Báo cáo thí nghiệm quá trình và thiết bị cơ học

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM === === BÁO CÁO THÍ NGHIỆM BỘ MƠN Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CƠ HỌC Giáo viên hướng dẫn: Th.S Phạm Thanh Hương Sinh viên thực : Nguyễn Thị Liễu Dung MSSV : 20130578 Lớp : KTTP 02-K58 Hà Nội,tháng 10 -2015 Trang MỞ ĐẦU Thực phẩm phần thiết yếu thiếu người.Ngày nay,từ nguyên liệu thực phẩm người ta ch ế biến hàng trăm sản phẩm khác nhau,những sản phẩm chế biến khơng cịn trạng thái ngun liệu ban đầu.Mỗi trình chế biến nhằm tạo cho thực phẩm có giá trị sử dụng cao hơn: hình thức,hoặc giá trị vị,hoặc giá trị dinh dưỡng.Hóa học sinh học đư ợc áp dụng rộng rãi chế biến thực phẩm.Ở Việt Nam,các ngành công nghiệp chế biến thực phẩm,mặc dù hình thành khoảng vài chục năm nhận đầu tư lớn mặt trí tuệ tài t nguồn nước nư ớc ngoài.Các sản phẩm sản xuất ngày nhiều,đa dạng chủng loại, phong phú chất lượng.Do vậy,các máy móc thiết bị ngày giới hóa,tự động hóa,nhằm tạo sản phẩm tốt đến người tiêu dùng phục vụ xuất Trong q trình thí nghiệm mơn q trình thiết bị học,chúng em hỗ trợ nhiều từ thầy PGS.TS Lê Nguyên Đương Th.S Phạm Thanh Hương tận tình giúp đỡ dẫn cho chúng em thời gian thí nghiệm.Em làm quen với máy móc chuyên dùng,được tìm hiểu nguyên lý hoạt động máy gia công cơ;xác định công nghiền riêng sản phẩm thực phẩm xác định độ đồng trình khuấy trộn.Trong báo cáo này,do hiểu biết chúng em hạn hẹp,thời gian thí nghiệm cịn hạn chế nên báo cáo thí nghiệm cịn nhiều thiếu sót.Mong thầy đóng góp ý kiến để chúng em hiểu rõ báo cáo hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn Trang Mục lục trang Mở đầu BÀI 1: Nguyên lý hoạt động máy gia công I II III IV V VI VII VIII IX X XI Máy nghiền………………………………………………………………… .4 Máy đun nóng trục vít…………………………………………………… Máy chà…………………………………………………………………… Máy lọc khung …………………………………………… Máy ép cam .………………………………………………………… 10 Máy chiết rót …………………………………………………………… .11 Máy ghép mí bán tự động……………………………………………… 13 Máy ghép dập nút chai………………………………………………… 14 Máy trùng liên tục 15 Máy phối trộn 16 Máy ly tâm 17 BÀI 2: Xác định công nghiền riêng sản phẩm thực phẩm I II Máy nghiền ngơ, nghiền gạo…………………………………………… 19 Tính cơng nghiền………………………………………………………… 20 BÀI 3: Xác định độ đồng trình khuấy trộn I II Máy khuấy……………………………………………………………… 23 Thí nghiệm……………………………………………………………… 23 Trang BÀI Nguyên lý hoạt động máy gia công I Máy nghiền-TA1D Mục đích Trong sản xuất đồ hộp người ta dùng tác dụng học để làm thay đổi kích thước,hình dáng nguyên liệu thành dạng nhỏ đồng theo yêu cầu loại sản phẩm.Quá trình thực tay tốn nhiều công sức,mức độ đồng kém.Vì sau bổ thành dạng vừa phải người ta tiếp tục dùng máy nghiền để nâng cao suất đảm bảo tính đồng nguyên liệu sau làm nhỏ.Nguyên liệu làm nhỏ trước chuẩn bị cho công đoạn Cấu