Thiết kế hệ thống thiết bị cô đặc 1 nồi dùng cô đặc dịch cà chua, năng suất 220 kg mẻ

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ CÔ ĐẶC 1 NỒI DÙNG CÔ ĐẶC DỊCH CÀ CHUA, NĂNG SUẤT </b>

<b>220 KG/MẺ </b>

TP. Hồ Chí Minh, tháng 12/2022

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b> THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ CÔ ĐẶC 1 NỒI DÙNG CÔ ĐẶC DỊCH CÀ CHUA, NĂNG SUẤT </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP. Hồ Chí Minh, các thầy cơ khoa Cơng nghệ thực phẩm của trường đã tạo điều kiện cho em được thực hiện đồ án.

Trong thời gian học tập tại trường em đã tiếp thu rất nhiều kiến thức và bài báo cáo này là kết quả của quá trình học tập và rèn luyện dưới sự dạy bảo của quý thầy cô. Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Phan Thế Duy, người đã tận tình hướng dẫn và góp ý kỹ lưỡng trong thời gian qua giúp em hoàn thành bài báo cáo một cách tốt nhất. Đồng thời do kinh nghiệm thực tế còn hạn chế cũng như kiến thức còn hạn hẹp nên bài báo cáo khơng thể tránh khỏi thiếu sót, em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của quý thầy cô để em học thêm được nhiều kinh nghiệm và sẽ hoàn thành tốt hơn những đồ án sau này ạ.

Cuối cùng, em xin kính chúc quý thầy cô dồi dào sức khỏe và thành công trong sự nghiệp của mình. Kính chúc Thầy Phan Thế Duy ln có sức khỏe tốt, đạt được nhiều thành công trong công việc và cuộc sống.

Em xin chân thành cảm ơn!

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

<i><b>NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN </b></i>

Nhóm sinh viên gồm : 1. Nguyễn Trần Khánh Linh - MSSV: 2005200596

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

<b>LỜI CAM ĐOAN </b>

<i>Chúng em xin cam đoan đề tài “Thiết kế hệ thống thiết bị cô đặc 1 nồi dùng cô đặc dịch </i>

<i><b>cà chua, năng suất 220 kg/mẻ ” do nhóm 22 nghiên cứu và thực hiện. </b></i>

Chúng em đã kiểm tra các dữ liệu theo quy định hiện hành.

<i>Kết quả bài làm của đề tài “Thiết kế hệ thống thiết bị cô đặc 1 nồi dùng cô đặc dịch cà chua, năng suất 220 kg/mẻ” là trung thực và không sao chép từ bất kỳ bài tập của nhóm </i>

khác.

Các tài liệu được sử dụng trong đồ án có nguồn gốc và xuất xứ rõ ràng.

<b> Ký và ghi rõ họ tên Ký và ghi rõ họ </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

<b>Mục lục </b>

<i>LỜI CẢM ƠN ... ii</i>

<i>NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ... iv</i>

LỜI CAM ĐOAN ... v

Mục lục hình ảnh ... ix

Mục lục bảng ... x

Chương 1. TỔNG QUAN VỀ CÔ ĐẶC DUNG DỊCH CÀ CHUA ... 1

1.1. Giới thiệu chung ... 1

1.3.3. Biến đổi của nguyên liệu sản phẩm... 6

1.3.4. Quy trình sản xuất dung dịch cà chua cơ đặc ... 7

1.4. Thiết bị cô đặc ... 14

1.4.1. Phân loại và ứng dụng ( khảo sát trong phạm vi cô đặc nhiệt ) ... 14

1.4.2. Các thiết bị và chi tiết ... 16

1.5. Mô tả nguyên lý hoạt động: ... 21

1.5.1. Thuyết minh quy trình cơng nghệ: ... 21

1.5.2. Ngun lý làm việc của nồi cô đặc: ... 22

1.5.3. Nguyên tắc hoạt động của ống tuần hoàn trung tâm: ... 22

Chương 2. TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH ... 24

2.1. Cân bằng vật chất và năng lượng ... 24

2.1.1. Cân bằng vật chất ... 24

2.1.2. Tổn thất nhiệt độ ... 24

2.1.3. Tổn thất nhiệt độ do nồng độ tăng (∆’) ... 25

2.1.4. Tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh ... 26

2.2. Cân bằng năng lương: ... 28

2.2.1. Cân bằng nhiệt lượng: ... 28

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

2.2.2. Phương trình cân bằng nhiệt: ... 29

2.3. Thiết kế thiết bị chính ... 33

2.3.1. Tính tốn truyền nhiệt cho thiết bị cơ đặc ... 33

2.3.2. Nhiệt tải riêng trung bình ... 37

2.3.3. Hệ số truyền nhiệt K cho q trình cơ đặc ... 37

2.3.4. Diện tích bề mặt truyền nhiệt ... 37

2.4. Tính kích thước của thiết bị cơ đặc ... 38

2.6. Tính cho đáy thiết bị và phần nón giữa buồng đốt và buồng bốc ... 56

2.6.1. Sơ lược cấu tạo ... 56

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

2.10.6. Ống Truyền Nhiệt Và Ống Tuần Hồn Trung Tâm ... 70

2.12.2. Tính thiết bị ngưng tụ baromet ... 81

2.12.3. Các đường kính chủ yếu của thiết bị ngưng tụ Baromet ... 83

2.13. Bồn cao vị ... 90

2.14. Bơm ... 93

2.14.1. Bơm chân không ... 93

2.14.2. Bơm đưa nước vào thiết bị ngưng tụ ... 94

2.14.3. Bơm đưa dung dịch nhập liệu lên bồn cao vị ... 96

2.14.4. Bơm tháo liệu ... 99

2.15. Lớp cách nhiệt ... 101

2.16. Cửa sửa chữa ... 102

2.17. Kính quan sát ... 102

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

<b>Mục lục hình ảnh </b>

<b>Hình 1. 1 cà chua hồng ... 2</b>

<b>Hình 1. 2 cà chua múi ... 2</b>

<b>Hình 1. 3 cà chua bi ... 3</b>

<b>Hình 1. 4 Thiết bị cơ đặc có ống tuần hồn trung tâm ... 16</b>

<b>Hình 1. 5 Thiết bị cơ đặc buồng đốt ngồi ... 18</b>

<b>Hình 1. 6 Thiết bị cơ đặc màng cưỡng bức ... 19</b>

<b>Hình 1. 7 Thiết bị cô đặc màng ... 20</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

Bảng 1. 5 Số liệu của bích nối với buồng đốt - buồng bốc ... 65

Bảng 1. 6 Số liệu nối của buồng đốt – đáy ... 66

Bảng 1. 7 Số liệu của bích nối buồng bốc - nắp ... 66

Bảng 1. 8 Tổng kết khối lượng thép ... 74

Bảng 1. 9 Tổng hợp thông số thiết bị ngưng tụ Baromet ... 89

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

<b>Chương 1. TỔNG QUAN VỀ CÔ ĐẶC DUNG DỊCH CÀ CHUA </b>

<b>1.1. Giới thiệu chung </b>

Cây cà chua (Lycopercium esculentum Mill) Họ cà: Solanaceae

Tên tiếng Anh: Tomato.

