Đang tải... (xem toàn văn)
bài này nói về qui trình tính toán, chọn phương pháp tính các quá trình truyền nhiệt khi quay một con heo, hình ảnh minh hoạ sống động và rất bổ ích cho các bạn học về công nghệ nhiệt.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM BÔ MÔN QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ oOo 1 GVHD: PGS.TS. Phạm Văn Bôn Nhóm thực hiện: Nhóm 3 Hoàng Anh Huy _ MHV: 13050187 Huỳnh Thanh Điền _ MHV: 13050182 Ngô Nguyễn Phương Duy _ MHV: 13050180 Nguyễn Âu Lạc _ MHV: 13050188 Phan Doãn Kim Long _ MHV: 13050190 Huỳnh Phương Ngân _ MHV: 12050152 Tp.HCM, ngày 09 tháng 12 năm 2013 Mục lục Nhóm thực hiện: Nhóm 3 1 Hoàng Anh Huy _ MHV: 13050187 1 Ngô Nguyễn Phương Duy _ MHV: 13050180 1 Phan Doãn Kim Long _ MHV: 13050190 1 Tp.HCM, ngày 09 tháng 12 năm 2013 1 LỜI NÓI ĐẦU 3 GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU & 4 QUÁ TRÌNH QUAY 4 1. Vai trò của quá trình quay trong CNTP 4 Các Món ăn từ heo quay: 4 5 2. Nguyên liệu 5 2.1. Giới thiệu 6 2.2. Tình hình chăn nuôi heo ở nước ta 6 2.3. Đặc điểm sinh vật 8 2.4. Các loài 9 2.5. Các từ để gọi 10 2.6. Thực phẩm 11 2.7. Khía cạnh văn hóa 12 2.8. Thành phần hóa học 12 2.9. Các bệnh hay gặp ở heo 15 2.10. Tiêu chuẩn nguyên liệu 19 3. Giới thiệu qui trình công nghệ xử lý nhiệt 19 3.1. Lò quay 19 3.5. Quy trình thực hiện 22 4. Sản phẩm 23 4.1. Các biến đổi của nguyên liệu trong quá trình quay 23 4.2. Các yếu tố ảnh hưởng 25 4.3. Tiêu chuẩn sản phẩm 25 MÔ HÌNH TOÁN 26 1. Xây dựng mô hình 26 Phương trình cân bằng nhiệt lượng dạng tổng quát: 26 2. Điều kiện bài toán 26 26 3. Phương trình gần đúng bài toán truyền nhiệt không ổn định 27 30 4. Nhận xét – Đánh giá 31 4.1. Tính sai số 31 4.2. Nguyên nhân sai số 31 4.3. Ưu, nhược điểm của mô hình 31 - Không tính được lượng nhiệt do bức xạ nhiệt gây ra 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO 32 2 LỜI NÓI ĐẦU Từ nhiều nguồn nguyên liệu phong phú khác nhau, theo nhiều công thức phối trộn và cách chế biến, tạo ra rất nhiều món ăn đa dạng, phục vụ đời sống và thỏa mãn nhu cầu ẩm thực của con người. Tuy nhiên, phổ biến hơn hết, bản chất đó vẫn là quá trình làm chín thức ăn mà cơ sở chính là sự truyền nhiệt từ bếp vào thực phẩm. Chính vì vậy, Truyền nhiệt là môn học quan trọng, không thể thiếu trong chương trình đào tạo học viên – sinh viên ngành Kỹ thuật hóa học nói riêng và các ngành kỹ thuật khác nói chung. Môn học sẽ đem đến những kiến thức cơ bản về các loại máy, thiết bị và các quá trình dẫn truyền nhiệt năng. Để từ đó có thể vận dụng kiến thức sách vở vào vận hành thức tế cũng như là nền tảng để tiếp thu thêm những kiến thức mới. Với đề tài tiểu luận “ Xây dựng mô hình toán và giải bài toán truyền nhiệt không ổn