TÌM HIỂU THIẾT BỊ CÔ ĐẶC, BAY HƠI SỬ DỤNG HƠI NƯỚC

CHỦ ĐỀ: TÌM HIỂU THIẾT BỊ CÔ ĐẶC, BAY HƠI SỬ DỤNG HƠI NƯỚC
GVHD: Khổng Minh Trường
Học phần: Máy Và Thiết Bị Nhiệt Thực Phẩm
Lớp: 53CNTP3
Nhóm: 6
DANH SÁCH NHÓM
stt Họ và tên MSSV
1 Phạm Minh Sỏi (Nt) 53131399
2 Huỳnh Thị Quyên 53131359
3 Phan Trần Thiên Quý 53131355
4 Đặng Thị Thảo 53131529
5 Trần Thị Kim Yến 53132120
Lời Mở Đầu
Một trong những nội dung quan trọng về vấn đề máy và thiết bị trong ngành công
nghệ thực phẩm mà sinh viên ngành cần tìm hiểu đó là thiêt bị nhiệt, bởi hơn 90% các
sản phẩm thực phẩm đều sản xuất và chịu ảnh hưởng lớn bởi các thiết bị này. Phần
chính trong các thiết bị này là truyền nhiệt…Và quá trình Cô đặc và làm lạnh là hai
quá trình có vai trò đặc biệt quan trọng. Với sự phát triển không ngừng của khoa học
công nghệ thì cô đặc càng tỏ ra là quá trình không thể thiếu trong nhiều ngành công
nghiệp, như công nghiệp hóa chất, công nghiệp dược phẩm và nhất là công nghiệp
thực phẩm…Để thực hiện quá trình cô đặc có nhiều phương pháp và sử dụng nhiều
thiết bị khác nhau. Do giới hạn bởi chủ đề, cũng như việc tìm kiếm tài liệu nên nhóm
chỉ giới thiệu tổng quan về quá trình cô đặc và xin lựa chọn và trình bày 1 thiết bị điển
hình cho quá trình Cô đặc sử dụng hơi nước, đó là Thiết bị Cô đặc một nồi có ống tuần
hoàn trung tâm
1. Giới thiệu chung về cô đặc
1.1. Định nghĩa quá trình cô đặc:
Cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ của chất rắn hòa tan trong dung dịch bằng
việc đun sôi. Đặc điểm của quá trình này là dung môi được tách ra khỏi dung dịch ở
dạng hơi, chất hòa tan được giữ lại trong dung dịch. Do đó, nồng độ của dung dịch sẽ
tăng lên. Khác với quá trình chưng cất, trong quá trình chưng cất các cấu tử trong hỗn

hợp cùng bay hơi chỉ khác nhau về nồng độ trong hỗn hợp.
Hơi của dung môi được tách ra trong quá trình cô đặc gọi là hơi thứ, hơi thứ ở
nhiệt độ cao có thể dùng để đun nóng một thiết bị khác, nếu dùng hơi thứ đun nóng
một thiết bị ngoài thiết bị cô đặc thì ta gọi hơi đó là hơi phụ. Truyền nhiệt trong quá
trình cô đặc có thể trực tiếp hoặc gián tiếp, khi dùng nhiệt trực tiếp thường dùng khói
lò cho tiếp xúc với dung dịch, còn truyền nhiệt gián tiếp thường dùng hơi nước bão
hòa để đốt nóng.
Trong công nghệ hóa chất và thực phẩm, cô đặc đóng một vai trò rất quan trọng.
Nó được ứng dụng với mục đích:
- Làm tăng nồng độ chất tan.
- Tách chất rắn hòa tan ở dạng tinh thể (kết tinh).
- Thu dung môi ở dạng nguyên chất.
- Lấy nhiệt từ môi trường lạnh khi thay đổi trạng thái của tác nhân làm lạnh…
Cô đặc được tiến hành ở nhiệt độ sôi, ở mọi áp suất (áp suất chân không, áp suất
thường hay áp suất dư) trong thiết bị cô đặc một nồi hay nhiều nồi và quá trình có thể
gián đoạn hay liên tục. Khi làm việc ở áp suất thường (áp suất khí quyển) người ta
dùng thiết bị hở, khi làm việc ở áp suất khác áp suất khí quyển (áp suất chân không)
người ta dùng thiết bị kín.
1.2. Các phương pháp cô đặc:
Quá trình cô đặc có thể được tiến hành trong thiết bị một nồi hay thiết bị nhiều nồi
làm việc gián đoạn hay liên tục.
- Khi cô đặc gián đoạn: dung dịch cho vào thiết bị một lần rồi cô đặc đến nồng độ yêu
cầu, hoặc cho vào liên tục trong quá trình bốc hơi để giữ mức dung dịch không đổi đến
3
khi nông độ dung dịch trong thiết bị đã đạt yêu cầu sẽ lấy ra một lần sau đó lại cho
dung dịch mới để tiếp tục cô đặc.
- Khi cô đặc liên tục trong hệ thống nhiều nồi hoặc một nồi dung dịch và hơi đốt cho
vào liên tục, sản phẩm cũng được lấy ra liên tục. Quá trình cô đặc có thể thực hiện ở
các áp suất khác nhau tùy theo yêu cầu kỹ thuật, khi làm việc ở áp suất thường (áp suất
khí quyển) thì có thể dùng thiết bị hở; còn làm việc ở các áp suất khác thì dùng thiết bị