Cà chua có nguồn gốc tại Pêru và Ecuador, là các

nước Nam Mỹ thuộc khu vực nhiệt đới khô nhiều nắng. Cà chua là loại rau quả có giá trị kinh tế cao, hàm lượng vitamin lớn, đặc biệt là vitamin C - có vai trò quan trọng trong việc phát triển cơ thể, giúp tăng cường sức đề kháng, phòng ngừa được nhiều bệnh nhiễm trùng và giải độc tốt.

Cây cà chua có thể sinh trưởng trên nhiều loại đất khác nhau như đất sét, đất cát, đất pha cát, có độ pH = 6 – 6,5. Đất có độ ẩm cao, ngập nước kéo dài sẽ làm giảm khả năng sinh trưởng của cây cà chua. Nhiệt độ 21 - 24 độ C là nhiệt độ thích hợp cho cà chua đạt năng suất cao.

Ở Việt Nam, cây cà chua được xếp vào các loại rau có giá trị kinh tế cao, diện tích trồng cà chua lên đến chục ngàn ha, tập trung chủ yếu ở đồng bằng và trung du phía Bắc. Hiện nay có một số giống chịu nhiệt mới lai tạo chọn lọc có thể trồng tại miền Trung, Tây Nguyên và Nam Bộ nên diện tích ngày càng được mở rộng. Nhiều giống cà chua lai ghép chất lượng tốt được phát triển mạnh ở Đà Lạt, Lâm Đồng. Một số giống cà chua chất lượng đã được xuất khẩu ra thị trường thế giới.

Cà chua có nhiều giống, mỗi giống có đặc tính cơng nghệ riêng, thuận lợi cho nhu cầu sử dụng đa dạng, chúng khác nhau về hình dáng, độ lớn, màu sắc, chất lượng quả,…Theo giá trị sử dụng và hình dạng quả, có thể chia cà chua ra làm ba nhóm giống sau:

- Cà chua hồng: là loại quả được trồng phổ biến hiện nay. Quả có hình dạng như quả hồng, khơng có múi hoặc múi khơng rõ. Chất lượng tươi cũng như chế biến đều cao do thịt quả dày, hàm lượng đường cao. Hầu hết đây là nhóm giống được lai tạo.

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

<i><b>Hình 1. 1 cà chua hồng </b></i>

Cà chua múi: quả to, nhiều múi rõ rệt, phần lớn các giống thuộc nhóm này có chất lượng kém hơn so với cà chua hồng nên ít được sử dụng trong sản xuất.

<i><b>Hình 1. 2 cà chua múi </b></i>

Cà chua bi: quả nhỏ, hơi bầu và dài, thường được trồng rộng rãi ở các vùng núi cao và ven biển miền Trung. Cà chua thuộc nhóm này thường chứa lượng acid cao, hạt nhiều, khả năng chống chịu khá cao nên được sử dụng làm vật liệu tạo giống.

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

<i><b>Hình 1. 3 cà chua bi </b></i>

Giá trị dinh dưỡng của cà chua đến từ các thành phần giàu vitamin, khoáng chất và các loại dưỡng chất quan trọng như vitamin A, vitamin C,…. Ngoài ra cà chua là nguồn thực phẩm giàu kali, magie, photo, chất xơ và protein. Đặc biệt trong thành phần cà chua cịn có một số hợp chất hữu cơ quan trọng như lycopene, sắt và axit chlorogenic,…..mang lại nhiều giá trị dinh dưỡng góp phần vào lợi ích sức khỏe mà cà chua có thể mang lại cho con người.

Trong quả xanh có 0.1- 0.3% tinh bột, khi quả chin hầu hết tinh bột chuyển thành đường . Vị đắng của cà chua là do solarnin, lượng chất này trong cà chua còn xanh là 4 mg% và tăng lên 8 mg% khi cà chua chín.

Cà chua rất giàu vitamin C (20- 40 mg%) và carotene (1.2- 1.6 mg%). Ở độ chín hồn tồn, lượng vitamin C và carotene đạt tỷ lệ cao nhất, lượng acid giảm, lượng đường tăng, thịt quả có vị ngọt hơn lúc còn xanh. Lượng protopectin giảm làm cho vỏ dễ tách ra và quả bị mềm hơn.

Cà chua chín cây có chất lượng tốt hơn so với cà chua chín trong thời gian bảo quản. Lớp thịt càng dày, buồng đựng hạt càng bé, chất lượng quả càng cao.

Với cà chua, chúng ta có thể chế biến thành các sản phẩm khác nhau, chẳng hạn như: nước ép cà chua cô đặc, cá sốt cà.

<i>Bảng 1. 1 Thành phần hóa học của cà chua </i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

Bốc hơi cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ dung dịch chất tan không bay hơi bằng cách bốc hơi dung môi khi đun sơi dung dịch. Q trình cơ đặc tiến hành ở trạng thái sơi.

Mục đích cơ đặc: Làm tăng nồng độ dung dịch loãng. Để kết tinh.

<b> Bản chất </b>

Quá trình bay hơi theo thuyết động học phân tử, các phân tử dung môi nằm gần mặt thống có chuyển động nhiệt q tốc độ giới hạn sẽ thoát khỏi bề mặt và trở thành trạng thái hơi.

Khi bay hơi, các phân tử phải khắc phục liên kết các phân tử ở trạng thái lỏng (ẩn nhiệt hoá hơi trong rt ) và áp suất bên ngoài (ẩn nhiệt hố hơi ngồi rn ), tổng năng lượng nhiệt tiêu tốn đó gọi là ẩn nhiệt bay hơi r. r = rt + rn.

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

Q trình sơi: q trình bay hơi xảy ra tại mặt thống, trong lịng chất lỏng. Chất lỏng sơi khi áp suất hơi > áp suất mặt thoáng

<b> Các phương pháp cô đặc </b>

Phương pháp nhiệt: dung môi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi dưới tác dụng của nhiệt khi áp suất riêng phần của nó bằng áp suất tác dụng lên mặt thoáng chất lỏng. Phương pháp lạnh: khi hạ thấp nhiệt độ đến một mức nào đó, một cấu tử sẽ tách ra dưới dạng tinh thể của đơn chất tinh khiết, thường là kết tinh dung môi để tăng nồng độ chất tan. Tùy tính chất cấu tử và áp suất bên ngoài tác dụng lên mặt thống mà q trình kết tinh đó xảy ra ở nhiệt độ cao hay thấp và đôi khi ta phải dùng máy lạnh.

