Tải bản đầy đủ (.docx) (22 trang)

PHÚC TRÌNH THỰC tập TRUYỀN NHIỆT bài 1 TRUYỀN NHIỆT TRONG hệ THỐNG bất ổn ĐỊNH

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (491.16 KB, 22 trang )

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA
NÔNG NGHIỆP BỘ MÔN CÔNG
NGHỆ THỰC PHẨM

PHÚC TRÌNH THỰC TẬP
TRUYỀN NHIỆT
Họ và tên: Trần Thị Tú Nhi

Giảng viên hướng dẫn:

MSSV: B2007826

Thầy Đồn Anh Dũng

Nhóm 5
Ngày thực tập: thứ 4, 14h00, ngày 18/05/2022

Cần Thơ, 20/05/2022

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com


BÀI 1: TRUYỀN NHIỆT TRONG HỆ THỐNG BẤT ỔN
ĐỊNH
I.

Mục đích thí nghiệm

- Xác định hệ số truyền nhiệt tổng quát của một hệ thống gia nhiệt dung dịch

thực phẩm lỏng (dung dịch đường) bằng nước nóng.


- Ảnh hưởng của độ nhớt dung dịch đối với hệ số truyền nhiệt tổng quát.
AI.

Phương tiện tiến hành thí nghiệm

1. Nguyên liệu
- Đường
- Nước lọc
2. Dụng cụ thí nghiệm
- Bình Inox chứa dung dịch lỏng (dung dịch đường)
- Thước kẹp
- Đồng hồ đo (Thermocouple)
- Bể ổn định nhiệt

III. Phương pháp tiến hành
1. Cách pha dung dịch đường 20%
-

Pha dung dịch đường 20%. (với V dung dịch đường 1200ml)

+ Tra bảng khối lượng riêng của đường ρđường= 1.5862 (g/cm3)
+ Áp dụng cơng thức tính Nồng độ phần trăm (C%)

C%= mdd

mct

x 100 %

Gọi x là khối lượng chất tan (đường)

Trần Thị Tú Nhi B2007826

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com


Tính tốn:
+ Tính khối lượng chất tan (đường) cần pha chế

x
20%= 1200  x= 240 (g)
+ Tính khối lượng nước cần pha chế
V H 2 O = mH 2

O

=1200 - 240 =960 (ml)

Pha chế dung dịch theo đại lượng đã được xác định
+ Cân lấy 240g đường cho vào cốc
+ Cân lấy 960 g (hoặc đong lấy 960 ml) nước lọc rồi đổ dần vào cốc và khuấy nhẹ cho

tan hết đường thu được dung dịch đường 20%.
Chú ý: Dùng Brix kế ghi nhận chính xác nồng độ của cả hai dung dịch đường đã pha
chế làm thí ngiệm.
2. Tiến hành thí nghiệm
Cho nước cất vào bể ổn định nhiệt và gia nhiệt đến 1000C.
- Dùng bình Inox (đã được xác định khối lượng. đường kính thơng qua cân và thước

kẹp). tiến hành cho từng loại dung dung dịch đường đã được pha với nồng độ xác định
vào bình. xác định khối lượng và chiều cao của dung dịch đường khi cho vào trong

bình.
- Đặt bình Inox vào trong bể ổn định nhiệt và tiến hành gia nhiệt. Ghi nhận nhiệt độ

ban đầu T0 và sự thay đổi nhiệt độ theo thời gian (30 giây/lần) cho từng loại thực phẩm
(dung dịch đường) thông qua đồng hồ đo (Thermocouple).
IV. Số liệu thực nghiệm
Nhiệt độ TE = 100oC

Trần Thị Tú Nhi B2007826

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com


- Nhiệt độ To của từng loại thực phẩm:
o

+ Nước To = 34,9 C
o

+ Đường To = 33,1 C
- Khối lượng bình chứa: m = 115,6g
+ Khối lượng của nước: m nước = 875,7 – 115,6 = 760,1g

+Khối lượng của đường: m đường = 891 – 115,6 = 775,4 g
- Chiều cao h = 73,4 m
- Đường kính trong:

Lần đo
1
2

3

- Đường kính ngồi:
Lần đo
1
2
3

Thời gian (s) Nhiệt độ (độ C)
0
34,9
30
41,2
60
48,8
90
55,5
120
63
150
70,2
180
77,3
210
84,1
240
88,2
270
91,5
300

93,9
330
95,5
360
96,6
390
97,5
420
98
Trung bình
75,75

Bảng 1.1. Bảng số liệu thu thập sự thay đổi nhiệt độ của nước theo thời gian
gia nhiệt.


