Grupa VIA

Temat : Wirowanie i filtracja

Uwagi oceniającego:

Data wykonania ćwiczenia 1.04.2009

Data oddania sprawozdania 8.04.2009

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. 20°C i 40°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

Obliczenia

1. gęstość mleka

t₁ = 20 ˚C d₁= 1,032 g/cm³

t₂ = 40 ˚C d_2a= 1,031 g/cm³ d_2b= 1,027 g/cm³

t₁- temperatura mleka surowego

t₂ - temperatura mleka po podgrzaniu

d₁- gęstość mleka pełnego

d_2a- gęstość mleka odtłuszczonego zimnego ( temp 20ºC)

d_2b- gęstość mleka odtłuszczonego podgrzanego ( temp 40ºC)

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 = 20˚C;

p₂ - masa piknometru z badaną cieczą (śmietanką) w temp = 40˚C;

p₀ - masa piknometru pustego

p_w - masa piknometru z wodą destylowaną

gęstość śmietanki dla temp 20˚C

pusty piknometr = 24,7467g

piknometr z wodą destylowaną = 51.0764 g

piknometr z badaną cieczą (śmietanką) w temp 23˚C = 50.4079 g

gęstość śmietanki dla temp 40˚C

pusty piknometr = 29.6508 g

piknometr z wodą destylowaną = 57.3497g

piknometr z badaną cieczą (śmietanką) w temp 40˚C =57.0343g

c) sucha masa- obliczona ze wzoru:

gdzie:

f- zawartość tłuszczu w mleku [%]

d- gęstość mleka [g/cm³]

mleko pełne

Mleko odtłuszczone (20)

Mleko odtłuszczone (40)

Śmietanka (20)

Śmietanka (40)

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 20ºC)

Procentowa ilość uzyskanej śmietanki (dla mleka 40ºC)

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 20ºC

Stosunek odwirowania mleka w temp 40ºC

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 20ºC

98.12

procent wydobycia tłuszczu mleko 40ºC

94.36

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

Badany wyróżnik	Mleko pełne	Mleko odtłuszczone		Śmietanka
				20˚C	40˚C	20˚C	40˚C
Gęstość [g/cm^3]	1.027	1.032	1.031	0,97	0.98
Zawartość tłuszczu [%]	4.7	0.1	0.3	39	38
Zawartość s.m.[%]	13.375	8.61	8.62	49.18	40.77
% uzyskanej śmietanki S	-	11.82	11.28	-	-
Stosunek odwirowania R	-	8.79	8.23	-	-
Stopień odtłuszczenia A	-	98.12	94.36	-	-

Wyniki z doświadczenia można uznać za dobre ponieważ gęstość śmietanki o zawartości tłuszczu 39% jest mniejsza niż gęstość śmietanki o zawartości tłuszczu 38%.

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 20˚C stopień ten wyniósł 98,12%, natomiast dla mleka o temperaturze 40˚C 94.36 %. Procent wydobycia tłuszczu poniżej 96% uznaje się za zły. Wynik osiągnięty dla mleka o temperaturze 20˚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.

II filtracja soku jabłkowego

Wykonanie ćwiczenia:

Do umieszczonego na statywie lejka Büchnera wlano 100cm³ moszczu jabłkowego. Przy wylocie lejka ustawiono zestaw kalibrowanych probówek i zbierano do każdej z nich po 1cm3 filtratu, notując czas uzyskanych kolejnych porcji. Uzupełniano zawartość moszczu w lejku dla uzyskania stałego ciśnienia. Obliczono powierzchnię filtru. Nastepnie tą sama czynność wykonano dla soku z kartonu.

Wyniki zestawiłam w tabelce nr 1 i 2 , obliczyłem V/A,
,
a następnie wykonałem wykres zależności zmian prędkości od czasu.

Obliczenia

a) powierzchnia filtra A

r- promień filtra = 4,45 cm

A= πr²

A = 3,14⋅(4,45)²= 62.18 cm²

Tabela 1. zestawienie wyników filtrowanego moszczu soku jablkowego

Pomiary/nr próby	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Czas τ [s]	21.56	55.47	4824	7776	11700	16164	23616	37044	61812	90000
Objętość filtratu V [cm^3]	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
V/A [cm^3 / cm^2]	0,016	0,032	0,048	0,064	0,08	0,096	0,112	0,129	0.145	0.161
τ/(V/A)	1347.5	1733	100500	1215000	1462500	168375	210857	287162	426289	559006
V/τ*A [cm^3/s* cm^2]	0,00075	0,000058	0,00001	0,000008	0,0000068	0,0000059	0,0000047	0,000003	0,0000002	0,00000017

Tabela 2. Zestawienie wyników filtrowanego soku z kartonu

Pomiary/nr próby	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Czas τ [s]	1.98	3.43	5,00	6.63	7.74	10.48	11.63	13.11	14.65	14.65
Objętość filtratu V [cm^3]	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
V/A [cm^3 / cm^2]	0.016	0,032	0,048	0,064	0,08	0,096	0,112	0,129	0.145	0.161
τ/(V/A)	42.12	107.18	104.16	103.59	96.75	98.125	92.125	90.15	90.4	90.9
V/τ*A [cm^3/s* cm^2]	0,008	0,0094	0,0096	0,0097	0,0104	0,0102	0,0107	0,01109	0,01109	0,01100

Wykres nr 2. zależności zmian prędkości od czasu dla moszczu jabłkowego

Z powyższego wykresu wynika, że na początku szybkość filtracji i gwałtownie się zmieniała (spadała). Spowodowane to było osadzaniem się na sączku drobin i zanieczyszczeń znajdujących się w soku świeżym. Nie zaobserwowano takich zależności dla soku z kartonu.

Po opadnięciu zanieczyszczeń na filtr doszło do ustabilizowania się prędkości procesu.

Wykres nr.2

Zależność
od V/A

B= -100 000

ax² +bx + c =0

.044

1

Wnioski

Proces filtracji soku jabłkowego był izobaryczny, co potwierdzają wyniki doświadczenia (wykres 1), zgodnie z którym 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.

Porównanie wyników tabetycznych obrazujących przepływ soku świeżego-zanieczyszczonego, oraz soku, który został już wcześniej przefiltrowany pokazuje, jak istotne znaczenie ma ten proces dla przemysłu spożywczego.

6

b

aaa

---