tạo Gồm phễu,khoang nghiền,cánh nghiền máng nghiền động gắn liền với trục có cánh nghiền Cách cánh nghiền khoảng má nghiền.Má nghiền có dạng búa(sắc nhọn,dày mỏng )hoặc dạng lưỡi kích thước 0.5;1;1.5;2 cm.Ngồi cịn có phận khác : bảng điều khiển, đường nước vệ sinh thiết bị … Hình vẽ cấu tạo máy nghiền Trang Nguyên lý hoạt động Nguyên liệu sau rửa sạch, thái miếng thích hợp đưa đến cửa vào phía thiết bị nghiền rời vào phần hộp bị chặn lại lưới sàng Động tác động vào trục quay có gắn đĩa đĩa có búa quay với tốc độ phụ thuộc phận điều chỉnh tốc độ quay tác động lên hoa Khi đạt yêu cầu lọt qua lưới sàng rơi xuống II Máy đun nóng trục vít-TA15D Mục đích Gia nhiệt liên tục cho sản phẩm sau nghiền đảm bảo phản ứng bất hoạt enzyme,làm mềm sản phẩm q trình kín khí trước sản phẩm đem bảo quản chuẩn bị chế biến tiếp Cấu tạo Gồm có động cơ,hệ thống trục vít,hệ thống điều khiển van hơi,van ổn áp,cảm biến đo nhiệt độ cấp hơi,đo nhiệt độ đầu sản phẩm ống thoát nước Thân thiết bị gồm khoang:khoang chứa nguyên liệu,khoang chứa lớp vỏ cách nhiệt bên ngồi.Ngồi cịn có phễu cho nguyên liệu vào,bảng điều khiển, đồng hồ áp suất, áp lực Hình vẽ cấu tạo thiết bị đun nóng trục vít Trang Ngun lý hoạt động Nguyên liệu sau nghiền qua phễu vào khoang thiết bị,nhờ hệ thống trục vít,nguyên liệu đảo đều,trao đổi nhiệt với khoang ngồi nên ngun liệu đun nóng đưa đầu tránh tượng tắc.Khoang cấp nên làm nóng nguyên liệu khoang trong.Do đó,sản phẩm làm nóng đưa qua cửa thiết bị III Máy chà-TA16D Mục đích Làm cho khối nguyên liệu đồng nhất.Có tác dụng loại bỏ phần khơng có giá trị dinh dưỡng,không mong muốn vỏ, củ Cấu tạo Gồm động gắn liền với trục có cánh chà làm thép khơng rỉ.Lưới chà đục lỗ nhỏ với kích thước: 0.5; 0.75; 1; 1.5mm để tạo độ mịn mong muốn.Ngoài cịn có hệ thống rửa, khung đỡ thép Chú ý: kích thước lỗ lưới chà thay đổi phụ thuộc vào loại sản phẩm: + Để sản xuất nước đục, người ta dung lỗ lưới có đường kính: 0.5- 0.75mm + Để sản xuất cà chua đặc, người ta dung lỗ lưới có đường kính: 1.0-1.5mm Ngồi cịn có phận khác phễu dẫn bột chà, phếu dẫn vỏ bỏ đi, bảng điều khiển, đường dẫn nước vệ sinh thiết bị, van cảm biến để đóng mở máy chà Trang Hình vẽ cấu tạo máy chà Trang Nguyên lý hoạt động Nguyên liệu qua đun nóng (được bổ sung thêm nước để tránh dính bết vào lưới chà tăng suất chà) đưa qua phễu vào khoang chà.Khi động hoạt động,nguyên liệu quay đều,các cánh chà có tác dụng xiết,ép nguyên liệu vào lưới chà.Phần vỏ,xơ,hạt nằm lưới theo phễu ngoài.Phần bột chà qua lỗ nhỏ lưới chảy theo phễu IV Máy lọc khung bản-TA10D Mục đích Lọc sản phẩm lỏng nước hoa quả,dầu,sữa thô,dịch lên men,bia rượu….Quá trình lọc loại chất rắn cặn bã khỏi sản phẩm Cấu tạo Gồm có hệ thống bảng nhựa có vải lọc,thiết bị bơm,khau hứng,trục vít.Ngồi cịn có thùng chứa,hệ thống dây dẫn,van,thiết bị đo áp suất,nhiệt