<b> Ứng dụng </b>

<i>Trong sản xuất thực phẩm: cơ đặc dung dịch đường, mì chính, nước trái cây... </i>

<i>Trong sản xuất hóa chất: cơ đặc dung dịch NaOH, NaCl, CaCl2, các muối vô cơ.... Hiện </i>

nay, phần lớn các nhà máy sản xuất hóa chất, thực phẩm đều sử dụng thiết bị cô đặc như một thiết bị hữu hiệu để đạt nồng độ sản phẩm mong muốn.

Mặc dù cô đặc chỉ là một hoạt động gián tiếp nhưng nó rất cần thiết và gắn liền với sự tồn tại của nhà máy. Cùng với sự phát triển của nhà máy, việc cải thiện hiệu quả của thiết bị cô đặc là một tất yếu. Nó địi hỏi phải có những thiết bị hiện đại, đảm bảo an toàn và hiệu suất cao. Do đó, yêu cầu được đặt ra cho người kỹ sư là phải có kiến thức chắc chắn hơn và đa dạng hơn, chủ động khám phá các nguyên lý mới của thiết bị cô

Nguyên liệu cô đặc ở dạng dung dịch gồm: Dung mơi: nước

Các chất hịa tan: gồm nhiều cấu tử với hàm lượng thấp ( xem như là khơng có) và chủ yếu là nước dịch quả chanh dây nguyên chất và đường fructose, glucose, saccharose.

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

<b>1.3.2. Đặc điểm sản phẩm </b>

Sản phẩm ở dạng dung dịch sệt, gồm: Dung môi: nước

Các chất hịa tan: có nồng độ cao Các chất khơng hịa tan

<b>1.3.3. Biến đổi của ngun liệu sản phẩm </b>

Trong q trình cơ đặc tính chất của nguyên liệu có sự thay đổi

<b> Biến đổi vật lý: </b>

Thời gian cơ đặc càng lâu thì nồng độ dung dịch sẽ càng tăng và sẽ dẫn tới: - Hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung riêng, hệ số cấp nhiệt, hệ số truyền nhiệt giảm

- Khối lượng riêng dung dịch, độ nhớt, tổn thất nhiệt do nồng độ, nhiệt độ sôi tăng.

<b> Biến đổi hóa học: </b>

- Thay đổi pH mơi trường: thường là giảm pH do các phản ứng thủy phân amid của các cấu tử tạo thành acid.

- Đóng cặn: Trong dung dịch chanh dây mật ong có chứa các hàm lượng ca2+, MG2+,.. nên có thể sẽ bị đóng cặn

- Phân hủy một số Vitamin

- Tăng màu do caramen hóa, phân hủy đường khử.

<b> Biến đổi sinh học: </b>

- Tiêu diệt vi sinh vật ở nhiệt độ cao

- Hạn chế khả năng hoạt động của các VSV ở nồng độ cao

<i><b> Yêu cầu nguyên liệu và sản phẩm </b></i>

- Phải đảm bảo giữ được màu, mùi và vị cho sản phẩm - Đạt nồng độ và độ tinh khiết theo yêu cầu

- Thành phần hóa học chủ yếu không bị thay đổi.

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

<b>1.3.4. Quy trình sản xuất dung dịch cà chua cơ đặc </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

<b>Thuyết minh quy trình </b>

• Nguyên liệu được lựa chọn bằng tay ngay trên băng tải.

• Cơng nhân đứng hai bên băng tải loại ra những quả cà chua không hợp quy cách. • Nguyên liệu phải dàn mỏng hai bên băng tải à việc lựa chọn khơng bị bỏ sót.

<b>2. Rửa </b>

Nguyên lý của quá trình rửa:

Q trình rửa nhằm đảm bảo 2 giai đoạn:

• Ngâm cho bở các cáu bẩn: ngâm là quá trình làm cho nước thấm ướt cà chua, các chất bẩn hút nước trương lên, làm giảm lực bám của chúng lên quả cà chua

• Xối nước cho sạch hết bẩn: dùng tác dụng của dòng chảy để kéo các chất bẩn còn lại trên mặt cà chua sau khi ngâm.

Thời gian rửa phụ thuộc vào giai đoạn đầu tức là phụ thuộc vào tính chất hóa lý của chất bẩn, sức bám chặt của nó vào cà chua rửa và khả năng tác dụng của dung dịch rửa. Mục đích:

• Loại trừ các tạp chất, bụi, đất cát bám xung quanh cà chua. • Làm giảm một lượng lớn vi sinh vật ở cà chua.

• Tẩy sạch một số chất hóa học gây độc hại được dùng trong kỹ thuật nông nghiệp như thuốc trừ sâu, thuốc bảo vệ thực vật còn lưu lại.

Cách tiến hành:

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

Cà chua là nguyên liệu rau quả có cấu tạo mềm, dễ bị giập nát . Do đó, ta sử dụng máy rửa thổi khí (ngồi ra có thể sử dụng máy rửa băng chuyền).

Yêu cầu:

- Cà chua sau khi rửa:

• Cà chua rửa xong phải sạch, không bị dập nát à như vậy sẽ tạo điều kiện cho các vi sinh vật xâm nhập và phát triển sau này.

• Cà chua ít bị tổn thất chất dinh dưỡng, hạn chế mất mát vitamin C… do chúng là thành phần dễ hòa tan trong nước sẽ khuếch tán vào trong nước rửa.

- Ngoài ra muốn đạt chất lượng của cơng đoạn rửa cao thì nước rửa phải có phẩm chất tốt, đạt tiêu chuẩn nước uống.

<b>3. Xé tơi </b>

Mục đích: Xé tơi phần thịt quả, hỗ trợ cho cơng đoạn đun nóng lúc sau.

Cách tiến hành: cà chua được xé tơi trên máy xé tơi kiểu lưỡi dao cong, kiểu trục đinh hoặc kiểu đĩa quay.

<b>4. Đun nóng </b>

Mục đích:

• Giảm phế liệu từ 12% xuống 3.5 – 4%, vì khi đun nóng protopectin chuyển thành pectin hịa tan nên vỏ quả khi chà khơng dính thịt quả.

• Hạn chế hiện tượng phân lớp sản phẩm, nhất là với cà chua cơ đặc có độ khơ thấp, vì lượng pectin hịa tan tăng.

• Làm cho cà chua chóng sơi và ngăn ngừa hiện tượng khê cháy trong khi cô đặc. • Bài khí trong thịt quả cà chua để vitamin đỡ bị tổn thất và hạn chế hiện tượng tạo bọt khi cô đặc. Nếu cà chua nâng nhiệt lên 80 – 100oC thì lượng caroten bị tổn thất giảm đi nhiều so với cà chua chỉ đun nóng ở 60oC và chưa bài hết khơng khí.

