sim q (m3/m2) 3,2 x 10-4 3,4 x 10-4 x 10-4 4,6 x 10-4 4,6 x 10-4 ∆τ (s) 5 5 ∆q 2,775 x 10-3 2,93 x 10-3 3,44 x 10-3 3,96 x 10-3 3,96 x 10-3 ∆τ/∆q 1801,801 1706,484 1453,488 1262,626 1262,626 ∆P3 = 0,43 kg/cm3 V (m3) 2,1x 10-3 2,4 x 10-3 2,4 x 10-3 2,4 x 10-3 2,4 x 10-3 q (m3/m2) 4,2 x 10-4 4,8 x 10-4 4,8 x 10-4 4,8 x 10-4 4,8 x 10-4 ∆τ (s) 5 5 ∆q 3,62 x 10-3 4,13 x 10-3 4,13 x 10-3 4,13 x 10-3 4,13 x 10-3 ∆τ/∆q 1381,215 1210,654 1210,654 1210,654 1210,654 Tính C, K Khi áp suất lọc khơng đổi ∆P = const = 0,2 Phương trình lọc có dạng Q2 + 2.C.q = Kτ Ta có Với τ1 = 5s; q1 = (m3/m2) τ2 = 10s; q2 = 2,775 x 10-3 (m3/m2) Trang 80 BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM  Với τ2 = 10s; q2 = 2,775 x 10-3 (m3/m2) τ3 = 15s; q3 = 2,775 x 10-3 (m3/m2)  (loại) Với τ3 = 15s; q3 = 2,775 x 10-3(m3/m2) τ4 = 20s; q4= 2,775 x 10-3 (m3/m2)  (loại) Với τ4 = 20s; q4 = 2,775 x 10-3 (m3/m2) τ5 = 25s; q5= 2,775 x 10-3 (m3/m2) Trang 81 GVHD: Th.s Võ Văn Sim BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM  (loại)  CC̅ = 0,04398 KC̅ = 3,9403 x 10-3 Khi áp suất lọc không đổi ∆P = const = 0,4 Với τ1 = 5s; q1 = 2,775 x 10-3 (m3/m2) τ2 = 10s; q2 = 2,93 x 10-3 (m3/m2)  Với τ2 = 10s; q2 = 2,93 x 10-3 (m3/m2) τ3 = 15s; q3 = 3,44x 10-3 (m3/m2)  Với τ3 = 15s; q3 = 3,44 x 10-3 (m3/m2) τ4 = 20s; q4= 3,96 x 10-3 (m3/m2) Trang 82 GVHD: Th.s Võ Văn Sim BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM  (loại) Với τ4 = 20s; q4 = 3,96 x 10-3 (m3/m2) τ5 = 25s; q5= 3,96 x 10-3 (m3/m2)   CC̅ = 0,1426 KC̅ = 1,74465 x 10-3 Khi áp suất lọc không đổi ∆P = const = 0,43 Với τ1 = 5s; q1 = 3,62 x 10-3 (m3/m2) τ2 = 10s; q2 = 4,13 x 10-3 (m3/m2)  Với τ2 = 10s; q2 = 4,13 x 10-3 (m3/m2) Trang 83 GVHD: Th.s Võ Văn Sim BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM τ3 = 15s; q3 = 4,13 x 10-3 (m3/m2)  (loại) Với τ3 = 15s; q3 = 4,13x 10-3 (m3/m2) τ4 = 20s; q4= 4,13x 10-3 (m3/m2)  (loại) Với τ4 = 20s; q4 = 4,13 x 10-3 (m3/m2) τ5 = 25s; q5= 4,13 x 10-3 (m3/m2)  (loại)  CC̅ = 0,03078 KC̅ = 5,1330 x 10-5 Lập thành bảng Trang 84 GVHD: Th.s Võ Văn Sim BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM GVHD: Th.s Võ Văn Sim ∆P (N/m2) CC KC 0,2 x 9,81 x 104 0,04398 3,9403 x 10-3 0,4 x 9,81 x 104 0,1426 1,74465 x 10-3 0,6 x 9,81 x 104 0,03078 5,1330 x 10-5 Trang 85 ... nghiệm, đảm bảo thiết bị sẵn sàng để thiết bị hoạt động tốt (vd: vệ sinh thiết bị, vận hành thiết bị trước để đạt nhiệt độ áp suất yêu cầu bài) Trang 11 BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM... giá trị cần thiết trình truyền nhiệt, thơng số kĩ thuật xác tốt, cần nắm vững kiến thức cưng sử dụng thiết bị, hiểu công thức biểu thức cần thiết Trang 36 BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM... LUẬN VÀ GIẢI THÍCH Thiết bị cô đặc chân không nồi sử dụng trọng thí nghiệm đặc, giúp thực hành hiểu qui trình cách vận hành thiết bị cô đặc Đây Trang 10 BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM