TÌM HIỂU các THIẾT bị cô đặc BẰNG NHIỆT TÍNH TOÁN THIẾT kế hệ THỐNG cô đặc XOÀI NĂNG SUẤT 1000KGH (full file đính kèm)

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TS. Trần Lệ Thu (GVHD)

BÁO CÁO
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM
(Hệ: Đại học)

Đề tài: TÌM HIỂU CÁC THIẾT BỊ CÔ ĐẶC BẰNG NHIỆT
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CÔ ĐẶC XOÀI NĂNG SUẤT
1000KG/H

Tên sinh viên

Lớp

Mã sinh viên

Trần Thị Thúy Hằng

05DHTP2

2005140135

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - NĂM 2017


ĐỒ ÁN MÔN HỌC
KỸ THUẬT THỰC PHẨM
Họ và tên sinh viên : Trần Thị Thúy Hằng

Lớp: 05DHTP2
MSSV: 2005140135
Ngành: Công Nghệ Thực Phẩm
I. Đầu đề đồ án ( Tên đồ án )
Tìm hiểu các thiết bị cô đặc bằng nhiệt
Tính toán và thiết kế hệ thống cô đặc xoài công suất 1000 kg/h
II. Nhiệm vụ đồ án ( nội dung yêu cầu và số liệu ban đầu ):
thiết kế hệ thống cô đặc xoài công suất 1000 kg/h
yêu cầu:
nồng độ đầu: 10 brix
nồng độ cuối: 60 brix
áp suất hơi đốt: 0,65 at
áp suất ngưng tụ: 0.1 at
III. Nội dung các phần thuyết minh tính toán:
PHẦN 1. TỔNG QUAN
1.1. Cơ sở lý thuyết của thiết bị chính
1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chính
1.3. Các thiết bị và mô tả đặc tính của từng thiết bị
1.4. Các tài liệu tham khảo và website
PHẦN 2. TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ THIẾT BỊ
2.1. Các thông số ban đầu và lựa chọn tiêu chuẩn
2.2. Sơ đồ công nghệ và giải thích công nghệ
2.3. Tính toán cho thiết bị chính
2.4. Sơ đồ thiết bị và giải thích thiết bị
2.5. Sơ đồ bố trí mặt bằng và diễn giải
2.6. Bảng dự trù các thiết bị trong nhà máy
2.7. Tài liệu tham khảo (dùng Endnote)
PHỤ LỤC 1. CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO (Dạng các bài báo khoa học)
PHỤ LỤC 2. BẢN VẼ THIẾT BỊ CHÍNH (Bản in A3 - Autocad kèm theo đúng tiêu chuẩn
vẽ kỹ thuật)

IV. Các bản vẽ và đồ thị ( loại và kích thước bản vẽ ):
1 bản vẽ A1 sơ đồ thiết bị của quy trình.
1bản vẽ A1 thiết bị chính.
V. Ngày giao đồ án: 30/07/2017
VI. Ngày hoàn thành đồ án: 15/09/2017
VII. Ngày nộp đồ án:
Tp.HCM, ngày…….tháng …….năm ……..
TỔ TRƯỞNG BỘ MÔN KTTP
(Ký và ghi rõ họ tên)

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ tên)


NHẬN XÉT ĐỒ ÁN
Cán Bộ hướng dẫn. Nhận xét (CBHD ghi rõ đồ án được bảo vệ hay không)
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
Điểm:………………………………

Chữ ký: ………………………………..

Cán Bộ chấm hay Hội Đồng bảo vệ. Nhận xét:
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………

Điểm:………………………………

Chữ ký: ………………………………..

Điểm tổng kết:……………………………


PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN
MÔN HỌC: KỸ THUẬT THỰC PHẨM
Sinh viên thực hiện đồ án: Trần Thị Thúy Hằng Ký tên:…………………….
Cán Bộ hướng dẫn : TS.Trần Lệ Thu
Tên đồ án: Tìm hiểu các thiết bị cô đặc bằng nhiệt
Tính toán và thiết kế hệ thống cô đặc xoài công suất 1000 kg/h
STT

