Báo cáo thí nghiệm thực hành kỹ thuật thực phẩm

Thực hành Kỹ thuật thực phẩm Báo cáo thí nghiệm NHÓM – TỔ MHP: 210501002 GVHD: Th.S Lê Nhất Thống SVTH: TRẦN THỊ KHANH MSSV: 09079861 October 19, 2021 Contents BÀI 1: LỌC KHUNG BẢN I Mục đích thí nghiệm II Cơ sở lý thuyết III Trang thiết bị, dụng cụ, hóa chất, nguyên liệu .3 IV Các bước tiến hành thí nghiệm V Lập cơng thức tính toán VI Báo cáo thí nghiệm BÀI 2: KHẢO SÁT HỆ THỐNG GHÉP BƠM 10 I Mục đích 10 II Cơ sở lý thuyết 10 III Cách tiến hành thí nghiệm 14 IV Lập công thức tính tốn 15 V Kết thí nghiệm 16 VI Nhận xét bàn luận kết 27 BÀI 3: THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT ỐNG LỒNG ỐNG 28 I Trang thiết bị, dụng cụ thí nghiệm 28 II Tiến hành thí nghiệm 29 III Lập cơng thức tính tốn 30 IV Báo cáo thí nghiệm 30 V Bàn luận 34 BÀI 4: SẤY ĐỐI LƯU – IC106D 35 I Mục đích thí nghiệm 35 II Cơ sở lý thuyết 35 III Tiến hành thí nghiệm 36 IV Báo cáo thí nghiệm 36 V Bàn luận 40 BÀI 5: KHẢO SÁT CHẾ ĐỘ CỘT CHÊM (THÁP ĐỆM)-IC131D 42 I Mục đích thí nghiệm 42 II Phương pháp thí nghiệm 42 III Lập cơng thức tính tốn 42 IV Báo cáo thí nghiệm 43 V Bàn luận 45 BÀI 6: MẠCH LƯU CHẤT – C6 MKLL 46 I Mục đích 46 II Cơ sở lý thuyết 46 III Các bước tiến hành thí nghiệm 47 IV Lập công thức tính tốn 47 V Báo cáo thí nghiệm 49 VI Bàn luận 54 Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2021 Bài 1: LỌC KHUNG BẢN I Mục đích thí nghiệm - Khảo sát trình hoạt động máy lọc khung - Xác định vận tốc lọc trung bình, chu kỳ lọc suất lọc - Xác định hệ số lọc phương trình lọc, mối liên hệ động lực trình lọc suất máy lọc II Cơ sở lý thuyết Nguyên tắc làm việc Mục đích q trình lọc phân riêng pha liên tục pha phân tán tồn hổn hợp Hai pha lỏng – khí; rắn – khí; rắn – lỏng hai pha lỏng không tan lẫn tồn hổn hợp Khái niệm: Lọc trình thực để phân riêng hỗn hợp nhờ vật ngăn xốp Một pha qua vật ngăn xốp pha giữ lại Vật ngăn dạng hạt: cát, đá, than; dạng sợi tơ nhân tạo, sợi bông, đay, gai; dạng lưới kim loại; dạng vật ngăn sứ xốp, thủy tinh xốp v.v Chênh lệch áp suất hai bên vách ngăn lọc gọi động lực trình lọc nghĩa là: P = P1 - P2 Động lực q trình lọc tạo ba cách sau: - Dùng áp lực cột chất lỏng (áp suất thủy tĩnh) - Dùng máy bơm hay máy nén đưa huyền phù vào(lọc áp suất) - Dùng bơm chân không (lọc chân không) Phương trình lọc 2.1 Tốc độ lọc yếu tố ảnh hưởng đến thời gian lọc Lượng nước lọc thu đơn vị diện tích bề mặt vách ngăn lọc đơn vị thời gian gọi tốc độ lọc dV W= ,m/ s Fd τ (1.1) Trong đó: V – Thể tích nước lọc thu được, m3 F – Diện tích bề mặt vách lọc, m2 t - thời gian lọc, s Quá trình lọc huyền phù phụ thuộc vào yếu tố sau: Tính chất huyền phù: độ nhớt, kích thước