Trần Thị Tú Nhi B2007826

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com


Bảng 1.2. Bảng số liệu thể hiện sự thay đổi nhiệt độ của dung dịch đường
20% theo thời gian

V. Xử lý kết quả
1. Tính tốn kết quả thí

nghiệm

 Diện tích bề mặt trao


đổi nhiệt:

-

-

-

Diện tích đáy:
Sđáy = πr2 =
(m2)
Diện tích xung quanh:
Sxq = πrh =
0,0132 (m2)
Diện tích bề mặt trao F

3,14*0,05732 = 0,0103

3,14*0,0573*0,0734 =

= Sđáy + Sxq = 0,0103

đổi nhiệt
+ 0,0132 = 0,0235 (m2)

 Nhiệt dung riêng

theo chen.1993
0.0018(T-20)]}


Cp=4.187{1-Xs[0.57-

Nhiệt dung riêng
dung oC:

Trung bình

dịch đường 20% ở 70,2

Cp = 4.187{1-0.2[0.57-0.0018(70.2-20)]} = 3.785 (KJ/KgK)
-

Nhiệt dung riêng của nước ở 75,75 oC: Cp = 4.192 (KJ/KgK)
Bảng 1.3. Bảng xử lý số liệu sự thay đôi nhiệt độ của nước và dung dịch đường
20% theo thời gian gia nhiệt


TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com


Đồ thị thể hiện sự thay đổi nhiệt độ của nước và dung dịch đường 20% theo
nhiệt độ
f(x) = NaN x + NaN
R²=0

BIỂU ĐỒ THỂ
3.5
3


ln((Te

-To)/(Te -T))

2.5

1.52
1
0.5
00

f(x) = 0.0059

R² = 0.97020


TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com


 Nước:

Dựa vào phương trình đường của đồ thị ta suy ra được hệ số góc a1 = 0,0089.
Xác định hệ số truyền nhiệt K của nước:
K=

a . m. Cp

=

0,0089∗0,7601∗4,192


= 1,206 (W/m2K)

F0,0235
 Dung dịch đường 20%:

Dựa vào phương trình của đồ thị ta suy ra được hệ số góc a2 = 0,0059.
Xác định hệ số truyền nhiệt K của dung dịch đường 20%:

K=

a . m. Cp

F

=

0,0059∗0,7754∗3,785

= 0,737 (W/m2K)

0,0235

2. Nhận xét
Dựa vào giá trị hệ số truyền nhiệt K của nước và dung dịch đường 20% nhận xét
ảnh hưởng của độ nhớt dung dịch đến hệ số truyền nhiệt tổng quát:
-

Hệ số truyền nhiệt của nước cao hơn của dung dịch đường 20%


-

Quá trình gia nhiệt trong của nước cũng sẽ cao hơn của dung dịch đường

 Độ nhớt ảnh hưởng đến hệ số truyền nhiệt. Độ nhớt của dung dịch càng cao.

quá trình gia nhiệt sẽ chậm và ngược lại.
 Khi nhiệt độ cao các phân tử trong dung dịch sẽ di chuyển nhanh hơn. lực ma

sát giữa chúng tăng lên làm cho dung dịch có độ nhớt lỗng hơn
Dung dịch có nồng độ cao. khi gia nhiệt. độ nhớt của dung dịch sẽ lớn hơn so với
dung dịch có nồng độ thấp hơn.
Trần Thị Tú Nhi B2007826

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com


 Độ nhớt của nước thấp hơn của dung dịch đường 20%

Qua đó ta thấy tốc độ gia nhiệt của thực phẩm chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố:
-

Sự chênh lệch nhiệt độ của môi trường gia nhiệt và thực phẩm: giai đoạn đầu
nhiệt độ tăng nhanh. giai đoạn về cuối tăng chậm dần đến khi bằng với nhiệt độ
của tác nhân gia nhiệt

-

Trạng thái vật lí của hộp: bề mặt nhận nhiệt vật liệu (hình dạng. kích thước.
chiều dày hộp) khác nhau q trình nhận nhiệt khác nhau.

Tính chất vật lí của thực phẩm được mơ tả qua các thông số (độ nhớt. nhiệt dung
riêng. khối lượng riêng. nồng độ. hệ số truyền nhiêt) khác nhau quá trình truyền
nhiệt vào phía bên trong khác

BÀI 2: CHIÊN THỰC PHẨM
I.

