TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM - - TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM - - Báo cáo thí nghiệm MƠN HỌC : QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ PHẦN 1:GIỚI THIỆU CHUNG Ngày nay, từ nguyên liệu thực phẩm người ta chế biến hàng trăm sản phẩm khác nhau, sản phẩm chế biến khơng cịn trạng thái nguyên liệu ban đầu Mỗi trình chế biến nhằm tạo cho thực phẩm có giá trị sử dụng cao hơn: hình thức, giá trị vị, giá trị dinh dưỡng Hóa học sinh học dụng rộng rãi chế biến thực phẩm Ở Việt Nam, ngành công nghiệp chế biến thực phẩm, hình thành khoảng vài chục năm nhận đầu tư lớn mặt trí tuệ tài từ nguồn nước nước Các sản phẩm sản xuất ngày nhiều, đa dạng chủng loại, phong phú chất lượng Do vậy, quy trình chế biến sản xuất máy móc thiết bị ngày giới hóa, tự động hóa,nhằm tạo sản phẩm tốt đến người tiêu dùng phục vụ xuất Trung tâm đào tạo phát triển sản phẩm thực phẩm xây dựng đưa vào hoạt động năm 2008 Ý đầu tư vào nguồn vốn lớn 60 tỉ Hệ thống thiết bị cao cấp , đại hàng đầu giới với chuyên gia tư vấn đến từ nước Trung tâm hứa hẹn điểm đến cho đam mê ngành thực phẩm với nhiều tiềm Trong q trình thực hành mơn học trình thiết bị truyền, em làm quen với máy móc chun dùng, tìm hiểu quy trình cơng nghệ chế biến rau sản xuất rau đóng hộp, nước ép quy trình chế biến sữa sản xuất sữa tươi trùng Trong báo cáo này, em xin trình bày kiến thức học sau 12 buổi thí nghiệm Phần 1: Các thiết bị q trình học I.Thiết bị gia công Máy nghiền xé: Chú thích: 1: má nghiền phụ 2: búa nghiền 3:lưới nghiền - Tổng quát: Thiết bị làm cho sản phẩm dễ dàng sử dụng, nhẹ nhàng, hiệu hơn, thiết bị sử dụng cho sp ướt sp khô - Cấu tạo: Động quay, búa nghiền, nắp (có thiết bị cảm biến), bảng điều khiển, lưới nghiền (dưới búa nghiền) tạo kích thước sản phẩm - Nguyên lý hoạt động: Nguyên liệu sau rửa thái miếng thích hợp đưa đến cửa phía thiết bị nghiền Nhờ động có cánh nghiền nguyên liệu băm ép vào má nghiền Qua lỗ nhỏ má nghiền, nguyên liệu ngồi theo cửa phía vào phễu thiết bị Máy gia nhiệt trục vít: Chú thích: Nguyên liệu vào Hơi vào 3.Hơi 4.Nước vệ sinh vào 5.Nước vệ sinh 6.Lớp cách nhiệt 7.Lớp áo gia nhiệt 8.sản phẩm sau gia nhiệt - Mục đích: Gia nhiệt liên tục cho sản phẩm, cắt mảnh, đảm bảo phản ứng bất hoạt enzym q trình chín sản phẩm đem bảo quản chế biến biến tiếp loại cà chua, cam, Gia nhiệt sơ loại rau trước đem đơng khơ.Thiết bị dùng nước nóng - Cấu tạo: Gồm động cơ, hệ thống trục vít, hệ thống điều chỉnh van (bằng tay tự động), van ổn áp, cảm biến đo nhiệt độ cấp hơi, nhiệt độ đầu sản phẩm Thân thiết bị gồm khoang: khoang chứa nguyên liệu, khoang chứa hơi, có thêm lớp vỏ cách nhiệt Ngồi cịn phễu cho nguyên liệu vào, bảng điều khiển, đồng hồ áp suất, áp lực, - Nguyên lý