01
02
03
04
04
06
07
08
09
10
11
12

Ngày

Nội dung hướng dẫn

CBHD ký tên


MỤC LỤC

7


LỜI NÓI ĐẦU
Trong kế hoạch đào tạo đối với sinh viên năm thứ tư, môn học Đồ án kỹ thuật thực phẩm là
cơ hội tốt cho việc hệ thống kiến thức về các quá trình và thiết bị của công nghệ thực phẩm .
Bên cạnh đó, môn này còn là dịp để sinh viên tiếp cận thực tế thông qua việc tính toán, thiết
kế và lựa chọn các chi tiết của một thiết bị với các số liệu cụ thể, thông dụng. Cô đặc chân

không hệ thống 3 nồi xuôi chiều dung dịch xoài là đồ án được thực hiện dưới sự hướng dẫn
trực tiếp của TS. Trần Lệ Thu giảng viên khoa công nghệ thực phẩm trường CNTP Thành phố
Hồ Chí Minh. Người viết xin chân thành cảm cô Trần Lệ Thu cũng như các thầy cô trong
khoa thực phẩm nói chung và bộ môn kỹ thuật thực phẩm nói riêngvà những người bạn đã
nhiệt tình giúp đỡ trong quá trình thực hiện. Vì Đồ án kỹ thuật thực phẩm là đề tài lớn đầu
tiên mà một sinh viên đảm nhận nên thiếu sót và hạn chế trong quá trình thực hiện là không
tránh khỏi. Do đó, người viết rất mong nhận được thêm góp ý, chỉ dẫn từ thầy cô giáo và bạn
bè để củng cố và mở rộng kiến thức chuyên môn.

8


PHẦN 1. TỔNG QUAN
1.1.Cơ sở lý thuyết của thiết bị chính
1.1.1. Khái quát về cô đặc
Cô đặc là phương pháp dùng để nâng cao nồng độ các chất hoà tan tổng dung dịch hai
hay nhiều cấu tử. Quá trình cô đặc của dung dịch lỏng- rắn hay lỏng-lỏng có chênh lệch
nhiệt độ sôi rất cao thường được tién hành bằng cách tách một phần dung môi (cấu tử dễ
bay hơi hơn). Đó là các quá trình vật lý- hoá lý. Tuỳ theo tính chất của cấu tử khó bay hơi
(hay không bay hơi trong quá trình đó), ta có thể tách một phần dung môi (cấu tử dễ bay
hơi hơn) bằng phương pháp nhiệt độ (đun nóng) hay làm lạnh bằng phương pháp kết tinh.
Các phương pháp cô đặc
Phương pháp nhiệt (đun nóng): 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 thì một cấu tử sẽ tách ra
dạng tinh thể 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 thoáng mà quá trình kết tinh
đó xảy ra ở nhiệt cao hay thấp và đôi khi phải dùng đến máy lạnh.
1.1.2. Bản chất của sự cô đặc do nhiệt

Để tạo thành hơi( trạng thái tự do) thì tốc độ chuyện động vì nhiệt của các phân tử chất
lỏng gần mặt thoáng lớn hơn tốc độ giới hạn. Phân tử khi bay hơi sẽ thu nhiệt để khắc
phục lực liên kết ở trạng thái lỏng và trở lực bên ngoài. Do đó, ta cần cung cấp nhiệt để
các phần tử đủ năng lượng thực hiện quá trình này.
Bên cạnh đó sự bay hơi chủ yếu do các bọt khí hình thành trong quá trình cấp nhiệt và
chuyển động liên tục, do chênh lệch khối lượng riêng các phần tử ở trên bề mặt và dưới
đáy tạo nên sự tuần hoàn tự nhiên trong nồi cô đặc. Tách khong khí và lắng keo (protit) sẽ
ngăn được sự tạo bọt khi cô đặc.
1.1.3. Các thiết bị cô đặc nhiệt
9


•

Cấu tạo về thiết bị cô đặc nhiệt

Các loại thiết bị cô đặc đun nóng bằng hơi được dùng phổ biến, gồm hai phầnchính:
a) Bộ phận đun sôi dung dịch ( phòng đốt)trong đó bố trí bề mặt truyền nhiệt để đun sôi
dung dịch.
b) Bộ phận bốc hơi (phòng bốc hơi ) là một phòng trống, ở đây hơi thứđược tách khỏi hỗn
hợp lỏng-hơi của dung dịch sôi (khác với thiết bị chỉ cóphòng đốt).
Có thể cấu tạo thêm bộ phận phân ly hơi-lỏng ở trong phòng bốc hơi hoặc ở trên ống dẫn
hơi thứ, để thu hồi các hạt dung dịch bị hơi thứ mang theo với yêu cầu đơn giản, gọn,
chắc, dễ chế tạo, sửa chữa, lắp ráp, các chi tiết phải quychuẩn hoá, giá thành rẻ.
Yêu cầu kỹ thuật của thiết bị:
Chế độ làm việc ổn định, ít bám cặn, dễ làm sạch, dễ điều chỉnh và kiểmtra.
Cường độ truyền nhiệt lớn( hệ số truyền nhiệt K lớn).
Phân loại thiết bị:
-Theo sự bố trí bề mặt truyền nhiệt: nằm ngang, thẳng đứng,loại nghiêng;
-Theo cấu tạo bề mặt truyền nhiệt: vỏ bọc ngoài, ống xoắn, ống chùm;