kín cô đặc trong chân không (áp suất thấp) vì có ưu điểm là: khi áp suất giảm thì nhiệt
độ sôi của dung dịch cũng giảm, do đó hiệu số nhiệt độ giữa hơi đốt và nồng độ dung
dịch tăng, nghĩa là có thể giảm được bề mặt truyền nhiệt.
- Cô đặc chân không có thể dùng hơi đốt ở áp suất thấp, điều đó rất có lợi khi ta dùng
hơi thải của các quá trình sản xuất khác. Cô đặc chân không cho phép ta cô đặc những
dung dịch ở nhiệt độ sôi cao (ở áp suất thường) có thể sinh ra những phản ứng phụ
không cần thiết (oxy hóa, đường hóa, nhựa hóa,…). Mặt khác do nhiệt độ sôi của dung
dịch thaapsthif tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh sẽ nhỏ hơn khi cô đặc ở áp
suất thường.
- Cô đặc ở áp suất dư thường dùng cho các dung dịch không bị phân hủy ở nhiệt độ cao
như các dung dịch muối vô cơ, để sử dụng hơi thứ cho cô đặc và cho các quá trình đun
nóng khác.
- Cô đặc ở áp suất khí quyển thì hơi thứ không được sử dụng mà được thải ra ngoài
không khí. Phương pháp đơn giản nhưng không kinh tế.
2. Phân loại và ứng dụng:
2.1. Phân loại
 Theo cấu tạo:
* Nhóm 1: dung dịch đối lưu tự nhiên (tuần hoàn tự nhiên) dùng cô đặc dung
dịch khá loãng, độ nhớt thấp, đảm bảo sự tuần hoàn tự nhiên của dung dịch dễ dàng
qua bề mặt truyền nhiệt. Gồm:
- Có buồng đốt trong (đồng trục buồng bốc), có thể có ống tuần hoàn trong
hoặc ngoài.
- Có buồng đốt ngoài ( không đồng trục buồng bốc).
* Nhóm 2: dung dịch đối lưu cưỡng bức, dùng bơm để tạo vận tốc dung dịch từ
1,5 - 3,5 m/s tại bề mặt truyền nhiệt. Có ưu điểm: tăng cường hệ số truyền nhiệt, dùng
cho dung dịch đặc sệt, độ nhớt cao, giảm bám cặn, kết tinh trên bề mặt truyền nhiệt.
Gồm:
4
- Có buồng đốt trong, ống tuần hoàn ngoài.
- Có buồng đốt ngoài, ống tuần hoàn ngoài.