• Vơ hoạt enzyme pectinase để giữ cho sản phẩm khơng bị tách nước, bên cạnh đó enzyme oxy hóa cũng bị vơ hoạt.

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

• Tiêu diệt vi sinh vật. Nếu cà chua đã xé tơi và khơng đun nóng trong 10 phút, cơ chất men phân hủy tới 70% pectin trong nguyên liệu.

Cách tiến hành:

Cà chua sau khi xé tơi được đun nóng ở 85oC trong thời gian 10 phút trên thiết bị truyền nhiệt kiểu ống chùm hoặc ống bọc ống.

<b>5. Chà </b>

Mục đích:

• Loại bỏ phần nguyên liệu có giá trị dinh dưỡng thấp hoặc khơng ăn được: vỏ, hạt. • Làm cho nguyên liệu cà chua đồng nhất về trạng thái và thành phần để chế biến được thuận lợi và nâng cao chất lượng thành phẩm.

• Mức độ mịn của cà chua khi chà ảnh hưởng nhiều đến qúa trình cơ đặc: cà chua càng mịn, độ nhớt càng thấp à thời gian cô càng ngắn.

Cách tiến hành:

Cà chua sau khi được đun nóng sẽ được chuyển vào máy chà cánh đập để được chà nhỏ.

<b>6. Cơ đặc </b>

Mục đích:

• Tăng nồng độ chất khơ trong sản phẩm tới nồng độ yêu cầu (làm tăng độ sệt đặc trưng cho sản phẩm), làm tăng độ sinh năng lượng của thực phẩm.

• Kéo dài thời gian bảo quản (vì hạn chế vi sinh vật phát triển do ít nước, áp suất thẩm thấu cao).

• Giảm được khối lượng vận chuyển. Cách tiến hành:

• Ta lựa thiết bị cơ đặc chân khơng nhiều nồi vì: tiết kiệm hơi vì dùng được hơi thứ và tổn thất ít hơi, chất lượng sản phẩm tốt vì cơ đặc liên tục, nhiệt độ sôi thấp, thời gian cô nhanh, năng suất cao.

• Cà chua sau khi được chà sẽ chuyển qua thiết bị cô đặc chân không hai hoặc ba nồi.

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

• Q trình cô đặc được thực hiện trong điều kiện chân không khoảng 600 – 650 mmHg. Trong điều kiện chân không này nhiệt độ sôi của dung dịch rất thấp khoảng 55

Chú ý các biến đổi trong q trình cơ đặc

Dung dịch cà chua là một hệ của nhiều chất hòa tan như đường, acid, cịn chứa cả các chất khơng tan như tinh bột, cellulose ở trạng thái huyền phù. Khi cô đặc, dung mơi bay hơi, nồng độ chất hịa tan tăng dần, nhiệt độ sôi, độ nhớt, khối lượng riêng tăng, và hệ số truyền nhiệt giảm, hàm lượng khơng khí cịn lại trong gian bào và hịa tan trong sản phẩm cũng giảm.

• Phản ứng caramel xảy ra ít do q trình cơ đặc được thực hiện trong nồi chân không với nhiệt độ thấp (50 – 60oC).

• Đồng thời với nhiệt độ thấp này thì cấu trúc pectin khơng bị phá vỡ nên giữ được độ sệt của tương cà chua. Ngồi ra các thành phần khác cũng ít bị biến đổi nhất là vitamin C.

• Sắc tố của cà chua chủ yếu thuộc họ carotenoid (licopen) nên ít bị biến đổi (bền nhiệt).

• Sản phẩm có thể xám đen do phản ứng giữa tannin với kim loại là do phản ứng oxy hóa tannin dưới tác dụng của men peroxydase và polifenolxydase, điều kiện của phản ứng này là nhiệt độ tăng từ từ và tiếp xúc nhiều với khơng khí. Nhưng do sản phẩm đã được đun nóng à đã vơ hoạt enzyme. Và do được cô đặc trong môi trường chân không. (p134).

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

Kiểm tra chất lượng bao bì:

• Loại trừ các hộp bị lỗi như xước trên mặt thiếc, xước lớp vecni, vecni bị nổ… • Chọn hộp theo xác xuất để kiểm tra độ kín. Phương pháp đơn giản nhất là cho vào hộp một lượng nhỏ chất lỏng (khoảng 0.5 – 1.5 ml) có nhiệt độ sơi thấp như ete chẳng hạn, rồi ghép mí kín. Khi cho hộp vào nước nóng có nhiệt độ khoảng 85 – 90oC, ete sẽ sôi và chuyển sang trạng thái hơi, trong hộp sẽ xuất hiện áp suất lớn. Nếu hộp khơng kín thì ở các mí ghép sẽ có các bóng khí nhỏ sủi ra trong nước.

Xử lý:

• Các hộp đủ tiêu chuẩn được vận chuyển từ nơi gia cơng hay bảo quản trong kho bao bì. Chúng sẽ được ngâm trong nước, rồi xối lại lại bằng tia nước nóng hay phun hơi nóng, cũng có thể rửa lại hai lần bằng nước nóng.

• Việc dùng nước nóng hay hơi nóng để vệ sinh hộp vừa dễ dàng, vừa có tác dụng làm lượng nước còn đọng lại ở bao bì bay hơi nhanh chóng.

• Do thực hiện chiết nóng nên cơng đoạn này cũng là cơng đoạn bài khí (và do cơng đoạn cơ đặc trên đã phần nào loại bỏ được lượng khơng khí).

Cách tiến hành:

• Sản phẩm được rót vào hộp bằng máy dùng cho sản phẩm đặc.

• Tiến hành chiết rót trong điều kiện dùng phương pháp chiết nóng (85 – 90oC cho sản phẩm được đóng trong hộp cỡ 1 lít, 90oC cho sẩn phẩm được đóng trong hộp cỡ 5 hoặc 10 lít).

<b>9. Ghép nắp </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

Mục đích: Cách ly thực phẩm với mơi trường khơng khí và vi sinh vật bên ngoài. Yêu cầu: nắp hộp cần phải ghép thật kín và chắc chắn để khi thanh trùng áp suất chênh lệch giữa bên trong và bên ngồi hộp khơng làm bung mí ghép hay bật nắp ra khỏi thân

- Có thể sản sinh ra độc tố làm chết người dù ở liều lượng rất thấp. - Có khả năng thành lập bào tử, rất bền nhiệt

- Clostridium botulinum có thể tìm thấy bất cứ nơi đâu, vì vậy hầu hết nguyên liệu đều nhiễm vi sinh vật này, nên chúng quan hệ mật thiết tới lĩnh vực an tồn thực phẩm. • Vơ hoạt hóa enzyme đảm bảo an toàn thực phẩm.