-Theo chất tải nhiệt: đun nóng bằng dòng điện, bằng khói lò, bằng hơinước, bằng chất tải
nhiệt đặc biệt;
Ttheo tính chất tuần hoàn của dung dịch: tuần hoàn tự nhiên, tuần hoàn cưỡng bức.
•

Một số thiết bị cô đặc

Thiết bị cô đặc có ống tuần hòan ở tâm
Nguyên tắc làm việc:
Dung dịch trong ống truyền nhiệt sôi tạo thành hỗn hợp hơi-lỏng có khối lượng riêng
giảm đi và bị đẩy từ dưới lên trên miệng ống. 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 trong ống ít hơn,vì vậy khối lượng riêng của hỗn hợp hơi-lỏng ở đây lớn hơn trong ống
truyền nhiệt, sẽ bị đẩy xuống dưới. Kết quả là trong thiết bị có chuyển động tuần hoàn tự
10


nhiên từ dưới lên trong ống truyền nhiệt và từ trên xuống trong ống tuần hoàn.Tốc độ
tuần hoàn càng lớn thì hệ số cấp nhiệt phía dung dịch càng tăng và quá trình đóng cặn
trên bề mặt truyền nhiệt cũng giảm. Tốc độ tuần hoàn thường không quá 1,5 m/s.Khi
năng suất thiết bị lớn có thể thay ống tuần hoàn bằng vài ống có đường kính nhỏ hơn.
Phía trên phòng đốt là phòng bốc hơi trong đó có bộ phận tách bọt dùng để tách các giọt
lỏng do hơi thứ mang theo.
-

Ưu điểm: cấu tạo đơn giản, dễ sửa chữa và làm sạch.

-

Nhược điểm: tốc độ tuần hoàn bị giảm vì ống tuần hoàn cũng bị đun nóng.

11


Thiết bị cô đặc phòng đốt ngoài kiểu đứng
Nguyên tắc làm việc: Dung dịch được đưa vào phòng đốt 1 liên tục và đi trong các ống
truyền nhiệt, còn hơi đốt được đi vào trong phòng đốt và đi ở khoảng giữa ống truyền
nhiệt với vỏ thiết bị để đun sôi dung dịch. Dung dịch tạo thành hỗn hợp hơi lỏng đi qua
ống 3 vào phòng bốc hơi 2, ở đây hơi thứ tách ra đi lên phía trên, còn dung dịch đi theo
ống tuần hoàn 5 trộn lẫn với dung dịch mới đi vào phòng đốt. Khi nồng độ dung dịch đạt
yêu cầu được trích một phần ra ở đáy phòng bốc làm sản phẩm, đồng thời liên tục bổ
xung dung dịch mới vào thiết bị. Do chiều dài ống truyền nhiệt lớn nên cường độ tuần
hoàn lớn và cường độ bốc hơi lớn.
-

Ưu điểm: năng suất cao,

-

Nhược điểm: Cồng kềnh, tốn nhiều vật liệu chế tạo.

12


Thiết bị cô đặc phòng đốt ngoài kiểu nằm ngang
Nguyên lý làm việc: Dung dịch được đưa vào thiết bị và đi vào ống truyền nhiệt chữ u từ
trái sang phải ở nhánh dưới lên nhánh trên rồi lại chảy về phòng bốc ở trạng thái sôi, dung
môi tách ra khỏi dung dịch bay lên qua bộ phận tách giọt và ra ngoài, còn nồng độ dung
dịch tăng dần tới nồng độ yêu cầu.sau đó tháophần dung dịch ra làm sản phẩm và tiếp tục
cho dung dịch mới vào thực hiện một mẻ mới.

-

Ưu điểm: Phòng bốc có thể tách ra khỏ phòng đốt dễ dàng để làm sạch và sửa
chữa.

-

Nhược điểm: Cồng kềnh, cấu tạo phức tạp làm việc gián đoạn, năng suất thấp.