* Nhóm 3: dung dịch chảy thành màng mỏng, chảy một lần tránh tiếp xúc nhiệt
lâu làm biến chất sản phẩm. Đặc biệt thích hợp cho các dung dịch thực phẩm như dung
dịch nước trái cây,hoa quả ép…Gồm:
- Màng dung dịch chảy ngược, có buồng đốt trong hay ngoài: dung dịch sôi
tạo bọt khó vỡ.
- Màng dung dịch chảy xuôi, có buồng đốt trong hay ngoài: dung dịch sôi ít
tạo bọt và bọt dễ vỡ.
 Theo phương pháp thực hiện quá trình
- Cô đặc áp suất thường (thiết bị hở): có nhiệt độ sôi, áp suất không đổi.
Thường dùng cô đặc dung dịch liên tục để giữ mức dung dịch cố định để đạt năng suất
cực đại và thời gian cô đặc là ngắn nhất. Tuy nhiên, nồng độ dung dịch đạt được là
không cao.
- Cô đặc áp suất chân không: Dung dịch có nhiệt độ sôi dưới 100
0
C, áp suất
chân không.Dung dịch tuần hoàn tốt, ít tạo cặn, sự bay hơi nước liên tục.
- Cô đặc nhiều nồi: Mục đích chính là tiết kiệm hơi đốt. Số nồi không nên lớn
quá vì sẽ làm giảm hiệu quả tiết kiệm hơi. Có thể cô chân không, cô áp lực hay phối
hợp cả hai phương pháp. Đặc biệt có thể sử dụng hơi thứ cho mục đích khác để nâng
cao hiệu quả kinh tế.
- Cô đặc liên tục: Cho kết quả tốt hơn cô đặc gián đoạn. Có thể áp dụng điều
khiển tự động, nhưng chưa có cảm biến tin cậy.
 Theo sự bố trí bề mặt đun nóng: thẳng đứng, nằm ngang, nghiêng.
 Theo chất tải nhiệt: đun nóng bằng hơi( hơi nước bão hòa, hơi quá nhiệt), bằng
khói lò hay chất tải nhiệt có nhiệt độ cao( dầu, nước ở áp suất cao), bằng điện.
 Theo cấu tạo bề mặt đun nóng: vỏ bọc ngoài, ống xoắn, ống chùm.
5
2.2. Ứng dụng
Cô đặc nhằm mục đích chuẩn bị, hoàn thiện, chế biến các sản phẩm hay qua quá
trình cô đặc làm thay đổi đặc tính, kéo dài thời gian bảo quản cho sản phẩm.

Trong công nghệ hóa chất và thực phẩm, cô đặc đóng một vai trò hết sức quan
trọng. Nó được ứng dụng với mục đích:
Làm tăng nồng độ chất tan
Tách chất rắn hòa tan ở dạng tinh thể (kết tinh)
Thu dung môi ở dạng nguyên chất
Quá trình cô đặc được ứng dụng rộng rãi trong thực phẩm như: sản xuất nước
mắm cô đặc, đường, sữa, nước quả, cà phê, cacao hòa tan…
Ngoài ra thiết bị cô đặc còn dùng để cô đặc dịch thực phẩm, dịch thuốc, dịch
nước mắm, dịch đường, và các dung dịch dể bị biến tính.
3. Vị trí thiết bị trong dây chuyền sản xuất
6
Sơ đồ thiết bị trong quy trình sản xuất mứt dứa
4. Thiết bị cô đặc một nồi có ống tuần hoàn trung tâm
4.1. Cấu tạo
5. Thiết bị cô đặc có ống tuần hoàn trung tâm gồm phần
trên là phòng bốc 1, phần dưới của thiết bị là phòng đốt 2 có cấu tạo
tương tự như thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm, trong phòng đốt gồm
có các ống truyền nhiệt 3 và ống tuần hoàn trung tâm 4 có đường
kính lớn hơn từ 7 đến 10 lần ống truyền nhiệt.Trong phòng bốc có bộ phận tách giọt 5
có tác dụng tách giọt chất lỏng do hơi thứ cuốn theo
5.1. Nguyên lý hoạt động
6. Dung dịch được đưa vào đáy phòng bốc rồi chảy trong các ống truyền
nhiệt và ống trung tâm, còn hơi đốt được đưa vào phòng đốt đi ở khoảng giữa các ống
và vỏ, do đó dung dịch được đun sôi tạo thành hỗn hợp lỏng hơi trong ống truyền nhiệt
và làm khối lượng riêng của dung dịch sẽ giảm đi và chuyển động từ dưới lên miệng
ống, còn trong ống tuần hoàn thể tích dung dịch theo một đơn vị bề mặt truyền nhiệt
lớn hơn so với ống truyền nhiệt do đó lượng hơi tạo ra ít hơn vì vậy khối lượng riêng
của hỗn hợp hơi lỏng ở đây lớn hơn trong ống truyền nhiệt do đó chất lỏng sẽ di
chuyển từ trên xuống dưới rồi đi vào ống truyền nhiệt lên trên và trở lại ống tuần hoàn
tạo lên dòng tuần hoàn tự nhiên.

