TÍNH TOÁN và THIẾT kế hệ THỐNG THANH TRÙNG nước QUẢ SARI CÔNG SUẤT 1000 KGH

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
ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG
THANH TRÙNG NƯỚC QUẢ SARI CÔNG SUẤT
1000 KG/H
(Hệ: Đại Học Chính Quy)

Tên sinh viên
Nguyễn Thị Thùy Trang

Lớp
05DHTP4

Tp.Hồ Chí Minh, Tháng 7/2017

Mã sinh viên
2005140656


MỤC LỤC


MỤC LỤC BẢNG

MỤC LỤC HÌNH ẢNH


LỜI MỞ ĐẦU
Công nghệ thực phẩm được xem là một trong những ngành học có tính ứng
dụng cao và đa dạng, đóng góp vai trò khá quan trọng trong cuộc sống hiện đại ngày
nay. Nếu từ thuở xa xưa, con người chú trọng đến cái ăn là để sống trước mắt, thì
ngày nay, con người sống với nhau không chỉ là ăn để no, mà là để thoả mãn nhu cầu
của bản thân. Ngoài ăn no, người ta còn mong ăn ngon, mặc đẹp. Đó là những lí do
góp phần cho sự phát triển không ngừng của ngành và luôn được sự xem xét, chú
trọng quan tâm của nhà nước, của các quốc gia trên thế giới và của cả hàng triệu con
người.
Để hiểu rõ, hiểu sâu về kiến thức chuyên môn trong ngành công nghệ
thựcphẩm, mỗi cá nhân cần phải ra sức học hỏi, tìm hiểu từ thầy cô, từ bạn bè, từ
sách vở, từnhiều nguồn tài liệu và từ cả trong các hoạt động thực tiễn. Học lí thuyết
là một chuyện,nhưng để hiểu và vận dụng được nó thì học trong thực tế sẽ hay hơn
nhiều.
Bởi nhận thức được điều đó, học phần “Đồ án kỹ thuật thực phẩm” đưa ra các
đềtài thiết kế thiết bị có tính ứng dụng cao trong thực phẩm nhằm đáp ứng nhu cầu
sản xuấtcủa con người. Cũng vì lí do đó, nhóm chúng em đi tìm hiểu, nghiên cứu,
thiết kế thiết bị ống lồng ống để gia nhiệt dịch sơri bằng tác nhân hơi bão hoà. Thiết
bị gia nhiệt này có tính ứng dụng cao trong các nhà máy sản xuất nước quả và sữa,
ngoài ra còn được nhiều doanh nghiệp sử dụng rộng rãi. Ngoài ra, môn học giúp sinh
viên giải quyết nhiệm vụ tính toán cụ thể về: yêu cầu công nghệ, kết cấu, giá thành
của một thiết bị trong sản xuất hoá chất - thực phẩm. Đây là bước đầu tiên để sinh
viên vận dụng những kiến thức đã học của nhiều môn học vào giải quyết những vấn
đề kỹ thuật thực tế một cách tổng hợp.

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đồ án kỹ thuật thực phẩm với đề tài tài “Tính toán và thiết kế
hệ thống thanh trùng nước quả sơ ri công suất 1000 kg/h”, bên cạnh sự nỗ lực của
bản thân, nhóm luôn nhận được sự hướng dẫn tận tình của GVHD và sự giúp đỡ của
các bạn cùng khóa. Thay mặt nhóm em xin gửi lời cảm ơn đến Ban chủ nhiệm khoa
Công nghệ thực phẩm trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm Tp. Hồ Chí Minh
đã tạo điều kiện cho nhóm được thực hiện đồ án này, xin chân thành cảm ơn Cô
Trần Lệ Thu đã tận tình hướng dẫn nhóm trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Khi thực hiện đề tài còn nhiều vấn đề chưa thể hiểu hết nên khó tránh được sai
soát trong khi tính toán nên nhóm mong nhận được sự góp ý tận tình từ Thầy Cô để
có thể hoàn thiện bài tốt hơn.
Xin chân thành cảm ơn!


PHẦN 1. TỔNG QUAN

1.1. Cơ sở lý thuyết của thiết bị trao đổi nhiệt
1.1.1. Các định nghĩa

Thiết bị trao đổi nhiệt (TBTĐN) là thiết bị trong đó thực hiện sự trao đổi nhiệt
giữa chất cần gia công với chất cần mang nhiệt hoặc lạnh.
Chất mang nhiệt hoặc lạnh được gọi chung là môi chất có nhiệt độ cao hơn
hoặc thấp hơn chất gia công, dùng để đun hoặc làm nguội chất gia công.
Chất gia công và môi trường ở pha lỏng hoặc pha hơi, gọi chung là chất lỏng.
Các chất này có nhiệt độ khác nhau.
Để phân biệt mỗi thông số φ là của chất lỏng nóng hay chất lỏng lạnh, đi vào
hay ra khỏi thiết bị, người ta quy ước:
-

Dùng chỉ số 1 để chỉ chất lỏng nóng: φ1.

-

Dùng chỉ số 2 để chỉ chất lỏng nóng: φ2.

