BÀI báo cáo THỰC HÀNH kỹ THUẬT THỰC PHẨM CHƯNG cất

Mục đích thí nghiệm Khảo sát ảnh hưởng của lưu lượng hoàn lưu và vị trí mâm nhập liệu lên độ tinh khiết của sản phẩm, tính hiệu suất của quá trình chưng cất.. Áp suất riêng phần của một

Trang 1

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Trang 2

MỤC LỤC

CHƯNG CẤT 4

1 Mục đích thí nghiệm 4

2 Cơ sở lí thuyết 4

3 Các bước tiến hành thí nghiệm 6

4 Tính toán kết quả 7

5 Trả lời câu hỏi 15

CÔ ĐẶC 18

CỘT CHÊM 26

2 Cơ sở lý thuyết 26

3 Các bước tiến hành thí nghiệm: 29

4.Tính toán kết quả 30

SẤY ĐỐI LƯU 40

LỌC KHUNG BẢN 55

2

Trang 3

LỜI CẢM ƠN

Nhóm chúng em xin cảm ơn thầy Mạc Xuân Hòa đã tận tình truyền đạt kiến thức để em

hoàn thành tốt bài báo cáo thực hành kỹ thuật thực phẩm này

Dù đã cố gắng hoàn thiện nhưng không thể tránh khỏi những sai sót Rất mong nhận

được sự thông cảm và nhận xét của thầy

Một lần nữa nhóm em trân trọng cảm ơn thầy!

3

Trang 4

CHƯNG CẤT

1 Mục đích thí nghiệm

Khảo sát ảnh hưởng của lưu lượng hoàn lưu và vị trí mâm nhập liệu lên độ tinh khiết của

sản phẩm, tính hiệu suất của quá trình chưng cất

2 Cơ sở lí thuyết

Chưng cất là quá trình dùng để tách cấu tử của một hỗn hợp lỏng cũng như hỗn hợp

khí-lỏng thành các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn

hợp (ở củng điều kiện)

Chưng cất đơn giản: dủng để tách các hỗn hợp gồm các cấu tử có độ bay hơi rất khác nhau

Chưng cất bằng hơi nước trực tiếp: dùng để tách các hỗn hợp gồm các chất khó bay hơi

và tạp chất không bay hơi

Chưng cất: dùng để tách hoàn toàn hỗn hợp các cấu tử dễ bay hơi có tính chất hòa tan

một phần hoặc hòa tan hoàn toàn vào nhau

c) Định luật Henry:

Đối với dung dịch lý tưởng áp suất riêng phần p của khí trên chất lỏng tỷ lệ với phần mol

Trong đó:

H: Hằng số Henry (khi nhiệt độ tăng thì H tăng)

Áp suất riêng phần của một cấu tử trên dung dịch bằng áp suất hơi bão hòa của cấu tử (ở

cùng nhiệt độ) nhân với nồng độ phần mol của cấu tử đó trong dung dịch

Trong đó:

4

Trang 5

ℎ: áp suất hơi bão hòa của cấu tử ở cùng nhiệt độ.

x: nồng độ phần mol của cấu tử trong dung dịch

e) Mô hình mâm lý thuyết

Mô hình mâm lý thuyết là mô hình toán đơn giản nhất dựa trên các cơ sở sau:

Cân bằng giữa hai pha lỏng - hơi cho hỗn hợp hai cấu tử

Điều kiện động lực học lưu chất lý tưởng trên mâm lý cho hai pha lỏng - hơi là:

độ đồng nhất tại mọi vị trí trên tiết diện

: Nồng độ nhập liệu (của cấu tử dễ bay hơi)

: Nồng độ sản phẩm đỉnh (của cấu tử dễ bay hơi)

: Nồng độ sản phẩm đáy(của cấu tử dễ bay hơi)

F: Suất lượng nhập liệu

f) Hiệu suất

Để chuyển từ số mâm lý thuyết sang số mâm thực ta cần phải biết hiệu suất mâm Có ba

loại hiệu suất mâm được dùng là: Hiệu suất tổng quát, liên quan đến toàn tháp; Hiệu suất

