intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE

Báo cáo thí nghiệm: Kỹ thuật đo lường và điều khiển các quá trình thiết bị trong công nghệ sinh học - công nghệ thực phẩm

Chia sẻ: Thu Quỳnh Quỳnhthu | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:18

256
lượt xem
20
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Báo cáo thí nghiệm "Kỹ thuật đo lường và điều khiển các quá trình thiết bị trong công nghệ sinh học - công nghệ thực phẩm" được thực hiện với mục đích thanh trùng các loại đồ hộp hay chai lọ nhờ đạt được nhiệt độ thanh trùng cao, thiết bị đo lường hoạt động được dựa trên nguyên lý khi tăng áp suất thì nhiệt độ sẽ tăng theo. Hy vọng nội dung bài báo cáo phục vụ hữu ích cho các bạn.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Báo cáo thí nghiệm: Kỹ thuật đo lường và điều khiển các quá trình thiết bị trong công nghệ sinh học - công nghệ thực phẩm

  1. Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Bộ môn máy và tự động hóa các thiết bị trong CNSH­ CNTP                                                    BÁO CÁO THÍ NGHIỆM MÔN HỌC: Kỹ thuật đo lường và điều khiển các quá trình thiết bị   trong CNSH­CNTP                                                                                                                       GVHD:TS. Nguyễn Đức Trung                                                                                 SVTH  : Đặng Thu Quỳnh                                                                                            MSSV : 20123453
  2.                                                                                 Lớp   : Kỹ Thuật Sinh Học­  K57                                         Mở Đầu       Ngày nay, từ một nguyên liệu thực phẩm người ta đã chế biến được hàng  trăm các sản phẩm khác nhau,  những sản phẩm chế biến này không còn trạng  thái của nguyên liệu ban đầu. Mỗi quá trình chế biến đều nhằm tạo cho thực  phẩm có giá trị sử dụng cao hơn: hoặc về hình thức, hoặc về giá trị khẩu vị,  hoặc về giá trị dinh dưỡng. Hóa học và sinh học đã được áp dụng rộng rãi trong  chế biến thực phẩm.       Ở Việt Nam, các ngành công nghiệp chế biến thực phẩm, mặc dù mới hình  thành được khoảng vài chục năm nay nhưng đang nhận được sự đầu tư rất lớn  cả về mặt trí tuệ cũng như tài chính từ các nguồn trong nước cũng như  nước  ngoài. Các sản phẩm được sản xuất ra ngày càng nhiều, đa dạng về chủng loại,  phong phú về chất lượng. Do vậy, các quy trình chế biến sản xuất cũng như các  máy móc thiết bị ngày càng được cơ giới hóa, tự động hóa,nhằm tạo ra những  sản phẩm tốt nhất đến người tiêu dùng và phục vụ xuất khẩu.      Trong quá trình thực hành môn học kỹ thuật đo lường và điều khiển quá trình  công nghệ, em đã được làm quen với các máy móc chuyên dùng, được tìm hiểu  về các thiết bị chuyên dụng trong ngành chế biến thực phẩm như thùng lên men  fomat, máy thanh trùng sữa, nước ép hoa quả, thiết bị cô đặc chân không, máy  mài... Trong bài báo cáo này, em xin được trình bày kết quả tìm hiểu các máy  thiết bị và hệ thống đo­ điều khiển tại trung tâm thực hành B4 theo mục tóm tắt  sau : 1.Mục đích thí nghiệm 2.Cấu tạo 3.Nguyên lý hoạt động
  3. Thiết bị 1:                Thiết bị cô đặc chân không. 1. Vai trò của thiết bị ­ Làm giảm lượng nước trong sản phẩm mà nhiệt độ không quá cao, giữ  nguyên chất lượng thành phẩm. ­ Dùng cho những sản phẩm yêu cầu nhiệt độ chế biến không quá cao  (60­70oC) . 2. Cấu tạo      Gồm khoang đun nóng nguyên liệu, khoang nước ngưng, bơm chân  không vòng nước, động cơ cánh khuấy. Ngoài ra còn có phễu chất thơm,  bảng điều khiển, hệ thống van và đường dẫn hơi, dẫn nước, đồng hồ đo  áp suất, nhiệt độ…     Dưới đây là hình ảnh thiết bị cô đặc chân không.
