食品工程技术专题实验09实验讲义

1实验一过滤常数测定一、实验目的1．熟悉过滤设备的构造和操作方法；2．测定恒压过滤操作时的过滤常数K、qe、θe。二、实验基本原理过滤是液体通过滤渣层（过滤介质与滤饼）的流动。无论是生产还是设计，过滤计算都要有过滤常数作依据。由于滤渣厚度随着时间而增加，所以恒压过滤速度随着时间而降低。不同物料形成的悬浮液，其过滤常数差别很大，即使是同一种物料，由于浓度不同，滤浆温度不同，其过滤常数也不尽相同，故要有可靠的实验数据作参考。根据恒压过滤方程:eeKqq2(1)式中:q─单位过滤面积获得的滤液体积[m3/m2]eq─单位过滤面积的虚拟滤液体积[m3/m2]─实际过滤时间[s]e─虚拟过滤时间[s]K─过滤常数[m2/s]将(1)式微分得:eqKqKdqd22（2）当各数据点的时间间隔不大时，dqd可以用增量之比q来代替，即：eqKqKq22（3）上式为一直线方程。试验时，在恒压下过滤要测定的悬浮液，测出过滤时间θ及滤液累计量q的数据，在直角坐标纸上标绘q对q的关系，所得直线斜率为K2，截距为eqK2，从而求出K，eq。e由下式得:eeKq2（4）过滤常数的定义式:spkK12（5）两边取对数:kLgpLgsLgK21（6）因s＝常数，crk01＝常数，故K与△P的关系，在双对数坐标上标绘的是一条直线。直线的斜率1-S，由此可计算出压缩性指数S，读取△P~K直线上任一点处的K，△p数据，一起代入式(5)计算物料特性常数k。2三、主要仪器设备及耗材序号名称型号及参数数量1玉米淀粉或CaCO3粉25kg2台秤1台3秒表1只4不锈钢清水桶Φ600×7501只5不锈钢料浆桶Φ500×7501只6板框压滤机XMSY280/310过滤面积：0.053㎡/块1台7螺杆泵G-19流量:0.25m3/h1台8计量筒3L有机玻璃3只9搅拌机LD09-9-0.551台10不锈钢球阀DN15～DN20若干11压力表0～1MPa2只四、实验步骤1.在料浆桶内配制15%（质量分数）淀粉（或CaCO3）悬浮液。先加入30L水，再加入4.5kg淀粉或CaCO3粉，启动搅拌机不停地进行搅拌。2.装好滤布，用液压杆压紧过滤板（压力表为14kgf/cm2）。3.关闭进料阀7和洗涤阀8，打开料浆（桶）出料阀4和回料阀5，启动螺杆泵充分回流物料。3稍后用回料阀5调至压力表读数为0.2kgf/cm2。4.在滤液出口下方接上计量筒，缓慢打开进料阀7，用进料阀7控制过滤压力在0.1kgf/cm2左右。注意，当有滤液流入计量桶时，立即计时。5.记录计量筒内得到750ml（或1000ml）滤液所需的过滤时间，连续记录5～6次。6.过滤结束后关闭螺杆泵，关闭料浆（桶）出料阀4和进料阀7。7.打开清水(桶)出水阀2、回流阀5，启动螺杆泵，洗净管道内的残留液。8.打开清洗阀门8，用回料阀5调节压力至过滤时的压力数值（0.1kgf/cm2左右），测定洗涤速率。9.测定结束后，将剩余的料浆、水放空，洗净所有管道、螺杆泵、料浆桶及清水桶，关闭所有阀门，关闭电源。10.松开压滤机，取出滤饼，洗净滤布，将系统恢复原状。注意事项：1．滤布应先湿透，安装时，滤布孔要对准压滤机孔道，表面要拉平。2．淀粉或CaCO3粉加入桶内时一定要过滤，防止杂质堵塞管道、闸门、螺杆泵造成压滤压力不稳定。3．