Thiết bị cô đặc tuần hoàn cưỡng bức
Nguyên tắc làm việc:
Dung dịch được bơm đưa vào phòng đốt liên tục và đi trong các ống trao đổi nhiệt từ
dưới lên phòng bốc, còn hơi đốt được đưa vào phòng đốt ở khoảng giữa các ống truyền
nhiệt với vỏ thiết bị. Dung dịch được đun sôi trong ống truyền nhiệt với cường độ sôi cao
và lên phòng bốc. Tại bề mặt thoáng dung dịch ở phòng bốc, dung môi tách ra bay lên và
13


đi qua bộ phận tách giọt rồi sang thiết bị ngưng tụ baromét, còn dung dịch trở lên đậm
đặc hơn trở về ống tuần hoàn ngoài trộn lẫn với dung dịch đầu tiếp tục được bơm đƣa vào
phòng đốt. Khi dung dịch đạt nồng độ yêu cầu thì ta luôn luôn lấy một phần dung dịch ra
ở đáy phòng bốc ra làm sản phẩm. Tốc độ dung dịch trong ống truyền nhiệt khoảng từ 1,5
đến 3,5 m/s do đó hệ số cấp nhiệt lớn hơn tuần hoàn tự nhiên từ 3 đến 4 lần và có thể làm
việc trong điều kiện nhiệt độ hữu ích nhỏ từ 3 đến 5 độ vì cường độ tuần hoàn chỉ phụ
thuộc vào năng suất của bơm.
-

Ưu điểm: Năng suất cao cô đặc được những dung dịch có độ nhớt lớn mà tuần
hoàn tự nhiên khó thực hiện.

-

Nhược điểm: Tốn nhiều năng lượng cung cấp cho bơm.

1.1.4. Lựa chọn thiết bị cô đặc
Chọn thiết bị cô đặc chảy màng- màng chảy xuôi, ống dài, buồng đốt trong, hệ thống 3
nồi, xuôi chiều, liên tục.
Nguyên lí làm việc:

14


Dung dịch được đưa từ đáy phòng đốt vào trong các ống trao đổi nhiệt với mức chất lỏng
chiếm khoảng từ 1/4 đến 1/5 chiều cao của ống truyền nhiệt. Hơi đốt đi vào phòng đốt ở
khoảng giữa các ống truyền nhiệt với vỏ thiết bị, dung dịch được đun sôi với cường độ
lớn và hơi thứ tách ra ngay trên bề mặt thoáng của dung dịch ở trong ống truyền nhiệt và
hơi chiếm hầu hết tiết diện của ống và chuyển động từ dưới lên với vận tốc rất lớn khoảng
20 m/s kéo theo màng chất lỏng ở bề mặt ống cùng đi lên, và màng chất lỏng đi từ dưới
lên tiếp tục bay hơi làm nồng độ dung dịch tăng lên dần đến miệng ống là đạt nồng độ cần
thiết, hơi thứ đi lên đỉnh tháp qua bộ phận tách giọt sang thiết bị ngƣng tụ barômét, còn
dung dịch chảy xuống ống tuần hoàn ngoài và một phần được lấy ra làm sản phẩm, một
phần về trộn lẫn với dung dịch đầu tiếp tục đi vào phòng đốt. Hoặc có thể tháo hoàn toàn
dung dịch đậm đặc làm sản phẩm khi chênh lệch giữa nồng độ đầu và cuối yêu cầu không
lớn. Thiết bị này có hệ số truyền nhiệt lớn khi mức chất lỏng thích hợp, nếu mức chất
lỏng quá cao thì hệ số truyền nhiệt giảm vì tốc độ chất lỏng giảm, ngƣợc lại nếu mức chất
lỏng quá thấp thì phía trên sẽ bị khô, khi đó quá trình cấp nhiệt ở phía trong ống nghĩa là
quá trình cấp nhiệt từ thành ống tới hơi chứ không phải lỏng do đó hiệu quả truyền nhiệt
giảm đi nhanh chóng.
Ưu điểm:
Hệ thống cô đặc ở áp suất không cao, nhiệt độ sôi không cao thich hợp để cô đặc dung

dịch dễ biến tính, tránh hư hỏng sản phẩm phù hợp với dung dịch thực phẩm, chứa đường
và một số vitamin.
Dùng hệ cô đặc 3 nồi nên tiết kiệm được chi phí hơi đốt do tận dụng hơi thứ của nồi trước
làm hơi đốt nồi sau.
Cô đặc dạng màng lưu chất chỉ dàn đều trong ống và bốc hơi nhẹ nhàng. Sử dụng ống dài
giúp tăng thời gian lưu để bốc hơi được tốt hơn, dung dịch chảy màng qua bề mặt 2
truyền nhiệt 1 lần nên tránh được tác dụng nhiệt độ lâu làm biến tính dung dịch.
Nồng độ xoài ở đây thực chất là nồng độ đường vì sau khi ép nước xoài nồng độ đường là
lớn nhất, nồng độ các chất khác rất nhỏ coi như mức ảnh hưởng không đáng kể. Tuy
nhiên việc muốn giữ lại các chất đó sau cô đặc xong ta phải quan tâm đến nhiệt độ quá

