báo cáo thí nghiệm quá trình và thiết bị cntpi

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.22 MB, 23 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC & CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Mã lớp: 728689

Giảng viên hướng dẫn: ThS. Phạm Thanh Hương ThS. Nguyễn Tuấn Linh

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay, thế giới nói chung và Việt Nam ngày càng phát triển. Trước đây, khi khoa học công nghệ cịn yếu kém, lạc hậu thì con người chỉ mong được ăn đủ no, mặc đủ ấm. Cho đến khi khoa học cơng nghệ đã có tiến bộ thì nhu cầu của con người từ ăn no, mặc ấm sang ăn ngon, mặc đẹp. Khi mọi thứ càng trở nên phát triển, nhu cầu của con người cũng càng nâng cao hơn để hướng tới một cuộc sống tốt đẹp hơn. Nhất là hiện nay, khi thế giới đang đối đầu với đại dịch Covid-19 thì nhu cầu ăn uống của con người càng không thể bỏ qua được. Vậy nên nói ngành cơng nghệ sản xuất thực phẩm đang ngày càng trở nên thịnh hành và quan trọng hơn bao giờ hết.

Ngành công nghiệp sản xuất thực phẩm đang ngày càng trở nên phát triển. Nhận được sự đầu tư lớn cả về công nghệ cũng như tài chính từ các nguồn trongvà ngồi nước nên các sản phẩm được sản xuất ra số lượng và chất lượng vượt trội, đa dạng về chủng loại. Do đó, các thiết bị ngày càng được cơ giới hóa, tự động hóa nhằm tạo ra những sản phẩm tố nhất đến tay người tiêu dùng và xuất khẩu.

Tại trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, để có thể vận dụng và hiểu rõ những lý thuyết đã được học chúng em được tham gia thí nghiệm mơn Q trình và thiết bị CNTP, chúng em nhận được sự hỗ trợ nhiệt tình từ cơ Phạm Thanh Hương vàthầy Nguyễn Tuấn Linh. Em được làm quen với các máy móc chuyên dụng, được tìm hiểu về nguyên lý hoạt động của máy gia cơng cơ; q trình khuấy trộn và máy nghiền. Do hiểu biết cịn ít, thời gian thí nghiệm hạn chế nên bài báo cáo còn nhiều thiếu sót. Mong thầy cơ và các bạn đóng góp ý kiến để em hiểu rõ hơn và hoàn thiện bài báo cáo. Em xin chân thành cảm ơn!

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

VI. Tính tốn kết quả và nhận xét:...2

BÀI 2: XÁC ĐỊNH CÔNG NGHIỀN RIÊNG CỦA HẠT NÔNG SẢN. 4I.Cơ sở lý thuyết...4

II.Dụng cụ, thiết bị...5

III.Ngun liệu...6

IV.Tiến hành...6

V. Tính tốn kết quả thực nghiệm, nhận xét...7

BÀI 3: THÍ NGHIỆM KHUẤY TRỘN...8

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM

BÀI 1 : Xác định vận tốc lắng trong môi trường thực phẩm lỏng1. Cơ sở lý thuyết:

Trong sản xuất và trong các ngành cơng nghiệp hóa chất, cơng nghệ mơi trường, phương pháp lắng thường được sử dụng để tách chất rắn và các hạt lơ lửng ra khỏi môi trường lỏng, khí, VD tách bụi khói khơng khí, tách bùn từ nước thải,vv… Vì vậy việc nghiên cứu sự lắng của các hạt đóng một vai trị quan trọng. Trong thí nghiệm này, sinh viên tiến hành lắng cát trong mơi trường nước, đo vận tốc lắng, tính tốn chuẩn số Reynolds, hệ số trở lực và vận tốc lắng. Sự khác nhau giữa vận tốc lắng thựctế và lý thuyết được đưa ra so sánh và thảo luận.