hình dạng pha phân tán; động lực trình lọc; trở lực bã vách GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2021 ngăn; diện tích bề mặt vách lọc Theo DAKSI, tốc độ lọc biểu diễn dạng phương trình sau W= dV ΔP = Fd τ μ ( Rb + Rv ) (1.2) Trong đó: m - độ nhớt pha liên tục, Ns/m2 Rb = Pb – trở lực bã lọc (tổn thất áp suất qua lớp bã), 1/m Rv = Pv – trở lực vách lọc (tổn thất áp suất qua vách lọc), 1/m Gọi: r0 – trở lực riêng theo thể tích bã lọc (1/m2): trở lực bã dày 1m h0 – chiều dày lớp bã lọc, m X 0= Vậy: Va V - tỉ số thể tích bã ẩm thu lượng nước lọc Rb =r h0 =r Va V =r X F F (1.3) Thay (1.3) vào phương trình (1.2) ta được: dV = ΔP F ( V μ r0 X0 + Rv F ) dτ (1.4) Khi nghiên cứu trình lọc, để đơn giản người ta tiến hành hai chế độ lọc với áp suất không đổi lọc với tốc độ lọc không đổi 2.2 Lọc với áp suất không đổi, P = const Gọi q = V/F – lượng nước lọc riêng: lượng nước lọc thu 1m bề mặt vách lọc, m3/m2 Từ phương trình (1.4), với điều kiện bã lọc vách lọc không chịu nén ép nghĩa là: r0= const Rv = const, biến đổi tích phân hai vế phương trình ta được: V ∫( μ r0 X0 F τ VdV + μRv dV )=∫ F ΔP dτ (1.5) Hay: m.r0.X0.V2 + m.Rv.F.V = 2.F2.P.t Chia hai vế phương trình (1.6) cho m.r0.X0/F2 ta GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn (1.6) Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2021 ( ) 2 Rv V ΔP V = τ + F r X F μ r X Û q2 + 2.C.q = Kt (1.7) Đây phương trình lọc với áp suất khơng đổi Trong đó: C= Rv r0 X ; K= ΔP μ r X số lọc, đặc trưng cho trình lọc xác định Vi phân hai vế phương trình (1.7) theo dq ta được: 2q+2 C=k Û dτ dq dτ 2C = q+ dq K K (1.8) Δτ −q Δq đường thẳng có Từ phương trình (1.8) ta nhận thấy: mối quan hệ hệ số góc 2/K tung độ gốc 2C/K Như làm thí nghiệm lọc, dựng đồ thị mối quan hệ hai đại lượng này, quan hệ đường thẳng kết luận trình lọc với áp lực không đổi đồng thời ta xác định số lọc C K 2.3 Lọc với tốc độ lọc không đổi (w=const) Do tốc độ lọc khơng đổi nên biến thiên thể tích nước lọc đơn vị thời gian số Do phương trình (1.4) viết dạng V ΔP W= = F.τ V μ r X0 + Rv F ( ) (1.9) Nhận thấy rằng: P = Pb + Pv = m.r0.X0.w2.t + mRv.w Vậy: P = A.t + B; (A=m.r0.X0.w2; B=mRv.w); A, B số Nghĩa động lực trình lọc biến thiên tuyến tính treo thời gian III Trang thiết bị, dụng cụ, hóa chất, nguyên liệu Thiết bị lọc thiết kế chế tạo nhiều dạng, nhiều kiểu khác để phù hợp với điều kiện cụ thể riêng biệt Theo theo cách thức hoạt động, người ta chia ra: thiết bị lọc gián đoạn thiết bị lọc liên tục Trong ta tiến hành với máy lọc khung GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2021 Sơ đồ nguyên lý hoạt động: Sơ đồ nguyên lý hoạt động máy lọc khung Máy lọc khung có