5

Trang 6

mâm Murphree, liên quan đến một mâm; Hiệu suất cục bộ, liên quan đến một vị trí cụ thể

trên một mâm

Hiệu suất tổng quát Eo: là hiệu suất đơn giản khi sử dụng nhưng kén chính xác nhất,

được định nghĩa là tỉ số giữa số mâm lý tưởng và số mâm thực cho toàn tháp

=

ố â ý ưở

ố â ℎự

Hiệu suất mâm Murphree: là tỉ số giữa sự biến đổi nồng độ pha hơi qua một mâm với sự

biến đổi nồng độ cực đại có thể đạt được khi pha hơi rời mâm cân bằng với pha lỏng rời

mâm thứ n

=

∗ : nồng độ pha hơi cân bằng với pha lỏng rời ống chảy chuyền mâm thứ n.

Nói chung, pha lỏng rời mâm có nồng độ không bằng với nồng độ trung bình của pha

lỏng trên mâm nên dẫn đến khái niệm hiệu cục bộ

Hiệu suất cục bộ được định nghĩa như sau:

′ +1 : nồng độ pha hơi mâm n tại cùng vị trí.

∗ : nồng độ pha hơi cânbằng với pha lỏng tại cùng vị trí.

3 Các bước tiến hành thí nghiệm

Trang 7

Mở van 6, van 14, bật bơm nhập liệu B để đưa cồn khô ào nồi đun F cho đến khi dung

dịch ngập điện trở (khoảng 1/3 nồi đun) thì tắt bơm, khóa van 6, van 14

Mở van 11 thông áp bình chứa sản phẩm đỉnh và mở van 12 cho nước vào thiết bị ngưng

tụ

Khóa van 7, van 8 và van 9

Bật công tắc điện trở nồi đun Khi dung dịch trong nồi đun sôi thì tiến hành làm thí nghiệm

Bước 2: Chưng cất

Mở van tương ứng mâm cần khảo sát (van 1  5)

Bật bơm nhập liệu, mở từ từ van 10 để chỉnh lưu lượng nhập liệu (thông qua lư lượng kế

C)

Bật công tắc điện trở I gia nhiệt dòng hoàn lưu

Chờ hệ thống hoạt động ổn định (5 phút), bắt đầu lấy số liệu thí nghiệm

Chuyển chế độ thí nghiệm: (khảo sát ảnh hưởng thay đổi vị trí mâm nhập liệu và lưu

lượng dòng hoàn lưu)

Thay đổi vị trí mâm nhập liệu: tắt điện trở nhập liệu và điện trở hoàn lưu, tắt bơm nhập liệu

và điện trở hoàn lưu Mở van tương ứng mâm cần khảo sát và vận hành tương tự như trên

Thay đổi lưu lượng hoàn lưu: giữ nguyên chế độ làm việc, chỉnh từ từ van 13 đến giá trị

lưu lượng mới Tương tự chờ ổn định (5 phút), bắt đầu lấy số liệu thí nghiệm

Bước 3: Ngừng máy

Tắt điện trở nung nóng nhập liệu và hoàn lưu

Tắt bơm nhập liệu và hoàn lưu

Tắt điện trở nồi đun

Tháo sản phẩm đỉnh

Đóng van nước cấp ngưng tụ sản phẩm đỉnh (van 12)

Tắt điện vào hệ thống chưng cất

4 Tính toán kết quả

7

Trang 9

Trang 10

Nồng độ phần mol, suất lượng mol:

Nồng độ phần khối lượng của cấu tử dễ bay hơi trong pha lỏng của dòng nhập liệu:

Trang 11

Trang 12

Nồng độ phần mol, suất lượng mol:

Nồng độ phần khối lượng của cấu tử dễ bay hơi trong pha lỏng của dòng nhập liệu:

Trang 14

Trang 16

Bảng 3 Kết quả tính đường làm việc

Trang 17

6 = 0,478 + 0,123 = 21,347 + 1,378

13

Trang 18

Kết quả cho ra sai số quá lớn => không thể vẽ đồ thị được.