Trong môi trường chất lỏng, theo định luật Archimedes, trọng lực của hạt hình cầu K s

được tính như sau:

Ks= ( ) ,(N) (1) : Khối lượng riêng của hạt cầu (kg/m )3

: Khối lượng riêng của chất lỏng (kg/m )3

: Gia tốc trọng trường (m/s )2

Khi hạt cầu rơi (lắng) với vận tốc u, sẽ chịu trở lực gây ra bởi môi trường chất lỏng.Trở lực này phụ thuộc vào tính chất vật lý của môi trường lỏng (khối lượng riêng, độnhớt), phụ thuộc vào kích thước và hình dáng của vật thể, và phụ thuộc vào vận tốcrơi và gia tốc trọng trường. Theo Newton, trở lực S được xác định như sau:

S= F ,(N) (2) : hệ số trở lực

: tiết diện của hạt theo hướng chuyển độngĐối với hạt hình cầu:

S= , (N) (3)

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

Giả thiết hạt hình cầu lắng với vận tốc khơng đổi. Khi đó S= K :s

= ( ) (4) = (5)

Hệ số trở lực là hàm số của Renolds, nghĩa là phụ thuộc vào tốc độ lắng, kích thướchạt, khối lượng riêng của chất lỏng và độ nhớt của chất lỏng. Sự phụ thuộc = f(Re)được xác định bằng thực nghiệm, cụ thể như sau:

Re 0,2 = 0,2 < Re < 500 = 500 < Re < 15* 10 = 0,444

- Các bước tiến hành thí nghiệm

Bước 1: Xác định khối lượng của hạt bi thủy tinh bằng cân điện tử: m1 (g).Bước 2: Xác định khối lượng của 650ml mật ong bằng cân điện tử: m2(g)

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

Bước 3: Tiến hành lắng hạt thủy tinh, đo thời gian lắng bằng đồng hồ bấm giờ t (s).Lặp lại thí nghiệm 5 lần.

5. Tính tốn kết quả và nhận xét:

Đối với viên bi nhỏ

+ Khối lượng bi thủy tinh là: 4.10-5(kg)

+ Lấy đường kính của hạt bi thủy tinh là: d= 2,9 mm = 2,9.10 m-3

+ Thể tích của bi thủy tinh : V

= πr

3=

π . (1,45.10 )

-3 3 (m )3

+ Khối lượng riêng của bi thủy tinh là:

= = =

3132,3 (kg/)

+ Thể tích mật ong là: 1 lít

+ Khối lượng của 1 lít mật ong : 1,3727 kg+ Khối lượng riêng mật ong:

= =

1372,7 (kg/)+ Chiều cao mật ong : h = 0,35m

+ Vận tốc lắng thực tế: u = h/ttt

+ Độ nhớt động lực học chất lỏng: µ = 6,3036 Pa.s+ Chuẩn số Re

= =

+ Hệ số trở lực

=

+ Tính vận tốc lắng lí thuyết theo công thức (5): = với g=9,81 m/s2

Bảng số liệu:Thời gian

lắng t (s)

V n tốốc lắốngậth c tếố uự t (m/s)

Chuẩn sốRe

thuyết u (m/s)

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

139,6 2,522.10-3 1,596.10-3 15127,2 1,796.10-3

Nhận xét:Vận tốc lí thuyết có sai khác với vận tốc thực tế vì:

+ Tốc độ thả ban đầu không đồng đều (lực thả không đồng đều) + Sai số do người quan sát và bấm thời gian bi thủy tinh lắng.+ Kích thước hạt bi thủy tinh không đều.

+ Do nhiệt độ môi trường

+ Do quỹ đạo đường đi không theo quỹ đạo nhất định

+ Do dung dịch mật ong chưa được đồng hóa làm cho độ nhớt ở những điểm khácnhau trên đường đi là khác nhau

+ Trong cốc chứa bi thủy tinh, ngồi khối lượng của bi thủy tinh cịn có khối lượngcủa khơng khí nên khối lượng riêng của bi thủy tinh chúng ta sử dụng khơng đúng.