Cách tiến hành:

• Sản phẩm đồ hộp cà chua cơ đặc tuy có pH > 4.2 nhưng được thực hiện thanh trùng ở nhiệt độ 100oC vì cà chua cô đặc không phải là môi trường thuận lợi cho các botulinum và các lồi yếm khí phát triển.

• Cà chua có tomatin trong cà chua có tác dụng sát trùng nên ta có thể rút ngắn thời gian thanh trùng (20 – 50 phút).

• Đối với hộp cỡ lớn, sau khi ghép kín mí thì ta khơng cần thanh trùng làm làm nguội nhanh vì:

- Thực phẩm đựng trong hộp bao gồm các thành phần: chất rắn, chất lỏng, chất khí. Dưới tác dụng của nhiệt độ cao, các áp suất riêng phần và sự dãn nở của các cấu tử đó tăng lên, làm cho áp suất chung trong bao bì đựng sản phẩm tăng lên. Áp suất này (có

</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">

- Vì vậy ta cần tạo ra áp suất trong thiết bị thanh trùng (căn cứ vào tính chất của bao bì, thành phần của sản phẩm đựng trong hộp và nhất là nhiệt độ thanh trùng) bằng hay gần bằng áp suất dư đã tăng lên trong hộp, áp suất này gọi là áp suất đối kháng, thường vào khoảng 0.4 – 1.4 atm.

- Nhưng do đối với hộp cỡ lớn không tiến hành thanh trùng nên ta cho làm nguội sản phẩm ngay trong nước lạnh để cân bằng áp suất trong và ngồi bao bì.

- Và thời gian sản phẩm nguội hồn tồn đủ lâu để xem đó là thời gian thanh trùng. • Đối với hộp cỡ nhỏ, sau khi ghép kín mí thì ta tiến hành thanh trùng trong thiết bị kiểu ngang làm việc gián đoạn, sản phẩm được làm nguội ngay trong thiết bị sau khi thời gian thanh trùng đạt yêu cầu.

<b>11. Bảo ơn </b>

Mục đích:

Sản phẩm sau khi được thanh trùng và làm nguội, được giữ ở nhiệt độ phịng để thực hiện q trình bảo ơn. Trong thời gian bảo ôn, các thành phần trong đồ hộp được tiếp tục ổn định về mặt phẩm chất và có thể phát hiện được các đồ hộp hỏng. Thời gian ổn định đồ hộp tối thiểu 15 ngày. Đồ hộp không được xuất xưởng trước thời gian này.

<b>1.4. Thiết bị cô đặc </b>

<b>1.4.1. Phân loại và ứng dụng ( khảo sát trong phạm vi cô đặc nhiệt ) </b>

-

Theo cấu tạo:

Nhóm 1: dung dịch đối lưu tự nhiên (tuần hoàn tự nhiên).

Thiết bị cơ đặc nhóm này có thể cơ đặc dung dịch khá loãng, độ nhớt thấp, đảm bảo sự tuần hoàn dễ dàng qua bề mặt truyền nhiệt. Bao gồm:

+ Có buồng đốt trong (đồng trục buồng bốc), ống tuần hồn trong hoặc ngồi. + Có buồng đốt ngồi (khơng đồng trục buồng bốc)

Nhóm 2: dung dịch đối lưu cưỡng bức (tuần hoàn cưỡng bức).

Thiết bị cơ đặc nhóm này dùng bơm để tạo vận tốc dung dịch từ 1,5 m/s đến 3,5 m/s tại bề mặt truyền nhiệt. Ưu điểm chính là tăng cường hệ số truyền nhiệt k, dùng được cho

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

các dung dịch khá đặc sệt, độ nhớt cao, giảm bám cặn, kết tinh trên bề mặt truyền nhiệt. Bao gồm:

+ Có buồng đốt trong, ống tuần hồn ngồi. + Có buồng đốt ngồi, ống tuần hồn ngồi. Nhóm 3: dung dịch chảy thành màng mỏng.

Thiết bị cô đặc nhóm này chỉ cho phép dung dịch chảy dạng màng qua bề mặt truyền nhiệt một lần (xuôi hay ngược) để tránh sự tác dụng nhiệt độ lâu làm biến chất một số thành phần của dung dịch. Đặc biệt thích hợp cho các dung dịch thực phẩm như nước trái cây, hoa quả ép. Bao gồm:

+ Màng dung dịch chảy ngược, có buồng đốt trong hay ngồi: dung dịch sơi tạo bọt khó vỡ.

+ Màng dung dịch chảy xi, có buồng đốt trong hay ngồi: dung dịch sơi ít tạo bọt và bọt dễ vỡ.

Theo phương thức thực hiện quá trình

Cô đặc áp suất thường (thiết bị hở): nhiệt độ sôi và áp suất không đổi, thường được dùng trong cô đặc dung dịch liên tục để giữ mức dung dịch cố định, nhằm đạt năng suất cực đại và thời gian cô đặc ngắn nhất.

Cô đặc áp suất chân không: Cô đặc chân không dùng cho các dung dịch có nhiệt độ sơi cao và dung dịch dễ bị phân huỷ vì nhiệt, ngồi ra còn làm tăng hiệu số nhiệt độ của hơi đốt và nhiệt độ sơi trung bình của dung dịch gọi là hiệu số nhiệt độ hữu ích, dẫn đến giảm bề mặt truyền nhiệt. Mặt khác, cô đặc chân khơng thì nhiệt độ sơi của dung dịch thấp nên có thể tận dụng nhiệt thừa của các quy trình sản xuất khác hoặc sử dụng hơi thứ cho q trình cơ đặc. Nước trái cây sơi trong điều kiện chân không đạt được ở nhiệt độ thấp hơn nhiều so với nhiệt độ ở điều kiện khí quyển bình thường.

Cơ đặc nhiều nồi: Khi cơ đặc một nồi thì tiêu hao hơi đốt q lớn, không kinh tế. Mặt khác, hơi thứ vẫn còn mang một nhiệt lượng lớn, tốn nước để ngưng tụ. Q trình cơ đặc nhiều nồi tận dụng hơi thứ làm hơi đốt. Do đó hạ thấp được chi tiêu hao hơi đốt, năng suất lớn, dễ khống chế các thông số kỹ thuật.

</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">

Trong hệ thống cô đặc nhiều nồi, nước trái cây được đun sơi theo một trình tự các giai đoạn, mỗi giai đoạn được giữ ở áp suất thấp hơn giai đoạn cuối cùng. Vì nhiệt độ sôi của nước giảm khi áp suất giảm, hoặc tốc độ bốc hơi tăng khi diện tích bề mặt tăng lên, hơi được đun sôi từ nồi trước có thể được sử dụng để làm bay hơi nồi tiếp theo và chỉ nồi đầu tiên cần cung cấp nguồn nhiệt từ bên ngồi.

Cơ đặc liên tục: cho kết quả tốt hơn cô đặc gián đoạn. Có thể được điều khiển tự động nhưng hiện nay chưa có cảm biến đủ tin cậy.