15


trình. Đồng thời việc chảy xuôi chiều giúp nhiệt độ không cao quá ở phần cuối để làm
biến tính dung dịch do sự quá nhiệt cục bộ.
Hệ số truyền nhiệt lớn.
Áp suất thuỷ tĩnh nhỏ, do đó tổn thât thuỷ tĩnh bé.
Nhược điểm:
Hệ cô đặc nhiều nồi đòi hỏi chi phí cho thiết bị nhiều hơn, cũng như diện tích nhà xưởng
lớn hơn.
Khó làm sạch vì ống dài, khó điều chỉnh khi áp suất hơi đốt và mức dung dịch thay đổi.
1.2.Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chính
Được chia làm 3 nhóm sau:
•

Tác động nhiễu cho phép ổn định:

•

Lưu lượng, nhiệt độ dòng nhập liệu: Gđ, tđ

•

Áp suất của hơi đốt: Pđ

Đây là các yếu tố ta có thể kiểm soát được chúng, có thể định được chúng.
Đối với dòng nhập liệu các thông số cơ bản lưu lượng, nồng độ, nhiệt độ, sẽ có ảnh
hưởng đến chất lượng dòng sản phẩm, cũng như ảnh hưởng đến diễn bién của quá trình
cô đặc.
Ảnh hưởng của dòng lưu lượng nhập liệu:
Nếu lưu lượng như ta đã tính là 1000kg/h và các yếu tố khác đều ổn định thì quá trình cô
đặc xảy ra đúng như ta dự đoán, chất lượng dòng thành phẩm được bảo đảm.
Nhưng nếu:
Nhỏ hơn 1000kg/h ( trong khoảng cho phép): quá trình cô đặc xảy ra nhanh, có thể
không đủ dung dịch cho quá trình cấp nhiệt của hơi đốt, điều này có thể ảnh hưởng sự
sôi trong nồi, hơi bốc lên nhiều, ảnh hưởng đến độ chân không, ành hưởng đến chất
lượng sản phẩm. trong trường hợp xấu nhất tức là khi lưu lượng quá ít có thể gây cháy

16


ống truyền nhiệt, cháy sản phẩm, kết quả là quá trình cô đặc sẽ không diễn ra như mong
muốn.
Lớn hơn 1000kg/h ( trong khoảng cho phép): lúc này lượng nhiệt do bốc hơi đốt cần cấp
sẽ ko đủ để làm bay hơi dung môi, nồng độ dòng thành phẩm không đạt, vì ở đây dung
dịch chỉ chảy qua dàn ống 1 lần không có tuần hoàn trở lại nên nếu lưu lượng nhiều hơn
khi ta tính toán thì lượng nhiệt không đủ đua dung dịch đến nồng độ đến nồng độ mong
muốn. trường hợp xấu nhất là khi lưu lượng quá lơn sẽ ngập trong các ống truyền nhiệt,
giảm khoảng không gian bốc hơi, ảnh hưởng đến quá trình bốc hơi, quá trình cô đặc

không diễn ra được.
1.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ nhập liệu:
Quá trình cô đặc chủ yếu là dựa vào đặc tính sôi của dung dịch hay dựa vào đặc tính
nhiệt độ. Do đó yếu tố nhiệt độ là có ảnh hưởng nhiều đến quá trình cô đặc. theo tính
toán nhiệt độ dòng nhập liệu khi vào tháp là 114,72 oC thì sự sôi xảy ra. Mặc dù đã có gia
nhiệt ban đầu cho dòng nhập nhiệu, nhưng thiết bị gia nhiệt cũng là đối tượng công nghệ,
cũng ảnh hưởng các yếu tố bên ngoài, cụ thểở đây là nhiệt độ dòng nhập liệu tại bồn
chứa. Do khong xét đến thiết bị gia nhiệt cho nên ta xem như chỉ xét nhiệt độ dòng nhập
liệu sau khi ra khỏi thiết bị gia nhiệt.:
Nếu thấp hơn 114,72 oC: dung dịch sẽ ko sôi khi vào nồi, ta lại phải tốn nhiệt của hơi
đốt, nhưng do đặc điểm của thiết bị là dung dịch chỉ chảy qua một lần từ trên xuống khi
đi hết chiều cao của ống truyền nhiệt, ảnh hưởng đến chất lượng dòng thành phẩm (nồng
độ thấp hơn).
Nếu nhiệt độ cao hơn trong khoảng cho phép thì không ảnh hưởng nhiều đến quá trình
cô đặc.
Đối với hơi đốt vì sử dụng hơi nước bảo hoà để cấp nhiệt cho nên thông số áp suất là có
ảnh hưởng nhiều nhất đến hiệu quả truyền nhiệt, lưu lượng đốt cũng ảnh hưởng nhưng
không nhiều.
1.2.2. Ảnh hưởng của áp suất:
Nếu áp suất thấp tức nhiệt độ hơi đốt thấp sẽ có ảnh hưởng lớn hiệu suất truyền nhiệt,
không đủ nhiệt lượng để cung cấp cho dung dịch sôi, nồng độ dung dịch không đạt, cho
17


