TÌM HIỂU các THIẾT bị TRAO đổi NHIỆT (CHẦN) 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: TÌM HIỂU CÁC THIẾT BỊ TRAO ĐỔI
NHIỆT (CHẦN). TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ
THỐNG THANH TRÙNG NƯỚC QUẢ SARI CƠNG
SUẤT 1000 KG/H
(Hệ: Đại Học Chính Quy)

Tên sinh viên
Lê Thị Tú Trinh

Lớp
05DHTP5

Tp.Hồ Chí Minh, Tháng 7/2017

Mã sinh viên
2005140673


MỤC LỤ

2

MỤC LỤC BẢNG............................................................................................................5
MỤC LỤC HÌNH ẢNH...................................................................................................6
LỜI MỞ ĐẦU................................................................................................................... 7
LỜI CẢM ƠN................................................................................................................... 8
PHẦN 1. TỔNG QUAN...................................................................................................9
1.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT................................................9
1.1.1. Các định nghĩa...............................................................................................9
1.1.2. Phân loại các thiết bị trao đổi nhiệt...............................................................9
1.2. TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CHẦN.......................................................................11
1.3. CÁC THIẾT BỊ VÀ MƠ TẢ ĐẶC TÍNH CỦA TỪNG THIẾT BỊ.....................................17
1.4. CÁC HÃNG CÓ THIẾT BỊ TƯƠNG ỨNG..................................................................22
1.5. CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO VÀ WEBSITE..............................................................23
PHẦN 2. TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ THIẾT BI...............................................................24
2.1. SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ VÀ GIẢI THÍCH CƠNG NGHỆ.................................................24
2.1.1. Giới thiệu về thành phần nguyên liệu của sản phẩm nước quả sơri............24
2.1.2. Quy trình cơng nghệ....................................................................................33
2.1.3. Giải thích quy trình......................................................................................33
2.2. CAC
́ THƠNG SỚ BAN ĐÂU
̀ VÀ LƯA
̣ CHON
̣ TIÊU CHUÂN
̉ .........................................43
2.2.1. Thông số cho thiết bị:..................................................................................43
2.2.2. Thông số dịch sơ ri và chất tải nhiệt:...........................................................43
2.3. TIN
́ H TOAN
́ CHO THIÊT́ BỊ CHIN
́ H.......................................................................47

2.3.1. Tính tốn cho q trình thanh trùng............................................................47
2.3.2. Tính tốn cho q trình làm lạnh sau thanh trùng.......................................57
2.4. THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT KHÁC............................................................................64
2.5. SƠ ĐỒ THIẾT BỊ VÀ GIẢI THÍCH THIẾT BỊ............................................................68
2.6. SƠ ĐỒ BỐ TRÍ MẶT BẰNG NHÀ MÁY.....................................................................70
2.7. TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................72
PHỤ LỤC. BẢN VẼ THIẾT BỊ CHÍNH......................................................................74
(BẢN IN A3 - AUTOCAD KÈM THEO ĐÚNG TIÊU CHUẨN VẼ KỸ THUẬT)........74

3


4


MỤC LỤC BẢ
Bảng 1. 1 Sự biến đổi hàm lượng acid ascorbic (vitamin C) theo điều kiện chần, hấp
khác nhau, %.................................................................................................................... 15
Y

Bảng 2. 1 Thành phần hóa học của trái sơri trong 100g...................................................27
Bảng 2. 2 Thành phần vitamin và khoáng chất trong 100g sơri.......................................29
Bảng 2. 3 Các chỉ tiêu của đường trắng............................................................................30
Bảng 2. 4 Các chỉ tiêu của acid citric...............................................................................31
Bảng 2. 5 Thành phần các thành phần trong 100g dịch sơ ri theo đơn vị % [6]...............44
Bảng 2. 6 Khối lượng riêng của dịch sơ ri ở 57oC (kg/m3)..............................................44
Bảng 2. 7 Khối lượng riêng của dịch sơ ri ở 59,320C (kg/m3)..........................................45
Bảng 2. 8 Nhiệt dung riêng của dịch sơ ri ở 59,32 (J/kg.độ)...........................................45
Bảng 2. 9 Nhiệt dung riêng của dịch sơ ri ở 570C (J/kg.độ).............................................46
Bảng 2. 10 Hệ số dẫn nhiệt của dịch sơ ri ở 59,32 (W/m.độ)...........................................46