Kết quả thí nghiệm có sai số

Nguyên nhân

Sai số trong quá trình tính toán, xử lý số liệu

Kết quả đo chưa chính xác

Cách khắc phục

Nắm rõ thao tác kỹ thuật trước khi làm thí nghiệm

Đọc kết quả và tính toán cẩn thận, lấy sai số ở mức tối thiểu

14

Trang 19

5 Trả lời câu hỏi

Chưng cất là quá trình tách các cấu tử của một hỗn hợp lỏng hay lỏng-khí thành các cấu tử

riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp (ở cùng điều kiện)

Nêu một số loại thiết bị chưng cất

Có thể sử dụng các loại tháp chưng cất sau:

Tháp chưng cất dùng mâm xuyên lỗ hoặc mâm đĩa lưới

Tháp chưng cất dùng mâm chóp

Tháp đệm (tháp chưng cất dùng vật chêm )

Thí nghiệm này khảo sát những yếu tố nào?

Thí nghiệm này khảo sát hiệu suất làm việc của máy, và thể hiện quan hệgiữa hiệu suất

mâm Murphree và hiệu suất mâm tổng quát

Tỉ số hoàn lưu là tỉ số trong lượng hoàn lưu quay về tháp và sản phẩm đỉnh lấy ra

Không có dòng hoàn lưu là không được

b) Nêu điều kiện mô hình mâm lý thuyết?

Điều kiện mô hình mâm lý thuyết:

Pha lỏng phải hòa trộn hoàn toàn trên mâm

Pha hơi không lôi cuốn các giọt lỏng từ mâm dưới lên mâm trên và đồng thời có nồng độ

đồng nhất tại mọi vị trí trên tiết diện

Trên mỗi mâm luôn đạt sự cân bằng giữa hai pha

c) Có mấy lọai hiệu suất mâm?

Có 3 loại hiệu suất mâm: hiệu suất tổng quát, hiệu suất mâm Murphree, hiệu suất cục bộ

Nêu định nghĩa các hiệu suất mâm và mối tương quan nếu có?

Hiệu suất mâm tổng quát Eo: là hiệu suất đơn giản khi sử dụng nhưng kém chính xác

nhất là tỉ số giữ số mâm lí tưởng và số mâm thực cho toàn tháp

15

Trang 20

Hiệu suất mâm Murphree: tỉ số giữa sự biến đổi nồng độ pha hơi qua một mâm vơi sự

biến đổi nồng độ cực đại có thể đạt được khi pha hơi rời mân cân bằng với pha lỏng rời

mâm thứ n

Hiệu suất mâm cục bộ:

Mối quan hệ giữa hiệu suất mâm Murphree và hiệu suất mâm tổng quát: hiệu suất tổng

quát của tháp không bằng với hiệu suất trung bình của từng mâm Mối quan hệ giữa hai

hiệu suất này tùy thuộc trên độ dốc tương đối của đường cân bằng và đường làm việc

Khi mG/L lớn hơn 1, hiệu suất tổng quát có giá trị lớn hơn và mG/L nhỏ hơn 1 thì hiệu

suất tổng quát có giá trị nhỏ hơn

e) Ảnh hưởng của tỉ số hoàn lưu R đến quá trình chưng cất?

Tăng nồng độ sản phẩm đỉnh và làm cho tháp hoạt động

Giảm số mâm lí thuyết

Giảm chiều cao tháp

Nếu tỉ số hoàn (R) lưu tăng, nồng độ sản phẩm đỉnh tăng thì sản phẩm lấy ra ít Nếu tỉ số

hoàn lưu ( R) thấp, nồng độ sản phẩm đỉnh giảm thì sản phẩm lấy ra nhiều.Cho nên tỷ số

hoàn lưu ( R) thích hợp đảm bảo đủ lớn để năng xuất lấy ra nhiều

Viết phương trình cân bằng vật chất

16

Trang 21

Phương trình cân bằng vật chất:

F=D+W

Khi thay đổi lưu lượng dòng hoàn lưu thì ảnh hưởng như thế nào đến sản phẩm?

