Studiekompasset.dkKlasse: HTX 1. år · Fag: Teknikfag - Proces, levnedsmiddel og sundhed A
Værkstedsforløb 1.i
26.08.13
Tess, Gunilla, Josefine & Sofie – OTG
2
Indholdsfortegnelse
Forside side 1
Indholdsfortegnelse side 2
Indledning side 3
- Proceskemi
- Enhedsoperationer
- Forsøgenes relation til proceskemi
Formål side 3
Teori side 3-5
- Enhedsoperationer
- Teori om stivelse
- Teori om plast og bioplast
- Fremstilling af stivelse
- Fremstilling af bioplast
- Tests
- Gelatiniseringspunkt
Fremgangsmåde side 6-8
- Flowdiagrammer
- Fra kartoffel til bioplast
- Optimering
- Test resultater
Resultat og diskussion side 8-9
- Udbytte af stivelse i %
- Optimeret?
- Gelatiniseringspunkt sammenligning
- Kvalitetsresultater
- Fejlkilder
Konklusion side 9
Værkstedsforløb 1.i
26.08.13
Tess, Gunilla, Josefine & Sofie – OTG
3
Indledning
Proceskemi
Proceskemi er en blanding af biologi og kemi, det er en proces hvor man
omdanner noget fra noget til noget andet. Det kunne for eksempel, som her;
være en kartoffel der bliver omdannet til bioplast.
Enhedsoperationer
I proceskemi laver man mange fysiske operationer, det kunne for eksempel
være filtrering, dekantering, tørring eller opslæmning, det er hovedsageligt
dem vi brugte i det her forsøg. Det er enhedsoperationer fordi de går igen og
igen i mange forskellige produktionsmetoder og er et ord for noget der
udføres.
Forsøgets relation til proceskemi
Ved at lave et forsøg med at få kartofler til bioplast, får vi en god forståelse for
hvad proceskemi er; det giver os mulighed for at arbejde med enheds
operationer, og for at forstå hvordan man bruger dem, så selvfølgelig også selv
at lave en proces.
Formål
Formålet med opgaven er at få kendskab til faget proceskemi, ved at lave en
proces, hvor vi skal fremstille bioplast fra kartofler, den skal vi sammenligne
med andet bioplast og industrielt plast.
Teori
Enhedsoperationer
For at få en bedre forståelse vil vi beskrive de enhedsoperationer vi bruger i
vores rapport;
• Filtrering
At filtrere er at sorterer nogle bestemte stoffer fra noget andet, det er for kun
af få det eller de stoffer man skal bruge tilbage.
• Dekantering
Dekantering er en måde groft at adskille et stof fra noget andet, ved at hælde
det uønskede stof fra.
• Tørring
Tørring er at lade noget stå, til det overskydende og uønskede vand er taget
fra.
Værkstedsforløb 1.i
26.08.13
Tess, Gunilla, Josefine & Sofie – OTG
4
• Omrøring
Omrøring er at røre, det gør man for at blande noget sammen.
• Opvarmning
Ved opvarmning tilfører man varme, ved opvarmning reagerer nogle stoffer
anderledes, og man kan fjerne bakterier ved høje temperaturer.
• Bundfældning
Bundfældning er at lade noget stå, til der er faldet noget ned og lagt sig på
bunden.
Teori om stivelse
Stivelse består af kulhydrater, som også kaldt saccharider, og er
opbygget carbon, hydrogen og oxygen.
Kulhydrater er opdelt i monosaccharider, disaccharider og
polysaccharider.
Monosaccharider er simple, krystalliserede sukkerarter,
som glukose, galaktose og fruktose. Glukose kommer fra
fotosyntesen, i planter, 6Co
2
+ 6H
2
O -> C
6
H
12
O
6
+ O
2
,
glukosemolekyler bindes sammen til stivelsen 6C
6
H
12
O
6
-> (C
6
H
12
O
6
)
n
+ H
2
O
Disaccharider er sammensat to monosaccharider, hvis der står ”di” foran et ord
betyder det oftest to. Det kunne for eksempel være saccharose, som er
sammensat af glukose og fruktose.
Polysaccharider er store molekyler, som stivelse eller glykogen. De er dannet
ved mange monosaccharider.
Stivelse bliver for eksempel brugt i fødevarer industrien, men også i medicin
industrien, hvor det er et bindemiddel til tabletter. I huset bruger vi det også
til at komme i maden, som for eksempel hvis vi skal lave frugtgrød eller
vingummi.
