Thí nghiệm Cơng nghệ thực phẩm BÀI : LÀM TAN GIÁ THỰC PHẨM I PHẦN LÝ THUYẾT Làm lạnh làm lạnh đông thực phẩm nhằm bảo quản lâu dài chúng Song phương pháp làm tan giá không không ảnh hưởng xấu tới lượng sản phẩm: Dễ gây ẩm, nhờn bề mặt, làm vỡ tế bào tạo điều kiện cho vi sinh vật sinh trưởng phá hủy thực phẩm Mặt khác, môi trường tan giá có tác dụng đến màu sắc, mùi vị khối lượng sản phẩm Quá trình tan giá thực phẩm gồm hai giai đoạn + Nồng độ sản phẩm lên đến điểm nóng chảy + Tiến hành q trình nóng chảy đá gian bào thực phẩm Tốc độ tan giá thích hợp tốc độ cho trìn hấp thụ nước trở hệ thống keo tốt nhất, khôi phục đầy đủ cấu trúc bền vững hệ thống keo Trong cơng nghiệp có hai ngun tắc để làm tan giá thực phẩm là: + Nguyên tắc trao đổi nhiệt bề mặt + Ngun tắc đun nóng tồn khối sản phẩm dòng điện cao tần Phương pháp sau phức tạp, khó khăn nên người ta thường dùng phương pháp tan giá nguyên tắc trao đổi nhiệt bề mặt, bao gồm: Tan giá khơng khí + Tan giá chậm, nhiệt độ mơi trường : tkk = ÷ 40C + Tan giá nhanh, nhiệt độ mơi trường : 15 ÷ 200C Tan giá hỗn hợp khí + Tan giá chậm, nhiệt độ môi trường : tkk = ÷ 40C + Tan giá nhanh, nhiệt độ mơi trường : 15 ÷ 200C Tan giá nước, nước muối, dùng nhiều chế độ nhiệt độ môi trường khác loại sản phẩm yêu cầu tốc độ chất lượng tan giá Tan giá nước đá, dùng cho cá lạnh đơng 121 Thí nghiệm Cơng nghệ thực phẩm Phương pháp tan giá khơng khí thường dùng rộng rãi cơng nghiệp đảm bảo hịan hảo chất lượng sản phẩm qua tán giá, hay không tổn hao khối lượng dịch bào sản phẩm Phương pháp tan giá nước nước muối nhanh khơng áp dụng thích hợp cho thịt, dễ bị vị mặn gây tổn thất dịch bào nhiều Có thể biểu diễn thời gian tan giá cho thịt lợn 1/2 nguyên biểu đồ sau: + Tan giá khơng khí (tan giá chậm) + Tan giá nhanh khơng khí + Trong nước muối 200C + Trong nước 13 ÷ 150C + Trong nước + Trong nước nóng 30 ÷ 400C Phương pháp biểu đồ tổn hao khối lượng sản phẩm sau: (Cán hướng dẫn thí nghiệm hướng dẫn lập bảng vẽ biểu đồ) Sơ ta kết so sánh phương pháp sau: Phương pháp tan giá Thời gian tan giá (giờ) Tổn thất khối lượng sản phẩm (%) Tổn thất protit (%) 74 1,26 0,55 25 2,5 0,005 21 0,66 0,23 19 2,3 0,32 11 3,0 0,34 07 3,41 0,56 II PHẦN THỰC NGHIỆM Chuẩn bị Thí nghiệm với thịt bị hay thịt lợn có độ dày lớn (thịt lưng hay thịt đùi) Mẫu thí nghiệm cắt thành mẫu hình hộp hay lập phương với cỡ lớn 122 Thí nghiệm Cơng nghệ thực phẩm (bỏ da) Cắm nhiệt kế vào tới tâm, cố định xong làm lạnh đông trực tiếp nước muối Hai mẫu phương pháp tan giá, phải kích thước, tính chất Khi nhiệt độ tâm mẫu đạt -60C lấy tiến hành thí nghiệm Tiến hành