độ,hệ thống điều khiển áp suất Cấu tạo đặc rỗng Trang Hình vẽ mơ tả hướng máy lọc khung Nguyên lý hoạt động Nguyên liệu đưa vào thiết bị lọc nhờ hệ thống bơm.Huyền phù tác động áp suất đưa qua rãnh r ồi vào khoản rỗng khung.Riêng khung đặc có mặt thơng với lỗ 6.Mỗi khung có vải lọc bọc xung quanh Chất lỏng sang rãnh theo van ngồi cịn bã bị giữ lại khung Để rửa bã ta ngừng cho huyền phù cho nước rửa vào.Nước rửa chui qua lớp vải lọc,qua toàn bề dày lớp bã kéo theo chất lỏng lại bã qua lớp vải lọc thứ hai sang bên cạnh theo ống ngoài.Khi rửa xong,người ta mở tay quay, khung tách xa nhau,bã rơi xuống máng lấy Trang V Máy ép cam-BF0514 Mục đích Ép lấy nước hoa quả, loại bỏ vỏ hạt xơ,……… Cấu tạo Gồm băng chuyền trục khuỷu dẫn ép.Hệ thống pitong điều chỉnh trục ép chuyển động trục ép cố định( dung bơm thủy lực- bơm dầu).Ngoài cịn có bảng điều khiển, ống dẫn nước ép ngồi, khay để vỏ bỏ đi… Hình vẽ cấu tạo máy ép cam Nguyên lý hoạt động Hoa cần ép đưa vào qua phễu,theo hệ thống băng tải để nghiêng có độ rung vào.Má ép nhờ hoạt động pitong ép xuống tác động trục khuỷu( chắn quả) đưa vào phần má ép cố định,2 má ép vừa khít kích thước loại ép.Sự dịch chuyển trục ép chuyển động piton.Khi van mở, van bơm khí vào tạo áp suất đẩy trục ép xuống,sau lại mở cho khí bơm khí vào ván để pitong vị trí ban đầu.Lượng vỏ thơ loại bỏ ngồi,rơi xuống khay chứa.Nước ép lấy theo đường dẫn để tiếp tục công đoạn sau.Những bã, xơ nh ỏ đẩy khỏi trục ép nhờ trục trục ép Trang 10 VI Máy chiết rót Mục đích Rót định lượng sản phẩm định vào bao bì… Cấu tạo Gồm có phễu đưa sản phẩm vào,bơm pitong định lượng hoạt động nhờ hệ thống nén khí.Ngồi cịn có phận khác bảng điều khiển,van định lượng tự động, đường dẫn nén khí, bảng điều khiển( điều khiển chế độ rót tự động- liên tục, chế độ rót bán tự động- khơng liên tục)… Hình vẽ cấu tạo máy chiết rót Trang 11 Máy chiết rót Nguyên lý hoạt động Thiết bị dựa nguyên lý hoạt động pittong khí nén, tạo khoảng cách( điều chỉnh nhờ tay quay điều khiển).Sản phẩm rót định lượng nhờ hệ thống điều chỉnh khoảng pittong(khoảng cách thể tích chai cần đóng).Hệ thống van định lượng đóng mở tự động đặn trình này: Nguyên tắc hoạt động van khí nén chế độ mở van rót: + Q trình nạp ngun liệu:khí nén vào van b d,tháo khí van a c.Ở van b pittong dịch chuyển sang bên trái,ở van c pittong dịch chuyển xuống,sản phầm lạp vào khoang chứa + Q trình rót ngun liệu:khí nén vào van a c,tháo khí van b d.