BÁO cáo THÍ NGHIỆM QUÁ TRÌNH và THIẾT bị CNTP i bài 1 xác định vận tốc lắng trong môi trường thực phẩm lỏng

Ngoài nắm vững bản chất quá trình sinh học, hóa học xảy ra và kiểm soát tốt chúng trong quá trình chế biến thì yếu tố công nghệ như máy móc, các thiết bị phụ trợ cho các quá trình là khô

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC & CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

MỤC LỤC

Lời mở đầu 3

BÀI 1: Xác định vận tốc lắng trong môi trường thực phẩm lỏng 4

1 Cơ sở lý thuyết 4

2 Dụng cụ, thiết bị 5

3 Nguyên liệu 5

4 Các bước tiến hành 5

5 Tính toán kết quả và nhận xét 6

5.1. Hạt thủy tinh 6

5.2. Viên bi 7

Bài 2: Xác định công nghiền riêng của các sản phẩm thực phẩm 9

1 Cơ sở lý thuyết 9

2 Dụng cụ, thiết bị 11

3 Nguyên liệu 11

4 Tiến hành 11

4.1 Làm thí nghiệm nghiền gạo, lấy số liệu 11

4.2 Tính công nghiền riêng 13

4.3 Xác định công nghiền riêng theo thuyết bề mặt 13

5 Tính toán kết quả và nhận xét 14

BÀI 3: Khuấy trộn chất lỏng 16

1 Mở đầu 16

2 Mục đích thí nghiệm 17

3 Sơ đồ thí nghiệm 18

4 Các bước tiến hành thí nghiệm 18

5 Tính toán kết quả thực nghiệm, vẽ đồ thị 18

5.1 Xác định chuẩn số Ơ - le 19

5.2 Xác định chuẩn số Rây - nôn 19

5.3 Vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa nồng độ Brix theo thời gian khuấy (với 2 tốc độ cánh khuấy khác nhau) Rút ra nhận xét 20

Lời kết 22

Lời mở đầu

Thực phẩm là một phần thiết yếu không thể thiếu đối với mỗi con người Ngày nay, từ một nguyên liệu thực phẩm người ta có thể chế biến được hàng trăm sản phẩm khác nhau, những sản phẩm sẽ không còn ở trạng thái nguyên liệu ban đầu Mỗi quá trình chế biến đều nhằm tạo giá trị sử dụng cao hơn cho thực phẩm: về hình thức, giá trị dinh dưỡng, khẩu vị Ở Việt Nam, ngành công nghệ chế biến thực phẩm cũng

đã và đang ngày càng phát triển Trước đây, khi khoa công nghệ học còn lạc hậu, yếu kém thì con người chỉ mong ăn đủ no, mặc đủ ấm Nhưng cho đến khi khoa học công nghệ có tiến bộ và được đầu tư, thì nhu cầu của con cũng nâng cao hơn, chuyển dần từ

ăn no, mặc ấm sang ăn ngon, mặc đẹp Đặc biệt, khi thế giới đang đối đầu với đại dịch Covid-19 thì nhu cầu của con người lại càng được chú trọng và không thể bỏ qua được Vậy nên ngành công nghệ sản xuất thực phẩm đang dần trở nên quan trọng và thịnh hành

Ngành công nghiệp sản xuất thực phẩm đang ngày càng trở nên phát triển Ngoài nắm vững bản chất quá trình sinh học, hóa học xảy ra và kiểm soát tốt chúng trong quá trình chế biến thì yếu tố công nghệ như máy móc, các thiết bị phụ trợ cho các quá trình là không thể thiếu Việc nắm rõ yếu tố công nghệ, cơ chế hoạt động cũngnhư các vận hành của các thiết bị cũng như ưu, nhược điểm của chúng sẽ giúp nhà sảnxuất lựa chọn được loại thiết bị phù hợp và tối ưu nhất cho quy trình sản xuất

Để có thể vận dụng và hiểu rõ những lý thuyết đã được học chúng em được tham gia thí nghiệm môn Quá trình và thiết bị CNTP I, chúng em nhận được sự hỗ trợnhiệt tình từ các thầy cô trong bộ môn Em được làm quen với các máy móc chuyên dụng, được tìm hiểu về nguyên lý hoạt động của máy gia công cơ; xác định công nghiền riêng cảu các sản phẩm thực phẩm và xác định độ đồng đều trong quá trình khuấy trộn

Trong bài báo cáo này, do hiểu biết còn ít, thời gian thí nghiệm hạn chế nên bài báo cáo còn nhiều thiếu sót Mong thầy cô và các bạn đóng góp ý kiến để em hiểu

rõ hơn và hoàn thiện bài báo cáo

Em xin chân thành cảm ơn!