Teori om plast og bioplast
I dag bruger man råolie og naturgas til fremstillingen af plastik,
hovedbestanddelene er carbon, hydrogen, oxygen, nitrogen og chlor. Det er
organiske materialer, og det er ét stort molekyle sammensat af mange C og H
dele. Der findes tre forskellige plasttyper, termoplast, som bliver anvendt til for
eksempel bærerposer, flasker, spande støvsugere, emballage, haveslanger og
el-ledninger. Hærdeplast, som bliver brugt til for eksempel både, biler og
Glukose
Værkstedsforløb 1.i
26.08.13
Tess, Gunilla, Josefine & Sofie – OTG
5
madrasser. Til sidst er der elastomer, der bliver brugt til for eksempel flydæk,
dykkerdragter og svampe.
De industrielle plastformer af olie er nemmere at bearbejde, og er i mange
tilfælde bedre end bioplast, olie er også en hel del billigere end bioplast.
Ulempen ved plast er at det forurener, og at det er begrænset hvor længe vi
kan blive ved med at have det.
Bioplast er en form for plastik, det er lavet af en vegetabilskolie, majsstivelse,
mikroflora eller kartoffelstivelse, glycerinopløsning (w=50%) og vand. Bioplast
er bedre end de almindelige plasttyper, fordi det er godt miljømæssigt.
Fremstilling af stivelse
For at fremstille kartoffelstivelse skal man bruge revne kartofler, dem skal man
omrører med noget vand, så skal det filtreres, den processen gentages, så
man får så meget stivelse ud af det som muligt. I væsken man får tilbage vil
der så komme bundfald, det skal stå til tørrer, og når det er tørt vil det være
stivelse.
Fremstilling af bioplast
For at få bioplast, eller kartoffelfolie, ud af vores stivelse skal man omrører det
med vand og glycerinopløsning. Så skal det koges i et vandbad, når det bliver
gele skal det hældes ud, og tørres. Det bliver så til den færdige folie.
Tests
Vi lavede nogle tests på vores plast og industrielt plast. der tjekkede vi
gennemsigtigheden, se om det var fleksibelt, tjekke om det kunne holde vand
og se hvor holdbart det er. Vi lavede også tests for at finde
gelatiniseringspunktet for forskellige stivelser.
Gelatiniseringspunkt
Hvis stivelse kommer i vand ved 15 C sker der intet, fordi det først er ved 70-
80 C at stivelsen har suget så meget vand til sig at glukosen går i stykker, det
gør at viskositeten falder, og det kalder vi gelatiniseringspunktet.
Fremgangsmåde
Værkstedsforløb 1.i
26.08.13
Tess, Gunilla, Josefine & Sofie – OTG
6
Flowdiagrammer
Fra kartoffel til bioplast
Vi viser fremgangsmåden på hvordan vi lavede stivelse og folie fra en kartoffel,
nedenfor i punktform, til forsøgene brugte vi bægerglad, vandbad, smørkniv,
kartoffelskræller, vægt, rivejern, kartofler, glycerinopløsning og
levnedmiddelfarvestof.
Kartoffelfolie
Her i det andet
flowdiagram viser vi
hvordan stivelsen bliver
til den færdige folie.
Her i flowdiagrammet er
det kartofler der bliver til
stivelse.
Værkstedsforløb 1.i
26.08.13
Tess, Gunilla, Josefine & Sofie – OTG
7
•
4g fugtig kartoffelstivelse omrøres med 20 mL vand og 2 mL
glycerinopløsning.
•
Hvis man ønsker det, tilsættes farve og det omrøres.
•
Blandingen skal koges i et vandbad i 15 min.
•
Blandingen hældes ud på et transparent papir.
•
Gelen skal til tørring.
•
Kanten af folien skal klippes, tynde og revnede dele fjernes.
Kartoffelstivelse
•
Kartoflerne skrælles.
•
Kartoflerne rives.
•
De bliver omrørt med 150 mL vand.
•
Væsken filtreres.
•
100 mL vand omrøres.
•
Vandet filtreres igen og der er grød tilbage.
•
Vi lader det stå til der dannes bundfald.
•
Dekanterer det og der kommer kartoffelvand.
•
Lade det stå til der kommer bundfald.
•
Dekanterer der og der kommer kartoffelvand.
•
Vaskes med 100 mL vand.
•
Dekanteres og der kommer kartoffelvand.
