Artur Galas Grupa VI

Temat : Wirowanie i filtracja

Uwagi oceniającego:

Data wykonania ćwiczenia 12.10.2007

Data oddania sprawozdania 19.10.2007

Podpis i ocena

I Wirowanie mleka

Cel ćwiczenia: Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z procesem wirowania na przykładzie wirówki do mleka.

Wykonanie ćwiczenia:

Na początku za pomocą butyrometru zmierzyliśmy poziom tłuszczu mleka pełnego a za pomocą laktodensymetru jego gęstość(uwzględniając poprawkę na temperaturę). Następnie przygotowaliśmy jednakową ilość mleka do odwirowania o temp. 23°C i 51°C ; zmierzyliśmy ich gęstość za pomocą laktodensymetru i poddaliśmy procesowi wirowania. Po odwirowaniu otrzymaliśmy mleko odtłuszczone i śmietankę. Ponownie zmierzyliśmy gęstość i poziom tłuszczu mleka ( odtłuszczonego na zimno i ciepło) jak również powstałej śmietanki. Gęstość śmietanki obliczyliśmy korzystając z metody piknometrycznej., natomiast zawartość tłuszczu-używając odpowiedniego butyrometru.

Otrzymane wyniki pokazały, ze proces podgrzewania wpływa niekorzystnie na odtłuszczenie mleka.

Zostały wykonane obliczenia aby sprawdzić :

• stopień odtłuszczenia A

• stosunek odwirowania R

• ( %) uzyskanej śmietanki S

• zawartość s.m. [%]

Wyniki z obliczeń przedstawia tabela numer 1.

Obliczenia

1. gęstość mleka

t₁ = 23 ˚C d₁= 1,0297 g/cm³

t₂ = 51 ˚C d_2a= 1,0338 g/cm³ d_2b= 1,0338 g/cm³

t₁- temperatura mleka surowego

t₂ - temperatura mleka po podgrzaniu

d₁- gęstość mleka pełnego

d_2a- gęstość mleka odtłuszczonego zimnego ( temp 23ºC)

d_2b- gęstość mleka odtłuszczonego podgrzanego ( temp 51ºC)

Gęstość mleka pełnego i odtłuszczonego zostały oznaczone przy pomocy laktodensymetru.

b)gęstość śmietanki

oznaczenie zostało wykonane metodą piknometryczną, a obliczenia wykonane z wykorzystaniem następującego wzoru:

gdzie:

p - masa piknometru z badaną cieczą

p₁ - masa piknometru z badaną cieczą (śmietanką) w temp = 23˚C;

p₂ - masa piknometru z badaną cieczą (śmietanką) w temp = 51˚C;

p₀ - masa piknometru pustego

p_w - masa piknometru z wodą destylowaną

gęstość śmietanki dla temp 23˚C

pusty piknometr = 28,560g

piknometr z wodą destylowaną = 56,304 g

piknometr z badaną cieczą (śmietanką) w temp 23˚C = 56,155 g

gęstość śmietanki dla temp 51˚C

pusty piknometr = 28,676 g

piknometr z wodą destylowaną = 53,178 g

piknometr z badaną cieczą (śmietanką) w temp 51˚C =56,265g

c) sucha masa- obliczona ze wzoru:

gdzie:

f- zawartość tłuszczu w mleku [%]

d- gęstość mleka [g/cm³]

mleko pełne

Mleko odtłuszczone (23)

Mleko odtłuszczone (51)

Śmietanka (23)

Śmietanka (51)

d) procentowa ilość uzyskanej śmietanki S

do obliczeń wykorzystano wzór:

gdzie:

S- ilość uzyskanej śmietanki [%];

T_p- zawartość tłuszczu w mleku pełnym [%]

T₀- zawartość tłuszczu w mleku odtłuszczonym [%]

T_s- zawartość tłuszczu w śmietance [%]

Procentowa ilość uzyskanej śmietanki (dla mleka 23ºC)

Procentowa ilość uzyskanej śmietanki (dla mleka 51ºC)

e) stosunek odwirowania R

Stosunkiem odwirowania nazywamy ilość wagowych jednostek mleka zużytych na 1 jednostkę śmietany.

do obliczeń wykorzystano wzór :

gdzie:

R - stosunek odwirowania;

T_p- zawartość tłuszczu w mleku pełnym [%]

T₀- zawartość tłuszczu w mleku odtłuszczonym [%]

T_s- zawartość tłuszczu w śmietance [%]

Stosunek odwirowania mleka w temp 23ºC

Stosunek odwirowania mleka w temp 51ºC

f) procent wydobycia tłuszczu z mleka( A)

do obliczeń wykorzystano wzór:

gdzie:

A - procent wydobycia tłuszczu;

T_p- zawartość tłuszczu w mleku pełnym [%]

T₀- zawartość tłuszczu w mleku odtłuszczonym [%]