dù ta có tăng lưu lượng hơi đốt lên cũng không thể đáp ứng đủ cho quá trình truyền nhiệt
vì động lực của quá trình truyền nhiêtk là do chênh lệch nhiệt độ của hai dòng “nống” và
“ lạnh”.
Nếu áp suất cao: nếu cao ở mức cho phép thì không ảnh hưởng nhiều nhưng nếu quá cao
sẽ ảnh hưởng đến thiết bị, do tạo áp lực cao bề dày buồng đốt sẽ không đáp ứng được
tính bền từ đó dẫn đến hư hỏng thiết bị, nghiêm trọng có thể gây cháy nổ. do đó khi sử

dụng hơi đốt người ta thường phải kiểm tra áp lực để tránh gây tai nạn chết người.
1.2.3. Ảnh hưởng của lượng hơi đốt:
Yếu tố nay không ảnh hưởng nhiều. nếu lưu lượng thấp sẽ không đủ hơi cấp nhiệt cho
dung dịch. Nếu lưu lượng cao thì không ảnh hưởng nhiều nhưng như vậy sxe gây tổn
thất nhiệt, cũng có thể làm tăng áp lực cho buồng đốt.
Tác động nhiều kiểm soát được nhưng không thể ổn định
Ảnh hưởng của nồng độ dòng nhập liệu:
Nồng độ dòng nhập liệu ban đầu là 10 brix khi tính toán ta đã cho ra nồng độ này ổn
định do đó khi vào trong nồi sự sôi sẽ xảy ra nhưng nếu:
Nồng độ nhỏ hơn 10birx: sự sôi vẫn diễn ra (trong khoảng cho phép), nhưng nếu quá nhỏ
thì nồng độ sản phẩm sẽ không đạt yêu cầu.
Nồng độ lớn hơn 10 brix: dòng nhập liệu vào nồi không sôi được, phải tốn thêm một
lượng nhiêtk để nâng nhiệt độ dòng lên khi đó quá trình cô đặc mới diễn ra. Điều này sẽ
gây tổn thất nhiệt của hơi đốt, và làm tăng nồng độ của dòng sản phẩm.
Tác động không kiểm soát được:
Các thông số này ta không thể kiểm soát được, khi tính toán ta chỉ dựa theo kinh nghiệm,
các thông thức thực nghiệm để tính toán do đó không thể chính xác được, khong thể
tránh khỏi sai số lớn.Ta có thể xét đến hai thông số có ảnh hưởng nhiều đến quá trình cô
đặc:
Nhiệt tổn thất: Qtt
Hệ số truyền nhiêtk: K
18


Xét thông số nhiệt tổn thất Qtt:
Khi tính ta cho nhiệt tổn thất ra môi trường là 5% lượng nhiệt do hơi đốt cung cấp tuy
nhiên đây chỉ là con số thực nghiệm không thể tính được do đó để kiểm soát nó là rất
khó và chúng ta không thể điều chỉnh được, chỉ có thể giảm đến mức thấp nhất(cách
nhiệt).
Xét hệ số truyền nhiệt K:

Khi tính toán ta dựa theo công thức, các thông số từ thực nghiệm do đó không thể chính
xác được. Theo thời gian lớp cáu tăng lên sẽ ảnh hưởng đến hệ số K và sẽ ảnh hưởng đến
hiệu suất truyền nhiệt của hơi đốt, ảnh hưởng đến chất lượng dòng thành phẩm. thông số
này ta không thể kiểm soát, điều chỉnh được.
1.3.Các thiết bị và mô tả đặc tính của từng thiết bị
 Thiết bị chính:

Nồi cô đặc dạng màng (đặc tính mô tả ở trên)
Các hãng có thiết bị tương ứng: Công ty TNHH JCEM Việt Nam , JIMEN Việt Nam,
công ty cổ phần công nghệ Minh Đức,…
 Thiết bị phụ:

Thiết bị ngưng tụ baromet (được trình bày ở phần thiết bị phụ).
Các hãng có thiết bị tương ứng: Công ty cổ phần tập đoàn Hải Âu Việt Nam, Công ty
trách nhiệm hữu hạn thiết bị điện lạnh Shanghai Wanxiang, …
Thùng cao vị
Bơm nhập/ tháo liệu
Bơm chân không
Thiết bị gia nhiệt dạng ống chùm

19


Cấu tạo – nguyên lí hoạt động
Thiết bị gồm có vỏ hình trụ, hai đầu lắp lưới ống, các ống truyền nhiệt được lắp chặt vào
lưới ống. Một chất tải nhiệt đi trong các ống truyền nhiệt, còn chất tải nhiệt kia đi vào
khoảng trống giữa ống và vỏ. Hơi bão hoà truyền nhiệt ngưng tụ chảy thành màng ra
ngoài.
-

Ưu điểm: chắc chắn, gọn, tốn ít kim loại, dễ làm sạch ở phía trong ống.

-

Nhược điểm: khó làm sạch khoảng không gian trống giữa vỏ và ống truyền nhiệt, khó
chế tạo bằng những vật liệu không nông và hàn được (như thép, gang, silic,…).

1.4.Các tài liệu tham khảo và website
/>Giáo trình công nghệ chế biến rau quả- Đặng Thị Yến
Giáo trình công nghệ chế biến rau quả- Lê Văn Việt Mẫn
Tài liệu.vn.org

20


PHẦN 2. TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ THIẾT BỊ
2.1. Các thông số ban đầu và lựa chọn tiêu chuẩn
Năng xuất nhập liệu: Gđ= 1000kg/h
Nồng độ dung dịch nhập liệu: xđ=0,1
Nồng độ dung dịch sản phẩm:xc=0,6
Áp suất hơi đốt đi vào nồi I: P1= 1atm
Áp suất hơi thứ đi vào thiết bị ngưng tụ Pnt=0,1 atm
2.2. Sơ đồ công nghệ và giải thích công nghệ
2.2.1. Sơ đồ công nghệ

21


2.2.2. Giải thích công nghệ:
• Nguyên liệu

Yêu cầu:
Quả cần có hàm lượng cao các chất đường, acid, chất thơm, chất màu và dịch quả cần
có hương vị màu sắc tự nhiên của quả.
Quả xoài được đưa vào chế biến cần tươi tốt, không bầm dập, sâu bệnh và có độ chín
thích hợp. vì nếu quả chưa đủ chín cho dịch quả có hàm lượng đường thấp, độ acid cao
và độ chua cao, hương thơm không đầy đủ, quả chưa chín có độ cứng cao vì mô và

22


thành tế bào chứa nhiều prôtpectin. Quả quá chín thì mô quá mềm, protopectin chuyển
thành pectin có thể có mùi úng.
Có thể sử dụng quả có khuyết tật vòng ngoài võ nhưng bên trong lành lặn và không
ảnh hưởng tới chất lượng dịch quả. Kích thướt và hình dáng quả cũng ít ảnh hưởng đến
chất lượng nước quả, nên trong sản xuất không quy định về kích thướt và hình dáng
quả.
• Phân loại:
Mục đích: chuẩn cho quá trình bổ quả tách hạt
Phân loại, loại trừ những quả không đủ quy cách, sâu bệnh, men mốc, thối hỏng.
Phân chia nguyên liệu đồng đều về kích thướt, hình dạng, màu sắc, độ chín.
Yêu cầu:
Mức độ nguyên vẹn: chọn xoài chín hoàn toàn, có màu vàng hấp dẫn, quả dày, có vị
chua ngọt, mùi thơm ngon, không nát, không thối hỏng.
Thiết bị: Thực hiện phân loại thủ công trên băng tải con lăn
• Rửa
Mục đích công nghệ: chuẩn bị cho quá trình bổ quả và tách hạt
Nhằm loại trừ các tạp chất cơ học như đất, cát, bụi và làm giảm lượng vi sinh vật ở
ngoài vỏ nguyên liệu.
Tẩy sạch một số chất hoá học gây độc hại được dùng trong kỹ thuật nông nghiệp như
phân trừ sâu, thuốc bảo vệ thực vật,…