Mục đích thí nghiệm

- Đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian chiên đối với nhiệt độ bề mặt

và trung tâm sản phẩm.
- Tính lượng nước mất đi và lượng béo thấm vào sản phẩm.
- Khảo sát sự thay đổi tính chất vật lý, cấu trúc và cảm quan của sản phẩm chiên
AI.

Phương tiện tiến hành

1. Vật liệu
- Khoai tây.
- Dầu thực vật tinh luyện.

2. Dụng cụ thí nghiệm

Trần Thị Tú Nhi B2007826

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com


- Thermocouple.

- Cân điện tử.
- Dĩa (nhựa).
- Thiết bị chiên.
- Vợt lưới inox để nhúng sản phẩm chiên.
- Đồng hồ bấm giờ.
- Khăn giấy.
- Cốc nhơm.
- Tủ sấy.
- Bình hút ẩm.
- Dao, thớt, thước thẳng

BI.

Cách tiến hành thí nghiệm

- Rửa và tách vỏ khoai tây, cắt thành miếng với kích thước phù hợp (12x12x45mm)
- Cho dầu vào thiết bị chiên và gia nhiệt đến nhiệt độ yêu cầu, lựa chọn 2 nhiệt độ

của dầu (140°C và 160°C) để nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ dầu đến chất
lượng sản phẩm.
- Cho mẫu khoai tây được đánh số thứ tự tương ứng theo u của thí nghiệm.

Trong q trình chiên nên xếp khoai tây cách xa nhau để quá trình truyền nhiệt đạt
hiệu quả cao nhất.
- Sau mỗi thời gian 1 phút, 2 phút, 3 phút lấy mẫu khoai tây ra và xác định nhiệt

độ, khối lượng và độ ẩm.
Cách đo nhiệt độ trung tâm của khoai tây: Đặt thermocouple vào trung tâm
của miếng khoai tây sau mỗi lần chiên (Mỗi lần chiên 3 miếng).
- Ghi nhiệt độ trung tâm, khối lượng, % ẩm bị mất vào bảng số liệu.


Trần Thị Tú Nhi B2007826

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com


Cách xác định khối lượng khoai tây sau khi chiên: Dùng khăn giấy lau bề mặt
khoai tây để phần dầu chưa thấm vào bên trong khoai tây, sau đó tiến hành cân.

Cách xác định độ ẩm của khoai tây:
Gọi:
Khối lượng khoai tây ban đầu là m1 (g).
Khối lượng khoai tây sau sấy là m2 (g).
Ta được phần trăm độ ẩm đã mất: MCw = =
IV.

m1 −m2
x100% ( Theo căn bản
ướt ) m1

Số liệu thí nghiệm
o

- Nhiệt độ ban đầu của khoai tây: 30 C
- Khối lượng của dĩa: 5,5g

Số liệu thí nghiệm

Mẫu
1

2
3
4
5
6
V.

Xử lý kết quả

1. Tính tốn kết quả thí nghiệm

Trần Thị Tú Nhi B2007826

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com


Mẫu

Nhiệt độ

1
2
3
4
5
6

140

160


2. Biểu diễn bằng đồ thị
Biểu đồ thể hiện sự thay đổi nhiệt độ trung tâm theo thời gian sau khi chiên
của khoai tây

Biểu đồ thể hiện sự thay đổi khối lượng của khoai tây sau khi chiên

Biểu đồ thể hiện sự thất thoát độ ẩm sau khi chiên

Trần Thị Tú Nhi B2007826

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com


3. Nhận xét kết quả tính tốn thí nghiệm:
+ Khối lượng của khoai tây sau khi chiên đều giảm.
+ Ở mỗi nhiệt độ và thời gian chiên khác nhau ta sẽ thu được nhiệt độ trung tâm,

độ ẩm của khoai tây khác nhau.
+ Ở nhiệt độ 140°C: Độ ẩm đã mất của khoai tây càng tăng sau khi chiên, vậy khi càng

chiên lâu thì độ ẩm trong khoai tây càng giảm (1)
+ Ở nhiệt độ 160°C: Độ ẩm của khoai tây sau khi chiên cũng ngày càng giảm dần (2)
+ Cùng thời gian chiên 180 giây, nhưng khoai tây được chiên ở 160 độ có nhiệt độ tâm

cao hơn khoai tây được chiên ở 140 độ (1)
Giải thích :
(1) Do mẫu chưa được sấy đến độ ẩm không đổi, hoặc trong lúc lấy mẫu ra khỏi tủ

sấy và đem cân đã diễn quá trính hút ẩm ngược do thao tác nên làm độ ẩm bị

sai lệch.
(2) Sự chênh lệch về nhiệt độ do các mẫu khoai cắt không đều nhau, dẫn đến tốc