Optimering
For at optimerer processen ville det være godt at bruge mere
glycerinopløsning, men stadig ikke for meget, fordi det er det der gør
konsistensen, den skal jo hverken være for hård eller for blød.
Man kunne også vælge at lave mere i det hele taget, af det hele, så det ville
kunne ligge lidt tykkere.
Ved at rive kartoflerne finere, med et finere rivejern får kartoflen en større
overflade, som gør at der kommer mere kartoffel at lave stivelse af.
Det ville være bedre at bruge kold vand end varm, fordi kartoflen bedre
opløser sig i varmt vand.
Hvis man gør bundfaldet til finere pulver, ved for eksempel at bruge en
morder, bliver den tørre stivelse finere.
Ved at tage det op af vandbadet på det rette tidspunkt, så det hverken er for
stift eller for flydende vil også optimere processen.
Testresultater
Værkstedsforløb 1.i
26.08.13
Tess, Gunilla, Josefine & Sofie – OTG
8
I vores test, som forklarede under teorien testede vi vores bioplast af vores
egen stivelse, bioplast af kartoffelmel, industrielt fremstillet bioplast, industrielt
plast der var lidt tyndt og ”kvalitets plast”, der var rimelig tykt.
For at teste fleksibiliteten trak vi i den og vurderede ud fra det hvor fleksibelt
det var. Tætheden testede vi ved at komme det under vand og så se om det
kunne holde tæt. Ved gennemsigtigheden så vi om man kunne kigge gennem
det.
Vi testede også gelatiniseringspunktet for vores egen stivelse, for kartoffelmel
og for majsmel. Holdbarheden testede vi ved at trække i det med et
newtonmeter.
Vores egen stivelse 60 C
Kartoffelmel 57 C
Majsmel 65 C
For at finde gelatiniseringspunktet kom vi stivelse i et bægerglas sammen med
20 mL vand, kom det i et vandbad, da det så begyndte at blive gele måle vi
hvilken temperatur det havde.
Resultat og diskussion
Udbytte af stivelse i %
For den først blanding med 4,4 gram stivelse var udbyttet 4,4 %. I anden
blanding, med 5,3 gram stivelse var udbyttet 5,3 %.
Vores egen
mel
Kartoffelm
el
Alm. plast
(kvalitet)
Alm. plast
(tyndt)
Bio plast
Fleksibilitet
Den er ikke
fleksibel
Den er
fleksibel
Den er
fleksibel
Den er meget
fleksibel
Den er fleksibel
Tæthed
Den holder
tæt
Den holder
tæt
Den holder
tæt
Den holder tæt Den holder tæt
Gennemsigtighed
Man kan
godt
fornemme
noget på
den anden
side.
Den er lidt
mere
gennemsig
tig end
vores
egen.
Den er helt
gennemsigtig
Den er helt
gennemsigtig
Den er ikke
gennemsigtig
Holdbarhed 3,4 newton
4,4
newton
4,3 newton 22 newton 12 newton
Værkstedsforløb 1.i
26.08.13
Tess, Gunilla, Josefine & Sofie – OTG
9
Optimeret?
Vores stivelse blev optimeret, der kom mere pulver ud, og derfor kom der også
mere folie. Den blev hang bedre sammen, og kunne holde bedre.
Gelatiniseringspunkt sammenligning
Vores egen stivelse sammenligner vi med kartoffelstivelsen fra tabellen, som
ligger på 57-68 C, vores var 60 C, så det ligger meget passende, i midten. Da
vi prøvede med kartoffelmel var det 57 C, som ligger lige på kanten til at
være for lavt, men stadig indenfor. Majsmels gelatiniseringspunkt var ifølge
tabellen 66-75 C, og passede næsten med vores, som vi fik til 65 C, kun 1 C
fra.
Kvalitetsresultater
I skemaet fremgår det tydeligt at det plasten af vores egenstivelse, som var det første
vi lavede, ikke blev særlig godt. Den anden plast vi lavede, som var en optimering af
det den anden, blev meget bedre. Det fremgår også at plastikken vi selv lavede ikke
holder til så meget, som det bioplast og almindeligt plastik man køber.
Fejlkilder
Vi kunne for eksempel have brugt demineraliseret vand, så ville der ikke have
været for eksempel kalk som der er i almindelig postevand. Den ene gang blev
vores plast krøllet, og vi vurderer at det var fordi vi ikke havde kommet nok
glyserinopløsning i.
Konklusion
Vi fik en forståelse for proceskemi, og fik lov at arbejde i værkstedet, hvilket
gjorde at vi forstod det bedre.