料浆浓度不宜过稀或过浓，约在15%～25%（重量）左右。4．在料浆桶内配制物料时要不停地搅拌，以使CaCO3不会沉淀。5．过滤压力要维持恒定，过滤压力的选用必须征得指导教师的同意。五、实验数据及处理结果1．实验数据记录序号12345过滤时间θ滤液累计量q2．实验数据处理结果1．板框压滤机恒压过滤，根据测定计算出的过滤常数K和虚拟过滤时间e，单位过滤面积的虚拟滤液体积eq的结果。2．对实验中出现的现象，计算过程中出现的问题进行讨论。计算中的问题包括Kqe,,,等的取值和影响因素。六、思考题1．你的实验数据中第一点有无偏低或偏高现象？怎样解释？如何对待第一点数据？2.为什么过滤开始时，滤液常常有一点混浊，过一段时间才转清？4实验二总传热系数测定一、实验目的1.了解换热器的结构。2.掌握测定传热系数K的方法。3.学会换热器的操作方法，提高研究和解决传热实际问题的能力。二、实验基本原理列管式换热器是工业生产中广泛使用的一种间壁式换热设备，通常由壳体、管束、隔板、挡板等主要部件组成。冷、热流体借助于换热器中的管束进行热量交换而完成加热或冷却任务。衡量一个换热器性能好坏的标准是换热器的传热系数K值。出进T.TCWQphhb进出ttCWpcCc.Q由传热速率方程式知：Q=KAmt式中/mtmtt进出出进进出出进tTtTnttTtmIT/RPft,P=进进进出tttTR=进出进出－ttTTt可由P，R两因数根据安得伍德（Underwood）和鲍曼(Bowman)提出的图算法查取。式中：hQ——热流体的传热速率〔W〕cQ——冷流体的传热速率〔W〕损Q——热损失速率〔W〕Q——换热器的传热速率〔W〕hW——热流体质量流量〔Kg/s〕(hW=hhV.)cW——冷流体质量流量〔Kg/s〕pcC——热流体的平均恒压热容〔J/kg。C0〕进t——冷流体进口温度〔C0〕出t——冷流体出口温度〔C0〕K——换热器的总传热系数〔W/.2mC0〕A——换热器传热面积〔.2m〕（A＝ldn）mt——冷、热流体的对数平均传热温差〔C0〕'mt——按逆流流动形式计算的对数平均传热温差〔C0〕以管束外表面积为基准的传热系数0K可由下式求取：K＝mpccmctldntCWtAQ0t进出其中A＝ldn05三、主要仪器设备及耗材如图1.所示，整套装置主要由气泵、空气稳压罐、电加热器和列管式换热器组成，并配有温度控制仪，测温计，压差计及液体、气体流量计等测量仪表。空气稳压罐气泵电加热器列管式换热器125378111212序号名称型号及参数（1）列管式换热器GLC1-0.4冷却面积0.4㎡（2）旋涡风机DC-4风量100m3/h（3）通道式电加热器1KW（4）温控仪XMT-9000（5）温度显示仪XMT-9000（6）不锈钢稳压罐Φ350×350（7）U型压差计L=400（8）液体流量计25～250L/h（9）气体流量计6～60m3/h（10）温度计0～100℃金属壳(11)闸阀DN25(12)闸阀DN156四、实验步骤1.开启电源开关，调节温度控制仪的设定温度到指定值。2.检测各仪表是否显示正常。3.启动气泵开关，开启气体流量调节阀调节气体流量，也可调节风机转速调节气体流量。4.当气泵正常工作后启动加热器进行加热。5.开启冷水调节阀调节冷水流量。6.待温度计显示值基本不变时可记录数据。7.