Khi thay đổi lưu lượng dòng hoàn lưu thì nồng độ sản phẩm sẽ giảm

17

Trang 22

CÔ ĐẶC

Khảo sát hoạt động và tín hiệu suất của một thiết bị cô đặc loại nồi hai vỏ có cánh khuấy,

dung dịch để tiến hành cô đặc là nước đường, quá trình cô đặc được thực hiện ở áp suất

chân không

2 Cơ sở lí thuyết

Cân bằng vật liệu trong hệ thống cô đặc 1 nồi

Theo phương trình cân bằng vật chất ta có:

Trong đó:

W : lượng hơi thứ, [kg]; [kg/s]

Theo định luật bảo toàn vật chất:

(1-đ)

Cân bằng nhiệt lượng

Theo định luật bảo toàn nhiệt:

∑ = ∑

Trang 23

i’ hàm nhiệt trong hơi thứ, [J/kg]

Lượng hơi đốt tiêu tốn:

: thời gian cô đặc, [s]

19

Trang 24

Trang 25

∆thi: hiệu số nhiệt hữu ích, [độ].

( − )

3 Các bước tiến hành thí nghiệm

Bước 1: Rửa nguội thiết bị

Kiểm tra các van: mở van 6, 10, các van còn lại đóng

Mở công tắc tổng

Chuẩn bị 20 lít nước sạch trong xô nhựa

Hút chân không khi kim áp kế chỉ 0.8 at thì tắt bơm

Mở van 1 hút hết nước sạch vào trong nồi

Mở công tắc khuấy trộn trong thời gian 5 phút

Mở van 4 xả nước trong nồi ra ngoài

Tắt máy khuấy trộn

Bước 2: Rửa nóng thiết bị

Kiểm tra các van: van 6 mở, các van còn lại đóng

Chuẩn bị 20 lít nước sạch trong xô nhựa

Hút chân không khi kim áp kế chỉ 0.8 at thì tắt bơm

Mở van 1 hút hết nước sạch vào trong nồi

Kiểm tra mực nước trong vỏ áo bằng cách mở van 5 xem nước tràn ống kiểm tra chưa,

nếu chưa tràn thì châm nước thêm vào phểu

Mở công tắc điện trở (chú ý phải kiểm tra mực nước trong vỏ áo an toàn mới được mở

Trang 26

Bước 3: Pha dung dịch cô đặc

Pha 5 lít dung dịch đường 15%

Bước 4: Cô đặc dung dịch

Hút chân không bằng cách chạy bơm chân không và mở van 10 Khi kim áp kế chân

không chỉ 0,6 - 0,8 at thì tắt bơm chú ý không được để bơm chân không chạy liên tục

Khi máy rú lớn thì phải tắt bơm chân không bằng cách khóa van 10 và tắt bơm

Mở van 1 để hút hết 5 lít dung dịch vào trong nồi

Mở van 9 để nước vào ống xoắn

Mở công tắc khuấy trộn (5 phút khuấy 1 lần, mỗi lần mất 30s)

nước ngưng tụ ra đo thể tích Cách lấy mẫu: mở van 2 trong thời gian 1s sau đó đóng van

2 lại, và mở van 3 lấy mẫu Cách lấy nước ngưng tụ: đóng van 6, mở van 7, van 8, lấy

nước ngưng xong thao tác các van ngược lại rở về trạng thái ban đầu Chú ý trong lúc lấy

nước ngưng tụ không được hút chân không

Khi dung dịch trong nồi đạt 65oBrix trở lên thì dừng quá trình cô đặc

Mở van 1 để cân bằng áp suất (thông áp khí trời)

Mở van 4 xả dung dịch sau cô đặc ra ngoài để cân khối lượng

Bước 5: Vệ sinh thiết bị

Chuẩn bị 20 lít nước sạch trông xô nhựa

Chạy bơm chân không, khi kim áp kế chỉ 0,8 at thì tắt bơm

21

Trang 27

Mở van 1 để hút hết nước sạch vào trong nồi

Mở công tắc khuấy trộn trong thời gian 5 phút

Mở van 4 xả nước trong nồi ra ngoài

Tắt công tắc tổng

4 Tính toán kết quả

Bảng số liệu từ phòng thí nghiệm

Thể tích dung dịch đường thu được sau quá trính thí nghiệm = 9375 (ml) =9,375 (lít) với