hoạt động: Nguyên liệu nghiền qua phễu vào khoang thiết bị Nhờ hệ thống trục vít nên nguyên liệu đảo, trao đổi nhiệt với khoang nên nguyên liệu đun nóng đưa đầu kia, tránh tượng tắc Khoang cấp nên làm nóng nguyên liệu khoang Do sản phẩm làm nóng đưa cửa thiết bị Chú ý: Hơi nóng cấp đầu ống để làm nóng sản phẩm Thỉnh thoảng kiểm tra nhiệt độ áp suất Nếu nhiệt độ tăng cao phải giảm nhiệt độ để tránh làm hỏng biến đổi số chất sản phẩm Nếu áp suất tăng cao làm giảm áp van xả đáy Máy chà: Chú thích: trục Nan hoa cánh chà cửa nhập liệu lưới lọc phễu hứng sp cửa tháo phế liệu - Mục đích: Làm cho khối nguyên vật liệu đồng Có tác dụng loại bỏ phần khơng có gái trị dinh dưỡng, ko mong muốn vỏ củ, - Cấu tạo: Gồm động gắn liền với trục có cánh chà làm thép khơng rỉ Lưới chà có đục lỗ nhỏ, kích thước lỗ nhỏ, với kích thước: 0,5 ;0,75;1;1,5 mm để tạo độ mịn mong muốn, 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 dùng lỗ lưới có đường kính 0,50 -0,75 mmm + Để sản xuất nước cô đặc, người ta dùng lỗ lưới có đường kính: 1,0 -1,5 mm + Ngồi cịn có phận khác phễu dẫn bột bỏ đi, bảng điều khiển, đường dẫn nước vệ sinh thiết bị, van cảm biển để đóng mở cửa nhà máy - Nguyên lý hoạt động: Nguyên liệu đun nóng (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, cánh chà có tác dụng siết, ép nguyên liệu vào lưới chà Phần vỏ, xơ, hạt nằm theo phễu bên Máy lọc khung : Cấu tạo đặc rỗng Hình vẽ mơ tả hướng máy lọc khung Chú thích: bơm pitton áp suất cao Ống thủy tinh quan sát sản phẩm lọc tai treo ống dẫn dung dịch lọc - Mục đích: Lọc sản phẩm nước hoa quả, dầu, sữa thô, dịch hoa lên men, Quá trình lọc loại chất rắn cặn bã khỏi sản phẩm - Cấu tạo :Gồm hệ thống bảng nhựa có vải lọc, thiết bị bơm, khay 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 - Nguyên lý làm viêc: Nguyên liệu đưa vào thùng chứa sang thiết bị lọc nhờ hệ thống bơm Huyền phù tác động áp suất qua rãnh vào khoảng rỗng khung, chất lỏng chui qua vải lọc, 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 vải lọc, qua toàn bề dày lớp bã kéo theo chất lỏng lại bã qua vải lọc thứ sang bên cạnh theo ống Khi rửa xong, người ta mở tay quay, khung tách Bã rơi xuống lấy ngồi Máy ép cam - Mục đích Ép lấy nước hoa quả, loại bỏ vỏ hạt xơ,……… - Cấu tạo Gồm băng chuyền trục khuỷu dẫn ép Hệ thống piton điều chỉnh trục ép chuyển động trục ép cố định( dung bơm thủy lực- bơm dầu) Ngồi cịn có bảng điều khiển, ống dẫn nước ép ngoài, 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 bang tải để nghiêng có độ rung vào Má ép nhờ hoạt động piton ép xuống tác động trục khuỷu( chắn quả) đưa vào phần má ép cố định, 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 piton 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 nhỏ đẩy khỏi trục ép nhờ trục trục ép - 10 - Nhiệt độ đo nhiệt kế thủy ngân tăng chậm so với Pt100 vỏ thiết bị nhiệt kế dày, nhạy Mặc dù đạt 60°C đèn tắt, thiết bị đun khơng cung cấp điện nhiệt độ đo tăng (ở thiết bị), ngun nhân do: • Qn tính • Lớp vỏ thiết bị đo dày, mỏng khác khiến cho truyền nhiệt vào bên chậm, nhiệt độ bên ngồi thiết bị đo đạt 60°C bên chưa Khi bên đạt 60°C đèn ngắt, bên ngồi lớn 60°C, khoảng thời gian nhỏ sau đó, nhiệt độ thiết bị đo phản ánh nhiệt độ dung dịch đun Đồ thị biểu thị đặc tính vào trạng thái bật tắt đèn với nhiệt độ đặt SV = 60°C Nhận xét: Có thời gian đủ ngắn để đèn bật tắt khơng bật tắt liên tục làm hỏng thiết bị Sau dung dịch đun đạt nhiệt độ 60°C, đèn tắt lần thời gian lâu nhất, lần bật (tắt) sau khoảng thời gian sấp xỉ  - Phần 4: Chưng luyện liên tục 54 I II III MỞ ĐẦU Chưng luyện trình tách hỗn hợp lỏng thành cấu tử riêng biệt dựa sở độ bay khác cấu tử hỗn hợp Quá trình chưng luyện tiến hành thiết bị loại tháp đĩa tháp đệm Khi làm việc, từ lên tiếp xúc với chất lỏng chảy từ xuống ngưng tụ lại cấu tử khó bay hơi, nhiệt tỏa trình ngưng tụ làm bay lượng cấu tử dễ bay Vì vậy, lặp lại nhiều lần bốc ngưng tụ thế, giàu cấu tử dễ bay hơi, lỏng giàu cấu tử khó bay Nói cách khác, với chiều cao tháp thích hợp ( số đĩa tương ứng), cuối đỉnh tháp ta thu sản phẩm có nồng độ cấu tử dễ bay cao đáy tháp ta thu sản phẩm giàu cấu tử khó bay Nồng độ cấu tử thay đổi theo chiều cao tháp nhiệt độ sơi thảy đổi theo chiều cao tháp tương ứng với thay đổi nồng độ Hệ thống chưng luyện liên tục loại tháp chóp với đặc tính kỹ thuật sau: Đường kính tháp D = 120 mm Số đĩa tháp đoạn luyện N1 = Số đĩa tháp đoạn chưng N2 = Mỗi đĩa có chóp, ống chảy chuyền nằm tháp MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM Làm quen với hệ thống chưng luyện liên tục loại tháp chóp Nguyên cứu chế độ làm việc tháp, tính cân vật liệu tháp Xác định số bậc thay đổi nồng độ (số đĩa lý thuyết) hiệu suất tháp QÚA TRÌNH THÍ NGHIỆM Vẽ sơ đồ tháp chưng luyện 55 Chú thích: • • • • • • thùng chứa hỗn hợp dầu bơm thùng cao vị thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu tháp chưng luyện thiết bị ngưng tụ hồi lưu thiết bị làm sản phẩm đỉnh thùng chứa sản phẩm đỉnh thiết bị gia nhiệt đáy tháp 10 thùng chứa sản phẩm đáy 11 thiết bị tháo nước ngưng Mơ tả q trình thí nghiệm 56 - Hỗn hợp cồn-nước 18% cồn chứa thùng chứa (1) bơm (2) bơm lên thùng cao vị (3) Mức chất lỏng cao thấp thùng cao vị khống chế chảy tràn Hỗn hợp đầu từ thùng cao vị tự chảy xuống thiết bị tự đun nóng hỗn hợp đầu (4) q trình theo dõi đồng hồ lưu lượng Tại thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu (4) (dùng nước bão hịa) gia nhiệt tới nhiệt độ sơi, sau đạt nhiệt độ hỗn hợp đưa vào - đĩa tiếp liệu tháp chưng luyện loại tháp đệm (5) Trong tháp từ lên tiếp xúc với chất lỏng từ tên xuống, xảy trình bốc ngưng tụ nhiều lần Trên đĩa xảy trình chuyển khối pha lỏng pha hơi, phần cấu tử dễ bay chuyển từ pha lỏng vào pha phần chuyển từ pha vào pha lỏng Theo chiều cao tháp lên cao nhiệt độ thấp nên phần cấu tử có nhiệt độ bay cao Trên đỉnh ta thu hỗn hợp gồm etanol chiếm - tỷ lệ cao Hơi vào thiết bị bị ngưng tụ (6) ngưng tụ hoàn toàn, thiết bị ngưng tụ với chất làm lạnh nước với nhiệt độ vào 30 nhiệt độ 45 Một phần chất lỏng ngưng qua thiết bị làm nguội (7) phần hồi lưu tháp đĩa Chất lỏng từ xuống gặp có nhiệt độ cao , phần cấu tử có nhiệt độ sơi thấp: etanol bốc nồng độ cấu tử khó bay chất lỏng ngày tăng, đáy tháp hầu hết thu hầu hết chất lỏng nước Dung dịch lỏng khỏi đáy tháp phần đưa vào thiết bị nồi để đun bốc cung cấp cho tháp,một phần qua thiết bị làm nguội sau đưa vào bình chứa Hệ thống làm việc liên tục cho etanol đỉnh tháp 57 Số liệu thí nghiệm Bảng số liệu thí nghiệm TT Trun g bình IV Nồng độ sản Nồng độ Nồng độ Lưu lượng Chỉ số hồi phẩm đỉnh, sản phẩm hỗn hợp hỗn hợp đầu, lưu, R %V đáy, %V đầu, %V l/phút 87 23 0.2 88 10 23 0.2 89 10 23 0.2 88 9,67 23 0.2 1,562 TÍNH TỐN Quy đổi nồng độ Bảng quy đổi nờng độ thể tích – nờng độ khối lượng ethanol %V 10 20 30 40 50 60 70 80 90 %M 7.98 16.16 24.54 33.24 42.37 52.03 62.34 73.45 85.65 a F : nồng độ C2H5OH hỗn hợp đầu = 0,187 (phần khối lượng) ap : nồng độ C2H5OH sản phẩm đỉnh =0,0832 (phần khối lượng) a w : nồng độ C2H5OH sản phẩm đáy = 0,0798(phần khối lượng) GF, F : lượng hỗn hợp đầu tính theo kg/h, kmol/h 58 Gp, P : lượng sản phẩm đỉnh tính theo kg/h, kmol/h Gw, W: lượng sản phẩm đáy tính theo kg/h, kmol/h Mp :khối lượng mol trung bình sản phẩm đỉnh kg/kmol xF : nồng độ phần mol cấu tử dễ bay hỗn hơp đầu xw : nồng độ phần mol cấu tử dễ bay sản phẩm đáy Quy đổi nồng độ phần khối lượng – nồng độ phần mol xF = = = 0,0825 xp = = = 0,66 xw = = = 0,033 Lượng sản phẩm đỉnh tính theo kg/h: (với N = 0,2 60 = 12 l/h) GP =N×ρ=12×0.832 = 9,9713 kg/h Lượng sản phẩm đỉnh tính theo kmol/h: MP =xpM1 + (1- xp)M2= 0,66×46 +(1- 0,66).18 = 36,48 kg/kmol P = = = 0,273 kmol/h Tính tốn cân vật liệu tháp: F.xf = W.xw +P.xp Trong đó: 59 F: Lượng hỗn hợp đầu cho vào tháp: Kmol/s W: Lượng sản phẩm đáy, Kmol/s P: Lượng sản phẩm đỉnh, Kmol/s xf , xw , xp : Nồng độ phần mol cấu tử dễ bay hỗn hợp đầu, - đáy đỉnh tháp Lượng hỗn hợp đầu F = = 0,273= 3,548 kmol/h GF = = 9,9713 = 69,96 kg/h - Lượng sản phẩm đáy : W =F – P = 3,548 – 0,273 = 3,185 kmol/h Gw = GF –Gp = 69,96 – 9,9713 =59,99 kg/h Xác định số bậc thay đổi nồng độ - Vẽ đường cong cân theo số liệu cân lỏng – (tra sổ tra cứu) 60 - Chỉ số hồi lưu tối thiểu tháp tính: Rmin= Với nồng độ cấu tử dễ bay pha cân với nồng độ pha lỏng xF hỗn hợp đầu