Đồ án thiết kế phân xưởng sản xuất pectin từ vỏ bưởi

Trang 1
CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH
CÔNG NGHỆ
2.1. Sơ đồ công nghệ sản xuất pectin:
Trang 2
Kiểm tra/ chuẩn hóa
Trích ly
Lựa
chọn
Rữa bã
Nghiền
Tẩy màu
Lọc
Cô đặc
Kết tủa pectin
Tách kết tủa
Rửa kết tủa
Bã cam chanh
Bã
Ép kết tủa
Nghiền, rây
Đóng gói
Pectin bột
Xay
Sấy
Dịch
chiết
Bã
Nước,acid
Than hoạt tính
Nước,Cồn

Đường, muối đệm
Bao bì
Trang 3
3.2. Thuyết minh sơ đồ công nghệ :
3.2.1. Nguyên liệu:
Nguyên liệu sản xuất pectin là bã cam chanh từ quy trình sản xuất nước ép trái
cây, phế phẩm của nhà máy trong quá trình ép nước quả. Bã cam chanh được
chọn,phân loại rồi đưa vào quy trình sản xuất pectin.
3.2.2. Lựa chọn:
Mục đích: Nhằm loại bỏ nhũng nguyên liệu không đạt yêu cầu như bã bị mốc, hư
hổng, thối.loai bỏ những kim loại của thiết bị không mong muốn trong quá trình ép
trước.
Phương pháp thực hiện: Bằng phương pháp thủ công, công nhân sẽ tập trung lựa
chọn nguyên liệu bằng tay rồi sau đó chuyển nguyên liệu qua khâu rửa.
3.2.3. Rửa bã:
Mục đích: Nhằm loại bỏ những tạp chất trong bã, khử đắng và tách hạt. loại bỏ
những tạp chất cơ học như cát, sỏi giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và tránh hỏng
thiết bị ở các công đoạn tiếp theo.
Các biến đổi xảy ra:
• Vật lý: Loại bỏ tạp chất cơ học.
• Hóa học: Tổn thất một phần pectin hòa tan.
• Vi sinh: Loại bỏ bớt một phần vi sinh vật có trong nguyên liệu.
Phương pháp thực hiện: Dùng thiết bị rửa xối tưới chuyên dụng
Cấu tạo gồm các bộ phận: 1- Máng dẫn nguyên liệu vào
2- Băng tải
3-Ống thổi khí
4- Vòi phun nước áp lực cao.
Trang 4
Hình 3.1. Cấu tạo thiết bị ngâm rửa xối.
Nguyên tắc hoạt động: Trong giai đoạn ngâm, bã nguyên liệu ở trên phần băng

nằm ngang ngập trong nước, các cặn bẩn bám trên ngoài bề mặt nguyên liệu bị bong
ra. Băng tải di chuyển sẽ mang nguyên liệu đi dần về phía phần băng nghiêng. Ngoài ra
còn có các ống thổi khí nhằm làm xáo trộn nước và nguyên liệu trên mặt băng, làm
tăng diện tiếp xúc của nguyên liệu và nước nên thời gian ngâm được rút ngắn. Khi
nguyên liệu di chuyển đến phần nghiêng của băng, các vòi phun nước với áp suất cao
đến 2-3 at sẽ rửa sạch cặn bẩn. Sau đó đó được làm ráo nước.
Thông số kỹ thuật:
- Năng suất: 1 Tấn/h
- Công suất: 3,75 Kw
- Dài: 2350 mm
- Cao: 1600 mm
- Rộng: 1200 mm
3.2.4. Xay nghiền bã:
Mục đích: Xé bã nhỏ hơn, làm phá vở cấu trúc tế bào của nguyên liệu, chuẩn bị
cho quá trình trích ly( tăng hiệu quả trích ly). Tăng diện tích tiếp xúc giữa nguyên liệu
và dung môi.
Các biến đổi xảy ra:
Trang 5
- Biến đổi vật lý: kích thước nguyên liệu nhỏ.
- Biến đổi hóa học: thành phần cấu trúc của bã cam chanh bị phá vỡ.
Hình 3.2. Dao cắt cong
Cấu tạo:
1. Phễu nạp liệu
2. Trục đĩa quay
3. Lưỡi dao cong
a) Cửa tháo liệu
Nguyên tắc hoạt động: nguyên liệu cho vào phiễu nạp liệu 1. Nguyên liệu sẽ được
chuyển đến cơ cấu xay nhờ vít tải là một trục xoắn có bước sóng nhỏ dần về phía cuối
2. Tại cơ cấu xay nguyên liệu bị các lưỡi dao hình chữ thập lắp ở cuối vít tải quay với
tốc độ 200 vòng/phút. Lưới kim loại đứng yên đặt sát lưỡi dao hình chữ thập có những