-

Dùng dấu “ ‫ “ ׳‬để chỉ thông số vào thiết bị: φ1‫ ;׳‬φ2‫׳‬

-

Dùng dấu “ ‫ “ ״‬để chỉ thông số vào thiết bị: φ1‫ ;״‬φ2‫״‬
Ví dụ:

Hình 1.1Sơ đồ khối của thiết bị trao đổi nhiệt
1.1.2. Phân loại các thiết bị trao đổi nhiệt
a. Phân loại theo nguyên lý làm việc của TBTĐN
1) TBTĐN tiếp xúc (hay hỗn hợp), là loại TBTĐN trong đó chất gia công và môi chất

tiếp xúc nhau, thực hiện cả quá trình trao đổi nhiệt và trao đổi chất, tạo ra một hỗn
hợp. Ví dụ bình gia nhiệt nước bằng cách sục 1 dòng hơi.
2) TBTĐN hồi nhiệt, là loại thiết bị TĐN có mặt trao đổi nhiệt được quay, khi tiếp xúc

chất lỏng 1 mặt nhận nhiệt, khi tiếp xúc chất lỏng 2 mặt tỏa nhiệt. Quá trình TĐN là


không ổn định và trong mặt trao đổi nhiệt có sự dao động nhiệt. Ví dụ: bộ sấy không
khí quay trong lò hơi nhà máy nhiệt điện.
3) TBTĐN vách ngăn, là loại TBTĐN có vách ngăn rắn cách chất lỏng nóng và chất

lỏng lạnh và 2 chất lỏng TĐN theo kiểu truyền nhiệt. Loại TBTĐN đảm bảo độ kín
tuyệt đối giữa 2 chất, làm cho chất gia công được tinh khiết và vệ sinh, an toàn, do đó
được sử dụng rộng rãi trong mọi công nghệ.
4) TBTĐN kiểu ống nhiệt, là loại TBTĐN dùng ống nhiệt để truyền tải nhiệt từ chất

lỏng nóng đến chất lỏng lạnh. Môi chất trong các ống nhiệt nhận nhiệt từ chất lỏng 1,
sôi và hóa hơi thành hơi bão hòa khô, truyền đến vùng tiếp xúc chất lỏng 2, ngưng
thành lỏng rồi quay về vùng nóng để lặp lại chu trình.Trong ống nhiệt, môi chất sôi,
ngưng và chuyển động tuần hoàn, tải một lượng nhiệt lớn từ chất lỏng 1 đến chất
lỏng 2.
b. Phân loại TBTĐN theo sơ đồ chuyển động chất lỏng, với loại TBTĐN có vách ngăn.
1) Sơ đồ song song cùng chiều
2) Sơ đồ song song ngược chiều
3) Sơ đồ song song đổi chiều
4) Sơ đồ giao nhau 1 lần
5) Sơ đồ giao nhau nhiều lần
c. Phân loại TBTĐN theo thời gian

Thường phân ra 2 loại:
1) Thiết bị liên tục (ví dụ bình ngưng, calorife).
2) Thiết bị làm việc theo chu kì (nồi nấu, thiết bị sấy theo mẻ).
d. Phân loại TBTĐN theo công dụng
-

Thiết bị gia nhiệt dùng để gia nhiệt cho sản phẩm (ví dụ nồi nấu, lò hơi)

-

Thiết bị làm mát để làm nguội sản phẩm đến nhiệt độ môi trường (ví dụ tháp giải
nhiệt nước, bình làm mát dầu)

-

Thiết bị lạnh để hạ nhiệt độ sản phẩm đến nhiệt độ nhỏ hơn môi trường (ví dụ tủ cấp
đông, tủ lạnh).
1.2.

Cơ sở lý thuyết của thiết bị thanh trùng
Thanh trùng là quá trình tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh trong thực phẩm và

ức chế quá trình sinh tổng hợp độc tố của chúng. Chế độ xử lí trong quá trình thanh
trùng “nhẹ nhàng hơn” so với quá trình tiệt trùng. Do đó, quá trình thanh trùng không


làm tổn thất đáng kể giá trị dinh dưỡng và cảm quan của thực phẩm. Tuy nhiên, sau
quá trình thanh trùng, hệ vi sinh vật trong thực phẩm vẫn chưa bị tiêu diệt hết, đặc
biệt là nhóm vi sinh vật trong thực phẩm vẫn chưa bị tiêu diệt hết, đặc biệt là nhóm
vi sinh vật chịu nhiệt và vi sinh vật có khả năng sinh bào tử.
Phương pháp thanh trùng phổ biến hiện nay là phương pháp sử dụng nhiệt độ
cao và phương kết hợp nhiệt độ cao và áp suất cao.
Qúa trình thanh trùng thường gồm 3 giai đoạn:
−GĐ1: gia nhiệt mẫu thực phẩm từ giá trị nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ thanh trùng.
−GĐ2: giữ mẫu thực phẩm ở nhiệt độ thanh trùng đã chọn.
−GĐ3: làm nguội thực phẩm từ nhiệt độ thanh trùng về nhiệt độ thích hợp cho quá

trình chế biến tiếp theo trong quy trình sản xuất.
Các phương pháp thanh trùng có thể dược chia thành 2 nhóm: xử lý thực phẩm
trong bao bì và xử lý thực phẩm ngoài bao bì. Riêng phương pháp xử lý sản phẩm
ngoài bao bì thường áp dụng cho nhóm thực phẩm lỏng.
1.3.