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM

Bài 2

Xác định công nghiền riêng cuả các sản phẩm thực phẩm

I. Tìm hiểu máy nghiền búa

1. Vẽ sơ đồ nguyên lý cấu tạo, mô tả cấu tạo của máy nghiền búa.Vẽ sơ đồ nguyên lý thiết bị máy nghiền búa

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

Cấu tạo của máy nghiền búa

2. Nêu cấu tạo, nguyên lý hoạt động và cách vận hành máy khuấy trộn

Cấu tạo gồm 2 hơ šp chính: hộp thứ nhất để nghiền và hô šp thứ 2là hô šp hút bô št, haihộp nàythông với nhau bởi1ống dẫn bột ở dưới và trùng trục quay. Ngoài ra cònđộng cơ, đĩa búa và búa, quạt hút gió, phễu chứa nguyên liệu vào và sản phẩmra…

Nguyên lý hoạt đô šng:

- Nguyên liệu được đưa vào phễu nạp liệu theo chiều tiếp tuyến với chiều quaycủa búa. Quá trình nghiền nhỏ vật liệu trong máy nghiền búa là do sự va đậpcủa búa vào vật liệu, sự chà xát của vật liệu với búa và với thành vỏ máy, cáchạt vật liệu to chưa lọt qua lưới lại được búa tiếp tục nghiền nhỏ. Để nghiềnđược, động năng của búa khi quay phải lớn hơn công làm biến dạng để phá vỡvật liệu. Kích thước sản phẩm phụ thuộc vào lưới sàng, tùy theo yêu cầu sảnphẩm mà ta thay lưới sàng phù hợp.

- Sau khi qua lưới sàng rơi xuống ống dẫn bột được hộp hút gió với tác động củaquạt hút với luồng gió từ cửa hút gió hút bột lên hộp và đưa lên túi chứa bột

II.Làm thí nghiệm lấy số liệu và tính tốn cơng nghiền riêng

1. Làm thí nghiệm nghiền gạo, lấy số liệu

- Cho máy chạy không tải, xác định công suất chạy không tải: P0 = 600W

- Cân 300g gạo cho một lần thí nghiệm nghiền. Làm thí nghiệm 3 lần. Lần

lượt thời gian nghiền là 15 giây, 30 giây, 45 . Xác định công tiêu thụ A

- Lần lượt rây để phân loại bằng các rây có kích thước lỗ : 0.1mm, 0.2mm, 0.5mm

- Bảng số liệu:

Khối lượng Kích thước Thời gian Số chỉ đồng hồ Công nghiền

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

vật liệu saurây (kg)

lỗ rây(mm)

nghiền T(h)

riêng(kWh/kg)Lúc bắt đầu

Lúc nghiềnxong

(Wh)Lần 1 0,023

Lần 2 0,041Lầần 3 0,060Lầần 1 0,071

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

1.1. Tính cơng nghiền riêng

- Tính cơng có ích: Aci

= A – A

0

A

ci1

= 2.10 A = 5.10 A = 7.10

-3ci2 -3 ci3 -3

Trong đó: A là cơng nghiền có tải trong thời gian nghiền T

m - khối lượng vật liệu nghiền, kg

1.1. Xác định công nghiền riêng theo thuyết bề mặt

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

A0 = 600wh => cơng có ích trong từng giai đoạn là:Aci1 = 2.10 A = 5.10 A = 7.10-3

Giải hệ phương trình ta được: A = -0,03; A = 0,11 ; A = 0,012123

1.2. Vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa cơng nghiền và diện tích mớitạo thành khi nghiền. Rút ra nhận xét.

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

- Tuy nhiên, kết quả thực nghiệm lại có sai khác do:

+ Từ đầu khi cho vật liệu vào, cánh búa không được cách đều nên một số cánh thay đổitrục quay =>Trở lực không đều =>Máy chạy rung.Về sau vật liệu được cho đều vào vànhiều dẫn đến cánh búa cách đều nhau => Máy chạy êm.Lúc cuối vật liệu ít nên trở lựckhơng đều => máy lại chạy rung.

+ Thời gian rung của máy nghiền lâu hơn khi kích thước lỗ sàng bé là do: ban đầu và lúccuối trở lực cánh không đều

+ Vật liệu càng nhỏ nó càng khơng thể cản được trở lực =>Nó có xu hướng bay ra ngồinên ở lỗ thốt khơng khí sẽ có các hạt nhỏ bay ra theo.