BÀI 1: Xác định vận tốc lắng trong môi trường thực

phẩm lỏng

1 Cơ sở lý thuyết

Trong sản xuất và trong các ngành công nghiệp hóa chất, công nghệ môi trường,phương pháp lắng thường được sử dụng để tách chất rắn và các hạt lơ lửng ra khỏi môitrường lỏng, khí, VD tách bụi khỏi không khí, tách bùn từ nước thải v.v… Vì vậy việcnghiên cứu sự lắng của các hạt đóng một vai trò quan trọng Trong bài thí nghiệm này,sinh viên tiến hành lắng hạt thủy tinh trong môi trường mật ong, đo vận tốc lắng, tínhtoán chuẩn số Reynolds, hệ số trở lực và vận tốc lắng Sự khác nhau giữa vận tốc lắngthực tế 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

K S =

πd 3

(ρ 1 − ρ 2 )g, (N)g, (N)g, (N)

6

Khi hạt cầu rơi (lắng) với vận tốc u, sẽ chịu trở lực gây ra bởi môi trường chấtlỏng Trở lực này phụ thuộc vào tính chất vật lý của môi trường lỏng (khối lượngriêng, độ nhớt), phụ thuộc vào kích thước và hình dáng của vật thể, và phụ thuộcvào vận tốc rơi và gia tốc trọng trường Theo Newton, trở lực S được xác định nhưsau:

u 2 S=ξ Fρρ2 2 ,(N)g, (N)

Giả thiết hạt hình cầu lắng với vận tốc không đổi Khi đó S = KS:

số của nhà sản xuất, sau đó được thả vào ống thủy tinh chứa mật ong có chiều cao

h = 35cm Đo thời gian rơi của hạt thủy tinh t (s)

Các bước tiến hành thí nghiệm

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

Lặp lại thí nghiệm 5 lần.

- Các số liệu:

• Khối lượng của hạt thủy tinh: m 1 = 0,04 10 −3 , (kg)g, (N)

• Đường kính của hạt thủy tinh: d 1 = 0,2 10 −2 , (m)g, (N)

 Bán kính của hạt thủy tinh: r 1 = d 1 = 0,1 10 −2 , (m)g, (N)

• Khối lượng của mật ong: m 2 = 1389,9 10 −3

, (kg)g, (N)

• Thể tích của mật ong: V 2 = 10 −3

, (m 3 )g, (N)

• Độ nhớt của mật ong (30 0 C): μ 2 = 3872,6 10 −3 , (Pa s))g, (N)

• Chiều cao cột mật ong: h = 3,4 10 −2 , (m)g, (N)

- Tính toán:

• Thể tích của hạt thủy tinh: V 1 = 4 πdr 1 = 4,19 10 −9 , (m 3 )g, (N)

• Khối lượng riêng của hạt thủy tinh: ρ 1 = m1

Từ kết quả cho thấy vận tốc lý thuyết và vận tốc thực tế chênh lệch lớn Nguyên

nhân là do có trợ lực tác dụng lên nó Ngoài ra, vận tốc thực tế phụ thuộc vào thời

gian và chiều cao chất lỏng Còn vận tốc lý thuyết thì chỉ phụ thuộc vào bản chất

chất lỏng và hạt bi, hệ số trợ lực Bên cạnh đó, còn có một số lý do khác như:

lượng của không khí nên khối lượng riêng của bi thủy tinh chúng ta sử dụng không đúng

5.2 Viên bi

• Khối lượng của viên bi: m 1 = 5,16 10 −3 , (kg)g, (N)

• Đường kính của viên bi: d 1 = 1,25 10 −2 , (m)g, (N)

 Bán kính của viên bi: r 1 = d 1

• Khối lượng riêng của viên bi: ρ1 = m1 = 5045,70, (kg/m3)g, (N)

V1

• Khối lượng riêng của mật ong: ρ 2 = m2 = 1389,90, (kg/m 3 )g, (N)

V2

- Xác định vận tốc lắng thực: utt = h/t Từ vận tốc này và kích thước đo được của

viên bi, tính chuẩn số Re, từ đó xác định hệ số trở lực (6)

- Tính chuẩn số Re theo công thức: Re = ρ 2 u

Từ kết quả cho thấy vận tốc lý thuyết và vận tốc thực tế chênh lệch lớn Nguyên

nhân là do có trợ lực tác dụng lên nó Ngoài ra, vận tốc thực tế phụ thuộc vào thời

gian và chiều cao chất lỏng Còn vận tốc lý thuyết thì chỉ phụ thuộc vào bản chất

chất lỏng và hạt bi, hệ số trợ lực Bên cạnh đó, còn có một số lý do khác như:

lượng của không khí nên khối lượng riêng của bi thủy tinh chúng ta sử dụng không đúng