độ truyền nhiệt khác nhau.
4. Câu hỏi thảo luận:

Sự cần thiết của việc ổn định nhiệt độ dầu trong các chế độ nhiệt độ chiên khác nhau ?
Trần Thị Tú Nhi B2007826

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com


Về mặt cảm quan: Nhiệt độ ổn định giúp sản phẩm chín vàng đẹp, độ ẩm vừa phải.
Nếu nhiệt độ quá thấp làm cho sản phẩm bị thấm dầu quá nhiều, khó bản quản trong
thời gian dài. Nhiệt độ quá cao làm sản phẩm bị cháy khét, không thể sử dụng được.

Về mặt hóa lý: Dầu ăn là một hợp chất hữu cơ, có những loại dầu ăn ở nhiệt độ bình
thường rất tốt cho sức khỏe, nhưng sẽ khơng tốt khi đun đến nhiệt độ nào đó. Và q
trình sinh ra các chất có hại cho sức khỏe phụ thuộc vào điểm khói của dầu. Điểm khói
của dầu được hiểu là nhiệt độ làm bay hơi các hợp chất như nước, các axit béo tự do
và các sản phẩm thủy phân ngắn chuổi của q trình oxy hóa bốc lên từ dầu ở dạng
khói. Tại nhiệt độ điểm khói, dầu bị phân hủy, bị oxy hóa và các hợp chất độc
(toxicologic) có liên quan có thể được hình thành như aldehyde và lipid peroxide.
Aldehyde là một chất độc gây ung thư, bệnh tim mạch hay mất trí nhớ, dị dạng thai
nhi, viêm, nguy cơ loét và tăng huyết áp khi ăn hay hít phải dù với lượng ít.
 Vì vậy cho dù xét về mặt cảm quan hay hóa lý thì giữ nhiệt độ của dầu ổn

định ở từng chế độ chiên hết sức quan trọng và cần thiết.

Tại sao nhiệt độ trung tâm của mẫu khoai tây chiên khơng vượt qua 103°C ?

Vì truyền nhiệt trong lúc chiên khoai tây là truyền nhiệt bất ổn định, ở nhiệt độ
cao nước sẽ đi ra khỏi khoai tây làm giảm nhiệt độ do dầu cung cấp.
Phần trăm dầu chiên thấm vào sẽ thay đổi ra sao nếu sử dụng 3 loại dầu có độ
nhớt nhỏ, trung bình và lớn để chiên khoai tây ?
Độ nhớt còn được gọi là lực cản của chất lỏng, là kết quả của sự tương tác của các
phân tử trong chất lỏng. Dầu ăn có độ nhớt cao chứng tỏ lực cản lớn làm lượng dầu
thẩm thấu vào thực phẩm ít => Phần trăm dầu thấm vào khoai tây khi chiên loại dầu có
độ nhớt nhỏ sẽ cao hơn so với khi chiên khoai tây bằng loại dầu có độ nhớt cao.
Trần Thị Tú Nhi B2007826

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com


BÀI 3: GIA NHIỆT THỰC PHẨM BẰNG MICROWAVE
-

Mục đích thí nghiệm
Vận hành thiết bị microwave và đo nhiệt độ.

-

Quan sát ảnh hưởng của năng lượng microwave đối với tốc độ nâng nhiệt ,

I.

năng lượng hấp thu và hiệu suất.
-

Quan sát ảnh hưởng của gia nhiệt bằng microwave đối với thực phẩm dạng
hình cầu.

AI.

Phương tiện tiến hành

.1. vật liệu thí nghiệm
-

Dầu thực vật tinh luyện: Màu sắc vàng nhạt và mùi thơm đặc trưng.
Trần Thị Tú Nhi B2007826

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com


-

Nước: Sử dụng nước máy

2. Dụng cụ thí nghiệm
-

Thermo couple: 2 cái
Ống đong: 2 ống
Cốc thủy tinh chịu nhiệt: 12 cốc
Thiết bị Microwave
Cốc nhỏ chịu nhiệt: 6 cốc
III. Cách tiến hành thí nghiệm

-

Dùng bình định mức và cân để tính khối lượng riêng của nước và dầu.