lỗ tròn nhỏ dần : đường kính 3mm, 2mm, 1mm.nguyên liệu xay xong theo lỗ của lưới
kim loại ra ngoài.
Thông số kỹ thuật:
 Chiều dài: 2,3m
 Chiều rộng: 1,3m
 Chiều cao: 2,5m
 Công suất: 1,1kW
Trang 6
3.2.5. Trích ly pectin:
Mục đích: Khai thác nhằm trích ly triệt để pectic có trong nguyên liệu, chuyển từ
dạng không tan sang dạng pectin hòa tan.
Cách tiến hành: Nguyên liệu sau khi được xay nhỏ thì cho vào nồi trích ly có bổ
sung acid HCl,tiến hành đun nhiệt độ khoảng từ 90-100
0
C trong thời gian 1 giờ và độ
khô của dung dịch sau khi đun còn khoảng 2%. Sử dụng thiết bị trích ly chất rắn ngược
chiều.
Cấu tạo:
Hình 3.3. Thiết bị trích ly ngược dòng
1. cửa nhập liệu 4. Thiết bị gia nhiệt
2. Cánh khuấy 5. Thiết bị trích ly
3. Bơm CO
2
6. Bã trích ly
7. Dịch trích ly
Nguyên tắc hoạt động: Nguyên liệu được đưa vào trong các thùng chứa trích ly,
nhờ có các cánh khuấy trộn đều tăng tốc độ khuếch tán pectin từ trong bã vào dung
môi,phần dung môi là phần nước nóng có pha loãng thêm dung dich HCl 2% sẽ đi qua
1
Trang 7

lần lượt tất cả các thùng để lấy lượng chất tan có trong bã cam chanh. Đồng thời bơm
chạy để cung cấp dung môi có chứa các chất hòa tan từ nguyên liệu cho quá trình trình
lọc một cách liên tục từ thùng này sang thùng khác. Nhờ có lưới lọc mà thu được dịch
tinh khiết hơn, những phần có kích thước nhỏ sẽ lọt qua còn những phần có kích thước
lớn sẽ ở lại phía trên bề mặt lưới. Quá trình trích ly cứ liên tục đến khi nào chiết hết
những phần cần thiết trong nguyên liệu thì tiến hành tháo bã và nhập nguyên liệu mới
vào thiết bị.
Thông số kỹ thuật: Dùng acid HCl, (thường người ta dùng lượng nước gấp 3 lần
lượng bã), pH = 1,3 ÷ 1,4, nhiệt độ 90 ÷ 100
0
C và thời gian đun là khoảng 1 giờ. Dung
môi là phần nước nóng có pha loãng thêm dung dich HCl 2%
Đường kính thiết bị trích ly d=1m
Chiều cao h=7
Số lượng: 4 tang trích ly
Các biến đổi xảy ra:
• Biến đổi hóa lý: Thành phần pectin có trong bã cam chanh sẽ khếch tán vào
trong dung môi.
• Biến đổi hóa học: Dưới sự xúc tác của acid HCl thì thủy phân protopectin
không hòa tan thành pectin hòa tan.
3.2.6. Tẩy màu:
Mục đích: Nhằm loại bỏ những chất màu có trong dịch trích ly.
Các biến đổi:
• Vật lý: làm trong dịch pectin
• Hóa lý: các chất màu hấp tụ lên bề mặt than hoạt tính.
Phương pháp thực hiện: sử dụng bồn chứa hình trụ có cánh khuấy bổ sung than
hoạt tính.
Trang 8
Hình 3.4. Thiết bị tẩy màu
Cấu tạo:

1. Moto khuấy
2. Nắp bồn chứa
3. Trục khuấy
4. Cánh khuấy
5. Dịch pectin
Nguyên tắc hoạt động: dịch được nạp vào bồn chứa, dưới tác dụng của cánh khuấy
làm đảo trộn dịch. Tạo nên sự va chạm giữa than hoạt tính với dịch nhiều hơn.
Thông số kỹ thuật:
3.2.7. Lọc:
Mục đích: Để thu được dung dịch pectin trong suốt.Loại bỏ những phần bã của vỏ
cam chanh có lẫn trong dung dịch.
Cách tiến hành: Dịch sau khi chiết được đưa vào thiết bị lọc, tiến hành lọc để thu
được dịch tinh khiết. Quá trình lọc được thực hiện ở áp suất 2.5at, nhiệt độ lọc là 80
0
C.
Sử dụng thiết bị lọc khung bản.
Trang 9
Hình3.5. Thiết bị lọc khung bản
Cấu tạo:
1. Khung
2. Bản
3. Lỗ
4. Giá đỡ
5. Dịch vào
6. Dịch ra
7. Khí nén
8. Máng chứa bã
Nguyên tắc hoạt động:
Thiết bị gồm các khung và bản nối với nhau, trên các bản có phủ hai tấm lưới,
một lớp cao su và có 4 lỗ thông với nhau tạo thành đường ống . khi dịch đường đi vào

sẽ đi qua các tấm lưới lọc tiến hành quá trình lọc, bã được giữ trê bề mặt các bản còn
dịch trong sẽ đi ra ngoài qua đường số 6 rồi được đưa vào nồi trung gian. Tiến hành
thổi khí nén vò lớp cao su ở giữa các bản, lơp cao su phồng lên thì lớp bã sẽ bị ép với
nhau và dịch trong bã sẽ chảy ra. Sau quá trình lọc, trong ba ong chứa nhiều hất tan
nên dùng nước nóng 75- 78
0
C để rửa bã nhằm thu hồi các chất còn sót trong bã, rửa bã
cho đến khi nồng độ trong bã đạt 1% thi dừng lại. Kết thúc quá trình lọc cho các bản
dịch ra xa nhau một khoảng để tháo bã.
Thông số kỹ thuật: + Chiều dài:3.8 m
+ Chiều rộng: 1.3 m
+ Chiều cao: 1.2m
Trang 10
+ Công suất: 3kW
Các biến đổi xảy ra:
• Biến đổi vật lý: khối lượng giảm.
• Biến đổi cảm quan : dung dịch trong suốt hơn
3.2.8. Cô đặc:
Mục đích: Làm bay hơi một phần nước để tăng nồng độ dung dịch đạt 10%. Hạn
chế được sự xâm nhập của vi sinh vật, tăng khả năng bảo quản.
Cách tiến hành: Dung dịch có chứa pectin được đưa vào thiết bị cô đặc chân
không ở nhiệt độ 55-60
0
C và độ chân không khoảng 600mmHg trở lên. Bốc hơi dạng
màng rơi để cô đặc đến độ khô khoảng 10% thu được chế phẩm pectin. Sử dụng thiết
bị cô đặc chân không.