  4.      ­ Biến đổi thực phẩm trong quá trình cô đặc: + Biến đổi vật lý: Thực phẩm cô đặc là một hệ của nhiều chất hòa tan  như đường, acid, muối, còn chứa cả các chất không tan như tinh bột,  cellulose ở trạng thái huyền phù. Khi cô đặc, dung môi bay hơi, nồng  độ chất hòa tan tăng dần, nhiệt độ sôi, độ nhớt, khối lượng riêng tăng,  nhưng hệ số truyền nhiệt giảm, hàm lượng không khí còn lại trong  gian bào và hòa tan trong sản phẩm cũng giảm. + Biến đổi hóa học:  Các loại đường trong rau quả, do chịu tác dụng  của nhiệt độ cao ở bề mặt truyền nhiệt của thiết bị cô đặc, nên bị  caramel hóa. Hiện tượng caramel hóa tạo ra các sản phẩm có màu đen  và vị đắng làm sản phẩm có chất lượng kém. Ở nhiệt độ 95oC, đường  khử có thể bị caramel hóa. Ở nhiệt độ 160oC, quá trình caramel hóa  xảy ra mạnh. Ở 160oC, saccharose loại 1 phân tử nước tạo ra glucosan  và fructosan. Ở 185 – 190oC, glucosan kết hợp với fructosan tạo thành  isosaccharosan. Tiếp tục, 2 phân tử isosaccharosan kết với nhau, loại 2 
  5. phân tử nước tạo thành caramelan. Caramelan lại kết hợp với  isosaccharosan, loại 3 phân tử nước tạo thành caramelen. Khi nhiệt độ  tăng cao trên 200oC tạo thành caramelin (mất tính hòa tan) Sơ đồ phản  ứng caramel hóa như sau: Chuỗi phản ứng :  Quá trình carmel hóa của đường saccharose 3. Nguyên lý hoạt động.    Nguyên liệu được đưa vào trong khoang đun nóng nhờ sự chênh áp giữa  áp suất chân không trong khoang và áp suất khí quyển bên ngoài, và được đảo  trộn nhờ động cơ cánh khuấy. Hơi được cấp vào khoang đun nóng, làm sôi  nguyên liệu dẫn tới hiện tượng bốc hơi. Phần hơi nước sẽ được hút sang  khoang ngưng, sau đó được làm mát và ngưng tụ. Để tăng hiệu suất bốc hơi ta  dùng bơm hút chân không để bơm hút hơi, khí và tạo độ chân không. Để đảm  bảo quá trình cô đặc thì nhiệt độ nên giữ ở khoảng 60 – 70ºC (ở ­0,5 đến ­0,6  at), tránh nhiệt độ quá cao khiến sản phẩm bị hút theo đường hơi. Quá trình bốc  hơi sẽ làm nguyên liệu dần được cô đặc. Lấy mẫu sản phẩm qua cửa thử và  kiểm tra độ cô đặc bằng thiết bị chuyên dùng. Có thể bổ sung các chất phụ gia  qua phễu chất thơm. Nước ngưng ở bình có thước đo để ta dễ dàng kiểm tra và  tháo nước để tránh tình trạng nước tràn. Khi lấy sản phẩm ra phải tiến hành ngừng cấp hơi, mở van xả áp tăng áp  suất bên trong thiết bị cho cân bằng với áp suất bên ngoài, mở van ở đáy thiết bị,  sản phẩm sẽ tự động chảy xuống. 4. Các thiết bị đo lường và điều khiển tự động.