định của quá trình quay heo “, chúng em đã có cơ hội tìm kiếm, tiếp xúc với những người thợ quay heo chuyên nghiệp để nghe họ nói về qui trình quay heo, khoảng nhiệt độ và một vài yếu tố khác. Bên cạnh đó, chúng em còn có thể áp dụng những lý thuyết trên lớp để giải một bài toán truyền nhiệt cụ thể như xác định hình dạng vật thể, xác định điều kiện biên và chọn lời giải phù hợp nhất cho mô hình. Bài tiểu luận chắc hẳn có nhiều sai sót. Nhóm học viên cao học chúng em chân thành mong nhận được sự góp ý của thầy Phạm Văn Bôn. Nhóm học viên cao học thực hiện 3 GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU & QUÁ TRÌNH QUAY 1. Vai trò của quá trình quay trong CNTP - Quay là phương pháp làm chín thực phẩm (chủ yếu là thịt) bằng các tia nhiệt, hơi nóng từ lò phát ra, hoặc từ các dụng cụ, vật liệu tỏa nhiệt (bếp, đống lửa ). - Những tia nhiệt, hơi nóng này tác dụng trực tiếp hay gián tiếp lên thực phẩm làm cho thực phẩm chín dần. Điểm đặc trưng của quánh trình là nguyên liệu được chuyển động và tiếp xúc đều với nguồn nhiệt. - Các hình thức quay thường gặp: + Quay xiên: thịt có mùi vị thơm ngon đặc biệt, vì được ảnh hưởng hun khói. + Quay bỏ lò: thịt có màu vàng đều do tác dụng nhiệt bức xạ. + Quay nồi gang: thịt mềm hơn, vì có hơi nước tích tụ khi đậy vung nồi. + Quay chảo: có khẩu vị tương tự như quay nồi gang, nhưng thịt không chín mềm như quay nồi gang, vì thời gian quay nhanh hơn. + Quay giội: ngoài bì giòn hơn các cách quay khác, vì có gia vị xúc tác tạo giòn. Hầu hết nguyên liệu trước khi đem đi giội mỡ để quay thì đều được trải qua quá trình chần hay luộc nhằm tránh tình trạng sau khi quay giội, bên trong chưa chín mà bên ngoài đã chín giòn. Các Món ăn từ heo quay: 4 2. Nguyên liệu 5 2.1. Giới thiệu - Lợn (còn gọi là Heo, tên theo miền Nam Việt Nam) là loài thuộc động vật móng guốc có nguồn gốc ở đại lục Á-Âu được gộp nhóm tổng thể với danh pháp khoa học là Sus, thuộc họ Lợn (Suidae). Heo rừng đã được thuần hóa và được nuôi như là một dạng gia súc để lấy thịt cũng như da. Các sợi lông cứng của chúng còn được sử dụng để làm một số loại bàn chải, da có thể dùng để sản xuất bóng bầu dục. Ngoài ra, phân của heo nhà cũng được dùng làm phân chuồng để cải tạo đất. - Heo là các loài động vật ăn tạp, chúng ăn cả thức ăn có nguồn gốc động và thực vật cũng như thức ăn thừa của con người. Trong điều kiện hoang dã, chúng là các động vật chuyên đào bới, dũi đất để tìm kiếm thức ăn. - Heo là động vật rất dễ huấn luyện và còn nuôi để làm động vật cảnh, đặc biệt là ở Mỹ. - Một đàn heo con thông thường có từ 6 đến 12 con. Tuy nhiên, trong điều kiện nuôi nhốt, thỉnh thoảng người ta thấy hiện tượng heo mẹ ăn thịt các con sơ sinh của nó, có lẽ là do thiếu chất. 