Ở van a pittong dịch chuyển sang bên phải,ở van c pittong dịch chuyển từ lên,sản phẩm đẩy rót vào bao bì Trang 12 VII Máy dập nút chai Mục đích Trong q trình chế biến đồ hộp,q trình dập nút chai để ngăn khơng cho sản phẩm với mơi trường khơng khí vi sinh vật bên ngồi,là q trình quan trọng có ảnh hưởng tới thời gian bảo quản lâu dài thực phẩm đó.Nắp chai phải đóng kín, chắn Cấu tạo Gồm có phần dập phần chụp nắp chai,phần định vị trí chai.Ngồi cịn có pittong cấp khí nén có lo xo đẩy lên,thiết bị điều khiển tay đường khí nén Hình vẽ cấu tạo máy dập nút chai Nguyên lý hoạt động Nút chai dập dựa nguyên lý thiết bị nén khí.Khi dập xuống khí nén cấp,nút chai dập xuống khít chặt vào chai.Sau lị xo đ ẩy pittong lên tiếp tục cho q trình dập mà khơng cần cấn khí nén từ phía Trang 13 VIII Máy ghép mí bán tự động-TA508D Mục đích Trong q trình chế biến đồ hộp,q trình ghép mí hộp để ngăn khơng cho sản phẩm với mơi trường khơng khí vi sinh vật bên ngồi,là q trình quan trọng có ảnh hưởng tới thời gian bảo quản lâu dài thực phẩm đó.Nắp hộp phải đóng kín, chắn Cấu tạo Gồm có động hộp chuyển chiều quay,có ép nắp hộp xuống ép chặt bó vào nắp hộp.Có giá đỡ hộp,ngồi cịn có điều khiển,các trục Hình vẽ cấu tạo máy ghép mí bán tự động Nguyên lý hoạt động Khi hộp để giá đỡ động quay làm máy ép quay theo.Thanh nâng giá đỡ đưa hộp lên vị trí.Máp ép xuống chuyển động quay trịn xuống giúp nắp hộp sau vào hộp đồng thời máy ép chặt vừa quay vừa xuống cửa sang bên phải giúp nắp ghim chặt phần đầu hộp giống chiều chuyển động nắp hộp Trang 14 IX Thiết bị trùng liên tục-TA98D 1.Mục đích Thiết bị dùng trùng sản phẩm sau đư ợc đóng chai lọ, để tiêu diệt có mặt vi sinh vật nhiệt độ cao, chống lại xâm nhập v sinh vật có hại, bảo quản sản phẩm lâu 2.Cấu tạo Thiết bị gồm phận: Khoang nước ấm, khoang nước nóng, đường nước mát, băng tải, bơm li tâm, nhiệt kế, áp kế, dàn phun nước nóng, giàn phun nước ấm, giàn phun nước mát, van, động cơ, ống dẫn Hình vẽ cấu tạo máy trùng liên tục 3.Nguyên lý làm việc Hơi nước qua van điều chỉnh tay cấp nước vào khoang thứ làm nước ấm đến khoảng 50 độ c, nước cấp vào khoang thứ làm nóng đến 90oC, trình trùng nhiệt độ nước nóng diều chỉnh van tự động Nguyên liệu băng tải vận chuyển qua giàn phun nước nóng đến nước ấm, nước mát để tránh thay đổi nhiệt độ đột ngột Trang 15 X Máy phối trộn Mục đích Khuấy trộn thành phần nguyên liệu đư ợc định sẵn thành hỗn hợp đồng Tăng cường q trình hóa học, sinh học trình chế biến thực phẩm Tăng cường trình trao đ ổi nhiệt chế biến Hịa tan chất vào chất khác,… Các q trình khuấy trộn thường gặp là: khuấy chất lỏng( lỏng với hay rắn với lỏng), nhào bột nhão, trộn khô,… 2.Cấu tạo Nguyên lý làm việc Nguyên liệu đưa vào khoang chứa nguyên liệu, cung cấp đun nóng nước bơm vào khoang cấp nhiệt Nhờ trao đổi nhiệt hai khoang, nguyên liệu làm nóng, động hoạt động làm quay cánh khuấy, giúp nguyên liệu nóng đều.Nước nóng tuần hoàn để đảm bảo cung cấp nhiệt ổn định cho nguyên liệu.Nhiệt độ nước nóng điều chỉnh nhờ van đóng mở tự động Tùy theo yêu cầu loại nguyên liệu mà cho thêm vào gia vị, phụ gia khác nhau, sau kết thúc trình, nguyên liệu tháo van xả đáy Trang 16 XI MÁY LI TÂM Mục đích Máy ly tâm dùng để phân ly huyền phù