  6.       Thiết bị đo và hiển thị nhiệt độ tại chỗ: nhiệt kế giãn nở nhiệt được  cố định ở vỏ thiết bị, phần chân cắm vào dung dịch để ( có vỏ bảo vệ )  xác định nhiệt độ của dung dịch. Dải đo của thiêt bị từ 00 C – 1200C, thang  đo là 20C. Thiết  bị đo áp suất:  + Áp kế chân không: đo áp suất  không bên trong buồng cô đặc, được cố định ở  phía bên trên của buồng bốc. Dải đo từ ­1 – 1,5bar. Thang đo 0,05 bar. + Áp kế đo áp suất của khí đốt, được lắp ở đầu tiếp giữa ống dẫn hơi và thiết  bị cô đặc.       Thiết bị đo thể tích: là ống thủy tinh nối thông hai đầu với bình chứa nước  ngưng, chỉ thị thể tích nước ngưng. Thang đo 5l;7.5; 10; 12.5; 15l. Thiết bị 2:      Thanh trùng ống lồng ống. 1. Vai trò của thiết bị      Làm nóng sản phẩm nhờ hiện tượng trao đổi nhiệt, thanh trùng sản  phẩm, tăng thời gian bảo quản sản phẩm. 2. Cấu tạo
  7.      Hệ thống ống lồng ống gốm 2 lớp: lớp ngoài là nhiệt, lớp trong là  nguyên liệu. Hệ thống bơm trục vít, bơm nước, thùng chứa nguyên  liệu, thiết bị đảo trộn hơi và nước. Ngoài ra còn có bảng điều khiển,  đồng hồ đo nhiệt độ, áp suất, các van an toàn và van tự động… 3. Nguyên lý hoạt động                Dung dịch chạy trong ống nhỏ, bên ngoài khoảng không gian giữa 2 ống  là tác nhân nhiệt. Nhiệt này do ta đặt. Quá trình này gồm 2 giai đoạn: Thanh  trùng và làm nguội.  Nguyên liệu được đưa vào thùng chứa rồi được bơm vào hệ thống ống  lồng ống. Bao gồm 3 quá trình: trao đổi nhiệt với nước nóng ở 8 ống, lưu nhiệt,  trao đổi nhiệt với nước thường ở 2 ống. Quá trình nguyên liệu chuyển động  trong hệ thống này, mở van hơi cung cấp nhiệt. Sự thay đổi nhiệt  giữa 2  khoang thông qua bề mặt lớp vỏ ống sẽ xảy ra. Sản phẩm thu nhiệt cho tới khi  đạt độ nóng cần thiết sẽ được lấy ra ở cuối đường ống. Nếu sản phẩm chưa  đạt yêu cầu sẽ được hồi lưu vào thùng chứa để tiến hành làm nóng lại. Nhờ quá  trình thay đổi nhiệt độ đột ngột và quá trình lưu sản phẩm trong thời gian dài ở  nhiệt độ nóng nên nhiều vi sinh vật có hại, vi sinh vật gây bệnh sẽ bị tiêu diệt.                                                          Sơ đồ nguyên lý
  8. ­ Thiết bị điều khiển gồm:        Bảng điều khiển, 2 bộ  điều khiển tự  động, bộ  chuyển đổi điện khí, cảm   biến, đồng hồ đo nhiệt độ tại chỗ, đồng hồ đo áp suất, các van an toàn và 2 van   tự  động  ổn định 2 nhiệt độ… Thiết bị  này có 1 bộ  điều chỉnh tự  động để   ổn  định nhiệt độ thanh trùng, nhiệt độ nóng      A: Nơi để bơm nguyên liệu vào B: Cảm biến mức D: Đồng hồ đo nhiệt độ nóng, nhiệt độ đầu ra của thanh trùng. G:Đồng hồ đo nhiệt độ nguội E: Bộ điều khiển nhiệt độ thanh trùng F: Bộ thanh trùng nhiệt độ ra của sản phẩm H: Bộ điều chỉnh nhiệt độ Cảm biến mức để: khi nào cạn thì không bơm nữa. Các van sử dụng là van màng, nếu không dùng van màng thì phải sử dụng  van nào đó mà có thể dễ dàng điều chỉnh độ mở. Áp suất điều khiển để tác động vào van màng này để cho nó hoạt động là   0,2­ 1 bar Độ mở của van là 0­100% tuyến tính phụ thuộc vào tín hiệu điều khiển. Cảm biến đo nhiệt điện trở, đưa về  bộ  điều khiển cũng là tín hiệu điện  nhưng có bộ chuyển đổi điện­ khí chuyển 4­20 mA thành 0.2­ 1 bar. Bộ điều khiển tự động biến đổi ra tín hiệu điện, tín hiệu điện biến đổi ra   tín hiệu khí nén, tín hiệu khi nén đó đưa áp suất về van bắt van đó dừng ở vị trí  mà theo tín hiệu điều khiển.