Rửa lần 1: Rửa bằng nước giếng khoang đã qua xử lí
Dùng máy rửa có sụt khí
Mục đích: loại bỏ đất, vi sinh vật bám trên trái.
Rửa 2: rửa bằng nước clorin 5ppm
Thời gian ngâm : 8-10 phút.
• Bổ quả, tách hạt:
Mục đích công nghệ: chuẩn bị
Nhằm loại bỏ phần không sử dụng đuợc, giá trọ dinh dưỡng thấp, có thể ảnh hưởng
xấu đến chất lượng sản phẩm.
Yêu cầu:
Đảm bảo vệ sinh, tránh thất thoát và bị dập nguyên liệu, làm giảm giá trị sản phẩm.
Vết cắt ngọt, không bị dập, ít phần bỏ. Vì vậy yêu cầu dao phải bén, công nhân lành
nghề.
• Nghiền
Mục đích: phân chia nguyên liệu chứa dịch và thịt quả mịn.
• Lọc
Lần 1: lọc hương nhằm thu lại nước ép một cách tối đa
Lần 2: lọc ly tâm: loại bỏ thịt quả nhỏ, chấm đen, loiạ bỏ tối đa pectin tránh làm dung
dịch đục trong quá trình cô đặc.
• Gia nhiệt
Nâng nhiệt độ của dung dịch xoài đến nhiệt độ sôi.
Thiết bị gia nhiệt
• Cô đặc
Mục đích:
23


Khai thác: nhằm tăng brix dịch qua rtheo mong muốn
Bảo quản: tăng nồng độ dung dịch nên hạn chế sự phát triển của vi sinh vật và kéo dài
thời gian bảo quả

Nồi 1: 65-70oC
Nồi 2: 60-63oC
Nồi 3: 55 ÷ 62 oC
Đóng túi tiệt trùng Aseptic
Máy đóng túi 2 đầu đóng, tui bằng bạc Aseptic tiệt trùng
Lưu kho bảo quản
Nhiệt độ bảo quản: 4-8 oC
2.3. Tính toán cho thiết bị chính
2.3.1. Cân bằng vật chất và năng lượng:
 Kí hiệu các đại lượng:

24


Kí hiệu
G
W
D
x
Q
i”
r
c
Qtt
Qcđ
P
ΔP
t
Δt
ts

θ
φ

đơn vị
kg/h, kg/s
kg/h, kg/s
kg/h, kg/s
%KL
%KL
kJ/kg.W
kJ/kg
kJ/kg
kJ/kg.độ
kJ/kg
kJ/kg
at
at
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
%

“1”

“2”
“3”
“đ”
“w”
“D”

ý nghĩa
suất lượng dung dịch
suất lượng hơi thứ
suất lượng hơi đốt
nồng độ dung dịch xoài
nồng độ trung bình của dung dịch xoài
nhiệt lượng có ích
entaphi của hơi
ẩn nhiệt ngưng tụ
nhiệt dung riêng
nhiệt lượng tổn thất
nhiệt cô đặc
áp suất
chênh lệch áp suất
nhiệt độ
chenh lệch nhiệt độ
nhiệt độ trung bình của dung dịch
nhiệt độ của dung dịch
nhiệt độ nước ngưng
độ ẩm của hơi bão hoà
kí hiệu ứng với đầu ra của nồi 1
kí hiệu ứng với đầu ra của nồi 2
kí hiệu ứng với đầu ra của nồi 3
kí hiệu ứng với nhập liệu

kí hiệu ứng với hơi thứ
kí hiệu ứng với hơi đốt

 Sơ đồ
1. Chọn tỷ lệ ơi thứ W1 :W2 =m
2. Tính W1,W2,G,x

B1: Chọn tỷ lệ hiệu áp suất: Δp1: Δp2 =a, Δp2= ΔP;
B2: Tính ra áp suất tại mỗi nồi p1, p2, p3, pw1, pw2, pw3;
B3: Xác định nhiệt độ tại mỗi nồi t1, t2, t3, tw1, tw2, tw3;
B4: Xác định nhiệt độ tổn thất cho mỗi nồi;
B5: Xác định nhiệt độ sôi của mỗi nồi;
B6: Xác định nhiệt độ chênh lệch hữu ích mỗi nồi;
B7: Kiểm tra điều kiện:
3. Nếu điều kiện thỏa thì ngừng, nếu điều kiện không thỏa thì lặp lại từ B1.
4. Tính lại W1, W2, W3,D theo phương trình cân bằng của nồi 1, nồi 2, nồi 3
5. Kiểm tra điều kiện:

W= ≤ 5%
Nếu điều kiện đạt được thì ta tính tiếp, nếu không đạt được thì ta lặp lại từ B1
 Công thức tính toán:
25