Với xF= 0,0825 ta có = 0,41 Rmin = = 0,763 Vẽ đường nồng độ làm việc đoạn luyện đoạn chưng (chú ý đổi nồng độ từ phần khối lượng hay phần thể tích phần mol) Tại Rx =1,526 *tính số hời lưu thích hợp Ta có : Rx= bRmin với b hệ số dư hay hệ số điều chỉnh Tính gần ta có Rx= (1,2-2,5)Rmin 61 Biết Rmin cho b biến thiên khoảng (1,5-2,5) ta tính R x tương ứng với Rx tương ứng ta vẽ đường làm việc vẽ bậc thay đổi nồng độ lý thuyết N Đoạn luyện: Đường làm việc đoạn luyện qua (x p,yp) cắt trục tung điểm có tung độ B = tương ứng với điểm (0,B) Đoạn chưng: đường làm việc đoạn chưng quagiao điểm đường làm việc đoạn luyện với đường x = xF điểm (xw ,yw).Vẽ tam giác ta thu đĩa lí thuyết(N) Bảng tổng kết quả: B Rx B N N(Rx+1 ) 1,2 0.9156 0.344 11,49 1,5 1,1495 0.308 10,72 1,8 1,3734 0.309 11,87 1,526 0.26 10,10 2,3 1,755 0,24 11,02 2,5 1,91 0.345 14,55 Từ bảng ta có b=2 Rx =1,526 N(Rx+1) với số đĩa lí thuyết N = Số đĩa đoạn chưng 3, đoạn luyện - Vẽ đường nồng độ làm việc đoạn luyện đoạn chưng (chú ý đổi nồng độ từ phần khối lượng hay phần thể tích phần mol) Ta có phương trình đường nồng độ làm việc đoạn luyện Y = = 0.604x + 0.262 Phương trình làm việc đoạn chưng: Y = với L = = = 12,67 62 Y = 5,62x - 0,152 Trong : L= lượng hỗn hợp đầu tính theo đơn vị sản phẩm đỉnh Kmol/Kmol - Xác định số đĩa lý thuyết NLT =4 Hiệu suất tháp: η = = 100 = 30 % Nhận xét kết thí nghiệm Trong q trình thí nghiệm tháp vào ổn định : nồng độ sản phẩm đỉnh nồng độ sản phẩm đáy trì mức ổn định.Qua buổi thí nghiệm này, chúng em hiểu thêm nhiều điều cấu tạo nguyên lí hoạt động hệ thống chưng cất cồn 63 Phần 5: Kết luận Dưới hướng dẫn tận tình thầy giáo, chúng em hiểu nhiều điều, biết cấu tạo ngun lí làm việc nhiều thiết bị Có câu “ trăm nghe khơng thấy” chúng em mong tương lai nhà trường tổ chức cho chúng em nhiều buổi thực tiễn để chúng em không học qua sách khơ khan mà cịn nhìn tận mắt, sờ tận tay điều giảng dạy lớp Như việc học hiệu nhiều Do thời gian thí nghiệm có hạn, lý thuyết tương đối dài lượng kiến thức em ghi chép cịn vắn tắt, nhiều thiếu sót, mong thầy thơng cảm góp ý cho em để sau trường làm em vững trãi Em xin chân thành cảm ơn thầy cô! 64 ... chế biến sữa sản xuất sữa tươi trùng Trong báo cáo này, em xin trình bày kiến thức học sau 12 buổi thí nghiệm Phần 1: Các thiết bị q trình học I .Thiết bị gia cơng Máy nghiền xé: Chú thích: 1: má... đồng thời xảy nhiều trình trình truyền nhiệt từ tác nhân sấy cho vật sấy, dẫn nhiệt vật sấy, truyền ẩm từ bề mặt vật sấy vào môi trường sấy Các trình tuân thủ theo trình truyền ẩm Mục đính 34... đưa vào khoang nguyên liệu - Cung cấp nước nhờ đường ống dẫn nước, cung cấp nhờ đường ống dẫn qua thiết bị cấp Nước trao đổi nhiệt với thiết bị trao đổi nhiệt - Nước nóng vào lớp vỏ ngồi thiết bị