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM

Bài 3

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

Thí nghiệm khuấy trộn chất lỏng

I. Mở đầu

Khuấy trộn trong môi trường lỏng thường được ứng dụng rộng rãi trong các ngành côngnghiệp hóa chất và thực phẩm để tạo dung dịch huyền phù, nhũ tương, để tăng cường qtrình hịa tan, truyền nhiệt, chuyển khối và q trình hóa học.

Phổ biến hơn cả là khuấy cơ học, có nghĩa là dùng các loại cánh khuấy để khuấy trộn.Tùy theo cấu tạo mà người ta chia ra các loại cánh khuấy sau đây: loại mái chèo, loại chânvịt hay chong chóng, loại tua bin và các loại đặc biệt khác.

Đặc trưng của q trình khuấy là cơng suất u cầu và hiệu suất khuấy trộn. Khi cánhkhuấy quay thì năng lượng tiêu hao dùng để thắng ma sát của cánh khuấy với chất lỏng.Ta có thể coi chất lỏng chuyển động trong máy khuấy như là trường hợp đặc biệt củachuyển động chất lỏng. Do đó để diễn đạt q trình khuấy ở chế độ ổn định ta có thể dùngphương trình chuẩn số của chất lỏng chuyển động:

Eu = f (Re, Fr,…) (1)Ở đây: Eu = chuẩn số Ơ - le Re = chuẩn số Rây - nôn Fr = Chuẩn số Phơ - rút

- hiệu số áp suất

- Khối lượng riêng chất lỏng, kg/m3

- vận tốc chuyển động của dịng, m/sd - đường kính, m

- độ nhớt, N.s/m2

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

Đối với thiết bị khuấy trộn thì d là đường kính cánh khuấy, vận tốc chuyển động của chấtlỏng được thay bằng số vòng quay của cánh khuấy (), cịn hiệu số áp suất thì thay bằngcơng suất u cầu. Khi đó, chuẩn số thủy lực sẽ có dạng sau đây :

Eu = ; Re = ; Fr = KK K

Ở đây: n – số vòng quay của cánh khuấy, vòng/s d – đường kính cánh khuấy, m N – công suất trên trục, W Eu = f (Re , Fr )K KK

Qua thực nghiệm ta có: Eu = C. (2)K

Trong đó : C, m, n – những đại lượng được xác định bằng thực nghiệm.

Chúng phụ thuộc vào kích thước cánh khuấy, mức chất lỏng, dạng thùng khuấy, độ nhẵncủa thành thùng và các cơ cấu khác.

Nếu trên bề mặt không tạo thành phễu, nghĩa là trong máy khuấy có đặt các tấm cản, khiđó cánh khuấy nhúng sâu vào trong chất lỏng nên ảnh hưởng của gia tốc trọng trường cóthể bỏ qua.

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

3. Xác định các chuẩn số Ơ – le, Rây – nôn và mối quan hệ giữa chúng4. Vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa nồng độ Brix theo thời gian khuấy.

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

Nguyên lý hoạt đô šng: đô šng cơ quay tác đô šng lên cánh khuấy dựa vào bảng điều khiểnđể điều khiển tốc đô š quay của cánh khuấy. Dung dịch được hoà tan đồng đều nhờ cánhkhuấy.

2. Cách sử dụng chiết quang kế để đo nồng độ Brix

Bước 1: Nhỏ 1 - 2 giọt dung dịch cần đo lên lăng kínhBước 2: Đậy tấm chắn sáng

Bước 3: Nước phải phủ đều trên lăng kính

Bước 4: Chờ 30 giây để bù nhiệt độ. Đưa lên mắt ngắm

Bước 5: Đọc số trên thang đo. Chỉnh tiêu cự sao cho số thấy rõ nhất.Bước 6: Sau khi sử dụng, lau sạch bằng giấy thấm mềm

* Chú ý:

- Không được làm ướt khúc xạ kể

- Khi nồng độ dung dịch đường quá cao, trên màn quan sát chỉ xuất hiện màu trắng

IV.

