Bài tập môn Công nghệ chế biến thực phẩm

Phần 1: Các kiến thức cơ bản trong CB TP 1.1. Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng Sử dụng hình vuông Pearson hay phương pháp đường chéo Bài tập 1. Tính lượng thịt bò tươi và mỡ bò cần sử dụng cho chế biến 25 kg xúc xíc bò có chứa 30% chất béo biết rằng thịt bò có chứa 18% chất đạm (protein), 12% chất béo, 68% nước còn mỡ bò có chứa 78% chất béo, 12% nước và 5% chất đạm (protein) Thi lần1: Tính lượng thịt bò tươi và mỡ bò cần sử dụng cho chế biến 25 kg xúc xíc bò có chứa 35% chất béo biết rằng thịt bò có chứa 20% chất đạm (protein), 10% chất béo, 68% nước còn mỡ bò có chứa 80% chất béo, 10% nước và 5% chất đạm (protein) Sample problem 1.2 Calculate the total mass balance and component mass balance for mixing ingredients to make 25 kg of beef sausages having a fat content of 30%, using fresh beef meat and beef fat. Typically, beef meat contains 18% protein, 12% fat and 68% water and beef fat contains 78% fat, 12% water and 5% protein. Bài giải mẫu: Solution to Sample problem 1.2 Bài tập 2 Nguyên liệu sữa bò tươi có 3,7% chất béo và 12,8% chất rắn hòa tan sẽ được cô đặc cho đến khi còn 7,9% chất béo. Nếu sử dụng 100 kg nguyên liệu sữa có chất lượng tương tự như trên thì sẽ thu được bao nhiêu kg sản phẩm có chứa 7,9% chất béo và TSS của san phẩm là bao nhiêu nếu giả sử không có thất thoát trong quá trình chế biến. Thi lần1: Nguyên liệu Sữa bò tươi có 2,7% chất béo và 10,8% chất rắn hòa tan sẽ được cô đặc cho đến khi còn 9,9% chất béo. Nếu sử dụng 100 kg nguyên liệu sữa có chất lượng tương tự như trên thì sẽ thu được bao nhiêu kg sản phẩm có chứa 9,9% chất béo và TSS của sản phẩm là bao nhiêu nếu giả sử không có thất thoát trong quá trình chế biến?. Sample problem 13.2 Milk containing 3.7% fat and 12.8% total solids is to be evaporated to a produce a product containing 7.9% fat. What is the yield of product from 100 kg of milk and what is the total solids concentration in the final product, assuming that there are no losses during the process? Bài giải mẫu: Solution to Sample problem Mass of fat in 100 kg of milk = 100 X 0.037 = 3.7 If Y = yield of product: Mass of fat in the evaporated milk = Y X 0.079 As no fat is gained or lost during the process: 0.079 X Y = 3.7 Yield (Y) = 46,8 kg Mass of solids in the milk = 100 X 0.128 If Z =% total solids in the evaporated milk Solids in the product = 46.8 X (Z/100) i.e. 0.4684 X Z = 12.8 Z = 27.3 % 1.2. Áp dụng Phương trình Bernoulli Bài tập 3. Dung dịch đường mía nồng độ 20% chảy từ thùng chứa với áp lực 50kPa ra đường ống nằm ngang có đường kính 5cm với tốc độ 25 m3/h. Nếu đường ống bị thu hẹp chỉ còn là 3cm thì áp suất của dịch đường lên đường ống sẽ là bao nhiêu? (sample probl. 1.4 p. 23, Fellows) (cho biết : tỉ trọng của dịch đường mía là 1070 kg m-3 (Table 1.2; p11; Fellows).) Sample problem 1.4 A 20% sucrose solution flows from a mixing tank at 50 kPa through an horizontal pipe 5 cm in diameter at 25 m3 h-1. If the pipe diameter reduces to 3 cm, calculate the new pressure in the pipe. (The density of sucrose solution is 1070 kg m-3 (Table 1.2).) Bài giải mẫu: Solution to Sample problem 1.4 Chú thích cho phương trình 1.8 hay còn gọi là PT Bernoulli 3: where P (Pa) = the pressure, ρ(kg m-3) = the fluid density, g (= 9.81 m s-1) = acceleration due to gravity, v (m s-1) = the velocity of the fluid and z (m) = the height. The subscript 1 indicates the first position in the pipework and the subscript 2 the second position in the pipework. 