2.2. Tình hình chăn nuôi heo ở nước ta - Từ lâu, cuộc sống của người nông dân đã gắn liền với cây lúa và con heo. Chăn nuôi heo không những cung cấp phần lớn lượng thịt trong bữa ăn hàng ngày của mỗi người dân, là nguồn cung cấp phân bón hữu cơ cho trồng trọt, mà còn giúp tận dụng đư ợc thức ăn thừa trong gia đình và thu hút lao động dư thừa trong ngành nông nghiệp. - Trồng trọt và chăn nuôi là hai bộ phận chính trong phát triển của ngành nông nghiệp. Tuy nhiên, trong điều kiện diện tích đất canh tác ngày càng giảm và thu hẹp thì việc phát triển ngành trồng trọt sẽ ngày càng gặp nhiều khó khăn. Vì vậy càng phải quan tâm chú trọng đến việc phát triển của ngành chăn nuôi. - Trong xu thế hội nhập kinh tế quốc tế, ngày 07/11/2006 Việt Nam đã chính thức là thành viên của Tổ chức Thương mại thế giới (WTO). Nông nghiệp nước ta có thêm nhiều cơ hội phát triển. Các khu vực mậu dịch tự do thương mại sẽ đem lại cơ hội cho việc giảm thuế quan, mở rộng thị trường quốc tế cho ngành hàng lương thực, thực phẩm, nhất là sản phẩm của ngành chăn nuôi. - Chăn nuôi heo không chỉ cung cấp thực phẩm trong nước mà còn hướng mạnh đến xuất khẩu ra thị trường thế giới để tăng nguồn thu ngoại tệ. Trong chiến lược phát triển kinh tế xã hội của nước ta đến năm 2020, ngành nông nghiệp phát triển theo hướng sản xuất hàng hoá tập trung, trong đó chăn nuôi heo được xác định là ngành chăn nuôi chính. 6 Hình 2.1. Cơ cấu kim ngạch xuất nhập khẩu thịt ở VN từ năm 2005-2009 - Trong những năm 2000-2009, ngành chăn nuôi heo ở nước ta đã có những bước tăng trưởng rõ nét. Năm 1998 số lượng heo đạt 19,9 triệu con, tăng 20% so với năm 1990; sản lượng thịt gần 1,3 triệu tấn, tăng 68% trong cùng giai đoạn. Và hiện nay, theo kết quả điều tra chăn nuôi, tại thời điểm 01/10/2012, đàn lợn cả nước có 26,5 triệu con, giảm 2,1% so với cùng thời điểm năm 2011. Tỷ trọng khối lượng sản phẩm của ngành chăn nuôi heo chiếm 77% tổng khối lượng của ngành chăn nuôi. - Những năm gần đây đời sống của nhân dân ta đã không ngừng được cải thiện và nâng cao, nhu cầu về thịt heo ngày càng tăng cả về số lượng và chất lượng, đòi hỏi cao về vệ sinh an toàn thực phẩm, đã thúc đẩy ngành chăn nuôi heo bước sang giai đoạn mới. Đó là phát triển chăn nuôi heo có tỷ lệ nạc cao, đảm bảo cả về chất lượng và vệ sinh an toàn thực phẩm. Trong những năm qua, giá thịt heo cũng biến động không ngừng. Hình 2.2. Biến động giá thịt heo 2007-2010 - Tuy nhiên, ở nước ta hiện nay chăn nuôi heo với phương thức tận dụng là chủ yếu, giá 7 thành chăn nuôi được đánh giá là cao hơn nhiều so các nước có nền chăn nuôi lớn như Braxin và Trung Quốc song chất lượng sản phẩm lại thấp, tính cạnh tranh yếu, trong điều kiện kinh tế hội nhập hiện nay đặt ra cho ngành chăn nuôi heo ở nước ta phải không ngừng nâng cao sức cạnh tranh, phát triển theo hướng sản xuất hàng hoá tập trung. 