Bảng 2. 11 Các thông số ống trong..................................................................................51
Bảng 2. 12 Các thông số ống ngồi..................................................................................52
Bảng 2. 13 Các thơng số chính của thiết bị......................................................................56
Bảng 2. 14 Khối lượng riêng của dịch sơ ri ở 43,90C (kg/m3)..........................................57
Bảng 2. 15 Nhiệt dung riêng của dịch sơ ri ở 500C (J/kg.độ)...........................................58
Bảng 2. 16 Nhiệt dung riêng của dịch sơ ri ở 43,9oC (J/kg.độ)........................................59
Bảng 2. 17 Hệ số dẫn nhiệt của dịch sơ ri ở 43,90C (W/m.độ).........................................59
Bảng 2. 18 Thông số vật lý của nước ở -40C....................................................................60
Bảng 2. 19 Các thống số chính của q trình làm lạnh.....................................................64

5


MỤC LỤC HÌNH Ả
Hình 1. 1 Sơ đồ khối của thiết bị trao đổi nhiệt..................................................................9
Hình 1. 2 Thiết bị chần dạng đường hầm.........................................................................19
Y

Hình 2. 1 Quả sơri...........................................................................................................25
Hình 2. 2 Đường trắng.....................................................................................................30
Hình 2. 3 Thiết bị ngâm rửa của GP Graders..................................................................35
Hình 2. 4 Thiết bị phun rửa của GP Graders...................................................................35
Hình 2. 5 Thiết bị phân loại của GP Graders..................................................................36
Hình 2. 6 Hệ thống thiết bị chần bằng hơi nước..............................................................36
Hình 2. 7 Thiết bị ép.........................................................................................................37
Hình 2. 8 Hệ thống thủy phân bằng emzyme....................................................................38
Hình 2. 9 Thiết bị lọc khung bản......................................................................................38
Hình 2. 10 Thiết bị phối trộn............................................................................................40
Hình 2. 11 Thiết bị thanh trùng ống lồng ống..................................................................41
Hình 2. 12 Quy trình rót chai trong điều kiện vơ trùng....................................................41

Hình 2. 13 Quy trình dãn nhãn.........................................................................................42
Hình 2. 14 Sản phẩm nước quả Sơ ri...............................................................................43
Hình 2. 15 Trao đổi nhiệt 2 dịng lưu chất.......................................................................44
Hình 2.17 Sơ đồ ngun lí về thiết bị ống lồng ống..........................................................68
Hình 2.18 Sơ đồ mặt bằng tổng thể nhà máy sản xuất nước sơ ri....................................70

6


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 trị 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 khơng chỉ là ăn để no, mà là để thoả
mãn nhu cầu của bản thân. Ngồi ăn no, người ta cịn 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 thực
phẩm, mỗi cá nhân cần phải ra sức học hỏi, tìm hiểu từ thầy cô, từ bạn bè, từ sách
vở, từ nhiều 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 đề tài thiết kế thiết bị có tính ứng dụng cao trong thực phẩm nhằm đáp ứng
nhu cầu sản xuất của 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, ngồi ra cịn được nhiều doanh nghiệp sử dụng rộng rãi. Ngồi
ra, mơn học giúp sinh viên giải quyết nhiệm vụ tính tốn 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.