  9.         Thiết bị 3: Thiết bị thanh trùng tấm bản. 1. Vai trò của thiết bị     Nhờ quá trình biến đổi nhiệt liên tục để tiêu  diệt bớt các VSV gây hại cho sản phẩm hoặc  làm hỏng sản phẩm. 2. Cấu tạo Thùng chứa sữa. Bơm hút sữa, đồng hồ  đo áp suất, đo  lưu lượng sữa. Tấm   bản   được   xếp   khít,   gần   nhau  tạo thành rãnh dẫn sữa. Các khoang trao đổi nhiệt. Van điều chỉnh sữa ra vào. 
  10. Thiết bị đồng hóa sữa. Van điều chỉnh cấp hơi.        Khu vực I: làm nóng nguyên liệu cho vào. Khu vực II: làm nóng lại. Khu vực III: làm mát nguyên liệu. Khu vực IV: làm lạnh. TI: đồng hồ đo nhiệt độ 3. Nguyên tắc hoạt động.          Sữa sau khi được bảo quản sẽ được chuyển vào thùng chứa sữa của thiết  bị thanh trùng. Máy bơm hút sữa sẽ điều chỉnh tốc độ sữa đi vào. Sữa đi vào vào   (4oC) trao đổi nhiệt với sữa nóng đi ra (78oC) ở khoang 3. Sau khi trao đổi nhiệt  xong sữa có nhiệt độ khoảng 35­40oC. Sau đó sữa sẽ được đi đồng hóa rồi quay  trở lại trao đổi nhiệt với nước nóng ở khoang 4 nhiệt độ sữa là 78­80 oC, sữa sẽ  được cho đi qua một đoạn đường dài để  tăng thời gian thanh trùng (lưu nhiệt),  rồi trao đổi nhiệt với sữa đi vào ở khoang 3 nhiệt độ  giảm còn 35­40 oC, sau đó  trao đổi nhiệt với nước thường  ở khoang 2 và nhiệt độ  giảm xuống 20oC, tiếp  tục trao đổi nhiệt với nước lạnh và nhiệt độ  cuối cùng sau khi thanh trùng là   4oC. ­Cảm biến điện cực
  11.     Hai thanh điện cực có độ  dài   khác   nhau(chênh   lệch  khoảng   20cm),   đặt   cách  nhau 3cm.Mục đích để  giới  hạn   mức   dung   dịch   trong  thùng   chứa,nếu   dung   dịch  chạm đến thanh ngắn thì sẽ  dòng đi qua 2 thanh, kết quả  là đóng van, mức dung dịch  không tăng thêm nữa.
