Bai giang kỹ thuật thực phẩm 2 chương 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP Tp.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

KỸ THUẬT THỰC PHẨM 2

Th.S Phạm Văn Hưng
Email :

1


Tài liệu học tập
• Giáo trình. Quá trình & Thiết bị Truyền khối.
Trường ĐHCN Tp Hồ Chí Minh.
• Nguyễn Bin. Các quá trình, thiết bị trong công
nghệ hóa chất và thực phẩm. Tập 4. NXB khoa
học và kỹ thuật, 2008.
• Võ Văn Bang, Vũ Bá Minh. Truyền khối. Trường
ĐHBK TpHCM.
• Nguyễn Văn May. Thiết bị Truyền nhiệt và Chuyển
khối. NXB khoa học kỹ thuật, 2006.
03/01/2017

2


Tài liệu học tập
• Trịnh Văn Dũng. Bài tập Truyền khối. Trường
ĐHBK TpHCM
• Sổ tay QT&TB tập 1,2. NXB khoa học kỹ thuật Hà
Nội, 1992.

• R.E.Treybal – Mass Transfer Operations – Mc
Graw Hill, 1996.
• A.P. Sinha, Parameswar De. Mass transfer –
Principles and Operations. PHI Learning Private
Limited, New Delhi, 2012.
03/01/2017

3


Vai trò của quá trình phân riêng
Hoàn lưu nguyên liệu chưa
phản ứng
Nguyên
liệu

Chuẩn bị
nguyên liệu

Phản ứng
hoá sinh
Chất thải

Không khí sạch

Phân
riêng

Sản phẩm

Chất thải

Phân
riêng

Sản phẩm phụ

Nước sạch
03/01/2017

4


Nội dung

Chương 1: Những kiến thức cơ bản của QTTK
Chương 2: Hấp thụ
Chương 3: Quá trình Chưng
Chương 4: Trích ly
Chương 5: Hấp phụ
Chương 6: Sấy
03/01/2017

5


Những kiến thức cơ bản của QTTK
1.1. Định nghĩa, phân loại các quá trình truyền chất
1.2. Biểu diễn thành phần pha
1.3. Cân bằng pha

1.4. Quy tắc pha
1.5. Các định luật cân bằng pha
1.6. Quá trình khuếch tán
1.7. Xác định kích thức cơ bản thiết bị truyền khối
03/01/2017

6


1.1 Định nghĩa, phân loại các quá
trình truyền khối
1.1.1 Định nghĩa
Quá trình di chuyển vật chất từ pha này sang pha khác,
khi hai pha tiếp xúc trực tiếp với nhau.
Qúa trình truyền khối (phân riêng bằng phương pháp
hóa lý) còn gọi quá trình khuếch tán.
1.1.2 Phân loại
 Hấp thụ: Khí  lỏng
Chưng: Lỏng  hơi và hơi  lỏng
Hấp phụ: khí, lỏng  rắn
03/01/2017

7


1.1 Định nghĩa, phân loại các quá
trình truyền khối
1.1.2 Phân loại
Trích ly: Lỏng, rắn  lỏng
Hoà tan: Rắn  lỏng

Kết tinh: Lỏng  rắn
Sấy khô: Rắn, lỏng  khí
Trao đổi ion: Trao đổi các nhóm ion linh động

03/01/2017

8


1.2 Biểu diễn thành phần pha
1.2.1 Quy ước pha
+ Pha x – Pha lỏng (chưng, hấp thụ)
- Pha phân tán (trích ly L-L)
- Pha rắn (hấp phụ, sấy, trích ly R-L)
+ Pha y – Pha hơi/khí (chưng, hấp thụ, hấp phụ, sấy)
- Pha liên tục (trích ly L-L)
- Pha lỏng (hấp phụ, trích ly R-L)

03/01/2017

9


1.2 Biểu diễn thành phần pha
1.2.2 Các loại thành phần pha thường dùng
Nồng độ phần mol: x(y), kmol/kmol
Nồng độ tỷ số mol: X(Y), kmol/kmol
Nồng độ phần khối lượng:
, kg/kg

Nồng độ tỷ số khối lượng:
, kg/kg
1.2.3 Mối liên hệ các thành phần pha

03/01/2017

10


Biểu diễn thành phần pha.
• Ngoài ra đối với hỗn hợp khí, trên cơ sở định
luật Clapeyron và Dalton, phần mol bằng phần
thể tích, hoặc phần áp suất.