1.3. Áp dụng đồ thị nhiệt ẩm (psychometric chart ) tìm đồ thị trong file đính kèm Một số khái niệm trong quá trình sấy như : nhiệt độ bầu khô, nhiệt độ bầu ướt, điểm sương, độ ẩm tương đối, độ ẩm tuyệt đối có thể tìm trong các tài liệu tiếng việt ( nếu như không muốn đọc bằng tiếng Anh). The amount of water vapour in air is expressed as either absolute humidity (termed moisture content in Fig. 15.1) or relative humidity (RH) (in per cent). Absolute humidity: Equals the mass of water vapour per unit mass of dry air (in kilograms per kilogram). Relative humidity:Defined as ‘the ratio of the partial pressure of water vapour in the air to the pressure of saturated water vapour at the same temperature, multiplied by 100’. The temperature of the air, measured by a thermometer bulb, is termed the dry-bulb temperature. If the thermometer bulb is surrounded by a wet cloth, heat is removed by evaporation of water from the cloth and the temperature falls. This lower temperature is called the wet-bulb temperature. The difference between the two temperatures is used to find the relative humidity of air on the psychrometric chart. An increase in air temperature, or reduction in RH, causes water to evaporate more rapidly from a wet surface and therefore produces a greater fall in temperature. The dew point is the temperature at which air becomes saturated with moisture (100% RH) and any further cooling from this point results in condensation of the water from the air. Adiabatic cooling lines are the parallel straight lines sloping across the chart, which show how absolute humidity decreases as the air temperature increases. Sử dụng đồ thị nhiệt ẩm để xác định các thông số sau Sample problems 15.1(p.314) Using the psychometric chart (Fig 15.1), calculate the following 1. the absolute humidity of air which has 50% RH and a dry-bulb temperature of 60ºC; 2. the wet-bulb temperature under these conditions; 3. the RH of air having a wet-bulb temperature of 45ºC and a dry-bulb temperature of 75ºC; 4. the dew point of air cooled adiabatically from a dry-bulb temperature of 55ºC and 30% RH; 5. the change in RH of air with a wet-bulb temperature of 39ºC, heated from a drybulb temperature of 50ºC to a dry-bulb temperature of 86ºC; 6. the change in RH of air with a wet-bulb temperature of 35ºC, cooled adiabatically from a dry-bulb temperature of 70ºC to 40ºC. Solutions to Sample problems 15.1 1. 0.068 kg per kilogram of dry air (find the intersection of the 60ºC and 50% RH lines, and then follow the chart horizontally right to read off the absolute humidity); 2. 47.5ºC (from the intersection of the 60ºC and 50% RH lines, extrapolate left parallel to the wet-bulb lines to read off the wet-bulb temperature); 3. 20% (find the intersection of the 45ºC and 75ºC lines and follow the sloping RH line upwards to read off the % RH); 4. 36ºC (find the intersection of the 55ºC and 30% RH lines and follow the wet-bulb line left until the RH reaches 100%); 5. 50–10% (find the intersection of the 39ºC wet-bulb and the 50ºC dry-bulb temperatures, and follow the horizontal line to the intersection with the 86ºC drybulb line; read the sloping RH line at each intersection (this represents the changes that take place when air is heated prior to being blown over food)); 6. 