Bài 2: Xác định công nghiền riêng của các sản

phẩm thực phẩm

1 Cơ sở lý thuyết

Trong công nghiệp sản xuất bột, thức ăn gia súc và nhiều ngành công nghiệpkhác thường tiến hành quá trình nghiền các cục to, các hạt thành bột thô, vừa vàmịn Quá trình nghiền nhỏ vật liệu trong các máy nghiền là nhờ các lực cơ học Cóthể phân loại các dạng tác dụng cơ học nhằm phá vỡ vật liệu đem nghiền như sau:

Bảng phân loại mức độ nghiền

Tùy theo kết cấu của từng loại máy nghiền mà lực phá vỡ vật liệu đem nghiền

có thể là lực nén, ép, chẻ, cắt, va đập… hoặc do một vài lực ở trên tác dụng đồngthời Công nghiền không chỉ phụ thuộc vào loại lực tác dụng, kết cấu máy và các

cơ cấu truyền động mà còn phụ thuộc vào tính chất cơ lý của vật liệu đem nghiềnnhư độ cứng, độ ẩm, tính chất của vỏ hạt… Công nghiền dùng để khắc phục cáclực liên kết giữa các phần tử của vật liệu đem nghiền, các lực ma sát giữa vật liệuvới nhau, giữa vật liệu và các cơ cấu nghiền, ma sát các bộ phận chuyển động trongmáy Để xây dựng công thức tính toán về công suất, năng suất cho máy nghiền phảidựa vào thực nghiệm Một số cơ sở lý thuyết để tính toán gần đúng như thuyết bềmặt của P.Rv Rittingơ, thuyết thể tích, thuyết thể tích về bề mặt của P.A Rebinde(đọc giáo trình máy và thiết bị chế biến lương thực)

Hình 1 Máy nghiền búa

Hình 2 Sơ đồ nguyên lý máy nghiền búa: 1- vỏ, 2- Roto, 3- búa, 4- cửa

nạp liệu, 5-trục dẫn động, 6- sàng

Cấu tạo máy nghiền búa gồm một roto, trên roto có các cánh búa Cánh búa có thể có nhiều dạng khác nhau tuỳ theo yêu cầu nghiền và cơ lý tính của nguyên vậtliệu Roto quay trên một vỏ máy được làm bằng gang đúc, có chỗ lắp lưới hoặc toàn bộ xung quanh là lưới

Loại đúc bằng gang bên trong thường lắp gờ

Loại bao xung quanh là lưới bên trong có gờ hoặc không.

Nguyên liệu cần nghiền cho vào bên trong máy qua cửa nạp liệu Do sự va đậpcủa vật liệu với các cánh búa đang quay và với thành trong của máy, vật liệu sẽ biến dạng rồi vỡ ra thành các thành phần có kích thước nhỏ hơn Ngoài ra khi nguyên liệu ban đầu có kích thước lớn, còn có thêm sự chà xát của vật liệu với thành trong của máy Do bị va đập nhiều lần giữa cánh búa và vỏ máy, nguyên liệugiảm kích thước đến khi nhỏ hơn lỗ lưới, hạt sẽ theo lỗ lưới ra ngoài Các hạt vật liệu nhỏ lọt qua lưới tự thoát ra ngoài hoặc được quạt hút ra khỏi máy, còn các hạt vật liệu to chưa lọt qua lưới lại được các búa tiếp tục nghiền nhỏ Ðể nghiền được, động năng của búa khi quay phải lớn hơn công làm biến dạng để phá vỡ vật liệu

Do vậy, khi nghiền vật liệu lớn cần có trọng lượng búa lớn, còn khi nghiền vật liệunhỏ cần búa nhẹ hơn Trong trường hợp vật liệu nghiền kích thước không đều hoặcquá cứng, người ta dùng loại có cánh búa xếp Ưu điểm của cánh búa loại này là

có thể xếp được khi qua tải hoặc vật cứng; khi vượt qua tải hay vật cứng này, cánh búa sẽ mở ra nhờ lực ly tâm

Nguyên liệu có thể được đưa vào máy theo hướng tâm trục hay có thể nhậpliệu theo phương tiếp tuyến với rô to Phương pháp này không được thuận lợi lắm

do nguyên liệu có thể bị văng lên theo đường nhập liệu Trong quá trình nghiền,nếu lỗ lưới bị bít, vật liệu không thoát ra được, năng suất sẽ giảm rất nhiều hoặcbằng 0 Vì vậy để máy hoạt động tốt thì vật liệu nghiền không được làm bít lỗlưới Máy nghiền búa thường không làm việc được các loại vật liệu ẩm, dẻo, hoặcbám dính

2 Dụng cụ, thiết bị

Máy nghiền, đồng hồ bấm thời gian, rây có kích thước lỗ: 0.1mm, 0.2mm, 0.5 mm

❖ Cho máy chạy không tải, xác định công suất chạy không tải: P 0 = 600 W

Lần lượt thời gian nghiền là 30 giây, 1 phút, 1,5 phút Xác định công tiêu thụ A

(kWh)Lần

1Lần

2

1Lần

3Lần

1Lần

2

2Lần

3Lần

3Lần

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

m - khối lượng vật liệu nghiền, kg

A 0 = P 0 x T

đem nghiền F

A riêng = A ci / (F 1 +F 2 +F 3 - F)

Khối lượng riêng: 1200 kg/m3, dài x rộng x cao: 6x1,5x1,5

Ta có hệ 3 phương trình, 3 ẩn tính công nghiền riêng là:

thành khi nghiền Rút ra nhận xét.