Đối với mỗi nhóm thiết bị, ta đều có thể thiết kế buồng đốt trong, buồng đốt ngồi, có hoặc khơng có ống tuần hồn. Tùy theo điều kiện kỹ thuật và tính chất của dung dịch, ta có thể áp dụng chế độ cô đặc ở áp suất chân không, áp suất thường hoặc áp suất dư.

<b>1.4.2. Các thiết bị và chi tiết </b>

 Thiết bị cơ đặc có ống tuần hồn trung tâm

 Cấu tạo

<i><b>Hình 1. 4 Thiết bị cơ đặc có ống tuần hồn trung tâm </b></i>

1.Phịng bốc, 2.Phịng đốt, 3.Ống truyền nhiệt, 4.Ống tuần hoàn Thiết bị chính - thiết bị cơ đặc một nồi có ống tuần hồn trung tâm: + Ống nhập liệu, ống tháo liệu.

+ Ống tuần hoàn, ống truyền nhiệt. + Buồng đốt, buồng bốc, đáy nắp.

</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">

+ Thiết bị gia nhiệt

+ Thiết bị ngưng tụ baromet. + Bơm nguyên liệu và bồn cao vị. + Bơm tháo liệu.

+ Bơm nước vào thiết bị ngưng tụ. + Bơm chân không.

+ Các van.

+ Thiết bị đo nhiệt độ, áp suất...

<i>Mục đích: dùng để cô đặc các dung dịch có độ nhớt lớn, những dung dịch có thể có </i>

nhiều váng, cặn.

<i>Ưu điểm: cấu tạo đơn giản dễ sữa chữa và làm sạch. </i>

<i>Nhược điểm: năng suất thấp và tốc độ tuần hồn nhỏ, thường khơng q 1,5 m/s vì ống </i>

tuần hồn cũng bị đốt nóng.

u cầu thiết bị và vấn đề năng lượng

Sản phẩm có thời gian lưu nhỏ: giảm tổn thất, tránh phân hủy sản phẩm. Cường độ truyền nhiệt cao trong giới hạn chênh lệch nhiệt độ. Đơn giản, dễ sửa chữa, tháo lắp, dễ làm sạch bề mặt truyền nhiệt

Phân bố hơi đều. Xả liên tục và ổn định nước ngưng tụ và khí khơng ngưng. Thu hồi bọt do hơi thứ mang theo. Tổn thất năng lượng là nhỏ nhất. Thao tác, khống chế, tự động hóa dễ dàng.

 Thiết bị cơ đặc buồng đốt ngồi:

</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">

5.Ống tuần hoàn ngoài

<i>Ưu điểm: Năng suất cao, do chiều dài ống truyền nhiệt lớn và ống tuần hồn khơng bị </i>

đổ nóng nên cường độ tuần hoàn lớn và cường độ bốc hơi cao.

<i>Nhược điểm: Cồng kềnh, tốn nhiều vật liệu chế tạo. </i>

 Thiết bị cô đặc màng cưỡng bức:

</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">

<i>Ưu điểm: cơ đặc tuần hồn cưỡng bức cũng tránh được hiện tượng bám cặn trên bề mặt </i>

truyền nhiệt và có thể cơ đặc những dung dịch có độ nhớt lớn mà tuần hồn tự nhiên khó thực hiện.

<i>Nhược điểm: tốn năng lượng để bơm, thương ứng dụng khi cường độ bay hơi lớn. Ưu điểm: áp suất thủy tinh nhỏ do đó tổn thất thủy tĩnh ít. </i>

<i>Nhược điểm: khó làm sạch vì ống dài, khó điều chỉnh khi áp suất hơi đốt và mực chất </i>

lỏng thay đổi, không cô đặc được dung dịch có độ nhớt lớn và dung dịch kết tinh.  Thiết bị cô đặc màng

</div><span class="text_page_counter">Trang 30</span><div class="page_container" data-page="30">

5. Ống tuần hoài ngoài

Ưu điểm: áp suất thủy tinh nhỏ do đó tổn thất thủy tĩnh ít.

Nhược điểm: khó làm sạch vì ống dài, khó điều chỉnh khi áp suất hơi đốt và mực chất lỏng thay đổi, không cô đặc được dung dịch có độ nhớt lớn và dung dịch kết tinh.

<b> Lựa chọn thiết bị: </b>

Theo tính chất của nguyên liệu và sản phẩm, cũng như điều kiện kỹ thuật của đầu đề, người viết lựa chọn thiết bị cô đặc chân không một nồi không liên tục có buồng đốt trong và ống tuần hồn trung tâm. Thiết bị cơ đặc loại này có cấu tạo đơn giản, dễ vệ sinh và sửa chữa.

Cơ đặc ở áp suất chân khơng khí quyển làm giảm nhiệt độ sôi của dung dịch, giảm chi phí năng lượng, hạn chế việc chất tan bị lôi cuốn theo và bám lại trên thành thiết bị (làm hư thiết bị).

Dịch cà chua có hai đặc tính làm ảnh hưởng đến phương pháp cơ đặc. Vì nhiệt độ cơ đặc thường rất là cao mà dịch cà chua khi tiếp xúc với nhiệt độ cao sẽ làm mất đi vitamin

</div><span class="text_page_counter">Trang 31</span><div class="page_container" data-page="31">

và hương vị ban đầu của nó. Thứ hai, hàm lượng tinh bột cao trong nước dịch cà chua gây ra sự tích tụ cặn sền sệt trên bề mặt gia nhiệt của thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống và dạng tấm và dẫn đến cháy cục bộ, dẫn đến giảm hiệu quả trao đổi nhiệt và làm giảm hương vị nước trái cây.

Dịch cà chua khơng chịu được nhiệt độ cao, địi hỏi phải cô đặc ở nhiệt độ đủ thấp ở áp suất chân không để giảm thiểu sự tổn thất các thành phần quan trọng của nước ép. Do đó, phương pháp cơ đặc chân khơng chính là phương pháp tối ưu nhất.

Vậy nên nhóm chọn thiết bị cô đặc như sau:

 Hệ thống 1 nồi, tuần hoàn liên tục, làm việc gián đoạn phù hợp với năng suất nhập liệu thấp là 220 kg/mẻ

 Buồng đốt trong có ống tuần hồn trung tâm

 Buồng bốc có bộ phận tách giọt dùng để tách những giọt lỏng do hơi thứ mang theo

Tuy nhiên loại thiết bị và phương pháp này vẫn còn có một số nhược điểm:

năng suất thấp và tốc độ tuần hồn nhỏ vì ống tuần hồn cũng bị đốt nóng. Nhiệt độ hơi thứ thấp, khơng dùng được cho mục đích khác. Có hệ thống phức tạp, có thiết bị ngưng tụ chân khơng.

