Tìm hiểu nguyên tắc gia nhiệt bằng sóng hồng ngoại và ví dụ

Tìm hiểu nguyên tắc gia nhiệt bằng sóng hồng ngoại và ví dụ

Tìm hiểu ngun tắc gia nhiệt sóng hồng ngoại ví dụ minh họa TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH TRUNG TÂM MÁY VÀ THIẾT BỊ TIỂU LUẬN KỸ THUẬT THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU NGUYÊN TẮC GIA NHIỆT BẰNG SÓNG HỒNG NGOẠI VÀ MỘT SỐ VÍ DỤ MINH HỌA GVHD: Ths Trần Hồi Đức Lớp: DHTP5 Nhóm SVTH: MSSV Nguyễn Đỗ Hà Giang 09076841 Trần Thị Mỹ Hạnh 09202211 Lưu Văn Tấn Mạnh 09083631 Nguyễn Thị Bích Tuyền 09207021 Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2011 Tìm hiểu nguyên tắc gia nhiệt sóng hồng ngoại ví dụ minh họa MỤC LỤC I LỜI NÓI ĐẦU II NỘI DUNG Nhiệt xạ 2.1 Sóng hồng ngoại 2.1.1 Lý Thuyết 2.1.2 Thiết bị 2.1.3 Ứng dụng thực phẩm .8 2.1.3.1 Lị vi sóng 10 2.1.3.2 Lò nướng 11 2.1.3.3 Tủ tiệt trùng 11 2.2 Chiếu xạ 12 2.2.1 Lý thuyết .12 2.2.2 Thiết bị 15 2.2.3 Ứng dụng .17 2.2.3.1 Tiệt trùng 17 2.2.3.2 Giảm tác nhân gây bệnh 17 2.2.3.4 Kéo dài thời hạn sử dụng 18 2.2.3.5 Kiểm sốt chín 18 2.2.3.6 Dinh dưỡng cảm quan 18 III KẾT LUẬN 19 IV TÀI LIỆU THAM KHẢO .21 Tìm hiểu nguyên tắc gia nhiệt sóng hồng ngoại ví dụ minh họa I LỜI NĨI ĐẦU Trong cơng nghiệp hóa chất thực phẩm, đa số trình xảy theo chiều hướng định điều kiện công nghệ định điều kiện công nghệ định để đạt kết tối ưu Trong điều kiện công nghệ thường lien quan đến yếu tố ảnh hưởng đến q trình mà nhiệt độ thông số thường ảnh hưởng đến hầu hết q trình Do q trình cần tiến hành điều kiện nhiệt độ xác định kết trình đảm bảo điều kiện nhiệt độ q trình theo u cầu cơng nghệ, cơng nghiệp thường tiên hành q trình đun nóng, làm nguội…nghĩa ta phải cung cấp giải phóng bớt lượng để giữ nhiệt độ khơng đổi Bản chất q trình truyền nhiệt Và trình truyền nhiệt trình chiều, nhiệt truyền từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp truyền từ vật sang vật khác hay từ không gian sang không gian khác thường theo phương thức cụ thể tổ hợp nhiều phương thức truyền nhiệt phức tạp Các phương thức truyền nhiệt gồm dẫn nhiệt, nhiệt đối lưu, nhiệt xạ Một ba phương thức truyền nhiệt quan trọng nhiệt xạ Như biết vật có nhiệt độ khác khơng tuyệt đối, kết trình dao động điện từ phân tử nguyên tử, có khả xạ lượng Các dao động điện từ truyền không gian theo hướng gọi sóng điện từ Các song điện từ có bàn chất khác chiều dài bước sóng Tùy theo bước sóng mà người ta chia thành sóng vũ trụ, sóng rơnghen, sóng tử ngoại, sóng hồng ngoại…Nhiệt độ vật thể cao lượng nhiệt truyền dạng sóng lượng lớn Các sóng xạ phát khơng gian gặp vật thể khác, bị hấp thụ toàn hay phần để biến thành nhiệt Chính đặc điểm mà sóng hồng ngoại sử dụng rộng rãi phương pháp gia nhiệt sóng hồng ngoại Và phương pháp ứng dụng rộng rãi, phổ biến ngành kỹ thuật nhiệt nói chung cơng nghệ chế biến thực phẩm nói riêng, chẳng hạn thiết bị: lị vi sóng, lị nướng bánh mì,…Biết tầm quan phương pháp gia nhiệt sóng hồng ngoại nên nhóm chúng em xin chọn đề tài “tìm hiểu ngun tắc gia nhiệt sóng hồng ngoại số ví dụ minh họa” để làm tiểu luận cho mơn kỹ thuật thực phẩm này, mong qua tiểu luận chúng em hiểu rõ hơn, sâu phương pháp II NỘI DUNG Nhiệt xạ 2.1 Sóng hồng ngoại Tìm hiểu ngun tắc gia nhiệt sóng hồng ngoại ví dụ minh họa 2.1.1 Lý Thuyết Năng lượng hồng