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

Báo cáo thí nghiệm này trình bày các kỹ thuật và thiết bị đo lường giúp sinh viên nắm chức năng, cấu tạo của các thiết bị trong nghiên cứu công nghệ sinh học, công nghệ thực phẩm.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
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 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 CNSH-CNTP SVTH : Bùi Thị Lan MSSV: 20115963 Lớp : CNTP 1 – k56 I. Các thiết bị: 1. Thiết bị thanh trùng cao áp: - Mục đích: thanh trùng các loại đồ hộp hay chai lọ nhờ đạt được nhiệt dộ thanh trùng cao ( có thể lên đén 121-125oC ). - Cấu tạo: Gồm một nồi vỏ chịu nhiệt có nắp đậy kín. Bên trong có 2 giá để chai lọ lúc thanh trùng. Có các đường cấp nước, hơi vào bên trong và đường xả hơi trong khoang, xả hơi thứ trong vỏ. Ngoài ra còn có một hệ thống đồng hồ đo nhiệt độ và áp suất bên trong để điều chỉnh hợp lý các van khí và nước bên ngoài. - Nguyên lý hoạt động: Thiết bị hoạt động được dựa trên nguyên lý khi tăng áp suất thì nhiệt độ sẽ tăng theo. Sản phẩm sau khi đặt vào trong khoang thanh trùng, đậy nắp kín vặn chặt bằng các ốc vít sẽ được cấp hơi từ từ để đạt được áp suất mong muốn. Sau đó nhiệt sẽ được cấp vào để tăng đến nhiệt độ thanh trùng. Sau thời gian thanh trùng, phải xả hơi từ từ qua van trong khi vẫn cấp khí nén vào để tránh chênh lệch áp suất quá mức gây vỡ vỏ đựng sản phẩm. Sau khi nguội sản phẩm sẽ được lấy ra. - Đo lường và điều khiển: Nồi có 1 đồng hồ đo áp suất, và 1 đồng hồ đo nhiệt độ. Các thông số được điều chỉnh thủ công nhờ các van. 2. Thiết bị ổn nhiệt có đảo trộn: - Mục đích: Làm nóng, làm đều, làm mịn và tạo màu cho sản phẩm. Ngoài ra còn bổ sung thêm gia vị trong quá trình chế biến. - Cấu tạo: Thân thiết bị gồm 2 khoang: khoang ngoài chứa nước nóng có tác dụng cấp nhiệt, khoang trong chứa sản phẩm, hệ thống động cơ cánh khuấy. Ngoài ra còn có bơm, hệ thống van tự động, bình gia nhiệt, bình ngưng, bảng điều khiển, ống dẫn... - Nguyên lý hoạt động: Nguyên liệu được đưa vào khoang nguyên liệu, cung cấp hơi đun nóng nước và bơm vào khoang cấp nhiệt. Nhờ sự trao đổi nhiệt giữa 2 khoang, nguyên liệu được làm nóng, động cơ hoạt động làm quay cánh khuấy giúp nguyên liệu được nóng đều. Nước nóng sẽ được tuần hoàn để đảm bảo cung cấp đủ nhiệt cho nguyên liệu. Nhiệt độ của nước nóng sẽ được điều chỉnh nhờ van đóng mở tự động. Tùy theo yêu cầu của từng loại nguyên liệu mà có thể cho thêm các loại gia vị khác nhau. Sau khi kết thúc quá trình, sản phẩm được đưa ra ngoài theo đường ống dẫn. Thời gian thực hiện quá trình tùy thuộc vào từng loại sản phẩm. - Đo lường và điều khiển: Nhiệt độ là thông số công nghệ chính. Qua bảng điều khiển ta thiết lập giá trị mong muốn của nhiệt độ. Cảm biến nhiệt độ truyền tín hiệu của nhiệt độ trong nồi đo được về bộ điều khiển từ đó quyết định độ mở của van hơi (van màng). Bộ điều khiển là hàm PID tỉ lệ tích phân, vi phân với bộ chuyển đổi khí điện, dòng thành áp. Với giá trị dòng từ 4÷20 mA chuyển thành 0.2÷1 bar 3. Thiết bị cô đặc chân không: - Mục đích: 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(60- 70ºC) - 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… - 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. - Các thiết bị đo lường và điều khiển tự động -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. 4. Thanh trùng ống lồng ống: Mục đích: Thanh trùng sản phẩm ở dạng lỏng nhằm tác dụng tránh sự tiếp xúc vi khuẩn, tăng thời gian bảo quản sản phẩm. Cấu tạo: 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 cấp hơi vào trong nước. - 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 ...