  12. Thiết bị 4:            Máy thanh trùng liên tục 1. Vai trò của thiết bị.     Thanh trùng sản phẩm sau khi đóng chai,chống lại sự xâm nhập của vi  sinh vật có hai và bảo quản sản phẩm được lâu. 2. Cấu tạo         Gồm 2 khoang chứa nước: khoang chứa nước nóng thanh trùng và khoang  chứa nước  ấm để  giảm nhiệt, động cơ  của băng tải sản phẩm, hệ  thống vòi  phun, bơm, đồng hồ chỉ nhiệt độ, áp suất. Ngoài ra còn có hệ thống đường dây   dẫn, ống xả, bảng điều khiển, van xả tự động và van cấp hơi, rơle tự ngắt. Dưới đây là hình ảnh máy thanh trùng liên tục    3. Nguyên lý hoạt động          Sản phẩm sau khi đóng chai được đặt trên bề mặt băng tải. Khoang nước   bên trái được đun nóng và đưa đến hệ  thống vòi phun nhờ  bơm. Nước nóng   được phun trực tiếp vào sản phẩm trong chai. Hệ  thống băng tải chạy, đưa   phần sản phẩm này tiếp tục đến khoang nước làm nguội. Nước nguội được 
  13. đưa lên vòi phun nhờ  bơm và làm nguội sản phẩm. Kết thúc quá trình thanh   trùng, phần hơi được chuyển ra ngoài qua ống xả. ­ Thiết bị đo lường   +  Cảm biến đóng mở điện từ: được dùng  để ngắt mở van hơi vào khoang  nước nóng theo nhiệt độ đặt trước   +  Đồng hồ đo nhiệt độ: Đo nhiệt độ của đường nước nóng và nước ấm vào  các khoang thanh trùng.   + Đồng hồ đo áp suất: Đo áp suất của đường nước nóng và nước ấm vào các  khoang thanh trùng.  
  14. Thiết bị 5:    Máy chà 1. Vai trò của thiết bị     Làm cho khối nguyên liệu đồng nhất. Có tác dụng loại bỏ những  phần không có giá trị dinh dưỡng, không mong muốn như vỏ củ, quả… 2. Cấu tạo          Gồm 1 động cơ  gắn liền với trục có 3 cánh chà làm bằng thép không rỉ.  Lưới   chà   có   đục   các   lỗ   nhỏ,   kích   thước   các   lỗ   nhỏ,   với   kích   thước   : 0,5;0,75;1;1,5mm để tạo độ mịn mong muốn. +   Để   sản   xuất   nước   quả   đục,   người   ta   dung   lỗ   lưới   có   đường   kính:0.50­ 0,75mm + Để sản xuất cà chua cô đặc, người ta dùng lỗ lưới có đường kính :1,0­1,5mm         Ngoài ra còn có các bộ phận khác như phễu dưới dẫn bột chà, phễu trên   dẫn vỏ bỏ đi, bảng điều khiển, đường dẫn nước vệ sinh thiết bị … ­ Dưới đây là hình ảnh máy chà
  15. 3. Nguyên lý hoạt động          Nguyên liệu đã qua đun được đưa qua phễu  vào khoang chà. Khi động cơ  hoạt động, nguyên liệu được quay đều, các cánh chà có tác dụng xiết, ép nguyên   liệu vào lưới chà. Phần vỏ, xơ, hạt nằm trong lưới theo phễu trên ra ngoài.   Phần bột chà qua các lỗ nhỏ trên lưới chảy ra theo phễu dưới ra ngoài.    