<b>1.5. Mơ tả nguyên lý hoạt động: </b>

<b>1.5.1. Thuyết minh quy trình công nghệ: </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 32</span><div class="page_container" data-page="32">

Nguyên liệu ban đầu là dung dịch cà chua có nồng độ 7%. Dung dịch từ bể chứa nguyên liệu được bơm vào thiết bị gia nhiệt được đun nóng đến nhiệt độ sôi. Thiết bị gia nhiệt là thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm: thân hình trụ, đặt đứng, bên trong gồm nhiều ống nhỏ được bố trí theo đỉnh hình tam giác đều. Các đầu ống được giữ chặt trên vỉ ống và vỉ ống được hàn dính vào thân. Nguồn nhiệt là hơi nước bão hồ có áp suất 1,5 at đi bên ngồi ống (phía vỏ). Dung dịch đi từ dưới lên ở bên trong ống. Hơi nước bão hoà ngưng tụ trên bề mặt ngoài của ống và cấp nhiệt cho dung dịch để nâng nhiệt độ của dung dịch lên nhiệt độ sôi. Dung dịch sau khi được gia nhiệt sẽ chảy vào thiết bị cô đặc để thực hiện quá trình bốc hơi. Hơi nước ngưng tụ thành nước lỏng và theo ống dẫn nước ngưng qua bẫy hơi chảy ra ngoài.

<b>1.5.2. Nguyên lý làm việc của nồi cô đặc: </b>

Phần dưới của thiết bị là buồng đốt, gồm có các ống truyền nhiệt và một ống tuần hoàn trung tâm. Dung dịch đi trong ống còn hơi đốt (hơi nước bão hồ) đi trong khoảng khơng gian ngồi ống. Hơi đốt ngưng tụ bên ngoài ống và truyền nhiệt cho dung dịch đang chuyển động trong ống. Dung dịch đi trong ống theo chiều từ trên xuống và nhận nhiệt do hơi đốt ngưng tụ cung cấp để sơi, làm hố hơi một phần dung mơi.

<b>1.5.3. Nguyên tắc hoạt động của ống tuần hoàn trung tâm: </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 33</span><div class="page_container" data-page="33">

Khi thiết bị làm việc, dung dịch trong ống truyền nhiệt sôi tạo thành hỗn hợp lỏng – hơi có khối lượ ng riêng giảm đi và bị đẩy từ dưới lên trên miệng ống. Đối với ống tuần hồn, thể tích dung dịch theo một đơn vị bề mặt truyền nhiệt lớn hơn so với trong ống truyền nhiệt nên lượng hơi tạo ra trong ống truyền nhiệt lớn hơn. Vì lý do trên, khối lượ ng riêng của hỗn hợp lỏng – hơi ở ống tuần hoàn lớn hơn so với ở ống truyền nhiệt và hỗn hợp này được đẩy xuống dưới. Kết quả là có dịng chuyển động tuần hồn tự nhiên trong thiết bị: từ dưới lên trong ống truyền nhiệt và từ trên xuống trong ống tuần hồn. Phần phía trên thiết bị là buồng bốc để tách hỗn hợp lỏng – hơi thành 2 dòng. Hơi thứ đi lên phía trên buồng bốc, đến bộ phận tách giọt để tách những giọt lỏng ra khỏi dòng. Giọt lỏng chảy xuống dưới còn hơi thứ tiếp tục đi lên. Dung dịch cịn lại được hồn lưu. Dung dịch sau cơ đặc được bơm ra ngồi theo ống tháo sản phẩm vào bể chứa sản phẩm nhờ bơm ly tâm. Hơi thứ và khí khơng ngưng thốt ra từ phía trên của buồng bốc đi vào thiết bị ngưng tụ baromet (thiết bị ngưng tụ kiểu trực tiếp). Chất làm lạnh là nước được bơm vào ngăn trên cùng còn dòng hơi thứ được dẫn vào ngăn dưới cùng của thiết bị. Dòng hơi thứ đi lên gặp nước giải nhiệt để ngưng tụ thành lỏng và cùng chảy xuống bồn chứa qua ống baromet. Khí khơng ngưng tiếp tục đi lên trên, được dẫn qua bộ phận tách giọt rồi được bơm chân khơng hút ra ngồi. Khi hơi thứ ngưng tụ thành lỏng thì thể tích của hơi giảm làm áp suất trong thiết bị ngưng tụ giảm. Vì vậy, thiết bị ngưng tụ baromet là thiết bị ổn định, duy trì áp suất trong hệ thống. Thiết bị làm việc ở áp suất khí quyển nên nó phải được lắp đặt ở độ cao cần thiết để nước ngưng có thể tự chảy ra ngồi khí quyển mà khơng cần bơm. Bình tách giọt có một vách ngăn với nhiệm vụ tách những giọt lỏng bị lơi cuốn theo dịng khí không ngưng để đưa về bồn chứa nước ngưng. 1.5.4

</div><span class="text_page_counter">Trang 34</span><div class="page_container" data-page="34">

<b>Chương 2. TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH </b>

<b>2.1. Cân bằng vật chất và năng lượng  Dữ kiện ban đầu </b>

Nồng độ nhập liệu xđ = 7 % (khối lượng) Nồng độ sản phẩm xc = 62 % (khối lượng) Năng suất nhập liệu Gc =220 kg/mẻ

Áp suất chân không tại thiết bị ngưng tụ Pck = 0,8 at

Áp suất thực trên chân không kế là Pc = Pa – Pck = 1 – 0,8 = 0,2 at. Nguồn nhiệt là hơi nước bão hòa. Áp suất hơi bão hòa P=1,5 at. Vậy Pdư = 1,5 at

Áp suất hơi đốt là Pd = Pa + Pdư = 1 + 1,5 = 2,5 at. Chọn nhiệt độ đầu của nguyên liệu tđ = 30<small>o</small>C

<b>2.1.1. Cân bằng vật chất </b>

Suất lượng nhập liệu ( Gđ)

Theo định luật bảo tồn chất khơ, ta có: Gđ.xđ = Gc.xc

Gđ x 7 = 220 x 62 => Gđ = 1948,57 (kg/mẻ) Tổng lượng hơi thứ bốc lên

Theo định luật bảo toàn khối lượng, ta có: Gđ = Gc + W

W = Gđ – Gc = 1948,57 – 220 = 1728,57 (kg/mẻ)

<b>2.1.2. Tổn thất nhiệt độ </b>

Ta có áp suất tại thiết bị ngưng tụ pc = 0,2 at. Tra bảng I.251, [1], trang 314 ta có: tc = 59,7 <small>0</small>C.

Vậy, nhiệt độ trong thiết bị ngưng tụ Baromet là tc= 59,7 ⁰C.