• Nghĩa là:


1.2 Biểu diễn thành phần pha
1.2.4 Lưu ý
 Định luật Dalton-Clapeyron

Phương trình trạng thái khí lý tưởng

03/01/2017

12


Các Biểu Diễn Thành Phần Pha

Các Biểu Diễn Thành Phần Pha


1.3 Cân bằng pha
1.3.1 Khái niệm
=0
>0

 = cb

y
yoM>0

yiM giảm dần

yiM tiếp tục giảm

x
xoM=0
xiM tăng dần

xmaxM =x*= xcb = const

Vật chất dịch chuyển từ pha y  x
yo > y*
03/01/2017

15

1.3 Cân bằng pha
1.3.1 Khái niệm
 Khi hai pha tiếp xúc nhau trực tiếp: xảy ra khuếch tán.
Nếu có đủ thời gian xảy ra → đạt cân bằng
 Cân bằng được thiết lập tại điều kiện nhiệt độ, áp suất
xác định, và được biểu diễn bởi đường cân bằng y* = f(x)
và x* = g(y).
 Cân bằng đạt được: Cân bằng động. Tại cân bằng không
còn khuếch tán tổng giữa hai pha.
 Tại cân bằng nồng độ hai pha không bằng nhau
03/01/2017

16


1.4 Quy tắc pha Gibss
Quy tắc pha: C = k -  + n
C: bậc tự do (số biến số độc lập)
k: số cấu tử trong hệ
: số pha tồn tại trong hệ
n: số yếu tố bên ngoài ảnh hưởng lên cân
bằng hệ
Với quá trình truyền khối n = 2 (nhiệt độ, áp suất)
C=k-+2
03/01/2017

17

1.5 Các định luật cân bằng pha
1.5.1 Định luật Henry
Với khí lý tưởng, áp suất riêng phần (p) của khí trên
dung dịch tỷ lệ với nồng độ phần mol (x) của nó trong
dung dịch.

03/01/2017

18


1.5 Các định luật cân bằng pha
1.5.2 Định luật Raoult
Với dung dịch lý tưởng, áp suất riêng phần (p) của một
cấu tử trên dung dịch bằng áp suất hơi bão hòa cấu tử đó
(ở cùng nhiệt độ) nhân với nồng độ phần mol (x) của nó
trong dung dịch.

03/01/2017

19


1.6 Quá trình khuếch tán
- Quá trình khuếch tán
- Phân tử
- Đối lưu

- Trở lực của quá trình
khuếch tán: lớp phim

- Không có trở lực qua bề
mặt tiếp xúc pha

03/01/2017

20


1.6 Quá trình khuếch tán
1.6.1 Phương trình cấp chất
- Quá trình ổn định, không
có phản ứng hóa học xảy
ra, để A không bị tích tụ
tại bề mặt phân pha thì:
NA = y(yA – yAb) = x(xAb-xA)
NA – lượng vật chất truyền
được tính trên một đơn vị
diện tích trong một đơn vị
thời gian

03/01/2017

21


1.6 Quá trình khuếch tán
1.6.1 Phương trình cấp chất
(x/y)

03/01/2017

22


1.6 Quá trình khuếch tán
1.6.2 Động lực của quá trình truyền khối
Quá trình truyền khối giữa hai pha xảy ra một cách tự
nhiên khi nồng độ làm việc và nồng độ cân bằng của cấu
tử phân bố trong mỗi pha khác nhau.
Hiệu số giữa nồng độ làm việc và nồng độ cân bằng là
động lực quá trình truyền khối.
Động lực của quá trình có thể tính theo hai pha y hoặc x
y = y- y* ; y = y*- y
x = x*- x ; x = x- x*
Động lực tính cho toàn thiết bị: động lực trung bình
03/01/2017

23


1.6 Quá trình khuếch tán
1.6.2 Động lực của quá trình truyền khối

y* = f(x)

y = f(x)
Δx

y

Δy
y*

x
03/01/2017

x*
24


1.6 Quá trình khuếch tán
1.6.2 Động lực quá trình truyền khối

y* = f(x)
y*
Δy
y

Δx
x*

03/01/2017

y = f(x)

x
25