Hình 3.6. Thiết bị cô đặc chân không
Cấu tạo
1

3
3
2
4
5
6
7
Trang 11
1. Bơm chân không 5. Motơ khuấy
2. Bình chân không 6. Nồi cô đặc
3. Bơm 7. Bộ phận thu sản phẩm
4. Bộ giải nhiệt ngưng tụ
Nguyên tắc hoạt động:
Phía dưới thiết bị là bộ phận truyền nhiệt có các ống truyền nhiệt và một ống
tuần hoàn trung tâm. Dung dịch khi cho vào nồi được gia nhiệt bởi buồng đốt, dung
dịch sẽ đi trong ống còn hơi đốt sẽ đi trong khoảng không gian phía ngoài ống. Hơi đốt
sẽ ngưng tụ bên ngoài ống và nhả nhiệt, truyền nhiệt cho dung dịch ở bên trong ống.
Dung dịch đi bên trong ống từ trên xuống và sẽ nhận nhiệt do hơi đốt ngưng tụ cung
cấp và sẽ sôi, làm hóa hơi một phần dung môi. Hơi sau khi gia nhiệt sẽ theo ống dẫn
nước ngưng đi vào buống ngưng tụ để gia nhiệt sơ bộ. Dung dịch sau khi cô đặc sẽ
chảy ra ngoài thoát ra ngoài theo cửa đáy ở thiết bị.
Thông số kỹ thuật:
Nhiệt độ 55 ÷ 60
0
C và độ chân không từ 600 mmHg trở lên.
Năng suất: 5 lit/h ; 50 lít/h và 500 lít/h.
Các biến đổi:
• Biến đổi vật lý: giảm khối lượng.
• Biến đổi hóa học: hơi nước bốc ra khỏi dung dịch.
3.2.9. Kết tủa pectin:

Mục đích: tạo kết tủa pectin.
Cách tiến hành: tiến hành đông tụ pectin lỏng bằng cồn ethanol 95
0
, tỷ lệ thể tích
giữa cồn và dung dịch pectin là 1:1. Sử dụng thiết bị kết tủa hình trụ có cánh khuấy.
Cấu tạo: hình trụ có cánh khuấy có nắp chỏm cầu, đáy hình côn, làm bằng thép
không rĩ, có ống dẫn dịch, dẫn cồn vào, ống dẫn dịch ra.
Trang 12
Hình 3.7. Thiết bị kết tủa hình trụ
Nguyên tắc làm việc: nguyên liệu được nạp vào thiết bị khấy bằng ống dẫn dịch.cồn
ethylic 35% được bổ sung vào qua ống dẫn cồn. Dưới tác dụng của cánh khuấy làm
dịch kết tủa.
Thông số kỹ thuật:
 Đường kính: 2m
 Chiều cao:2.5m
 Công suất: 1kW
Các biến đổi: pectin chuyển từ dạng hòa tan sang dạng kết tủa.
3.2.10. Tách kết tủa:
Mục đích: Nhằm tách kết tủa tạo thành trong quá trình kết tủa ra khỏi dung dịch
để thu được phần kết tủa pectin.
Cách tiến hành: Khi cho thêm ethylic vào thì pectin tạo kết tủa màu trắng, nổi
thành từng mảng lên trên bề mặt góp phần thuận lợi cho công đoạn tách kết tủa ra khỏi
dung dịch dễ dàng. Sử dụng thiết bị lọc ly tâm.
Cấu tạo:
Trang 13
Hình 3.8. Thiết bị lọc ly tâm
1.Nhập huyền phù nguyên liệu 4. Khoang chứa bã và đĩa
2.Tháo pha lỏng 5. Buồng
3. Tháo pha rắn 6. Vít tải
Nguyên tắc hoạt động: Dịch lọc qua bộ phận cấp dịch vào buồng lọc. Trục vít