7. Tại bề mặt thoáng của dung dịch ở phòng bốc, hơi thứ tách ra khỏi dung dịch
bay lên qua bộ phận tách giọt. Bộ phận tách giọt có tác dụng giữ lại những giọt
chất lỏng do hơi thứ cuốn theo và chảy trở về đáy phòng bốc, còn dung dịch có
nồng độ tăng dần. Tốc độ tuần hoàn càng lớn thì hệ số cấp nhiệt phía dung dịch
càng tăng và quá trình đóng cặn trên bề mặt cũng giảm
- Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản dễ sửa chữa và làm sạch.
- Nhược điểm: Tốc độ tuần hoàn giảm vì ống tuần hoàn cũng bị đốt nóng.
8. Hệ thống thiết bị cô đặc có ống tuần hoàn trung tâm
 Cấu tạo
7
9.
9.
9.
9.
9.
9.
9.
9.
9.
9.
9.
9.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.

17.
18.
19.
20.
21.
22.1.thùng chứa dung dịch; 2.buồng đốt; 3.thiết bị cô đặc; 4.thiết bị ngưng tụ kiểu
ống đứng; 5. Thùng chứa nước; 6. Thùng chứa hơi nước ngưng; 7. Bơm dung
8
dịch; 8. Bơm nước; 9. Bồn cao vị; 10. Thùng chứa nước ngưng tụ; 11.
Ratomet( lưu lượng kế);
23.12. Thùng chứa sản phẩm; 13. Thùng tháo nước ngưng
 Nguyên lý hoạt động
24.Phần dưới của thiết bị là phòng đốt gồm các ống truyền nhiệt và ở tâm có ống
tuần hoàn trung tâm có độ lớn tùy thuộc vào nồng độ dung dịch cần cô đặc. Dung dịch
đi bên trong ống, hơi đốt( hơi nước bão hòa) đi vào khoảng trống phía ngoài ống. Phía
trên phòng đốt là phòng tách hơi thứ khỏi hỗn hợp hơi – lỏng còn gọi là buồng bốc.
Trong buồng bốc vó bộ phận tách giọt dùng để tách những giọt lỏng do hơi thứ mang
theo.
25.Dung dịch được đưa vào đáy phòng bốc hơi, chảy vào trong các ống truyền
nhiệt và ống tuần hoàn trung tâm, hơi đốt được đưa vào phòng đốt. Dung dịch được
đun sôi, tạo thành hỗn hợp lỏng và hơi trong ống truyền nhiệt, khối lượng riêng của
dung dịch giảm và chuyển động từ dưới lên miệng ống. Trong ống tuần hoàn trung
tâm, thể tích dung dịch theo đơn vị bề mặt truyền nhiệt lớn hơn so với ống truyền
nhiệt. Do đó chất lỏng sẽ di chuyển từ trên xuống dưới rồi đi vào ống truyền nhiệt lên
trên và trở lại ống tuần hoàn tạo nên dòng tuần hoàn tự nhiên.
26.Tại bề mặt thoáng của dung dịch ở phòng bốc hơi, hơi thứ tách ra khỏi dung
dịch bay lên qua bộ phận tách giọt. Bộ phận tách giọt có tác dụng giữ lại những
giọt chất lỏng do hơi thứ cuốn theo và chảy trở về đáy phòng bốc hơi, còn dung
dịch có nồng độ tăng dần.
27.Khi năng suất của thiết bị lớn, có thể thay một ống tuần hoàn trung tâm bằng