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thanh trùng
Có 2 thông số công nghệ quan trọng nhất trong qúa trình thanh trùng là nhiệt
độ và thời. Các nhà sản xuất cần xác định một chế độ thanh trùng hợp lý để chất
lượng sản phẩm đảm bảo an toàn vệ sinh đồng thời giá trị dinh dưỡng và cảm quan
của sản phaatm cũng đạt yêu cầu. Việc lựa chọn chế độ thanh trùng sẽ phụ thuộc vào
các yếu tố sau:
−Hệ vi sinh vật trong thực phẩm

Mẫu thực phẩm trước khi đưa vào thanh trùng luôn chứa một hệ vi sinh vật.
Các nhà sản xuất cần quan tâm đến tên các loài ci sinh vật bị nhiễm và mật độ của
chúng trong mẫu thực phẩm. Theo lý thuyết, nếu các loài vi sinh vật bị nhiễm thuộc
nhóm ưa nhiệt thì chế độ thanh trùng cần phải “nghiêm ngặt” mới tiêu diệt được
chúng. Khả năng chịu nhiệt của 1 loài vi sinh vật thường được đánh giá dựa trên giá
trị “thời gian phá huỷ thập phân”. VD: loài Clostridium thermosacharolyticum có giá
trị

= 3 – 4, còn loài Clostridium botulinum có giá trị

= 0,1 – 0,3. Ngoài

ra, mật độ vi sinh vật trong mẫu ban đầu càng cao thì việc tăng nhiêt độ và thời gian
xử lý là rất cần thiết để đảm bảo sản phẩm có xác suất tái nhiễm thấp.


−Trạng thái vật lý của thực phẩm

Thực phẩm lỏng có hệ số truyền nhiệt cao hơn thực phẩm rắn vì trong quá trình
thanh trùng sẽ xuất hiên các dòng đối lưu trong sản phẩm. Các chỉ tiêu như hàm
lượng chất khô, độ nhớt... sẽ ảnh hưởng đến hệ số truyền nhiệt của thực phẩm lỏng.

Đối với thực phẩm rắn, sự truyền nhiệt xảy ra chủ yếu là do sự dẫn nhiệt.
−Thành phần hoá học của thực phẩm

Việc chọn chế độ thanh trùng sẽ phụ thuộc vào giá trị pH hay độ chua của sản
phẩm. Những thực phẩm lỏng có giá trị pH cao như sữa tươi (pH ≥ 4,5) thì giá trị
nhiệt độ xử lý thường không thấp hơn 1000C để sản phẩm đạt được độ vô trùng công
nghiệp. Ngược lại những sản phẩm có pH khá thấp (pH = 3,7 – 4,5) như nước ép từ
nhóm trái cây có múi hoặc pH thấp < 3,7)một số loại rượu vang, rau trái dầm giấm...
thì có thể thanh trùng ở nhiệt độ thấp nhưng vẫn đảm bảo được độ vô trùng công
nghiệp.
Trong các thành phần hoá học của thực phẩm, cần lưu ý đến chất béo vì chúng
có hệ số dẫn nhiệt thấp.
1.4.

Các thiết bị thanh trùng và mô tả đặc tính của từng thiết bị
Người ta có thể phân loại các thiết bị thanh trùng dùng nhiệt theo yếu tố sau:
−

Theo phương thức làm việc: có thiết bị làm việc gián đoạn và thiết bị làm

việc liên tục.
−

Theo áp suất được tạo ra trong thiết bị: có thiết bị làm việc ở áp suất

thường và thiết bị làm việc áp suất. Đối với thiết bị làm việc ở áp suất được chia ra: thiết bị
có dùng áp suất đối kháng và thiết bị không dùng áp suất đối kháng.
− Theo cấu tạo: có hai loại thiết bị kiểu đứng và thiết bị nằm ngang (đối với
thiết bị gián đoạn). Loại thiết bị dùng băng tải, dây xích hay gàu tải (đối với thiết bị làm
việc liên tục).

Môi trường gia nhiệt được sử dụng trong thiết bị thanh trùng thường là hơi
nước bão hòa hay nước nóng. Dùng hơi nước làm chất truyền nhiệt có lợi là tiết kiệm
được chi phí hơi ở nhiệt độ cao, được truyền trực tiếp cho hộp và quá trình nâng
nhiệt đến nhiệt độ cần thiết nhanh. Nước nóng dùng để truyền nhiệt cho hộp trong


thiết bị thanh trùng đóng vai trò là chất truyền nhiệt trung gian và thường cũng được
nâng nhiệt bằng hơi.
1.4.1. Thiết bị thanh trùng làm việc gián đoạn

Thiết bị thanh trùng làm việc gián đoạn ở áp suất khí quyển

1.4.1.1.