cấu tạo gồm phận sau: Bồn chứa nguyên liệu, bơm tạo áp lực cho chất lỏng, khung lọc, van điều chỉnh, lưu lượng kế áp kế đo áp suất trước sau khung lọc Máy lọc gồm dãy khung kích thước xếp liền khung đỡ, khung có ngăn xốp thực phân riêng Bản gọi cố định, cuối di động Ép chặt khung cấu vít đai ốc thực tay quay Huyền phù đưa vào khung van V3, nước thu theo đường van V4, bã lọc bị giữ lại ngăn xốp Trên bề mặt người ta xẻ rãnh thẳng đứng song song với hai rãnh nằm ngang hai đầu Rãnh nằm ngang bên có thông với van tháo nước lọc nước rửa Khung rỗng tạo thành phòng lọc để chứa cặn Nguyên liệu thí nghiệm: Huyền phù IV Các bước tiến hành thí nghiệm Tiến hành thí nghiệm với áp suất lọc khơng đổi Các bước tiến hành thí nghiệm: Kiểm tra tổng quát thiết bị, cho huyền phù vào bể chứa nguyên liệu, lắp vách ngăn lọc vào khung ép chặt khung tay quay Kiểm tra nguồn điện, khóa van v2, v6; mở hồn tồn van v1, v4; mở ¼ van v3, bật cơng tắc bơm Thay đổi áp suất áp kế P1 cách điều chỉnh van số 3, đọc giá trị áp suất áp kế P1, P2 thời gian thu thể tích nước lọc cố định GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2021 Dừng máy, tháo ngăn lọc, rữa bã đồng thời đo thời gian rữa bã thời gian thao tác phụ để xác định chu kỳ lọc Tiến hành thí nghiệm với tốc độ lọc khơng đổi Các bước tiến hành thí nghiệm: Kiểm tra tổng quát thiết bị, cho huyền phù vào bể chứa nguyên liệu, lắp vách ngăn lọc vào khung ép chặt khung, tay quay Kiểm tra nguồn điện, khóa van v2, v6; mở hồn tồn van v1, v4; mở van v3, bật cơng tắc bơm Điều chỉnh van v4 cho lưu lượng không đổi giá trị định, đọc giá trị áp suất áp kế P1, P2 thời điểm khác Dừng máy, tháo ngăn lọc, rữa bã Lặp lại thí nghiệm hai lần với lưu lượng tương ứng Q1, Q2 V Lập công thức tính tốn  Xác định lượng nước lọc riêng: q = V/F, m3/m2  Tính vận tốc lọc lưu lượng chia cho tổng diện tích bề mặt vách lọc w= Q ,(m/ s) F  Dùng phương pháp bình phương cực tiểu để tìm phương trình cho đồ thị dạng: Y = A*x + B VI Báo cáo thí nghiệm Kết đo Bảng Lọc với áp suất không đổi STT 5 Áp suất lọc 0.5 bar 1.0 bar Bảng Lọc với tốc độ không đổi GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn Thể tíc lọc(lít) 10 10 Thời gian lọc(s) 39 125 220 316 409 12 24 37 48 61 Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2021 STT 10 Lưu lượng P1 1.4 1.3 1.3 1.2 0.9 1.1 1.4 1.4 1.3 1.3 300 l/ph 200l/ph P2 1.1 0.9 0.9 0.9 0.5 1.1 1.1 1.1 1.0 1.1 Xử lý số liệu Xác định số vách ngăn xốp sử dụng q trình làm thí nghiệm, đo kích thướt vách ngăn xốp để xác định diện tích bề mặt vách ngăn lọc: Trong thí nghiệm có sử dụng 10 vách ngăn, kích thướt đo 200x200mm Vậy diện tích bề mặt vách ngăn lọc F = 0.2x0.2x10 = 0.4 