∆’’’ là tổn thất nhiệt độ của hơi thứ trên đường ống dẫn từ buồng bốc đến thiết bị ngưng tụ. Chọn ∆’’’= 1 <small>0</small>C, theo [10], trang 184.

Nhiệt độ sôi của dung môi tại áp suất buồng bốc:

</div><span class="text_page_counter">Trang 35</span><div class="page_container" data-page="35">

tsdm( P0) – tc = ∆^’’’ Trong đó

tsdm( P0): nhiệt độ sơi của dung mơi ở áp suất P0 (mặt thống). Mà tsdm( P0) =∆^’’’ + tc = 1+tc (theo chứng minh trên) tsdm( P0) = 59,7 +1 = 60,7 ⁰C

Tra bảng I.250, trang 312, [1], ta có:

<b>Nhiệt độ (<small>0</small>C) Áp suất (at) </b>

∆<b>^’: tổn thất nhiệt độ tại áp suất cô đặc. </b>

∆_𝒐^′: tổn thất nhiệt độ ở áp suất khí quyển.

T: Nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất ở áp suất đã cho [<small>0</small>K].

r: ẩn nhiệt hóa hơi của dung môi nguyên chất ở áp suất làm việc [J/Kg]. Tra bảng VI.251, trang 314, [1] ta có:

</div><span class="text_page_counter">Trang 36</span><div class="page_container" data-page="36">

<i><b>Hình 2.1 Biểu đồ hình VI.2, trang 60 </b></i>

Với nồng độ cuối của dung dịch là 62% thì ∆₀^′≈ 3 (Vì khi cơ đặc có tuần hồn dung dịch, thì nồng độ dung dịch sơi gần với nồng độ cuối (𝑥_𝑐) do đó ∆₀^′lấy theo nồng độ cuối dung dịch. Vì cấu tử hịa tan ở đây chủ yếu là đường nên giá trị ∆₀^′được dò trong đồ thị ở trên theo đường cong của đường.

<b>2.1.4. Tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh </b>

Độ tăng áp suất do thủy tĩnh ∆<small>′′</small>𝑙à ∆_𝑝=¹

<small>2</small>𝐻_0𝑝. 𝜌_𝑠. 𝑔, (^𝑁

<small>𝑚2</small>) Trong đó:

𝐻_0𝑝: là chiều cao chất lỏng theo ống báo mức, (m)

𝜌_𝑠: Khối lượng riêng trung bình dung dịch trong nồi lúc sôi bọt (kg/𝑚³) 𝜌_𝑠 =¹

<small>2</small> khối lượng riêng của dd đặc lúc khơng có bọt.  𝜌_𝑠 = 0,5 𝜌_𝑑𝑑 𝜌 : khối lượng riêng thực của dd đặc lúc khơng có bọt (kg/𝑚³)

</div><span class="text_page_counter">Trang 37</span><div class="page_container" data-page="37">

Chọn chiều cao ống truyền nhiệt là ho = 2 m (bảng VI.6, [5] trang 80) Khối lượng riêng của dung môi tại nhiệt độ sôi của dung dịch 70 <small>o</small>C. Tra bảng I.249 [1], trang 311, ρdm = 977,8 kg/m³

Tra bảng I.251[1, trang 314], Ptb = 0,2562 at => tsdm(Ptb) ≈ 64,76 <small>o</small>C

Ta có: Δ’’ = tsdm(po + Δp) – tsdm(po) = tsdd(po + Δp) – tsdd(po) = 64,76 – 60,7 = 4,02 <small>o</small>C => tsdd(ptb) = tsdd(po) + Δ’’ = 62,98 + 4,02 = 67,00 ℃

Sai số khoảng 3% được chấp nhận. Vậy tsdd(ptb) = 70 <small>o</small><i>C </i>

Sản phẩm được lấy ra tại đáy ⇒ tsdd(po + 2Δ’’) = 62,98 + 2.4,02 = 71,02 <small>o</small>C

</div><span class="text_page_counter">Trang 38</span><div class="page_container" data-page="38">

<i>Bảng 1. 2 Tóm tắt cân bằng vật chất </i>

Nhiệt độ sôi của dung dịch ở 𝑃_𝑡𝑏 tsdd(ptb) ℃ 70 Tổn thất nhiệt độ trên đường ống Δ’’’ ℃ 1

<b>2.2. Cân bằng năng lương: 2.2.1. Cân bằng nhiệt lượng: </b>

<i> Dòng nhiệt vào (W): </i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 39</span><div class="page_container" data-page="39">

Do hơi ngưng trong đường ống dẫn hơi đốt <i>DφD</i>_ctD

Nhiệt độ của dung dịch cà chua 7% đi vào thiết bị cô đặc là tđ = 62,98 <small>o</small>C Nhiệt độ của dung dịch cà chua 62 % đi ra ở đáy thiết bị cô đặc là:

tc = tsdd(po) + 2Δ’’ = 62,98 + 2.4,02 = 71,02 <small>o</small>C

<i> Nhiệt dung riêng của dung dịch cà chua: </i>

Nhiệt dung riêng của dung dịch cà chua chủ yếu chất hòa tan là đường nên ở các nồng độ khác nhau được tính theo cơng thức (I.50,[1])

<b>2.2.2. Phương trình cân bằng nhiệt: Nhiệt lượng tiêu thụ cho quá trình cơ đặc 𝑸</b>_𝑫

Cơng thức VI.3, [2], trang 57:

</div><span class="text_page_counter">Trang 40</span><div class="page_container" data-page="40">

Trong đó:

𝑄_đ: nhiệt lượng dùng để đun nóng dung dịch đến nhiệt độ sơi, W. 𝑄_𝑏ℎ: nhiệt lượng làm bốc hơi nước, W.

𝑄_𝑘𝑛: nhiệt lượng khử nước, W.

𝑄_𝑡𝑡: nhiệt lượng tổn thất ra môi trường, W.

- Nhiệt lượng dùng để đun nóng dung dịch đến nhiệt độ sơi (𝑄_𝑆) Theo Sổ tay Q trình và thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 2, trang 57:

𝑄_đ=𝐺_đ. 𝐶_𝑡𝑏. (𝑡_𝑠– 𝑡_đ) (2) Trong đó:

𝐺_đ= 1948,57 kg/mẻ.

𝐶_𝑡𝑏: nhiệt dung riêng của dung dịch, J/kg.độ. Theo sổ tay QTTB tập 1, trang 153:

Nhiệt dung riêng của dung dịch đường:

C = 4190 – (2514 – 7,542.t).x, J/kg.độ Ở t = 30<small>o</small>C, x = 7% thì:

C1 = 4190 – (2514 – 7,542. 30).0,07 => C1 = 4029,8583 J/kg.độ

Tính nhiệt độ sơi tại sản phẩm:

Ở nồng độ => ∆′₀ = 0,1, tra theo đồ thị hình VI-2,

</div>