Các thiết bị thanh trùng làm việc gián đoạn ở áp suất khí quyển là các thiết bị
thanh trùng có cấu tạo đơn giản nhất thường làm bằng các thùng kim loại hay thùng
gỗ hở nắp, đun nóng trực tiếp bằng lửa hay phun hơi bằng các ống hơi đặt trong các
thùng đó. Vì làm việc ở áp suất thường nên nhiệt độ thanh trùng không vượt quá
100ᴼC. Thiết bị thanh trùng hở nắp làm việc gián đoạn này được sử dụng phổ biến
trong các cơ sở chế biến đồ hộp rau quả với trang bị đơn giản hay bán cơ giới với
năng suất nhỏ và trung bình.
Thiết bị thanh trùng áp suất cao làm việc gián đoạn kiểu nằm ngang

1.4.1.2.
−

Cấu tạo: thiết bị thanh trùng kiểu nằm ngang gồm có thân hình trụ, nắp đậy kín
thiết bị có cơ cấu quay, miệng thùng tiếp xúc với nắp có gioăng cao su hoặc đệm
amiăng. Thùng được đặt nằm ngang trên chân đế. Hơi nóng vào thùng theo ống
đặt phía trên thiết bị, nước ngưng theo ống thoát ra ngoài. Các xe chở đồ được đẩy

vào thùng trên các đường ray. Phía trên thùng có lắp các thiết bị: áp kế, van xả khí

−

không ngưng, đồng hồ nhiệt độ, van an toàn.
Nguyên lí hoạt động: cho xe chở hộp vào, đậy nắp kín. Mở van xả khí cho hơi
nước vào để đuổi không khí không ngưng( 5 phút). Đóng van xả khí, tiếp tục cho
hơi vào đun nóng hộp cho đến khi đạt nhiệt độ thanh trùng. Thanh trùng xong
ngưng cho hơi vào, xả từ từ hơi trong thiết bị cho đến khi đạt áp suất khí quyển.
Mở nắp thùng, kéo xe đến khu vực xối nước lạnh.


Hình 1.2 Thiết bị thanh trùng hơi cao áp làm việc gián đoạn nằm ngang
1-Nắp thùng; 2- Cơ cấu treo nắp khi mở;3- Cửa hơi đốt vào; 4- Cửa xả
khí;5- nhiệt kế; 6- đồng hồ áp suất;7- van an toàn; 8- thân thiết bị;9- đường
ray; 10- cửa xả nước ngưng;11- xe chở đồ
Thanh trùng nằm ngang có loại dùng nước, có loại dùng hơi nhưng loại dùng
hơi được sử dụng phổ biến hơn.

Hình 1.3 Thiết bị thanh trùng hơi dạng nằm ngang
1.4.1.3.

Thiết bị thanh trùng áp suất cao làm việc gián đoạn kiểu đứng
Loại này tường tự loại nằm ngang, chỉ khác là đặt đứng. Hộp được dặt trong
các giỏ, mỗi thùng chứa từ 1 đến 4 giờ.


1 - đường cấp hơi; 2 - đường cấp nước;3 - ống dẫn khí; 4 - đường nước chảy
tràn;5 - đường nước nguội; 6 - giỏ đựng hộp tp;7 - khóa xả van ngoài; 8 -mống phân
phối hơi và ống khí; 9 - nắp nồi;10 - Bầu lắp nhiệt kế và áp kế; 11 - Van khí khí;12 ống nước đối lưu; 13 - Đối trọng.

Hình 1.4 Thiết bị thanh trùng dạng đứng
−

Cấu tạo: thiết bị hình trụ chế tạo bằng thép đen, nắp và đáy hình elip hoặc

ovan. Nắp đậy kín nhanh do có kết cấu đai xiết và mở nhanh được do có đối trọng. Phía đáy
trong thiết bị có ống hơi hình tròn hoặc chữ thập 8 và giá đỡ giỏ nguyên liệu. Giỏ nguyên
liệu 6 hình tròn làm bằng thép inox phía trên có quai, xung quanh có lỗ. Trên nắp thiết bị có
van xả khí 11. Giữa thiết bị có một bầu 10 nhô ra để lắp nhiệt kế (150ᴼC), áp kế (6at). Đáy
bầu được nối với đáy bằng ống dẫn 12 cho nước đối lưu, để nhiệt độ đo được chính xác.
Thiết bị thanh trùng cao áp làm việc gián đoạn kiểu đứng có cấu tạo gọn hơn
so với kiểu nằm ngang. Thiết bị thanh trùng này có thể làm việc với nhiều loại đồ
hộp khác nhau, ở nhiều nhiệt độ khác nhau và ngoài bao bì bằng kim loại còn có thể
thanh trùng được bao bì thủy tinh.
Tuy nhiên thiết bị thanh trùng loại này có nhược điểm là thao tác còn nặng
nhọc, thời gian thanh trùng kéo dài, năng suất chỉ thích hợp với quy mô trung bình
trở xuống và được cơ khí hóa cao.
1.4.1.4.