có hàm lượng pha rắn nhỏ phân ly nhũ tương mà khối lượng riêng pha lỏng gầ khó phân ly VD: Máy ly tâm dùng để tách bơ sữa Cấu tạo Bộ phận chủ yếu máy roto gồm đĩa hình nón c ụt chồng lên với khoảng cách thích hợp Nếu phân ly nhũ tương đĩa đ ều có khoan lỗ cách goc 120°, đĩa xếp với cho lỗ thông suốt với tạo thành đường thông thẳng đứng đĩa khơng có l ỗ gọi đĩa phân ly Kho ảng cách đĩa 0.4 – 1.5 mm Đĩa giữ nhờ gân mặt đĩa Độ nghiêng đĩa nón c ần đủ đảm bảo để hạt vật liệu trươt xuống tự do, thường góc nửa đỉnh nón từ 30 – 50 Trang 17 Nguyên lý làm việc Nguyên liệu ban đầu vào theo đường trục( từ xuống hay lên) vào không gian dướ chồng đĩa qua lỗ đĩa, phân phối thành lớp mỏng đĩa Dưới tác dụng lực ly tâm, chất lỏng nặng trượt đĩa xuống tập trung thành theo cửa tháo pha nặng Chất lỏng nhẹ chuyển động ngược trở lại, theo hướng tâm theo cửa tháo pha nhẹ Các hạt rắn lẫn pha nặng bị lắng phần vào ngăn chứa pha rắn Trang 18 BÀI Xác định công nghiền riêng sản phẩm thực phẩm I Máy nghiền gạo, nghiền ngơ Mục đích Máy nghiền búa nghiền nhỏ vật liệu khơ,giịn,dễ vỡ,ít qnh dính loại hạt khơ,xương,muối đường loại khống sản… Cấu tạo Gồm có hộp chính:hộp thứ để nghiền hộp thứ hộp hút bột,hai hộp thông với ống dẫn bột trùng trục quay.Ngồi cịn động cơ,đĩa búa búa,quạt hút gió,phễu chứa nguyên liệu vào sản phẩm ra… Hình vẽ cấu tạo máy nghiền gạo, nghiền ngơ Trang 19 Hình vẽ cấu tạo máy nghiền gạo, nghiền ngô Nguyên lý hoạt động Nguyên liệu đưa vào phễu nạp liệu theo chiều tiếp tuyến với chiều quay búa Quá trình nghiền nhỏ vật liệu máy nghiền búa va đập búa vào vật liệu, chà xát vật liệu với búa với thành vỏ máy, hạt vật liệu to chưa lọt qua lưới lại búa tiếp tục nghiền nhỏ Để nghiền được, động búa quay phải lớn công làm biến dạng để phá vỡ vật liệu kích cỡ sản phẩm phụ thuộc vào lưới sàng, tùy theo yêu cầu sản phẩm mà ta thay lưới sang phù hợp Sau qua lưới sang rơi xuống ống dẫn bột hộp hút gió với tác động quạt hút với luồng gió từ hút gió hút bột lên hộp đưa lên túi chứa bột II Tính cơng nghiền máy Tiến hành thí nghiệm Trang 20 Ta tiến hành xác định công nghiền riêng 1kg gạo, 1kg ngơ với kích thước lỗ sàng 0.5mm, 1.5mm, 2mm *Bảng số liệu thí nghiệm : Vật liệu Kích thước lỗ sàng (mm) Thời gian nghiền (T) Lúc đầu nghiền (P đầu) Gạo Ngô Gạo Ngô Gạo Ngô 0.5 0.5 1.5 1.5 2 10ph10s 30ph11s 3ph33s 7ph33s 3p55s 8ph48s 1.121 1.091 1.038 1.034 1.042 1.205 Công suất nghiền lớn (P max) 1.266 1.282 1.078 1.223 1.094 1.291 Lúc nghiền Ao,kWh xong (P cuối) 1.056 1.051 1.031 1.143 1.047 1.231 0,170 0,504 0,059 0,126 0,065 0,146 A,kWh 0,192 0,574 0,062 0,143 0,069 0,182 Cơng riêng có ích(A ích,kWh) Cơng nghiền riêng (A riêng,KWh/kg Công riêng thưc tế A riêng tt,kWh/kg 0,022 0,07 0,003 0,017 0,004 0,036 0,022 0,07 0,003 0,017 0.004 0.036 0,0132 0,042 0,00018 0,0102 0,00024 0,0216 Cho máy chạy không tải xác định công suất chạy không tải :P0=1,001 kW Tính cơng nghiền  Tính cơng có ích: Aci=A-Ao  Trong đó: A cơng nghiền có tải thời gian nghiền T A=1/3.