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

Đồ thị sự liên hệ của Công và Diện tích bề mặt nghiền0.4

0.35 0.3

lưới lọc, hoặc trong quá trình nghiền (gió thổi, lọc chưa kỹ v.v)

Do đó, có sự sai số khiến kết quả xuất hiện giá trị âm

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

BÀI 3: Khuấy trộn chất lỏng

Khuấy trộn trong môi trường lỏng thường được ứng dụng rộng rãi trong cácngành công nghiệp hóa chất và thực phẩm để tạo dung dịch huyền phù, nhũ tương,

để tăng cường quá trình hòa tan, truyền nhiệt, chuyển khối và quá trình hóa học

Phổ biến hơn cả là khuấy cơ học, có nghĩa là dùng các loại cánh khuấy đểkhuấy trộn

Tùy theo cấu tạo mà người ta chia ra các loại cánh khuấy sau đây: loại máichèo, loại chân vịt hay chong chóng, loại tua bin và các loại đặc biệt khác

Đặc trưng của quá trình khuấy là công suất yêu cầu và hiệu suất khuấy trộn

Khi cánh khuấy quay thì năng lượng tiêu hao dùng để thắng ma sát của cánh khuấy

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

Đối với thiết bị khuấy trộn thì d là đường kính cánh khuấy, vận tốc chuyển

số áp suất thì thay bằng công suất yêu cầu Khi đó, chuẩn số thủy lực sẽ có dạng

sau đây :

5 3

g

EuK = f (ReK, FrK)

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 nhẵn của thành thùng và các cơ cấu khác

Nếu trên bề mặt không tạo thành phễu, khi đó cánh khuấy nhúng sâu vào trong chất lỏng nên ảnh hưởng của gia tốc trọng trường có thể bỏ qua

Ta có :

n d

5 3

3 Sơ đồ thí nghiệm

chính xác đến 0,1)

nghiệm, báo cáo kết quả thí nghiệm với cán bộ hướng dẫn

• Nhiệt độ của nước: ° 2 = 32℃;

• Khối lượng riêng của nước: ρ = 1000 kg/m 3

EuK =

N – công suất, W

(4)

ReK =

(5)

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

Biểu diễn mối quan hệ giữa nồng độ Brix theo thời

gian khuấy

18 16 14 12

8 6 4 2 0

Thời gian phút

n2 = 286 vòng/ phút n1 = 110 vòng/phút

(110 vòng/phút) nên nồng độ chất khô tăng từ từ

lên (286 vòng/phút) nên nồng độ chất khô tăng lên nhanh nhưng đường sớm bão hòa

trình khuấy trộn đạt cao hơn Hiệu suất của quá trình khuấy trộn

phụ thuộc phần lớn vào thời gian khuấy trộn và tốc độ cánh khuấy

Lời kết

Sau khi hoàn thành thí nghiệm Quá trình và thiết bị CNTP I dưới sự hướng dẫncủa các thầy cô, em đã tiếp thu được những kiến thức về nguyên lý hoạt động của máygia công cơ cũng như quá trình khuấy trộn và máy nghiền Em đã được tìm hiểu kỹhơn về cấu tạo cũng như nguyên lí hoạt động của các máy đó cũng như những tác nhânảnh hướng tới quá trình chế biến thực phẩm Không chỉ vậy, mà chúng em còn được lýgiải và tìm ra những giải pháp để hạn chế những tác nhân đó gây ra trong quá trìnhchến biến

Em rất cảm ơn thầy cô cũng như Bộ môn Quá trình thiết bị Công nghệ thực phẩm đãtạo cơ hội cho chúng em được đi thí nghiệm, giúp em được bồi dưỡng thêm kiến thức vàtạo động lực cho em bước tiếp trên con đường kỹ sư thực phẩm của bản thân mình

Trên đây là nội dung bài báo cáo của em về môn Thí nghiệm Quá trình và thiết

bị CNTP I Nội dung còn nhiều thiếu sót, em mong thầy cô thông cảm và cho em nhậnxét cũng như góp ý để em rút kinh nghiệm và ngày càng hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!