7


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đồ án kỹ thuật thực phẩm với đề tài tài “Tính tốn 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 ln 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 Cơ 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 sốt trong khi tính tốn nên nhóm mong nhận được sự góp ý tận tình từ Thầy
Cơ để có thể hồn thiện bài tốt hơn.
Xin chân thành cảm ơn!

8


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 mơi 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 thơng 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. 1 Sơ 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

9


1)

TBTĐN tiếp xúc (hay hỗn hợp), là loại TBTĐN trong đó chất gia cơng và

mơi 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 khơng 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 tồn, 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. Mơi chất trong các ống nhiệt nhận nhiệt từ

chất lỏng 1, sơi và hóa hơi thành hơi bão hịa khơ, truyền đến vùng tiếp xúc chất
lỏng 2, ngưng thành lỏng rồi quay về vùng nóng để lặp lại chu trình. Trong ống
nhiệt, mơi chất sơi, ngưng và chuyển động tuần hồn, 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
10


-

Thiết bị gia nhiệt dùng để gia nhiệt cho sản phẩm (ví dụ nồi nấu, lị 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 mơi trường (ví

dụ tủ cấp đơng, tủ lạnh).
1.2.

Tổng quan về quá trình chần
a.

Cơ sở khoa học của hệ thống chần

Chần (blanching) là một quá trình xử lý nguyên liệu ở nhiệt độ cao, sử dụng nước
nóng hoặc hơi nước. Trong trường hợp sử dụng nước nóng, người ta thường nhúng
nguyên liệu cần chần vào trong nước nóng. Quá trình chần được dùng phổ biến
trong ngành cơng nghiệp rau trái. Một trong những mục đích quan trọng của q
trình chần là ức chế các enzyme có trong nguyên liệu chế biến.
Quá trình chần được chia thành 3 giai đoạn: gia nhiệt nguyên liệu đến giá trị nhiệt
độ chần, giữ nguyên liệu ở nhiệt độ chần trong một khoảng thời gian xác định và
làm nguội nhanh nguyên liệu hoặc chuyển nhanh ngun liệu sang cơng đoạn chế
biến tiếp theo.
b.

Mục đích cơng nghệ

Như đã trình bày ở phần trên, q trình chần hiện nay được sử dụng chủ yếu trong
các quy trình cơng nghệ chế biến rau trái. Mục đích cơng nghệ của q trình chần
bao gồm:
-

Bảo quản: sự có mặt của các enzyme trong thực phẩm sẽ gây ra những biến

đổi chất lượng trong quá trình bảo quản sản phẩm, đặc biệt là một số biến đổi về

cảm quan và dinh dưỡng. Q trình chần làm vơ hoạt enzyme trong nguyên liệu
chế biến, do đó sẽ góp phần kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm. Ngoài ra, nhiệt
độ cao trong quá trình chần sẽ làm giảm mật độ tế bào vi sinh vật trong nguyên
liệu. Điều này sẽ hạn chế những biến đổi bất lợi do vi sinh vật gây nên trong các
quá trình chế biến tiếp theo, đồng thời góp phần làm tăng thời gian bảo quản thành
phẩm.
11


-

Chuẩn bị: trong cơng nghệ sản xuất rau trái đóng hộp, q trình chần có tác

dụng làm mềm sơ bộ nguyên liệu để chuẩn bị cho quá trình xếp rau trái vào bao bì.
Ngồi ra, chần cịn có tác dụng bài khí trong nguyên liệu để chuẩn bị cho quá trình
thanh trùng tiếp theo.
-

Hồn thiện: trong một số trường hợp, q trình chần có mục đích cải thiện

một vài chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm. Ví dụ như trong công nghệ sản xuất
khoai tây sấy (một dạng chip khoai tây), chần nguyên liệu có tác dụng cải thiện
màu sắc sản phẩm. Nếu khơng có q trình chần trong quy trình sản xuất, sản
phẩm khoai tây sấy dễ bị sẫm màu, giá trị cảm quan sẽ giảm đi đáng kể.
Trong lĩnh vực chế biến rau trái, quá trình chần thường được sử dụng trong sản
xuất rau trái đóng hộp và rau trái sấy. Ngồi ra, q trình chần cịn được dùng
trong quy trình chế biến tối thiểu một số loại rau để sản xuất fresh-cut.
c.