2.3. Đặc điểm sinh vật 2.3.1. Ngoại hình - Heo có 44 răng, mõm và tai lớn. - Chân có 4 ngón, 2 ngón giữa lớn hơn. - Có lông cứng. Hình 2.3. Cấu tạo chân heo 2.3.2. Nội tiết - Heo không có tuyến bài tiết mồ hôi, vì thế chúng phải tìm các nơi râm mát hay ẩm ướt (các nguồn nước, vũng bùn…) để tránh nóng trong điều kiện thời tiết ôi bức. Chúng cũng dùng bùn làm lớp bảo vệ để khỏi bị cháy nắng. 2.3.3. Bộ máy tiêu hóa - Miệng: thức ăn ở miệng được cắt nghiền nhỏ bởi động tác nhai và thức ăn trộn với nước bọt làm trơn để được nuốt trôi xuống dạ dày. Nước bọt chứa phần lớn là nước (tới 99%) trong đó chứa men amylase có lác dụng tiêu hoá tinh bột, tuy nhiên thức ăn trôi xuống dạ dày rất nhanh nên việc tiêu hoá tinh bột xảy ra nhanh ở miệng, thực quản và tiếp tục ở dạ dày khi thức ăn chưa trộn với dịch dạ dày. Độ pH của nước bọt khoảng 7,3. - Dạ dày lợn trưởng thành có dung tích khoảng 8 lít, chức năng như là nơi dự trữ và tiêu hoá thức ăn. Thành dạ dày tiết ra dịch dạ dày chứa chủ yếu là nước với men pepsin và 8 axit chlohydric (HCL). Men pepsin chỉ hoạt động trong môi trường axit và dịch dạ dày có độ pH khoảng 2,0. Men pepsin giúp tiêu hoá protein và sản phẩm tiêu hoá protein ở dạ dày là polypeptit và ít axit amin. - Ruột non: Ruột non có độ dài khoảng 18 mét. Thức ăn sau khi được tiêu hoá ở dạ dày chuyển xuống ruột non được trộn với dịch tiết ra từ tá tràng, gan và tụy - thức ăn chủ yếu được tiêu hoá và hấp thụ ở ruột non với sự có mặt của mật và dịch tuyến tụy. Mật được tiết ra từ gan chứa ở các túi mật và đổ vào tá tràng bằng ống dẫn mật giúp cho việc tiêu hoá mỡ. Tuyến tụy tiết dịch tụy có chứa men trypsin giúp việc tiều hoá protein, men lipase giúp cho tiêu hoá mỡ và men diastase giúp tiêu hoá carbohydrate. Ngoài ra ở phần dưới của ruột non còn tiết ra các men maltase, sacharase và lactase để tiêu hoá carbohydrate. Ruột non cũng là nơi hấp thụ các chất dinh dưỡng đã tiêu hoá được, nhờ hệ thống lông nhung trên bề mặt ruột non mà bề mặt tiếp xúc và hấp thu chất dinh dưỡng tăng lên đáng kể - Ruột già: Ruột già chỉ tiết chất nhầy không chứa men tiêu hoá. Chỉ ở manh tràng có sự hoạt động của vi sinh vặt giúp tiêu hoá carbohydrate, tạo ra các axit béo bay hơi, đồng thời vi sinh vật cũng tạo ra các vitamin K , B. . . 