(Pđầu+Pmax+Pcuối).T Ao công chạy không tải tương ứng với thời gian nghiền T Ao=Po+T  Cơng nghiền riêng:là cơng có ích nghiền 1kg vật liệu Ariêng=Aci/m (m khối lượng vật liệu,kg) Đồng hồ đo công suất điện cho 1pha.Ở sử dụng động 3pha dòng ện khuếch đại lên lần nên công nghiền riêng thực tế là: A riêngtt=A riêngx 3/5=A riêng x 0,6  Đồ thị biểu diễn mối quan hệ công nghiền riêng lỗ lưới : Gạo: Trang 21 0.025 0.02 0.015 Series Series 0.01 Series 0.005 0.5 1.5 Ngô: 0.08 0.07 0.06 0.05 Series 0.04 Series Series 0.03 0.02 0.01 0.5 1.5  Nhận xét: - Với ngơ : với kích thước lỗ lưới lớn thời gian nghiền ngô giảm đi, công nghiền gi ảm - Với gạo : với kích thước lỗ lưới lớn thời gian nghiền giảm công nghiền riêng lỗ lưới mm nhỏ so với lỗ lưới Trang 22 BÀI Xác định độ đồng trình khuấy trộn I Máy khuấy Mục đích Có tác dụng làm tăng độ đồng dung dịch cần trộn Cấu tạo Gồm có động cơ, cánh khuấy thùng chứa ngun liệu Ngồi cịn có bảng điều khiển, giá đỡ van xả đáy Hình vẽ cấu tạo máy khuấy Nguyên lý hoạt động Động quay tác dụng lên cánh khuấy dựa vào bảng điều khiển để điều khiển tốc độ quay cánh khuấy Dung dịch hòa tan đ ồng nhờ cánh khuấy II Thí nghiệm Các bước tiến hành Bước 1: Đổ lít nước vào thùng,cho kg muối hạt vào Cho cánh khuấy chạy( bắt đầu tính thời gian khuấy) Trang 23 Bước 2: Sau phút lấy mẫu lần, đo nồng độ muối Bx( nồng độ chất tan/ 100 g dung dịch) chiết quang kế Bước 3: Đến nồng độ Bx = const dừng khuấy Bước 4: Xác định thời gian khuấy vẽ đồ thị biểu diễn quan hệ nồng độ Bx theo thời gian Kết  Chạy máy với tốc độ cánh khuấy 72 vòng/ phút Thời gian (phút) Bx 10 13,5 16 17,5 20 20 20  Chạy máy với tốc độ cánh khuấy 51 vòng/ phút 49-59 60 511-15 1627-37 38Thời 10 26 48 gian(phút) 18.8 19 5.5 11 13 15 16.5 18 Bx  Biểu đồ thể nồng độ Bx với thời gian có tốc độ khuấy khác nhau: 25 20 15 Series Series 10 Series 5 15-Jul 16-26 27-37 38-48 49-59 60 Nhận xét: Dựa vào đồ thị ta khẳng định tốc độ đảo trộn nhanh độ đồng sản phẩm nhanh Tốc độ đảo trộn tăng tăng kh ả độ đồng cho sản phẩm nhanh Trang 24 ... chất lượng.Do vậy,các máy móc thiết bị ngày giới hóa,tự động hóa,nhằm tạo sản phẩm tốt đến người tiêu dùng phục vụ xuất Trong q trình thí nghiệm mơn q trình thiết bị học, chúng em hỗ trợ nhiều từ... hiểu biết chúng em cịn hạn hẹp,thời gian thí nghiệm cịn hạn chế nên báo cáo thí nghiệm cịn nhiều thiếu sót.Mong thầy đóng góp ý kiến để chúng em hiểu rõ báo cáo hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn... nước vệ sinh thiết bị … Hình vẽ cấu tạo máy nghiền Trang Nguyên lý hoạt động Nguyên liệu sau rửa sạch, thái miếng thích hợp đưa đến cửa vào phía thiết bị nghiền rời vào phần hộp bị chặn lại lưới