Các biến đổi của nguyên liệu

-

Vật lý: trong q trình chần, hình dạng và thể tích nguyên liệu có thể bị

thay đổi, trong một số trường hợp có thể xuất hiện những vết nứt trên bề mặt
nguyên liệu. Khi quan sát dưới kính hiển vi, người ta nhận thấy hình dạng tế bào
và mơ thực vật cũng bị thay đổi rõ rệt sau khi chần. Những thay đổi về hình dạng
và thể tích sẽ làm thay đổi cấu trúc nguyên liệu, từ đó các chỉ tiêu vật lý khác như
độ cứng, độ dai… của nguyên liệu cũng bị thay đổi theo.
Một số biến đổi vật lý sẽ ảnh hưởng có lợi cho cơng nghệ chế biến. Ví dụ như rau
trái giảm độ cứng sẽ giúp cho việc xếp chúng vào bao bì kim loại hoặc bao bì thủy
tinh dễ dàng hơn. Tuy nhiên, nếu một số chỉ tiêu vật lý bị biến đổi quá mức thì sẽ
ảnh hưởng xấu đến giá trị cảm quan của rau trái đóng hộp. Để hạn chế hiện tượng
này, các nhà sản xuất thường sử dụng phụ gia cải thiện cấu trúc – phổ biến nhất là
CaCl2 với nồng độ 1-2% trong dung dịch chần.
Một biến đổi vật lý quan trọng khác trong quá trình chần là sự khuếch tán và hòa
tan một số cấu tử từ nguyên liệu vào dung dịch chần (thường là nước nóng). Hiện
tượng này làm tổn thất thành phần dinh dưỡng có trong nguyên liệu, đặc biệt là
các hợp chất có phân tử lượng nhỏ và dễ hòa tan trong nước như đường khử, acid
12


amine, một số muối khống và vitamine. Ngồi ra, một số vi sinh vật và các hợp
chất cơ học như bụi, cát,… có mặt trên bề mặt của nguyên liệu cũng sẽ khuếch tán
vào nước nóng. Điều này có lợi cho các nhà sản xuất vì nó góp phần làm sạch
ngun liệu trong quy trình chế biến.
-

Hóa học: nhiệt độ cao trong quy trình chần sẽ thúc đẩy một số phản ứng

hóa học xày ra nhanh hơn. Các nhà sản xuất thường quan tâm đến phản ứng làm
tổn thất những cấu tử mẫn cảm với nhiệt độ, điển hình là các vitamine. Trong q
trình chần, vitamine có thể bị phân hủy bởi nhiệt hoặc bị oxy hóa. Kết quả là hàm
lượng vitamine trong nguyên liệu sau chần sẽ bị giảm đi. Trong số các vitamine
thường gặp trong rau trái, vitamine C dễ bị tổn thất nhất. Do đó, một số nhà khoa
học đề nghị dựa vào tỷ lệ tổn thất vitamine C để đánh giá về tác động tiêu cực do
quá trình chần gây ra trong các quy trình chế biến rau trái.
Ngồi ra, trong q trình chần, một số chất màu như chlorophyll cũng rất dễ bị tổn
thất. Để hạn chế điều này, các nhà sản xuất thường bổ sung sodium carbonate
(nồng độ 0,125% w/w) vào nước chần. Khi đó, màu xanh của sản phẩm sau q
trình chần sẽ được cải thiện. Tuy nhiên, theo Fellows (2000) thì nhược điểm của
giải pháp này là làm tăng tỷ lệ tồn thất ascorbic acid trong nguyên liệu rau trái.
-