10–70% (find the intersection of the 35ºC wet-bulb and the 70ºC dry-bulb temperatures, and follow the wet-bulb line left until the intersection with the 40ºC dry-bulb line; read sloping RH line at each intersection (this represents the changes taking place as the air is used to dry food; the air is cooled and becomes more humid as it picks up moisture from the food)). Phần 2. Tính các thông số trong quá trình chế biến 2.1Tính tốc độ quay của trống sấy Sample problem 15.3 A single-drum drier (Section 15.2.2) 0.7m in diameter and 0.85m long operates at 150ºC and is fitted with a doctor blade to remove food after 3/4rev. It is used to dry 0.6mm layer of 20% w/w solution of gelatin, pre-heated to 100ºC, at atmospheric pressure. Calculate the speed of the drum required to produce a product with a moisture content of 4 kg of solids per kilogram of water. (Additional data: the density of gelatin feed is 1020 kgm_3 and the overall heat transfer coefficient 1200Wm_2 K_1; assume that the critical moisture content of the gelatin is 450% (dry weight basis).) Solution to Sample problem 15.3 2.2. Tính thời gian đông lạnh: Thời gian làm lạnh đông cho các loại nguyên liệu có hình khối lập phương được tính theo công thức 21.1 như sau: where tf (s): freezing time, L (m) :length of the cube, h (W m-2 K-1) : surface heat transfer coefficient, θf (ºC) :freezing point of the food, θa (ºC) _ temperature of the freezing medium, λ(J kg_1) _ latent heat of crystallisation, ρ(kg m-3) _ density of the food, x (m) _ thickness of the packaging, k1 (W m-1 K-1) _ thermal conductivity of the packaging, k2 (W m-1 K-1) _ thermal conductivity of the frozen zone, 6 and 24 are factors which represent the shortest distance between the centre and the surface of the food. Other shapes require different factors; these are 2 and 8 for a slab, 4 and 16 for a cylinder and 6 and 24 for a sphere. Sample problem 21.1 Five-centimetre potato cubes are individually quick frozen (IQF) in a blast freezer operating at -40ºC and with a surface heat transfer coefficient of 30 W m-2 K-1 (Table 21.3). If the freezing point of the potato is measured as -1.0ºC and the density is 1180 kg m-3, calculate the expected freezing time for each cube. If the cubes are then packed into a cardboard carton measuring 20 cm X 10 cm X 10 cm, calculate the freezing time. Also calculate the freezing time for IQF freezing of 2.5 cm cubes. (Additional data: the thickness of the card is 1.5 mm, the thermal conductivity of the card is 0.07 W m-1 K-1, the thermal conductivity of potato is 2.5 W m-1 K-1 (Table 1.5) and the latent heat of crystallisation 2.74 X 105 J kg-1.) Solution to Sample problem 21.1 To calculate the expected freezing time of each cube, from equation (21.1), for an unwrapped cube, 2.3. Tính thời gian sấy lạnh đông Áp xuất riêng của nước tại vùng thăng hoa được tính bằng công thức sau: Sample problem 22.1 Food with an initial moisture content of 400% (dry-weight basis) is poured into 0.5 cm layers in a tray placed in a freeze drier operating at 40 Pa. It is to be dried to 8% moisture (dry-weight basis) at a maximum surface temperature of 55ºC. Assuming that the pressure at the ice front remains constant at 78 Pa, calculate (a) the drying time and (b) the drying time if the layer of food is increased to 0.9 cm and dried under similar conditions. (Additional data: the dried food has a thermal conductivity of 0.03 W m_1 K_1, a density of 470 kg m_3, a permeability of 2.4 X 10_8 kg s_1, and the latent heat of sublimation is 2.95 X 103 kJ kg_1.) Ghi chú: Toàn bộ các bài tập và các thông tin đi kèm đều đươc trích dẫn từ tài liệu Fellows P. 2000. Food Processing Technology. Principles and Practice. Second edition. CRC press. Woodhead Publishing Limited.