T_s- zawartość tłuszczu w śmietance [%]

procent wydobycia tłuszczu mleko 23ºC

98,49

procent wydobycia tłuszczu mleko 51ºC

99,41

g) Kryterium podziału

Kryterium podziału jest to stosunek siły odśrodkowej do siły grawitacji i mówi ono, ile razy przyspieszenie odśrodkowe jest większe od siły grawitacji. Można je obliczyć korzystając ze wzoru:

gdzie:

n- liczba obrotów na minutę

r- promień filtra

g- przyspieszenie ziemskie

Dane:

n = 8500 obr/min

r = 6,5 cm = 0,065m (średnica= 13cm)

g = 10 m/s²

=5165,87

Kryterium podziału K_r > 3000 więc jest to ultrawirówka

Tabela 1. zestawienie wyników dla mleka odwirowanego na zimno i na ciepło

Badany wyróżnik	Mleko pełne	Mleko odtłuszczone		Śmietanka
				23˚C	51˚C	23˚C	51˚C
Gęstość [g/cm^3]	1.0297	1.0338	1.0338	0,994	1,003
Zawartość tłuszczu [%]	3,1	0.05	0,02	44	35
Zawartość s.m.[%]	11,95	9,01	8,97	55,98	46,66
% uzyskanej śmietanki S	-	6,93	8,80	-	-
Stosunek odwirowania R	-	14,40	11,35	-	-
Stopień odtłuszczenia A	-	98,49	99,41	-	-

Wyniki z doświadczenia można uznać za dobre ponieważ gęstość śmietanki o zawartości tłuszczu 44% jest mniejsza niż gęstość śmietanki o zawartości tłuszczu 35%.

Wnioski.

Przeprowadzone doświadczenia wykazały, że temperatura znacząco wpływa na różne procesy. Niższa temperatura obniża stopień odtłuszczenia. Potwierdzeniem tego jest nasze doświadczenie gdzie dla mleka o temperaturze 23˚C stopień ten wyniósł 98,4%, natomiast dla mleka o temperaturze 51˚C 99,4 %. Procent wydobycia tłuszczu poniżej 96% uznaje się za zły- (czyli u nas nie było tak źle). Wynik osiągnięty dla mleka o temperaturze 23˚C można uznać za względnie dobry. Jeśli chodzi o procent uzyskanej śmietanki, to również wpływ wyższej temperatury jest korzystny. Jednak mając na uwadze wpływ temperatury na właściwości organoleptyczne mleka, należy uważać na wysokość stosowanej temperatury.

Kryterium rozdziału dla podanych danych jest niewielkie. Można je zapisać jako 802,40g , co oznacza, że przyspieszenie odśrodkowe jest ok. 802 razy większe od przyśpieszenia ziemskiego. Biorąc pod uwagę podział ze względu na wielkość współczynnika rozdziału wirówkę o Kr = 802,40 zaliczmy do wirówek normalnych.

II filtracja soku jabłkowego

Wykonanie ćwiczenia:

Do umieszczonego lejka Scotta wlaliśmy 150cm³ soku jabłkowego, następnie przy wylocie lejka ustawiliśmy zestaw kalibrowanych probówek i zbieraliśmy do każdej z nich po 3 cm³ filtratu notując czas uzyskanych kolejnych porcji.

Wyniki zestawiłem w tabelce nr 2 , obliczyłem V/A,
,
a następnie wykonałem wykres zależności zmian prędkości od czasu.

Obliczenia

a) powierzchnia filtra A

r- promień filtra = 4,5 cm

A= πr²

A = 3,14⋅(4,5)²= 63,82 cm²

2. V/A

3. 
   

d)

0

0

Tabela 2. zestawienie wyników filtrowanego soku jabłkowego.

Nr próby Pomiary	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Czas τ [s]	4	27	71	126	289	475	711	1004	1414	1701
Objętość filtratu V [cm^3]	3	6	9	12	15	18	21	24	27	30
V/A [cm^3/cm^2]	0,047	0,094	0,141	0,188	0,235	0,283	0,330	0,377	0,424	0,471
τ/(V/A)	85,1	287,2	503,5	670,2	1229,3	1678,4	2154,5	2663,1	3334,9	3611,5
V/τ⋅A [cm^3/s⋅cm^2]	^0,012^0	^0,003^4	^0,002^0	^0,001^4	^0,0008	^0,0005	^0,0004	^0,0003	^0,0002	^0,000^2

Graficzne przedstawienie wyników :

Z powyższego wykresu wynika, że na początku szybkość filtracji gwałtownie się zmieniała (spadała). Sytuacja zaczęła się stabilizować po około 30 sekundach - wtedy prędkość filtracji zaczęła wolno malała, aż do zakończenia ćwiczenia. Spadek prędkości filtracji nastąpił ponieważ sok był mocno zanieczyszczony i zatykał filtr. Po opadnięciu większości zanieczyszczeń na dno sączka (w naszym przypadku ok. 30 s) nastąpiła stabilizacja procesu.

Wykres nr.2

Zależność
od V/A

B= -200

ax² +bx + c =0

Wnioski

Proces filtracji soku jabłkowego był izobaryczny, co potwierdzają wyniki doświadczenia (wykres 1), zgodnie z którymi szybkość procesu maleje wraz z upływem czasu. Jest to wynikiem gromadzenia się osadu na filtrze, czyli zwiększenie się grubości warstwy osadu. Wydajność procesu zależy głównie od lepkości i ilości cząsteczek w sączonym roztworze. Ponieważ proces ten jest bardzo ważny w przemyśle spożywczym, należy zwrócić szczególną uwagę, na stosowane filtry i ich odpowiedni dobór w zależności od cieczy.

11

---