Hóa lý: quá trình chần sẽ làm thốt khí ra khỏi các gian bào trong cấu trúc

mơ thực vật. Ngồi ra, q trình chần còn tạo nên những biến đổi về pha như các
hạt tinh bột trong một số loại trái cây sẽ bị hồ hóa, một số phân tử protein hịa tan
sẽ bị đông tụ… Tuy nhiên, những biến đổi này k ảnh hưởng xấu đến giá trị dinh
dưỡng của sản phẩm.
-

Sinh học: trong q trình chần, một số lồi vi sinh vật có thể bị ức chế hoặc

tiêu diệt do nhiệt độ cao làm biến tính bất thuận nghịch DNA và một số enzyme
trong tế bào.
-

Hóa sinh: các enzyme trong nguyên liệu sẽ bị vơ hoạt trong q trình chần.

Tuy nhiên, cần lưu ý đến tốc độ gia nhiệt nguyên liệu khi chần. Nếu nhiệt độ tăng
chậm trong một khoảng thời gian dài thì các enzyme sẽ xúc tác các phản ứng xảy
ra như phản ứng oxy hóa polyphenol, phản ứng thủy phân pectin, phản ứng oxy
13


hóa chất béo… Ngồi ra, việc tăng chậm nhiệt độ trong giai đoạn đầu của q
trình chần cịn làm cho hệ vi sinh vật trong nguyên liệu phát triển, gia tăng mật độ
vi sinh vật và gây ảnh hưởng xấu đến giá trị dinh dưỡng và cảm quan của sản
phẩm.
d.

Các yếu tố ảnh hưởng của q trình chần

Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chần nguyên liệu rau trái. Hai thông
số công nghệ quan trọng nhất của quá trình là nhiệt độ và thời gian.
-

Nhiệt độ: nhiệt độ chần ảnh hưởng đến mức độ vô hoạt enzyme và hệ vi

sinh vật có trong nguyên liệu. Khi tăng nhiệt độ chần thì khả năng vơ hoạt enzyme
và hệ vi sinh vật trong nguyên liệu càng cao. Tuy nhiên, nhiệt độ chần quá cao sẽ
xảy ra một số phản ứng hóa học khơng mong muốn; bên cạnh đó, sự tổn thất các
cấu tử mẫn cảm với nhiệt sẽ gia tăng, các giá trị cảm quan liên quan đến cấu trúc,
màu sắc và mùi vị của nguyên liệu có thể bị biến đổi theo chiều hướng xấu. Ngoài
ra, nhiệt độ chần cao cịn làm tăng chi phí năng lượng cho quá trình.
-

Thời gian: khi tăng thời gian chần nguyên liệu, hiệu quá ức chế enzyme và

vi sinh vật sẽ tăng theo. Tuy nhiên, nếu thời gian chần quá dài thì những biến đổi
bất lợi về chất lượng dinh dưỡng và cảm quan sẽ xảy ra.
-

Bản chất nguyên liệu: mỗi loại rau trái sẽ có cấu trúc va độ cứng khác nhau.

Ngoài ra, khả năng chịu nhiệt của hệ enzyme trong từng loại nguyên liệu cũng
khác nhau. Thông thường, các nhà sản xuất dựa vào độ bền nhiệt của các enzyme
trong nguyên liệu để lựa chọn nhiệt độ và thời gian chần cho phù hợp.
-

Kích thước và hình dạng của ngun liệu: kích thước và hình dạng của

ngun liệu sẽ ảnh hưởng đến diện tích bề mặt tiếp xúc của nguyên liệu và dung
dịch chần, do đó sẽ ảnh hưởng tới tốc độ truyền nhiệt và mức độ tổn thất một số
cấu tử hịa tan trong ngun liệu. Nếu diện tích bề mặt tiếp xúc giữa nguyên liệu
và dung dịch chần càng lớn thì tốc độ gia nhiệt nguyên liệu sẽ tăng lên nhưng độ
tổn thất các cấu tử hòa tan sẽ càng lớn.
-

Phương pháp chần: hiện nay có nhiều phương pháp chần nguyên liệu rau

trái. Mỗi phương pháp sẽ ảnh hưởng khác nhau đến mức độ vô hoạt enzyme và vi
14


sinh vật cũng như mức độ tổn thất của một số cấu tử dinh dưỡng trong quá trình
chần.
e.