m2 Xác định lượng nước lọc riêng q = V/F, m3/m2 Xác định biến thiên thời gian dτi Xác định biến thiên lượng nước lọc riêng: dqi, suy tỷ số dτi/dqi Kết xử lý số liệu (chung cho hai điều kiện áp suất) V(m3) τ (s) q(m3/m2) Δτ ∆q Δτ/Δq 0.002 39 0.005 39 0.005 7800 0.004 125 0.010 86 0.005 17200 0.006 220 0.015 95 0.005 19000 0.008 316 0.020 96 0.005 19200 0.010 409 0.025 93 0.005 18600 0.002 12 0.005 12 0.005 2400 0.004 24 0.010 12 0.005 2400 0.006 37 0.015 13 0.005 2600 0.008 48 0.020 11 0.005 2200 0.010 61 0.025 13 0.005 2600 STT 3 Áp suất lọc 0.5 bar 1.0 bar Vẽ đồ thị mối liên hệ Δτ/Δq – Δτ, theo lý thuyết đồ thị đường thẳng Dạng đường thẳng: Y = AX + B (A = 2/K; B = 2C/K) GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2021 Đồ thị Δτ/Δq – Δτ điều kiện áp suất lọc không đổi 0.5 bar Dựa vào đồ thị ta tính số lọc C K, sau viết phương trình lọc áp suất khơng đổi Đồ thị có dạng Y = 200X, suy C = K = 0.01; ta viết phương trình lọc với áp suất không đổi là: q2 = 0.01τ Tương tự, tiến hành thí nghiệm với áp suất lọc 1.0 bar ta có đồ thị kết quả: Đồ thị Δτ/Δq – Δτ điều kiện áp suất lọc không đổi 1.0 bar Đồ thị có dạng Y = 200X, suy C = K = 0.01; ta viết phương trình lọc với áp suất khơng đổi q2 = 0.01τ GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2021 Bảng Kết xử lý số liệu (chung cho hai điều kiện lưu lượng lọc) STT 10 Q (lít/s) w (m3/m2.s) 0.0125 0.01 P1 (bar) P2 (bar) ∆P=P1-P2 (bar) τ (s) 1.1 1.3 1.4 1.5 0.8 0.9 1.1 1.2 1.3 1 0.9 0.9 0.8 0.8 0.8 0.7 0.7 0.7 0.1 0.4 0.5 0.7 0.1 0.4 0.5 0.6 30 60 90 120 150 30 60 90 120 150 Vẽ đồ thị quan hệ biến thiên áp suất thời gian P - t; P = A.t + B; (A=m.r0.X0.w2; B=mRv.w) Đồ thị Quan hệ biến thiên áp suất theo thời gian tốc độ 0.0125(m3/s) Theo lý thuyết A B số, dựa vào đồ thị xác định số A, B, viết lại phương trình lọc với tốc độ lọc khơng đổi Dựa vào Đồ thị trên, ta tìm được: A = 0.006 B = -0.2 Suy phương trình lọc với áp suất không đổi là: P = 0.006.t – 0.2 Tương tự, với tốc độ lọc 0.01 (m3/s) ta có đồ thị phương trình lọc: GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn ... bước tiến hành thí nghiệm 47 IV Lập cơng thức tính toán 47 V Báo cáo thí nghiệm 49 VI Bàn luận 54 Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2021 Bài... Khung rỗng tạo thành phịng lọc để chứa cặn Ngun liệu thí nghiệm: Huyền phù IV Các bước tiến hành thí nghiệm Tiến hành thí nghiệm với áp suất lọc khơng đổi Các bước tiến hành thí nghiệm: Kiểm tra... Thanh Nhàn Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2021 - Kết nối kiểm tra hệ thống ống dẫn - Cho bơm hoạt động để đuổi hết khí khỏi hệ thống ống - Chúng ta lấy kết thí nghiệm tiếp tục cho thí nghiệm Nếu