Thiết bị thanh trùng Lagarde
Thiết bị thanh trùng nằm ngang Lagarde lại dùng cả hơi và không khí để thanh
trùng. Hộp cũng được sắp xấp trước vào các giỏ lưới rồi mới đẩy vào thiết bị để sau
đó gia nhiệt.


Hình 1.5 Thiết bị thanh trùng hãng Lagarde
Đặc điểm cơ bản của thiết bị này là hai thống số nhiệt độ và áp suất thay đổi
không phụ thuộc nhau và phải cùng lúc theo dõi hai thông số riêng biệt. Sự khác biệt
của thiết bị này so với những loại khác là bên trong có một quạt có nhiệm vụ trộn và
đẩy khí hòa lẫn với hơi nước chuyển động vòng như trong hình. Ở đây, lượng hơi

nước được điều chỉnh để kiểm soát nhiệt độ trong thiết bị luôn đồng đều.
Khi làm nguội, người ta dùng nước ở dạng phun tia vào hỗn hợp hơi nướckhông khí để hạn chế “ sốc nhiệt” cho bao bì, đặc biệt khi thanh trùng bao bì thủy
tinh.
1.4.2. Thiết bị thanh trùng làm việc liên tục

Trong sản xuất đồ hộp, các dây chuyền được cơ khí hóa và tự động hóa,
thường được trang bị các thiết bị thanh trùng làm việc liên tục để đảm bảo chu kì làm
việc của dây chuyền liên tục. Sử dụng thiết bị thanh trùng liên tục ngoài ra góp phần
tăng năng suất lao động còn làm cho chất lượng sản phẩm tốt hơn, tiết kiệm năng
lượng và điều kiện lao động của công nhân cũng nhẹ nhàng hơn đỡ vất vả hơn. Các
thiết bị thanh trùng liên tục cho đồ hộp đựng trong bao bì thủy tinh và sắt tây được sử
dụng phổ biến là thiết bị băng chuyền, kiểu thùng quay và kiểu thủy lực.


1.4.2.1.

Thiết bị thanh trung bằng nước làm việc liên tục kiểu băng tải ở áp suất thường
Đối với các loại đồ hộp có kích thước nhỏ và không cần thanh trùng ở nhiệt
độ cao trên 100ᴼC và thời gian ngắn thì có thể sử dụng băng chuyền kín làm việc liên
tụcđi qua các thùng chứa nước nóng để nâng nhiệt và thanh trùng, sau đó qua bộ
phận nước làm lạnh hay bộ phận phun nước làm lạnh. Thời gian thanh trùng và làm
nguội được điều chỉnh vận tốc cảu băng chuyền. thiết bị thanh trùng liên tục tương
đối đơn giản, dễ dàng điều chỉnh năng suất, thuận lợi cho việc thanh trùng các loại
sản phẩm như cà chua cô đặc, vải, sari,…
1-Động cơ, hộp giảm tốc dẫn động; 2- Xích vận chuyển; 3- Lớp nước thanh
trùng; 4- Ống phun nước lạnh làm nguội; 5- Ống thoát hơi; 6- Thân thiết bị; 7- Đĩa
xích; 8- Ống hơi vào; 9- khung máy; 10- thanh gạt hộp
−

Cấu tạo: thiết bị cấu tạo tương đối đơn giản gồm hai bể chứa nước để thanh

trùng và làm nguội dài 12m và 6m. Giữa hai bể có đoạn trung gian dài 1m để phun nước. Bể
thanh trùng có đáy gồm hai lớp, lớp ngoài kín, lớp trên tiếp giáp với nước, hộp, bằng lưới.
Ống cấp hơi nước được bố trí giữa hai lớp này để đốt nóng nước cho quá trình thanh trùng.
−
Nguyên lí hoạt động: hộp sau khi ghép mí, cho vào bể thanh trùng, được các
Hình 1.6 Thiết bị thanh trùng làm việc liên tục kiểu băng chuyền

thanh gạt gạt đi. Tốc độ chuyển động của hộp được quyết định bởi thời gian thanh trùng. Ra
khỏi bể thanh trùng, hộp được phun nước làm nguội bớt trước khi cho vào bể nước lạnh để
làm nguội tiếp đến nhiệt độ 35-40ᴼC rồi đưa đi làm khô.
Loại thiết bị này được sử dụng thích hợp cho nhà máy có đồ hộp có năng suất
lớn. Tuy nhiên thiết bị đơn giản song diện tích chiếm chỗ lớn.
1.4.2.2.

Thiết bị thanh trùng liên tục bằng khí nóng dạng băng tải ở áp suất thường
Loại thiết bị này thường thanh trùng cho sản phẩm ở nhiệt độ dưới 100 0C dùng
cho các nước quả. Có thể thanh trùng được nhiều loại đồ hộp bằng sắt hay thủy tinh.
−Cấu tạo: bộ phận chính của thiết bị là bằng tải 7 chuyển động tròn nhờ động cơ và

hộp giảm tốc 9. Nhánh trên của băng tải được bọc trong hộp kín 8. Trong hộp 8 chia làm 3
vùng: vùng thanh trùng 5 có nhiệt độ không khí cao do quạt 6 cung cấp- vùng làm nguội


bằng khí trời 3 do quạt 4 cung cấp, kết hợp với nước phun thành tia nhỏ do vòi 2 cung cấpvà vùng sấy khô cuối thiết bị bằng khí trời do quạt 1 cung cấp.