Nồng độ phần khối lượng của dung dịch đường nhập liệu:

Tại t=0, nồng độ đường là 18,5 độ Bx vậy x=0,185 (phần khối lượng)

22

Trang 28

Nồng độ khối lượng của dung dịch đường thu được:

khối lượng)

Khối lượng dung dịch đường nhập liệu:

Gđ = Vđ đ (kg) = 15× 10 −3 1076,24 = 16,1436 (kg)

Trong đó:

đ : 1076,24 ( 3 ) khối lượng riêng của dung dịch đường nhập liệu ở 18,5 o Bx (kg/m 3 )

( được tra ở Sổ tay quá trình và thiết bị tập 1 bảng 1.86- trang 59)

Khối lượng dung dịch đường thu được:

Trong đó:

đ : 1118,55( 3 ) khối lượng riêng của dung dịch đường thu được ở 27,8 o Bx (kg/m 3 )

(được tra ở Sổ tay quá trình và thiết bị tập 1 bảng 1.86 trang 59)

Lượng nước ngưng thực tế:

đ = 994,73( 3 )khối lượng riêng nước ngưng tra bảng ở 33 o C (kg/m 3 )

(được tra bảng theo Sổ tay quá trình thiết bị bảng 1.5 trang 12)

5 Trả lời câu hỏi

23

Trang 29

Trình bày được cấu tạo, nguyên lí làm việc và ưu nhược điểm thiết bị cô đặc gián đoạn

một nồi, hoạt động trong điều kiện chân không

đ nồng độ % chất khô trong nguyên liệu [ phần khối lượng].

nồng độ % chất khô trong sản phẩm [phần khối lượng]

c) Nêu các thiết bị chính của hệ thống cô đặc

Nồi cô đặc hai vỏ có cánh khuấy

Thiết bị ngưng tụ ống xoắn

Bình chứa nước ngưng

Bơm chân không

Áp kế đo độ chân không

Trang 30

= ∑ ℎ ℎ ℎ

∑

Phương pháp 2: dùng phù kế (tỷ trọng kế) theo nguyên tắc nồng độ càng cao thì lực đẩy

càng mạnh

e) Nêu ngắn gọn các bước tiến hành thí nghiệm?

Rửa nguội thiết bị

Trang 31

CỘT CHÊM

1 Mục đích thí nghiệm

Khảo sát đặc tính động lực học lưu chất và khả năng hoạt động của cột chêm bằng cách

xác định:

Ảnh hưởng của vận tốc dòng khí và lỏng lên tổn thất áp suất (độ giảm áp) khi đi qua cột

Sự biến đổi của hệ số ma sát cột khô fck theo chuẩn số Reynolds (Re) của dòng khí và

Độ giảm áp ∆Pck của dòng khí qua cột phụ thuộc vào vận tốc khối lượng G của dòng khí

qua cột khô (không có dòng chảy ngược chiều) khi dòng khí chuyển động trong các

khoảng trống giữa các vật chêm Tăng dần vận tốc thì độ giảm áp cũng tăng theo Sự gia

tăng này theo luỹ thừa từ 1,8 đến 2,0 của vận tốc dòng khí

Với n= 1,8 -2,0

Khi có dòng lỏng chảy ngược chiều, các khoảng trống giữa những vật chêm bị thu hẹp

lại Dòng khí do đó di chuyển khó khăn hơn vì một phần thể tích tự do giữa các vật chêm

bị lượng chất lỏng chiếm chỗ Khi tăng vận tốc dòng khí lên, ảnh hưởng cản trở của dòng

lỏng tăng đều đặn cho đến một trị số tới hạn của vận tốc khí, lúc đó độ giảm áp của dòng

khí tăng vọt lên Điểm ứng với trị số tới hạn của vận tốc khí này được gọi là điểm gia

trọng Nếu tiếp tục tăng vận tốc khí quá trị số tới hạn này, ảnh hưởng cản trở hỡ tương

giữa dòng lỏng và dòng khí rất lớn, ∆Pc tăng mau chóng không theo phương trình trên

nữa Dòng lỏng lúc này chảy xuống cũng khó khăn, cột ở điểm lụt

Đường biểu diễn log(∆Pc/Z) (độ giảm áp suất của dòng khí qua một đơn vị chiều cao của

phần chêm trong cột) dự kiến như trình bày trên

26

Trang 32

0,2

∆ ư = ∆

Leva đề nghị ảnh hưởng cảu L lên  như sau:

= 10 ΩLL

Hay log = ΩL

Giá trị  tuỳ thuộc vào loại, kích thước, cách thức sắp xếp vật chêm (xếp ngẫu nhiên hay

theo thứ tự) và độ lớn của lưu lượng lỏng L Thí dụ với vật chêm là vòng sứ Raschig

27

Trang 33

12,7mm, chêm ngẫu nhiên, độ xốp  = 0,586; giá trị L từ 0,39 đné 11,7 kg/m2s và cộthoạt động trong vùng dưới điểm gia trọng.

Điểm lụt của cột chêm

Khi cột chêm bị ngập lụt, chất lỏng chiếm toàn bộ khoảng trống trong phần chêm, cácdòng chảy bị xáo trộn mãnh liệt, hiện tượng này rất bất lợi cho sự hoạt động của cộtchêm Gọi giá trị của GL tương ứng với trạng thái này là GL

Zhavoronkov kết luận rằng trạng thái ngập lụt xảy ra khi hai nhóm số sau có sự lien hệnhất định với nhau cho mỗi cột

Trang 34

Trang 35

µtd: độ nhớt tương đối của chất lỏng so với nước.= , nếu chất lỏng là nước thì

ướ

µtd= 1

Do đó sự liên hệ giữa 1,2 trên giản đồ log1- log2 sẽ xác định một giản đồ lụt của

cột chêm, phần giới hạn hoạt động cảu cột chêm ở dưới đường này

3. Các bước tiến hành thí nghiệm: Khởi động thiết bị:

Khóa lại tất cả các van lỏng (từ 4 đến 8)

Mở van 2 và khóa van 1,3

Cho quạt chạy trong 5 phút để thổi hết ẩm trong cột Tắt quạt

Mở van 4 và 7 Sau đó, cho bơm chạy

Mở van 5 và từ từ khóa van 4 để chỉnh mức lỏng ở đáy cột ngang bằng với ống định mức

Tắt bơm và khóa van 5

Đo độ giảm áp của cột khô:

Khóa tất cả các van lỏng lại, mở van1 còn 2 vẫn đóng Cho quạt chạy rồi từ từ mở van 2

để chỉnh lưu lượng khí vào cột

xong tắt quạt, nghỉ 5 phút

Đo độ giảm áp khi cột ướt:

Mở quạt và điều chỉnh lưu lượng khí qua cột khoảng 15 – 20%

Mở van 4 và cho bơm chạy Dùng van 6 tại lưu lượng kế để chỉnh lưu lượng lỏng Nếu 6

đã mở tối đa mà phao vẫn không lên thì dùng van 4 để tăng lượng lỏng

Chú ý

Trong quá trình đo độ giảm áp của cột ướt, sinh viên cần canh giữ mức lỏng ở đáy cột

luôn ổn định ở ¾ chiều cao đáy bằng cách chỉnh van 7 Nếu cần, tăng cường van 8 để

nước trong cột thoát về bình chứa

29

Trang 36

Khi tắt máy phải tắt bơm lỏng trước, mở tối đa van 8 sau đó tắt quạt.

Chiều cao phần chêm Z= 0,6 m

Trang 37

15 28 34 6 37 24 13 43 17 26 43 19 24 41 20 21 36 26 10

30

Trang 38

- Tính khối lượng không khí G:

Trang 39

(Các số liệu còn lại tính tương tự)

Bảng 3 Các trị số kết quả của cột khô L=0

- Tính khối lượng không khí G:

Cột ướt đang vận hành ở nhiệt độ 30℃ ở đó cư = 1,165 (kg/m 3 ) ; = 1,86.10 −5 (kg/m.s)

Trang 40

Định dạng
Số trang	86
Dung lượng	1,2 MB