thí nghiệm Đặt cân bằng, cân T-200 để xác định khối lượng ban đầu go mẫu thí nghiệm (cả nhiệt kế) Đặt mẫu chậu thủy tinh hay sát tráng men có đựng mơi trường, tan giác nước hay nước muối 400C cho 200C cho thịt) Nếu tan giá khơng khí treo mẫu chỗ thống gió hay quạt nhẹ Để n cho trình tan giá tiến hành thường xuyên theo dõi, điều chỉnh nhiệt độ môi trường xung quanh nước nóng hay nước đá Kết thúc q trình tan giá tâm mẫu đạt O0C số liệu theo dõi (τ t0) ghi thành bảng (bảng 1) Kết thúc trình phải cân lại mẫu xác định khối lượng mẫu sau tan giá gs (kể nhiệt kế) Sau xác định khối lượng thân nhiệt kế gt Bảng 1: Phương pháp tan giá Nhiệt độ sản phẩm Nhiệt độ môi trường (t0) Mẫu I Mẫu II 0,5 1,5 II KẾT LUẬN VÀ TÍNH TỐN Thời gian tan giá τ2 : Đối với phương pháp tan giá khơng khí (khi tâm sản phẩm đạt O0C) Tính kiểm tra cơng thức tính thời gian tan giá lý thuyết τ2 theo F.V.A Xennhiutovich (trang 228 - giáo trình phương pháp tan giá khơng khí) 123 Thí nghiệm Cơng nghệ thực phẩm Đánh giá thay đổi khối lượng sản phẩm (tăng hay giảm, tính phần trăm) Nhận xét tính chất cảm quan mẫu thí nghiệm Nhận xét chung phương pháp tan giá Đánh giá kết thí nghiệm vf nguyên nhân sai số * Ghi chú: Tính thay đổi khối lượng mẫu g − gs 100 (%) Ag% = ± g0 − g t Trong đó: + Dấu cộng sản phẩm bị tổn hao nước dịch + Dấu trừ sản phẩm bị hút ẩm từ môi trường Dụng cụ + Cốc thủy tinh : 02 + Nhiệt kế : 03 + Dùi sắt : 01 + Đồng hồ : 01 + Dao : 01 + Cân T-100 : 01 Hóa chất + Muối ăn (khô) : 01 kg + Nước đá : 03 kg * Nguyên liệu + Thịt bò : 1,5 kg + Cá rơ, cá chép : 04 124 Thí nghiệm Cơng nghệ thực phẩm 125 Thí nghiệm Cơng nghệ thực phẩm BÀI : XÁC ĐỊNH NĂNG SUẤT LẠNH, HỆ SỐ VẬN CHUYỂN VÀ NHIỆT TẢI THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT Điều kiện tiến hành này: Khi bắt đầu thí nghiệm máy móc thiết bị phải làm việc với chế độ ổn định "Chế độ làm việc ổn định" máy chế độ máy móc thiết bị đạt số vè thơng số áp suất, nhiệt độ, số vịng quay: Nghĩa đạt chế độ ổn định nhiệt độ bốc cho nước Điều chỉnh chế độ nhiệt độ van tiết Biến đổi để mở van tiết lưu thay đổi nhiệt độ bốc Để đạt chế độ ổn định, sau mở máy cần phải hút nhiệt tích nước muối phần khác hệ thống Trong thời gian cần phải ý quan sát nhiệt kế áp kế, phải thao tác điều chỉnh cho đạt số thích hợp, máy làm việc bình thường Biểu chế độ nhiệt đúng: Nhiệt độ φ-12 bốc thấp nhiệt độ nước muối chừng 3÷ 50C Nhiệt độ ngưng tụ φ-12 cao nước nước khỏi thiết bị ngưng tụ chừng 3÷ 40C Nhiệt độ ngưng tụ φ-12 lạnh cao nước lạnh vào chừng 1÷ 20C Nhiệt độ nhiệt nén khoảng 80 ≤ t ≤ 1000C (loại bén BH) Chênh lệch nhiệt độ nước vào