2.3.4. Sinh sản - Thời kỳ mang thai của heo trung bình là 114 ngày. 2.4. Các loài + Giống heo rừng - Sus barbatus Heo râu; Malaysia, Indonesia - Sus bucculentus Heo rừng Đông Dương - Sus cebifrons Heo rừng Visayas - Sus celebensis Heo rừng Celebes - Sus daelius Heo rừng Poulter - Sus habeoncosus Heo rừng Malaysia - Sus heureni Heo rừng Flores - Sus philippensis Heo rừng Philipin - Sus salvanius Heo rừng lùn; đông bắc Ấn Độ, Himalaya - Sus scrofa (còn gọi là S. domesticus) Heo nhà, heo lòi, heo rừng; châu Âu, châu Á - Sus timoriensis Heo rừng Timor - Sus verrucosus Heo rừng Java, Indonesia, Philipin 9 + Giống heo nuôi - Heo Móng Cái - Heo Mường Khương Hình 2.4. Heo Móng Cái Hình 2.5. Heo Mường Khương - Heo Ba Xuyên - Heo Yorkshire Hình 2.6. Heo Ba Xuyên Hình 2.7. Heo Yorkshire - Heo Ỉ - Heo Landrace Hình 2.8. Heo Ỉ Hình 2.9. Heo Landrace - Ngoài ra còn có heo Thuộc Nhiêu, và nhiều giống heo khác 2.5. Các từ để gọi Trong tiếng Việt có nhiều từ để gọi các loại heo khác nhau, chủ yếu áp dụng cho heo đã thuần hóa (heo nhà): 10 [...]...- Heo nái - Heo cái nuôi để sản xuất heo con - Heo sề - Heo nái già - Heo bột hay heo sữa - Heo con đang bú mẹ - Heo hạch - Heo đực đã thiến - Heo ỷ - Một giống heo của Việt Nam, có mõm ngắn, lưng võng và bụng sệ với lớp da màu đen hay xám - Heo lang hay heo bông - Heo lông đốm đen-trắng - Heo mọi - Một dạng heo ỷ, rất chậm lớn, chủ yếu nuôi làm cảnh - Heo lòi - Đồng nghĩa của heo rừng - Heo nọc - Heo. .. HÌNH TOÁN 1 Xây dựng mô hình - Hình dạng con heo gần với hình trụ nhất - Khi quay không dùng xiên để căng heo ra mà chỉ xiên theo chiều dài con heo Vì vậy có thể xem như con heo trong khi quay là hình trụ - Trong khi quay, con heo được xoay liên tục Ta xét quá trình truyền nhiệt từ không khí vào con heo theo một chiều nhất định (x ≡ r) Tức là quá trình truyền nhiệt do sự tiếp xúc của vật rắn và lưu chất... phản ứng Mailard, Caramen hóa sẽ cải thiện màu sắc của sản phẩm heo quay Ngược lại, phản ứng oxy hóa chất béo hoặc phản ứng phân hủy vitamin sẽ làm giảm giá trị dinh dưỡng của thịt heo quay 4.1.3 Hóa lý - Nhiệt độ trong quá trình quay thường cao hơn nhiệt độ trong các quá trình xử lý nhiệt khác Trong quá trình quay, protein sẽ bị biến tính bất thuận nghịch Những biến đổi này không làm ảnh hưởng tới... khi sờ vào sẽ có cảm giác cứng hơn và không còn độ dẻo dính của thịt tươi 3 Giới thiệu qui trình công nghệ xử lý nhiệt 3.1 Lò quay - Trong công nghiệp, có rất nhiều dạng lò quay khác nhau được sử dụng, có thể theo dạng hiện đại hay dạng truyền thống được xây bằng gạch (cao 2m, ngang 2m, sâu 1.5m), công suất có thể quay được 4 con heo một lúc 19 Hình 3.1 Một số dạng lò quay heo công nghiệp 20 Lò quay. .. đồ tính toán Tra các thông số của nguyên liệu Tra các thông số của môi trường Tính ξ Tính Bi Tính A1 Thế vào phương trình Tính F0 Tính τ So với τo Tính sai số 29 Tính toán số liệu Thế vào phương trình gần đúng 30 4 Nhận xét – Đánh giá 4.1 Tính sai số - Thời gian thực tế τo = 90-105 phút - Thời gian lý thuyết (trên cơ sở tính toán) τ = 76 phút - Sai số: 15,5 – 27,6% τ −τ0 76 −90 100 = 100 = 15,5% τ0 90... số khác - Hệ số cấp nhiệt của không khí ở 280-300 oC α không khí = 52 W/m2.K - Hệ số dẫn nhiệt λ = 0,48 W/m.K - Hệ số dẫn nhiệt độ a = 22,1.10-8 m2/s - Nhiệt độ ban đầu của nguyên liệu T0 = 35 oC - Nhiệt độ môi trường lò quay Te = 280 oC 27 - Nhiệt độ của nguyên liệu khi kết thúc quá trình T ( ξ, F0 ) = 115 0C - Thời gian thực tế kết thúc quá trình τo = 90 – 105 phút 28 Sơ đồ tính toán Tra các thông... tới độ dẫn nhiệt và bề mặt truyền nhiệt cho quá trình quay Nếu chúng ta cố định nhiệt độ và thời gian quay thì việc thay đổi hình dạng, kích thước của nguyện liệu sẽ làm thay đổi các chỉ tiêu hóa lý của sản phẩm + Độ ẩm của không khí trong thiệt bị quay: Độ ẩm của không khí sẽ ảnh hưởng đến sự thoát hơi ẩm ra khỏi nguyên liệu trong quá trình quay Do đó, ảnh hưởng tới chất lượng thịt heo quay + Thiết... độ trao đổi nhiệt ở bề mặt tiếp xúc giữa vật rắn với môi trường lưu chất biểu diễn bằng định luật Newton: Với: - nhiệt độ môi trường lưu chất - hệ số cấp nhiệt ( hay còn gọi là hệ số phim, hệ số truyền nhiệt riêng ) - Với điều kiện biên như sau: 26 3 Phương trình gần đúng bài toán truyền nhiệt không ổn định Trường nhiệt không ổn định trong vật trụ dạng cổ điển có d=2R không có nguồn nhiệt bên trong... phẩm - Thịt heo được bán tại Việt Nam dưới nhiều tên gọi như thịt heo nạc, thịt heo mông, thịt ba chỉ Hình 2.10 Thịt heo nạc Hình 2.11 Thịt ba chỉ - Các chân của nó được bán dưới tên gọi là chân giò Đầu heo, còn gọi là thủ heo- trước đây khi thịt heo còn rất hiếm chỉ được dành cho tầng lớp có đẳng cấp tại nhiều thôn quê Hình 2.12 Chân giò heo Hình 2.13 Huyết heo - Các loại cơ quan nội tạng của heo cũng... vậy ta chọn điều kiện biên loại 3 cho bài toán MÔ HÌNH BÀI TOÁN: Truyền nhiệt không ổn định trong vật trụ dạng cổ điển, không có nguồn nhiệt bên trong với điều kiện biên loại 3 Phương trình cân bằng nhiệt lượng dạng tổng quát: 2 Điều kiện bài toán - Nguồn nhiệt bên trong qv = 0 - Xem như con heo là mô hình hình trụ rỗng, kín, đồng nhất và đẳng hướng - Phương trình vi phân cơ bản: - Điều kiện biên . Khương Hình 2.4. Heo Móng Cái Hình 2.5. Heo Mường Khương - Heo Ba Xuyên - Heo Yorkshire Hình 2.6. Heo Ba Xuyên Hình 2.7. Heo Yorkshire - Heo Ỉ - Heo Landrace Hình 2.8. Heo Ỉ Hình 2.9. Heo Landrace -. Heo nái - Heo cái nuôi để sản xuất heo con - Heo sề - Heo nái già - Heo bột hay heo sữa - Heo con đang bú mẹ - Heo hạch - Heo đực đã thiến - Heo ỷ - Một giống heo của Việt Nam, có mõm ngắn, lưng. màu đen hay xám. - Heo lang hay heo bông - Heo lông đốm đen-trắng - Heo mọi - Một dạng heo ỷ, rất chậm lớn, chủ yếu nuôi làm cảnh - Heo lòi - Đồng nghĩa của heo rừng - Heo nọc - Heo đực chuyên dùng