một vài ống có đường kính nhỏ hơn.
28.Muốn cho dung dịch tuần hoàn tốt thì nên cho dung dịch vào phòng đốt chiếm
khoảng từ 0.4 – 0.7 chiều cao ống. tốc độ đi trong ống tuần hoàn chọn khoảng 0.4-0.5
m/s. Diện tích thiết diện của ống tuần hoàn lấy khoảng 15-20% thiết diện của ống
truyền nhiệt.
29.Thiết bị cô đặc loại này có ưu điểm là: cấu tạo đơn giản, dễ cọ rửa và sửa chữa
nhưng tốc độ tuần hoàn bé nên hệ số truyền nhiệt thấp. Thiết bị loại này dùng để cô
đặc các dung dịch có độ nhớt lớn và có nhiều váng cặn
9
30. Một số thiết bị cô đặc phổ biến
30.1. Cô đặc chân không hình cầu
31.
32. Thiết bị này thích hợp cho làm bay
hơi và cô đặc nguyên liệu dưới dạng dung dịch lỏng,
tái chế dung dịch hữu cơ và thuốc kem trong dược
phẩm, thực phẩm và công nghệ hóa chất.
10
32.1. Cô đặc tiết kiệm năng lượng
32.2.
32.3. Thiết bị này thích hợp cho làm
bay hơi và cô đặc các nguyên liệu
dưới dạng chất lỏng và đặc biệt
dùng cô đặc các nguyên liệu trong
các ngành công nghiệp hóa chất
và dược phẩm. Nhiệt độ có thể
kiểm soát tầm 25-50
0
C. Thiết bị này cho hiệu quả cao, tiêu hao ít
năng lượng.
32.4.

32.5. Bộ cô đặc đơn tuần hoàn ngoài
32.6.
32.7. Thiết bị được dùng rộng rãi
trong cô đặc các nguyên liệu
nhạy nhiệt như dung dịch chiết
xuất có cồn, vi sinh, nước hoa
quả, sữa dưới tác động của
chân không , tạo nhiệt độ bay
hơi thấp.
32.8.
32.9.
32.10.
32.11.
32.12.
32.13. Bộ cô đặc hút chân không
32.14.
11
32.15. Thiết bị phù hợp cho cô đặc và tạo thuốc kem ở nhiệt độ thấp
trong dược phẩm, hóa chất, thực phẩm
32.16.
32.17.
32.18.
32.19.
32.20.
32.21. Máy cô đặc thu hồi cồn
32.22.
32.23. Thiết bị thích hợp để cô
đặc các dung dịch chất
lỏng như cồn, rượu, các
dung môi hữu cơ khác.

Thiết bị này có thể tự động
quá trình rút nước, giảm
bớt khối lượng công việc phải dùng đến chân tay.
32.24.
32.25.
32.26. Hệ thống cô đặc 2 cấp tuần hoàn
32.27. Thiết bị này được sử dụng
trong việc cô đặc thuốc
đông dược thuốc tây,
glucoza, tinh bột, sản xuất
bơ và đặc biệt thông dụng
cho việc cô đặc các vật
liệu có tính nhạy cảm cao.
32.28.
32.29.
32.30.
12
32.31. Kết Luận
32.32. Việt Nam đang trên đà phát triển cả về kinh tế và khoa học kĩ
thuật cùng với yêu cầu gắt gao hơn của các thị trường trong nước
và quốc tế thì vấn đề công nghệ càng được quan tâm hơn. Do đó
trong các cơ sở chế biến, nhất là cơ sở chế biến, kinh doanh thực
phẩm, máy móc, công nghệ cần được chú trọng và kiểm soát, và
các kĩ sư cần được đào tạo cũng như nắm rõ quá trình, hiểu rõ
nguyên lý, cấu tạo và ưu khuyết điểm của từng loại thiết bị.
32.33. Qua nội dung tìm hiểu, nhóm đã biết thêm khá nhiều vấn đề liên
quan đến thiết bị cô đặc. Tuy nhiên do điều kiện thời gian, khả
năng tìm kiếm, thu thập kiến thức còn hạn chế nên nội dung còn
nhiều thiếu xót và không tránh khỏi sai xót. Mong là qua bài
thuyết trình nhóm có thể nhận được góp ý của Giảng viên và các

thành viên trong lớp để hoàn thiện bài hơn.
13
32.34. Tài liệu tham khảo
1. Giáo trình máy và thiết bị truyền nhiệt, thầy Khổng Minh Trường
2. />trung-tam-8510/
3. />32.35.
32.36.
14
32.37. Mục lục
32.38.
32.39. Kết luận
32.40. Tài liệu tham khảo
32.41.
15