TBNT 5÷ 60C Nhiệt độ cuối quay thiết bị BH cao nhiệt độ nước muối để làm lạnh chừng ÷ 70C (2 ÷ 70C) Nếu máy nén làm việc bình thường, hệ thống đủ F-12 thiết bị làm việc bình thường nguyên nhân chủ yếu gây khơng bình thường làm việc máy lạnh điều chỉnh không Vạn tiết lưu mở nhiều q hay q Khơng tương ứng với nhiệt độ bốc yêu cầu Điều chỉnh tránh hành trình ẩm q nhiệt q hạn định 126 Thí nghiệm Cơng nghệ thực phẩm Dấu hiệu hành trình khơ thừa áp suất thiết bị, bốc thấp, ống đẩy nóng q * Tiến hành: Người hướng dẫn giải thích nhiệm vụ phân công sinh viên để tiến hành đo đạc vị trí sau: Nước muối + Nhiệt độ nước mối vào thiết bị bốc (BH) + Lượng nước muối tuần hoàn Nước: + Nhiệt độ lưu lượng nước vào thiết bị ngưng tụ (TBNT) Tác nhân lạnh + Nhiệt độ trước van tiết lưu (sau lạnh) + Nhiệt độ áp suất bốc + Nhiệt độ áp suất trước ống hút máy nén + Nhiệt độ áp suất ngưng tụ + Nhiệt độ đẩy Môi trường xung quanh + Nhiệt độ buồng máy + Áp suất khí Số vịng quay máy nén Tiến hành đo khoảng thời gian giờ, 15 phút đo lần Sau đo xong, sinh viên tính giá trị trung bình số học giá trị quan sát người hướng dẫn thu nhập kết thu để thơng báo cho nhóm để nhóm điền vào biên đo đạc Tính tốn 5.1 Xác định suất lạnh Năng suất lạnh tồn (Brutto) tích số lượng tác nhân lạnh tuần hoàn máy lượng nhiệt kg tác nhân nhận trình thực tế từ van tiết lưu đến máy nén 127 Thí nghiệm Cơng nghệ thực phẩm Q0br = Ga (ibc - in) ; Kcal/h Trong đó: + Ga (kg/h): lượng tác nhân tuần hoàn + ibc, in : Nhiệt hàm tác nhân lạnh vào máy nén trước van tiết lưu Năng suất lạnh tính (netto) đặc trưng trạng thái môtit trường làm lạnh bị làm lạnh bên ngồi tính lượng nhiệt nước muối qua thiết bị bốc Q0net = Gp C (tp1 tp2) ; Kcal/h Trong đó: + Gp: Lưu lượng nước muối tuần hoàn qua thiết bị bốc (kg/h) + C: Nhiệt dung dung dịch muối (Kcal/h.độ) + tp1, tp2 : Nhiệt độ nước muối vào khỏi thiết bị bốc Năng suất lạnh toàn xác định suất lạnh toàn lượng tổn thất ống dẫn từ van tiết lưu đến thiết bị bốc từ thiết bị bốc đến máy nén, thiết bị bốc truyền nhiệt thùng nước muối nhiệt tương đương máy khuấy (nếu có) Năng suất lạnh tồn xác định theo lượng tác nhân tuần hòan máy hay theo phương pháp cân nhiệt thiết bị bốc hơi, thiết bị NT hay thiết bị QL Ngồi ra, xác định suất lạnh toàn theo nước muối thêm lượng tổn thất đường ống dẫn thân thiết bị bốc Từ kết thí nghiệm suất lạnh tổng cộng Kcal/h suất lạnh lý thuyết (tính theo số vịng quay lý thuyết với nhiệt độ ấy) Ta xác định hệ số cung cấp (hệ số vận chuyển) λ λ= Q 0bi Q 0h = G a V1 Vh Với: + V1: Thể tích riêng hút máy nén m3/kg + Vh : Thể tích lý thuyết máy nén hút