xoắn quay tạo ra lực ly tâm làm cho các hạt rắn chuyển động ra khỏi tâm buồng lọc và
va vào thành thiết bị. Những hạt rắn này sẽ được trục vít đẩy về ống tháo bã. Phần lỏng
còn lại tiếp tục qua màng lọc theo ống tháo sản phẩm ra ngoài.
Thông số kỹ thuật:
 Chiều dài: 2,2m
 Chiều rộng: 1,1m
 Chiều cao: 1,5m
 Công suất: 4kW
3.2.11. Rửa kết tủa:
Mục đích: loại bỏ những tạp chất , thành phần không có giá trị bám xung quanh
phần kết tủa pectin.
Cách tiến hành: Dùng dung dịch cồn ethylic 95
0
tỷ lệ khối lượng giữa cồn và kết
tủa pectin là 2: 1. Sử dụng thiết bị có cánh khuấy như quá trình kết tủa pectin trên.
3.2.12. Ép kết tủa :
Trang 14
Mục đích: Nhằm tách bớt nước ra khỏi kết tủa, chuẩn bị cho quá trình sấy.
Cách tiến hành: Sử dụng thiết bị ép trục vít
Cấu tạo:
1. Phễu nạp liệu
2. Thanh căn
3. Cánh vít
4. Trục vít
5. Lưới thoát chất lỏng
6. Côn điều chỉnh khe hở
7. Bánh răng truyền động
8. Bã
9. Nước
Hình 3.9. Máy ép trục vít

Nguyên tắc hoạt động: sử dụng 1 vít để ép nguyên liệu. Vít có hình dạng đặc
biệt, lòng ép và trục càng về sau càng nhỏ. Lòng ép là một ống hình trụ ghép lại bằng
nhiều thanh rời gọi là thanh căn. Nguyên liệu cho vào máy ép bị nén dần về cuối máy,
Càng về sau thể tích khoang càng nhỏ, áp suất tăng. Bã sẽ thoát ra vào cuối lòng ép.
Nước sẽ thoát ra khỏi nguyên liệu theo khe hở thanh căn và đi ra ngoài.
3.2.13. Sấy:
Mục đích: Thu được pectin có độ ẩm 4%
Phương pháp thực hiện: Sấy băng tải, tác nhân gia nhiệt là không khí nóng.nhiệt độ
không khí là t
o
=95
o
C, thời gian sấy =30 phút.
Biến đổi:
Trang 15
Vật lý: sau khi sấy, vật liệu sấy giảm kích thước.
Hóa lý: Nước bóc hơi khỏi vật liệu sấy.
Cấu tạo:
1. Phễu nạp liệu
2. Hệ thống băng tải
3. Buồng gia nhiệt
4. Bộ phân lọc không khí
5. Quạt vận chuyển không
khí
6. Dòng khí nóng
7. Máng tháo vật liệu
8. Khí thải ra.
Hình 3.10. Máy sấy nhiều băng tải
Nguyên tắc hoạt động: Pectin sau khi được xay nghiền xong được vận chuyển qua
hệ thống sấy đi vào phễu nạp liệu. Băng tải trong hệ thống chạy ngược chiều nhau, khi

đi hết băng tải này vật liệu rơi xuống băng tải khác cho đến khi ra khỏi thiết bị. Không
khí qua bộ phận lọc được gia nhiệt đến 95
o
C. Dòng khí được phân phối đều nhờ hệ
thống quạt. Không khí sau khi trao đổi nhiệt với nguyên liệu sẽ thoát ra ngoài theo ống
dẫn khí. Vận tốc băng tải được điều chỉnh thích hợp đảm bảo nguyên liệu được gia
nhiệt đủ thời gian trước khi ra khỏi thiết bị.
Thông số kỹ thuật:
• Nhiệt độ không khí:95
o
C
Trang 16
• Thời gian gia nhiệt: 30 phút
• Vận tốc dòng không khí: 0.5-1.5m/s
• Vận tốc băng tải:1m/phút
• Công suất:40,4 kW
• Độ dài băng: 5m/băng tải
• Độ rộng băng: 1.5m
3.2.14. Nghiền, rây:
Mục đích: nghiền để thu pectin dạng bột, rây để thu pectin dạng đồng nhất.
Biến đổi: vật liệu được nghiền mịn, tạo bột mịn dạng thể đồng đều về kích thước
Phương pháp thực hiện: sử dụng nghiền , rây rung.
a) Công đoạn nghiền:
Hình 3.11. Máy nghiền bi trục đứng
Cấu tạo:
1. Phễu nạp liệu 2. Dao quay tròn
Trang 17
3. Trục quay 4. Sản phẩm
Nguyên tắc hoạt động: Thiết bị nghiền bi trục đứng:tác động nghiền do cả các lực
ma sát và va đập được tạo ra do các viên bi thép di chuyển tự do trong một khoảng