-

Dùng 1 ống đong, đong nước vào 6 cốc thủy tinh mỗi cốc 150ml nước, ống còn
lại dùng đong dầu cho 6 cốc thủy tinh, mỗi cốc 150ml dầu.

-

Đặt 1 cốc dầu và 1 cốc nước vào microwave với vị trí bằng nhau trên dĩa thủy tinh.
Tiến hành gia nhiệt ở 2 mức năng lượng khác nhau là 60% và 80%, mỗi mức năng
lượng tiến hành đo nhiệt độ ở 1 phút, 2 phút và 3 phút.

-

Dùng themo couple để đo nhiệt độ của nước và dầu ( đặt ở giữa cốc).

-

Đặt khoai tây lên cốc nhỏ chịu nhiệt. Đặt mỗi lần một cốc vào microwave. Tiến
hành gia nhiệt ở 2 mức 60% và 80% ở thời gian 1 phút, 2 phút, 3 phút.

-

Dùng themo couple đo nhiệt độ trung tâm của khoai tây và ghi nhận.
IV. Số liệu thí nghiệm
Cơng suất: 1000W
Nhiệt độ ban đầu của nước: tonước = 30,8oC
Nhiệt độ ban đầu của dầu: todầu = 30,9oC

Trần Thị Tú Nhi B2007826


TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com


V.

Xử lý kết quả

Xác định khối lượng riêng, nhiệt dung riêng của mẫu lỏng trong phịng thí
nghiệm
Mẫu

Nước
Dầu ăn

Kết quả thí nghiệm
Nhiệt độ (oC)

Nước
37,6
43,2
50,1
43,3
50,4
57,4

Trần Thị Tú Nhi B2007826


TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com



Nhận xét kết quả tính tốn thí nghiệm
-

Khi gia nhiệt đồng thời dầu và nước ở mức năng lượng 30% và 40% ở cùng
một thời gian và vị trí thì nhiệt độ dầu và nước đều tăng. Nhiệt độ của nước
luôn lớn hơn dầu.

-

Ở mức năng lương 40% nhiệt độ cả nước và dầu đều lớn hơn ở nhiệt độ ở mức 30%

-

Cùng mức năng lượng khi gia nhiệt thời gian càng lâu:
+

Tốc độ gia nhiệt càng giảm.

+

Năng lượng hấp thụ càng giảm.

+

Hiệu suất sẽ tăng đến một mức nào đó rồi hạ xuống.

Câu hỏi thảo luận
Làm thế nào để xác định khối lượng riêng của nguyên liệu ở trạng thái rắn ?

-

Chia vật rắn thành 2 loại là vật rắn không thấm nước và vật rắn thấm nước.
Đối với vật rắn không thấm nước:

1. Cân vật liệu thu được khối lượng m
2. Dùng bình tràng, hoặc cho vào cốc thủy tinh đầy nước, lượng nước tràn ra

ngồi chính là thể tích vật V
3. Dùng cơng thức tính khối lượng riêng: ρ=V

m

Trần Thị Tú Nhi B2007826

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com


Đối với vật rắn thấm nước:
Cách 1: Đo trực tiếp
1. Đem cân thu được khối lượng m
4. Dùng bình tràng, hoặc cho vào cốc thủy tinh đầy nước, lượng nước tràn ra ngồi là

thể tích Vo
2. Cân lại vật rắn thu được khối lượng m1
3. Thể tích lượng nước thấm trong vật là V1= m1-m ( đổi sang đơn vị thể tích)
4. Thể tích vật liệu rắn: V=V1+Vo
5. Dùng cơng thức tính khối lượng riêng ρ=V

m


Cách 2: Dùng một vật không thấm nước để bao bọc nguyên liệu thấm nước
(màng nilon bọc thực phẩm,đất sét,…)
1. Đo thể tích vật bao bọc bằng bình tràng hoặc cốc thủy tinh đầy nước thu được V 1
2. Cân vật liệu cần đo được khối lượng m
3. Dùng vật bao bọc, gói nguyên liệu lại sao cho kín và nước khơng thấm vào được.
4. Đo thể tích bằng bình tràng hoặc cốc đầy nước được V2
5. Thể tích vật liệu V=V2-V1
6. Dùng cơng thức tính khối lượng riêngρ=V

m

 Chú ý: Các thí nghiệm trên cần thực hiện nhiều lần, lấy trung bình để tăng

tính chính xác.

Trần Thị Tú Nhi B2007826

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com



×