Vấn đề phải xác định giá phương pháp trực tiếp calorimet hay phương pháp cân nhiệt thiết bị 128 Thí nghiệm Cơng nghệ thực phẩm có kiểm tra tương ứng theo cân thiết bị khác Thường xác định Gxr theo phương pháp cân nhiệt TBNT kiểm tram theo cân nhiều thiết bị bốc Cân nhiệt TBNT Trong TBNT có đẳng thức cân nhiệt: Gbc(tw2 - tw1) ± ∆Qk = Ga(i1k - i2k) Với: + Gbc : Năng suất nước qua TBNT (kg/h) + tw1, tw2: Nhiệt độ nước vào TBNT (0C) + ± ∆Qk: Nhiệt lượng tác nhân lạnh tỏa trực tiếp cho khơng khí hay nhận từ khơng khí xung quanh Đối với trường hợp chênh lệch nhiệt độ tác nhân với khơng khí xung quanh 100C bỏ qua ∆Qk ∆Qk = Gk α (tk - tkk) Với: Kcal/h + Fk : Bề mặt vỏ TBNT (tiếp xúc với khơng khí) + α: Hệ số truyền nhiệt từ vỏ TBNT đến khơng khí lấy α=7 Kcal/m2.h.0C + tk tkk: Nhiệt độ ngưng tụ nhiệt độ khơng khí xung quanh Từ cân nhiệt TBNT mà xác định Ga (kg/h) Cân nhiệt thiết bị bốc (TBBH) Đẳng thức cân nhiệt TBBH là: Gp : C (tp1 - tp2) + ∆Q1 + ∆Q2 = Ga (ir - iv) Với: + Gp (kg/h): Lượng nước muối qua TBBH + C: Nhiệt dung nước muối, Kcal/kg độ + ir , iv: Nhiệt hàm tác nhân lạnh vào TBBH (Kcal/kg) + ∆Q1: Nguồn nhiệt qua lớp cách nhiệt TBBH Kcal/h + ∆Q2: Nhiệt lượng tương quan công khuấy nước muối Kcal/h 129 Thí nghiệm Cơng nghệ thực phẩm Các giá trị ∆Q1, ∆Q2 xác định theo thí nghiệm riêng phương pháp sưởi ấm TBBH Khi tiến hành tính tốn từ vế phải chương trình cân phải kể đến lượng nhiệt ống dẫn từ van tiết lưu đến TBBH (Khi cách nhiệt tốt đường ống bỏ qua lượng nhiệt này) 130 Thí nghiệm Cơng nghệ thực phẩm II XÁC ĐỊNH NHIỆT TẢI TBNT VÀ TBBH Bằng thí nghiệm với thiết bị riêng lẻ, người ta kiểm tra số liệu đảm bảo cho chúng xác định cường độ truyền nhiệt, để xác định điều kiện vận hành thích hợp cho chúng Các thí nghiệm phải tiến hành điều kiện chế độ nhiệt ổn định Đo đạt lượng tác nhân lạnh qua thiết bị hay chất tải lạnh - nước muối nước, nhiệt hàm cho chúng Nếu q trình thí nghiệm mà máy làm việc khơng ổn định suất lạnh phải hiệu chỉnh thêm lượng nhiệt tích lũy thiết bị Lượng hiệu chỉnh tính sau: ∆Q = Với: W.∆t λ + W: Tương lượng nước thiết bị (Kcal/độ) + λ: Thời gian thí nghiệm + ∆t: Biến đổi nhiệt độ sau thời gian thí nghiệm thiết bị có khả tích lạnh Số hiệu chỉnh nhiệt lượng tích lũy tính thiết bị có đương lượng lớn TBBH làm lạnh nước muối xác định sau: Qw = Gp C (tp1 - tp2) + ∆Q1 + ∆Q2 (Kcal/h) Với: + Gp: Lưu lượng nước muối tuần hoàn mạch TBBH (kh/h) + C: Nhiệt dung nước muối, Kcal/độ + tp1, tp2: Nhiệt độ nước muối đo trực tiếp vào khỏi TBBH + ∆Q1: Nhiệt lượng qua lớp cách nhiệt TBBH Kcal/h + ∆Q2: Đương lượng nhiệt công máy khuấy Kcal/h Hai