在改变冷水流量或气体流量时需稳定一段时间，再记录数据。8.实验结束后应关闭加热器冷却，关闭风机，关闭电源，关闭冷却水，使设备恢复原状。注意事项1、在开启加热器时，应确保气泵处于正常工作状态。2、实验结束后应先关闭加热器，待温度降至常温后再关闭气泵，防止烧坏加热器，最后关闭电源开关。3、若长期存放未使用，请每二个月通电一次，通电时间不低于1小时。4、电器仪表部分注意防水，玻璃仪器注意防止撞击。五、实验数据及处理结果1.列表表示所测参数及不同热水流量（或冷水流量）下的K值。12345冷流体（水）进口温度进t℃冷流体（水）出口温度出t℃热(空气)流体进口温度进T℃热（空气）流体出口温度出T℃逆流时对数平均温度差'mt校正系数t对数平均温度差mt冷流体质量流量cW〔Kg/s〕冷流体比热CpckJ/kgK传热面积Am2总传热系数K〔W/.2mC0〕2.用K~Re坐标表明在一定冷水流量下，不同热水流量的K值与Re数的对应关系。六、思考题1．影响传热系数K的因素有哪些？2．如何强化传热？情结合本实验的实际情况进行分析。7实验三淀粉的制备一、实验目的了解豆类淀粉的制备工艺流程和产品特点，综合掌握淀粉的制备的操作技能，加深对理论教学的理解。二、实验基本原理原料（输送机）→清洗→粉碎→浆渣分离→除砂→蛋白分离→脱水→烘干。三、主要仪器设备及耗材序号名称型号及参数数量1豌豆或绿豆5kg或若干2不锈钢桶或清洗池2只3台秤、电子秤各1台4锉磨式磨浆机或锤片式粉碎机1台5纱布或离心筛若干或1台6布袋或平摇筛、离心过滤机若干或1台7鼓风式或真空干燥箱或流化床干燥器1台四、实验步骤1．浸泡将经过挑选的豌豆称重，洗净，放入35～45℃的温水中浸泡6～10小时，直到用手捏挤时豆皮能剥离、豆肉也易粉碎时为止。水温用添加冷、热水调节。2．磨浆在浸泡好的豆子中加水4～5倍进行磨浆。加水时要均匀，使粉碎的颗粒大小一致。3．浆渣分离用80目以上的筛子（最高不超过140目，最低不低于60目）或离心筛进行分离过滤，使淀粉乳与豆皮、豆渣分离。为便于过滤，可加入少量油搅拌，以除去泡沫。豆渣滤出后要用水洗3～4遍，以回收其中的淀粉。4.除砂粗淀粉乳中含有泥沙，用泵切向进入除砂器，通过螺旋运动使淀粉乳向上进入旋转过滤器、泥沙等杂质向下进入泥沙收集器，收集器的泥沙间断性的通过自动控制进行排放。淀粉含沙量要求降到0.3%（m/m）以下。85．浓缩精制经过筛分的淀粉乳中，除含淀粉外，还含有蛋白质、细渣、色素和灰分等，这些物质的颗粒虽然很小，但比重不同，它们在悬浮液中的沉降速度也不同。淀粉比重大，沉于容器底部，将上层含蛋白质等物质的水放出，再加入清水搅拌后进行两次沉淀，即得淀粉。也可采用新型旋流器进行脱汁，浓缩，洗涤，得到优质的淀粉乳。6．脱水干燥将容器上部的水放走，取出淀粉糊用滤袋滤去水分，置于席上摊晒至干。也可将淀粉乳流入真空脱水机的淀粉乳槽中，槽内有搅拌装置，防止淀粉沉淀。转鼓以每分钟约一转的速度缓慢地旋转，转到吸附淀粉区位置时的，借助内部真空的作用，将淀粉吸附在转鼓的滤布表面，用刮板刮掉，落入螺旋输送机机槽，由输送机输送给气流干燥设备进行淀粉干燥，包装。五、实验数据及处理结果计算淀粉得率：称量干燥获得的淀粉重量，按照以下公式计算得率。%原料重量成品淀粉重量淀粉得率六、思考题1、如何提高豌豆淀粉的出粉率？2、如何提高豌豆淀粉的质量？