không gian cố định.Về cơ bản máy gồm có một hình trụ thép bên trong có trục quay
gắn với những cánh tay đòn để khuấy tung lên. Các viên bi có đường kính 2-8mm. Vật
liệu nghiền được bong liên tục.
b) Công đoạn rây:
Gồm:
1. Bộ phận nhập liệu
2. Bộ phận tháo liệu mịn
3. Bộ phận tháo liệu thô
4. Lưới sàng
5. Mô tơ
6. Vỏmáy
Hình 3.12. Thiết bị rây rung
Nguyên tắc hoạt động: Máy được vận hành cho sàng nhiều với một cấu trúc gọn nhẹ.
Bột pectin được đưa vào sàng từ cửa nhập liệu, do hiện tượng rung mà bột ở trên lưới
sẽ nảy lên rồi rớt xuống theo trọng lực. Vì vây khi rớt xuống bột pectin có kích thước
Trang 18
nhỏ hơn lổ lưới sẽ lọt xuống phía dưới rồi được đưa ra bộ phận tháo liệu mịn, còn
những hạt lớn sẽ ở trên mặt lưới sau đó được đưa qua bộ phận tháo liệu thô.
Thông số kĩ thuật:
+ Kích thước hạt sau khi sàng là 2mm.
+ Sản lượng: 100-800kg/h.
+ Kích thước lỗ rây: 12-20mm
+ Số vòng quay trong một phút:1500
+ Công suất môtơ: 0.2Kw
+ Biên độ: 3mm.
3.2.15. Kiểm tra, chuẩn hóa:
Quá trình kiểm tra: đảm bảo các chỉ tiêu sản phẩm như độ tinh khiết, độ ẩm,
khối lượng phân tử, khả năng tạo gel…
Quá trình chuẩn hóa: tùy theo từng yêu cầu riêng biệt, pectin được chuẩn hóa
để đáp ứng các yêu cầu khác nhau về tính chất tạo gel và tạo đặc. có thể phối trộn với

saccharose, glucose hoặc các muối đệm hay phối trộn nhiều loại bột pectin với nhau.
3.2.16. Đóng gói:
Mục đích: Hoàn thiện sản phẩm
Pectin được đóng gói theo dạng hộp hoặc bao lớn. thường thì được bao gói trong
bao bì khối lượng 0.5kg và 1kg.
Phương pháp thực hiện: sử dụng thiết bị bao gói chân không.
Trang 19
Hình 3.13. Thiết bị cân đóng bao băng tải
Cấu tạo:
1. Phễu nạp liệu
2. Băng tải định lượng
3. Bộ điều khiển và chỉ thị cân
4. Phễu cân định lượng
5. Phễu dẫn liệu vào bao
6. Bộ phận may, hèn ép miệng bao
7. Hệ thống kẹp bao và giá đỡ
Nguyên tắc hoạt động- Nguyên tắc hoạt động: nguyên liệu được đưa vào qua phễu
nạp liệu, trong hệ thống phễu bao gồm phễu cân , nguyên liệu xuống phễu cân được
định lượng bằng hệ thống băng tải. Khối lượng bột trong một bao được cài đặt vào hệ
thống bảng điều khiển để thực hiện xuyên suốt quá trình bao gói. Bao bì được đặt ở
phía dưới phễu dẫn liệu vào bao và được kẹp giữ chặt để tránh bị đổ. Nguyên liệu sau
khi vào bao bì với khối lượng theo yêu cầu thì bộ phận ép miệng gồm hai con lăn định
hình sẽ làm hai mép bao bì được gài lại và qua điện trở được gia nhiệt lên để ép bao bì
dính chặt với nhau. Thành phẩm sau khi bao gói được đưa ra ngoài.
Thông số kỹ thuật:
- Chiều dài: 0.84m
- Chiều rộng: 0.75m
Trang 20
- Chiều cao: 1m
- Công suất:1.2 kW