Hình 1.6Sơ đồ thiết bị thanh trùng liên tục bằng khí nóng dạng băng tải
1.Quạt gió; 2.Vòi phun nước tia nhỏ làm nguội; 3. Vùng làm nguội bằng không
khí; 4. Quạt; 5. Vùng thanh trùng bằng không khí nóng; 6. Quạt gió nóng; 7. Băng
tải.

−Nguyên lí hoạt động: nước quả được gia nhiệt lên 85-95ᴼC rồi rót hộp, ghép mí và

đưa vào thiết bị thanh trùng băng tải. Qua vùng đầu tiên, hộp được thanh trùng ở nhiệt độ
cao, tiếp đến vùng hộp được làm nguội và cuối cùng là sấy khô, ra khỏi thiết bị hộp được đi
dán nhãn và bảo quản.


1.4.2.3.

Thiết bị thanh trùng liên tục với áp lực thủy lực

Hình 1.7 Thiết bị thanh trùng liên tục kiểu thủy tĩnh
−Cấu tạo:Thiết bị gồm 2 nhánh cột nước 2a và 2b nối với phòng hơi 3. Áp suất trong

vòng hơi được điều chỉnh bằng chiều cao cột nước ở hai nhánh trên. Ở đây thiết bị có bộ
phận đun nước nóng. Dây xích vô tận 1 làm nhiệm vụ chuyển giá đồ hộp từ nhánh 2a qua
phòng hơi 3 để thanh trùng sau đó qua nhánh 2b để giảm nhiệt độ từ từ và qua thùng làm
nguội 4 rồi đưa hộp ra ngoài.
−Nguyên lí hoạt động:tạo ra áp suất cao trong thiết bị thanh trùng bằng cột nước. Nếu
cột nước cao 10m thì tương áp suất dư 1at, tức là áp suất tuyệt đối 2at, như vậy tương ứng
nhiệt độ của hơi là 120ᴼC có thể điều chỉnh áp suất của hơi trong thiết bị bằng cách tăng hay
giảm chiều dài của cột nước..
−Ưu điểm: năng suất cao đến rất cao, có thể lên tới 100-200 hộp/ph.
−Nhược điểm: thiết bị cồng kềnh, có chiều cao lớn.
Các thiết bị thanh trùng kiều này tuy có khác nhau về cấu tạo chi tiết nhưng
nguyên tác cấu tạo và làm việc thì giống nhau. Thiết bị có cấu tạo đơn giản là thiết bị
của hãng Cavallo, Mỹ


1.4.2.4.

Thiết bị thanh trùng tấm bản

Hình 1.8 Thiết bị thanh trùng tấm bản hãng APV
Thiết bị thanh trùng tấm bản là thiết bị trao đổi nhiệt. Trong một số nhà máy,
người ta sử dụng thiết bị này để thanh trùng sản phẩm như: thanh trùng dịch hoa quả,
thanh trùng sữa,…
−

Cấu tạo: có thành phần cơ bản là các tấm trao đổi nhiệt. Bề mặt gồm nhiều

tấm xếp lên một khung đỡ, bên trong co các rãnh để lưu chất chuyển động. Vật liệu thường
là thép không gỉ, nhôm,...

Hình 1.9 Nguyên lí hoạt động của thiết bị thanh trùng tấm bản
−

Nguyên lí hoạt động: khi chất lỏng lưu dộng qua các khe rãnh, môi chất sẽ

chuyển động duới dạng màng mỏng nên tạo ra hệ số trao đổi nhiệt rất cao tạo điều kiện tốt
để đốt nóng hay làm lạnh lưu chất. Các tấm thường dặt sông song với nhau tạo ra các
khoảng không gian hẹp tạo nên các kênh dẫn riêng biệt cho các môi chất khác nhau.
−
Ưu điểm :
+
Có hệ số truyền nhiệt rất cao


+

Có thể tăng thêm hay giảm bớt bề mặt truyền nhiệt bằng cách lắp thêm hoặc

giảm bớt số tấm truyền nhiệt một cách nhanh chóng và dễ dàng.
+
Dễ tháo lắp khi làm vệ sinh bề mặt truyền nhiệt bằng phương pháp cơ học.
−
Nhược điểm:
+
Chế tạo các tấm truyền nhiệt thường phải qua xử lí nhiệt và gia công phức tạp.
1.4.2.5.

Thiết bị thanh trùng ống lồng ống

Hình 1.10 Thiết bị ống lồng ống
−
+
+

Cấu tạo: gồm 2 phần chính
Vỏ thiết bị: là phần không gian ba ngoài, có thể tích và đường kính lớn.
Ống thiết bị: là phần các ống nằm bên trong vỏ có cùng chiều dài, có đường

kính nhỏ hơn vỏ được bố trí lắp đặt theo một quy luật nhất định.

Hình 1.11 Cấu tạo thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống
1.Ống trong

3.Khủy nối

2. Ống ngoài

4. Ống nối

5. Mối hàn


−

Nguyên lí hoạt động: làm việc theo nguyên lý trao đổi nhiệt gián tiếp (sản

phẩm gia nhiệt và môi chất không tiếp xúc với nhau mà thông qua một bề mặt truyền nhiệt).
Môi chất nóng có thể bố trí hướng ống hoặc hướng vỏ sao cho có lợi về mặt truyền nhiệt
nhất, ngoài ra còn phải chú trọng đến dặc tính chất lỏng (độ nhớt, độ bám bẩn, sự ăn mòn,..)
và các vấn đề an toàn lao động. Qúa trình truyền nhiệt có thể là cùng chiều hoặc ngược
chiều.Thiết bị thường được dùng nhiều trong các nhà máy sữa, nước quả,...
−
Ưu điểm:
+
Có hệ số truyền nhiệt lớn
+
Dễ điều chỉnh tốc độ chảy của môi chất
+
Chế tạo đơn giản, gọn gàng.
−
Nhược điểm:
+
Cồng kềnh, giá thành cao.
+
Khó vệ sinh, sửa chữa.
1.5.

Ứng dụng của thiết bị truyền nhiệt trong công nghệ sản xuất thực phẩm [1]
Thiết bị trao đổi nhiệt trong thực phẩm dùng để đun nóng, làm nguội trong các quy

trình công nghệ thực phẩm, thực hiện các quá trình bốc hơi, ngưng tụ, chưng cất, sấy, nấu
chín, làm lạnh, gia nhiệt, thanh trùng và thu hồi nhiệt,…
Ví dụ:
− Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lồng ống dùng để ngưng tụ hoặc bay hơi môi chất
lạnh, làm quá lạnh môi chất lạnh ở thể lỏng, hay dùng đun nóng nước, làm mát
dầu, thanh trùng nước trái cây, sữa…

−

Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm dùng làm bình ngưng tụ và hơi môi chất,
làm bình quá lạnh.
Hình 1.13 Máy thanh trùng UHT sữa , nước hoa quả , trà xanh, rượu, bia


Hình 1.12 Thiết bị thanh trùng dạng ống chùm
−

Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm thường dùng trong: Bia: gia nhiệt, giải nhiệt dịch
nha trước lên men, Sữa: thanh trùng sữa (pasteurizer), Nước giải khát: gia nhiệt
syrup …

Hình 1.15 Thiết bị tiệt trùng dạng bản được dùng trong quy trình sản xuất nước trà xanh tại IFOOD


1.6.

Các tài liệu tham khảo và website
[1]. Lê Văn Việt Mẫn (chủ biên), Công nghệ chế biến thực phẩm, NXB Đại học Quốc

gia Tp. HCM,2011.
[2]. Tôn Thất Minh (chủ biên) – Phạm Anh Tuấn – Nguyễn Tấn Thành,Giáo trình các

quá trình và thiết bị trong công nghệ thực phẩm – công nghệ sinh học-Tập 2, Nhà
xuất bản Bách khoa Hà Nội,2015.
[3]. Đặng Thị Yến(Biên soạn),Bài giảng Công nghệ chế biến rau quả, Trường đại học

công nghiệp thực phẩm HCM,2013.


PHẦN 2. TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ THIẾT BI

2.1. Sơ đồ công nghệ và giải thích công nghệ
2.1.1. Giới thiệu về thành phần nguyên liệu của sản phẩm nước quả sơri

Việt Nam là một nước nhiệt đới có nền nông nghiệp phát triển, hoa quả phong
phú với sản lượng dồi dào. Nhưng quả chỉ có theo mùa, lại dễ dập nát nên rất khó
bảo quản dẫn đến giá thành cao gây nhiều bất lợi cho người trồng và người tiêu
thụ.Mặt khác, trong những năm gần đây, nhu cầu về đồ uống có cồn ở nước ta ngày
một tăng cao. Để giải quyết vấn đề đầu ra cho một số mặt hàng nông sản cũng như
đáp ứng nhu cầu đa dạng hoá sản phẩm đồ uống trên thị trường thì định hướng ưu
tiên trong quy hoạch tổng thể phát triển ngành Rượu- Bia- Nước giải khát Việt Nam
đến năm 2010 của Thủ Tướng Chính phủ ban hành ngày 06/02/2002 là ưu tiên
nghiên cứu phát triển sản phẩm đồ uống từ nguồn nguyên liệu sẵn có ở Việt Nam.
Trong đó, Sơri là một loại trái nhỏ, vỏ mỏng dễ dập, dễ hư nên phần lớn để ăn,
phần còn lại để sản xuất nước ép sơri và rượu vang. Quả sơri chứa nhiều thành phần
dinh dưỡng tốt với nhiều vitamin có lợi cho sức khoẻ và đặc biệt có chất chống oxy

hoá tốt cho làn da phụ nữ cũng như giúp chống ưng thư nên sản phẩm nước ép sơri
ngày càng được người tiêu dùng ưa thích.
a) Nguyên liệu quả sơri
 Nguồn gốc