Các bước tiến hành Thí nghiệm

Bước 1: Kiểm tra hệ thống thiết bị thí nghiệm theo sơ đồ

Bước 2: Xem xét các dụng cụ đo: thiết bị đo công suất, chiết quang kế đo nồng độBrix

Bước 3: Đổ 5 lít nước vào thùng, cho 1 hoặc 2kgđường vào.Bước 4: Chọn số vòng quay của cánh khuấy trên tủ điều khiển.Bước 5: Bật máy cho động cơ hoạt động, cánh khuấy quay

Bước 6: Bắt đầu tính thời gian khuấy,sau 1 phút lấy mẫu 1 lần, đo nồng độ muối Bx(nồng độ chất tan/ 100 g dung dịch) bằng chiết quang kế. Ghi số liệu vào bảng.Bước 7: Đến khi nồng độ Bx = const thì dừng khuấy.

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

Bước 8: Xác định thời gian khuấy và vẽ đồ thị biểu diễn mỗi quan hệ giữa nồng độ Bxtheo thời gian.

1. Số liệu thí nghiệm

Đường kính cánh khuấy: d= 5,3cm=0,053mKhối lượng riêng của nước: = 999,98 kg/

Độ nhớt của nước: =7,89.10 (N.s/m ) – độ nhớt của dung dịch nước ở 30 C-42o

Bảng 1: Bảng kết quả thí nghiệm

-2,88 14,6216 1014,6216

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

Bảng 2: Kết quả đo nồng độ Brix

* Máy chạy với tốc độ cánh khuấy là n= 240 vòng/phút:

Bx(%) 4 8,8 11,8 13,1 13,3 13,5 14,5

* Máy chạy với tốc độ cánh khuấy là n= 252 vòng/phút:

2. Xác định chuẩn số Rây - nôn

Re = (5)K

- độ nhớt chất lỏng, N.s/m2

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

Làm 5 thí nghiệm có các giá trị của Re khác nhau.K

Trên hệ trục lgEu - lgRe qua các điểm ta vẽ đường thẳng. Trên cơ sở đường thẳng taKK

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

Nhận xét:Dựa vào đồ thị ta có thế khẳng định tốc độ đảo trộn càng nhanh thì độ đồng

đều của sản phẩm càng nhanh. Tốc độ đảo trộn càng tăng thì càng tăng khả năng độ đồngđều cho sản phẩm càng nhanh => Hiệu suất của quá trình khuấy trộn phụ thuộc phần lớnvào thời gian khuấy trộn và tốc độ cánh khuấy.

Ngồi ra trong q trình khuấy trơ šn, còn chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố như:- Nhiê št đô š.

- Tốc đô š khuấy trô šn.- Bản chất của chất khô.

- Bản chất dung môi: đô š nhớt, ví dụ: dung mơi lỗng dễ khuấy trơ šn và ngược lại.- Kết cấu cánh khuấy.

PHẦN KẾT LUẬN

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

Sau khi hồn thành thí nghiệm Q trình và thiết bị công nghệ thực phẩm I dưới sự hướngdẫn của các thầy cô, em đã tiếp thu được những kiến thức về nguyên lý hoạt động của máygia cơng cơ cũng như q trình khuấy trộn và máy nghiền. Em đã được tìm hiểu kỹ hơn vềcấu tạo cũng như ngun lí hoạt động của các máy đó. Hơn nữa em cũng được hướng dẫnđể được trực tiếp sử dụng để biết xem vì sao lại như thế và cần có những lưu ý hay yếu tốnào tác động vào Em rất cảm ơn thầy cô cũng như Bộ mơn Q trình và thiết bị Cơng nghệthực phẩm đã tạo cơ hội cho chúng em được đi thí nghiệm, giúp em được bồi dưỡng thêmkiến thức và tạo động lực cho em bước tiếp trên con đường kỹ sư thực phẩm của bản thânmình. Trên đây là nội dung bài báo cáo của em về mơn Thí nghiệm Q trình vá thiết bịCơng nghệ thực phẩm. Nội dung cịn nhiều thiếu sót, em mong thầy cơ thơng cảm và choem nhận xét cũng như góp ý để em rút kinh nghiệm và ngày càng hoàn thiện hơn. Em xinchân thành cảm ơn!

</div>