  16.        Thiết bị 5:                 Hệ thống CIP 1. Vai trò của thiết bị ̀ ̣ ́ ̣ ̉ ửa cho cac thiêt bi ma không cân thao lăp thiêt   La hê thông vê sinh tây r ́ ́ ̣ ̀ ̀ ́ ́ ́  ̣ ̣ ̀ ́ ̉ ̣ ́ ̣ bi. Ngoai ra hê thông con co thê thanh tiêt trung cho cac thiêt bi khac  ̀ ́ ̀ ́ ́ nhơ viêc s ̀ ̣ ử dung hoa chât. ̣ ́ ́ 2. Cấu tạo ̣ ́ ́ ̣    Hê thông CIP (Clean in place) co câu tao gôm 3 thung ch ́ ̀ ̀ ứa dung dich: ̣   ̀ ̀ ước. Cac thung nay đêu co hê thông ông dân nôi v axit, kiêm va n ́ ̀ ̀ ̀ ́ ̣ ́ ́ ̃ ́ ới may  ́ bơm đê co thê vân chuyên 3 loai dung dich trên vao cung 1 đ ̉ ́ ̉ ̣ ̉ ̣ ̣ ̀ ̀ ường ông  ́
  17. tơi cac thiêt bi khac. Cung v ́ ́ ́ ̣ ́ ̀ ới hê thông gia nhi ̣ ́ ệt cho dung dịch làm  sạch và đâu phun dung dich trong cac thiêt bi. ̀ ̣ ́ ́ ̣ ­ Dưới đây là mô hình của hệ thống CIP 3. Nguyên lý hoạt động ̣ ̀ ̀ ̣     Tuy theo hê thông CIP, yêu câu va loai thiêt bi ma hê thông CIP đ ̀ ́ ́ ̣ ̀ ̣ ́ ược  ̣ vân hanh khac nhau. Tuy nhiên nguyên ly chung la: khi cân vê sinh cho  ̀ ́ ́ ̀ ̀ ̣ ̣ ́ ̣ ̀ ́ ước hêt, hê thông b môt thiêt bi nao đo, tr ́ ̣ ́ ơm nước nóng vao đê r ̀ ̉ ửa sơ  ̣ ́ ̣ ́ ̣ bô cho thiêt bi. Sau đo hê thông CIP se lân l ́ ̃ ̀ ượt cho chay cac may b ̣ ́ ́ ơm  ̉ ̉ đê chuyên dung dich kiêm vao đ ̣ ̀ ̀ ường ông đên thiêt bi cân lam sach  ́ ́ ́ ̣ ̀ ̀ ̣ ̉ ́ ̣ trong khoang 30’. Sau đo hê thông se chuyên sang b ́ ̃ ̉ ơm nươc vao đê  ́ ̀ ̉ trang r ́ ửa lượng kiêm, tiêp theo la b ̀ ́ ̀ ơm dung dich axit vao đê tay r ̣ ̀ ̉ ̉ ửa,  thanh trung va trung boa b ̀ ̀ ̀ ơt ĺ ượng kiêm d ̀ ư. Cuôi cung la trang r ́ ̀ ̀ ́ ửa  ̀ ̀ ̀ ước sach, ban đâu la n nhiêu lân băng n ̣ ̀ ̀ ước nong sau đo la n ́ ́ ̀ ước lanh. ̣ Ngoai tr ̣ ư n ̀ ươc, cac dung dich tây r ́ ́ ̣ ̉ ửa đêu đ ̀ ược hôi l ̀ ưu đê s̉ ử dung lai. ̣ ̣ ̣     Hê thông CIP đ ́ ược dung đê vê sinh cho cac thiêt bi không thê thao ra  ̀ ̉ ̣ ́ ́ ̣ ̉ ́ ̉ ̣ ̣ ́ ́ ức tap, cac thiêt bi nhiêu đ đê vê sinh hoăc thao lăp ph ̣ ́ ́ ̣ ̀ ường ông, nhiêu  ́ ̉ tâm, ban nh ́ ư thiêt bi thanh trung b ́ ̣ ̀ ản mỏng.     Do các dung dịch tẩy rửa đều được đun nóng trước khi đưa đến các  thiết bị cần làm sạch nên hệ thống có một bộ cảm biến nhiệt độ có 
  18. chức năng điều khiển độ mở của van cấp hơi gia nhiệt. Bộ cảm biến  chuyển tín hiệu điện sang áp suất để điều chỉnh áp suất của van màng,  thay đổi độ mở van.   
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
3=>0