Quả sơri (tên gọi khoa học là Malpighiaglabra L.hay là Malpighia emarginata)
là một loại cây bụi hay cây thân gỗ nhỏ, bắt nguồn từ khu vực nhiệt đới và cận nhiệt
đới. Và họ hàng gần nhất với loài M.glabra là loại M. punnicifolia được trồng phổ
biến ở Floria và Texas. Cả hai loài này được gọi chung dưới cái tên là acerola ( hay
Barbados cherry ). Đây là loại trái cây thuộc họ Mango.
Sơri chỉ là một loại cây trồng bình thường cho đến khi trường đại học y Puerto
Rico ở Rio Piedras ( Tây Ban Nha ) công bố kết quả phân tích từ trái Sơri vào năm
1945: hàm lượng vitamin C trong trái Sơri chiếm đến 4% ( khoảng 4000mg/100g
trái tươi) nhưng trung bình là 1500mg vitamin C. Trong khi đó lượng vitamin C trong


vỏ quả cam chỉ khoảng 0,05%. Lượng magie, acid pantothenin và kali trong Sơri
nhiều gấp đôi so với cam. Từ đó sơri được trồng phổ biến trên khắp thế giới.
Quả chín có màu đỏ tươi, đường kính 1-2 cm, chứa 2-3 hạt cứng, mùi thịt quả
được đánh giá giống mùi thịt quả khế.Nó là loại quả mọng, vỏ nhẵn bóng và có vị
ngọt, với hàm lượng gấp 20-40 lần cam, chanh. Sơ ri còn chứa nhiều vi chất tốt cho
sức khỏe như A, K, E, B1, B2, B3, B6, B12, sắt, magie, kali, canxi, kẽm, phospho,
chất xơ, các axit amin và một số axit béo...
Ở Việt Nam, sơri được trồng từ rất lâu đời, tập trung chủ yếu ở đồng bằng
sông Cửu Long. Tại đây sơri được trồng ở khắp các địa phương nhưng tập trung
nhiều nhấ là ở Gò Công tỉnh Tiền Giang và Bình Phú thị xã Bến Tre.

Hình 2.1 Quả sơri
 Phân loại:

Theo kết quả nghiên cứu phân loại thì ở nước ta có hai giống sơri :
−

Giống sơri chua(sơri Gò Công) là giống đang được ưa chuộng vì năng suất

cao, có vị chua ngọt thích hợp cho thị hiếu người tiêu dùng. Được tiêu thụ trong nội địa, sơri
chua thích hợp để làm sản phẩm nước ép hay xuất khẩu sang các nước như Singapore, Hồng
Công dưới dạng đông lạnh quả tươi.
−
Giống sơri ngọt(sơri Binh Phú ) cho trái nhỉn hơn và vỏ bóng đẹp hơn sơri
chua. Sơri ngọt cho năng suất cao hơn sơri chua, chủ yếu cung cấp cho thị trường nội
địa(không dùng để xuất khẩu) và sản xuất rượu vang quả.


 Đặc điểm sinh lý:

Sơri là loại cây ăn trái đa niên, có thể sống từ 30 – 40 năm, ưa nắng, chịu hạn,
phát triển tốt trên đất cát. Quả khi chín chuyển từ màu xanh sang màu đỏ tươi, có khi
vàng, thịt quả màu vàng nhạt, hạt trắng ngà. Là loại quả mọng nước có vị ngọt, chứa
nhiều nước(80%), hàm lượng vitamin C rất cao(chiếm tới 4%) và nhiều chất dinh
dưỡng khác. Cây sơri cho hoa trái quanh năm. ở điều kiện khí hậu miền Nam và nhất
là đồng bằng sông Cửu Long, mỗi tháng cho một lứa hoa trái. Nhiệt độ thích hợp để
cây phát triển là 24 – 280C.
 Thành phần hóa học của trái sơri

Thành phần hóa học của trái sơri chín gồm:
Bảng 2.1Thành phần hóa học của trái sơri trong 100g
Thành phần hoá học

Hàm lượng (g)

Nước

91,41

Đường

15

Acid citric

1,03

Protein

0,4

Lipid

0,3

Khoáng

−

+ Canxi
+ Photpho

1,2

Vitamin C

1677,6 mg

Chất xơ

1,1

Độ Brix của dịch quả

5,76 – 7,00 %

1,1

Nước chiếm 80 – 91% trọng lượng quả. Hàm lượng nước trong trái sơri tương

đối cao nên gây khó khăn trong quá trình bảo quản vì nước chính là môi trường thuận lợi để
vi sinh vật hoạt động. Trọng lượng quả từ 3,8 – 5,5g trong đó phần ăn được chiếm khoảng
80% trọng lượng quả tươi.
−

Có thể nói sơri là loại quả giàu glucid nhất trong các loại trái cây màu đỏ.

Hàm lượng glucid trong sơri ngọt tương đối cao hơn sơri chua. Hàm lượng glucid trong trái