giá trị ∆Q1 ∆Q2 TBBH xác định theo thí nghiệm riêng sưởi ấm TBBH 131 Thí nghiệm Cơng nghệ thực phẩm • Thí nghiệm với TBNT Nhiệt tải TBNT nhiệt lượng thoát từ tác nhân lạnh ngưng tụ mơi trường xung quanh, tính theo công thức: Qk = Ga (i1 - i2) Với: Kcal/h + Ga: Lượng tác nhân lạnh ngưng tự TBNT (kg/h) + i1 - i2: Nhiệt hàm tác nhân lạnh vào TBNT (Kcal/độ C) Đối với TBNT kiểu kính (khơng có bốc nước) nhiệt tải xác định cách đo lượng nước qua TBNT đun nóng thân TBNT Qk = Gw (tw2 - tw1) ± ∆Qk Với: + Qk : Là lượng nhiệt thoát trực tiếp từ tác nhân lạnh khơng khí hay mơi trường xung quanh (khi lấy dấu +, nhận vào lấy dấu -) Nếu chênh lệch nhiệt độ tác nhân không 100C bỏ qua ∆Qk Cịn chênh lệch lớn phải tính theo cơng thức sau: (như phần trước) ∆Qk = Gk α (tk - tkk) Kcal/h Để xác định nhiệt tải riêng 1m2 cần phải đo sơ (theo vẽ hay lý lịch máy) bề mặt ngưng tụ thiết bị Fk (m2) Nhiệt tải riêng qF TBNT là: qF = Qk Fk Kcal/m2 H Hệ số truyền nhiệt K TBNT là: K= Với: Qk Fk ∆t cp (Kcal/m2 h 0C) + Qk : Nhiệt tải TBNT, Kcal/h + Fk : Bề mặt truyền nhiệt, m2 + ∆tcp : Hiệu số lagarit trung bình tác nhân nước muối (hay nước lạnh) 132 Thí nghiệm Cơng nghệ thực phẩm ∆tcp = ∆t1 − ∆t ∆t 2,3 lg ∆t Mà ∆t1 ∆t2 hiệu số nhiệt độ tác nhân nước muối (nước lạnh) hai đầu thiết bị ngưng tụ Thành lập bảng tổng kết báo cáo thí nghiệm: Kiểm điểm máy lạnh thí nghiệm Bảng kết đo đạc khoảng thời gian chế độ ổn định Xác định Ga từ cân nhiệt TBNT Xác định Ga từ cân nhiệt TBNT phân tích sai số Tính giá trị hệ số vận chuyển Kết luận (đánh giá độ xác đo đạc, so sánh kết thu với số liệu biết trước loại máy nén thí nghiệm ấy) Giải thích cấu tạo thiết bị Tính bề mặt ngưng tụ bốc theo số liệu vẽ Tính tốn suất thiết bị 10 Tính nhiệt tải 1m2 TBNT TBBH 11 Xác định hệ số truyền nhiệt K TBBH * Chuẩn bị: Dụng cụ: + Nhiệt kế lạnh : 15 + Đồng hồ bấm giây : 03 + Áp kế khí : 01 + Thùng hứng nước (101) : + Tỷ trọng kế (1) 01 : + Máy đo vòng vòng quay 133 : 01 01 ... (giờ) Tổn thất khối lượng sản phẩm (%) Tổn thất protit (%) 74 1,26 0 ,55 25 2 ,5 0,0 05 21 0,66 0, 23 19 2 ,3 0 ,32 11 3, 0 0 , 34 07 3, 41 0 ,56 II PHẦN THỰC NGHIỆM Chuẩn bị Thí nghiệm với thịt bị hay thịt... 228 - giáo trình phương pháp tan giá khơng khí) 1 23 Thí nghiệm Cơng nghệ thực phẩm Đánh giá thay đổi khối lượng sản phẩm (tăng hay giảm, tính phần trăm) Nhận xét tính chất cảm quan mẫu thí nghiệm. .. nghiệm Cơng nghệ thực phẩm 1 25 Thí nghiệm Cơng nghệ thực phẩm BÀI : XÁC ĐỊNH NĂNG SUẤT LẠNH, HỆ SỐ VẬN CHUYỂN VÀ NHIỆT TẢI THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT Điều kiện tiến hành này: Khi bắt đầu thí nghiệm máy