ngoại xạ điện từ (Hình 18.1) phát vật thể nóng Khi hấp thụ, xạ lượng cho lên để làm nóng vật liệu Tỷ lệ truyền nhiệt phụ thuộc vào:  Các thuộc tính bề mặt hai tài liệu  Các hình dạng quan phát nhận  Nhiệt độ bề mặt vật liệu sưởi ấm nhận Hình 18.1 Tất vật thể phát xạ hồng ngoại đặc tính nhiệt độ chúng Năng lượng hồng ngoại tạo rung động chuyển động quay nguyên tử phân tử, nhiệt độ cao, nguyên tử phân tử chuyển động nhiều, tạo nhiều xạ hồng ngoại Năng lượng camera chụp ảnh hồng ngoại phát hiện, camera hồng ngoại không phát nhiệt độ, chúng phát xạ nhiệt Lượng nhiệt phát từ tản nhiệt hoàn hảo (gọi thể màu đen) tính cách sử dụng phương trình Stefan-Boltzmann: Q AT Mà Q (Js-1 ) tỷ lệ phát thải nhiệt, s = 5.7 x 10-8 (Js-1 m-2K-4) StefanBoltzmann không đổi, diện tích bề mặt (m 2) T (K= º C + 273) nhiệt độ tuyệt đối Phương trình sử dụng cho chất hấp thụ xạ hoàn hảo, lần biết đến vật đen Tuy nhiên, nóng xạ khơng tản nhiệt hồn hảo loại thực phẩm khơng hấp thụ hồn hảo, họ khơng phát hấp thụ Tìm hiểu nguyên tắc gia nhiệt sóng hồng ngoại ví dụ minh họa phần nhỏ liên tục lý thuyết tối đa Khái niệm quan màu xám sử dụng, phương trình Stefan-Boltzmann sửa đổi để: Q AT Lượng lượng hấp thu, mức độ sưởi ấm, thay đổi từ số khơng hấp thụ để hồn thành Điều xác định thành phần thực phẩm, mà hấp thụ xạ đến mức độ khác nhau, bước sóng lượng xạ Một số xạ hấp thụ số phản xạ trở lại thực phẩm Lượng xạ hấp thụ thể màu xám gọi hấp thụ (  ) có số lượng phát xạ (Bảng 18.3) Bức xạ mà không hấp thu phản ánh điều thể phản xạ (1-  ) Có hai loại phản xạ: diễn bề mặt thực phẩm diễn sau xạ vào cấu thực phẩm trở thành khuếch tán tán xạ Bề mặt phản xạ tạo bóng quan sát thấy vật liệu đánh bóng thể suy màu sắc hoa văn vật liệu Vật liệu Phát xạ Bánh mì nướng bị cháy 1,00 Nước 0,955 Kem 0,97 Bột 0,85 Mỡ bò 0,78 Thịt bò nạc 0,74 Giấy trắng 0,9 Sơn kim loại gỗ 0,9 Khơng bóng kim loại 0,7 – 0,25 Đánh bóng kim loại 0,05 Bảng 18.3: Ước tính vật liệu chế biến thực phẩm Các bước sóng xạ hồng ngoại xác định nhiệt độ nguồn Nhiệt độ sản xuất cao bước sóng ngắn có độ sâu lớn thâm nhập Tỷ lệ thực truyền nhiệt cho thực phẩm, tương đương với tỷ lệ hấp thu trừ tỷ lệ phát thải: Q A(T14  T24 ) Tìm hiểu nguyên tắc gia nhiệt sóng hồng ngoại ví dụ minh họa nơi T1 (K) nhiệt độ nhiệt độ phát T2( K) nhiệt độ chất hấp thụ 2.1.2 Thiết bị Các loại máy sưởi nóng xạ bao gồm kim loại phẳng hình ống, máy sưởi gốm, thạch anh halogen ống gắn với sợi điện (Bảng 18.4) Các ứng dụng lượng xạ sấy khô độ ẩm thấp thực phẩm (cho breadcrumbs Ví dụ, ca cao, bột, hạt, mạch nha, sản phẩm mì trà) nướng lò nướng Sản phẩm qua đường hầm, bên máy sưởi rạng rỡ, băng tải (Ginzberg, 1969) Tuy nhiên, sử dụng rộng rãi nguồn lượng để sấy khô phần lớn thực phẩm độ sâu giới hạn thâm nhập Năng lượng xạ sử dụng máy sấy chân không máy sấy băng nội, máy sấy thăng hoa gia tốc, số lị vi sóng nước để có màu nâu bề mặt thực phẩm Bảng 18.4 Đặc điểm bước sóng hồng ngoại Nhiệt độ Loại Cường chạy tối hình phát độ tối đa đa Quá Hệ thống Dự kiến Bức xạ trình Đối lưu sưởi ấm, nhiệt nhiệt độ nhiệt thời gian sống tối đa làm mát Bước sóng ngắn Đèn nhiệt 2200 10 300 75 25 5000h Súng IR 2300 1600 98 _ Thạch anh ống 2200 80 600 80 20 5000h 60 500 55 45 30 Năm Vừa bước sóng Thạch anh ống 950 Bước sóng dài Element 800 40 500 50 50