Ảnh hưởng của quá trình chần đến chất lượng sản phẩm

-

Về dinh dưỡng

Trong q trình chần, hấp, chất lượng sản phẩm giảm khơng nhiều. Sự mất mát
chất dinh dưỡng thường do hòa tan hơn là bị biến đổi. Các chất khoáng, vitamin
cũng như một số các cấu tử hịa tan bị hồ tan trong nước chần.
Lượng các cấu tử hòa tan phụ thuộc vào các yếu tố sau:
+ Môi trường chất tải nhiệt (nước, hơi nước hay khơng khí nóng): q trình hấp sẽ
tổn thất chất hồ tan ít hơn chần, tuy nhiên cấu tạo thiết bị phức tạp và chi phí tốn
kém hơn.
+ Nhiệt độ, thời gian chần, hấp: nhiệt độ càng cao, thời gian càng dài, sẽ tổn thất
dinh dưỡng càng nhiều.
Bảng 1. 1 Sự biến đổi hàm lượng acid ascorbic (vitamin C) theo điều kiện chần, hấp
khác nhau, %
Điều kiện xử lý
Nước ở nhiệt

Trước khi xử lý
10,9

Sau khi xử lý
6,9

Tỉ lệ tổn thất
36,7

độ 90oC
Nước ở nhiệt

11,2

6,7

40,0

độ 100oC
Hơi nước ở

12,8

10,8

15,6

nhiệt đô 100oC
Hơi nước ở

17,9

9,0

49,7

nhiệt độ 110oC
(GUERRANT, O’HARA. 1996)
+ Nồng độ chất tan có trong nước chần: nước chần chứa nhiều chất hữu cơ, chất

tan sẽ ít hịa tan vào nước hơn (Nếu chần trong mơi trường có chứa sẵn chất tan,
thì chất tan trong ngun liệu ít hịa tan vào nước chần hơn) Có thể chần trong
dung dịch đường hoặc muối.
15


+ Diện tích tiếp xúc giữa nguyên liệu và nước chần: diện tích tiếp xúc càng lớn,
tổn thất chất tan càng nhiều. Loại củ và hạt ít tổn thất chất tan hơn rau.
-

Về màu sắc

+ Màu chlorophyl
Chlorophyl thường tồn tại ở 2 dạng: chlorophyl A và chlorophyl B. Trong đó
chlorophyl A tương đối nhạy cảm với nhiệt hơn chlorophyl B. Chlorophyl biến đổi
khi xử lý trong môi trường acid hoặc có oxy (chlorophyl có màu xanh biến đổi
thành pheophytin có màu vàng xanh – vàng olive
+ Màu anthocyan
Trong nguyên liệu, anthocyan thường tồn tại ở dạng phức hợp leucoanthocyan.
Anthocyan là chất hịa tan trong nước. Do đó, khơng nên chần ngun liệu chứa
anthocyan trong mơi trường có nhiều nước.
+ Màu caroten
Caroten tương đối bền nhiệt, vì vậy ít bị biến đổi trong qua trình chần, hấp. Mặt
khác, trong quá trình tồn trữ, nguyên liệu được chần, hấp thì hàm lượng caroten lại
ổn định hơn nguyên liệu không chần.
-

Về mùi vị

Các chất mùi thường hiện diện trong nguyên liệu là các hợp chất ester dễ bay hơi.

Vì vậy, mùi vị giảm một ít sau khi chần, hấp.
-

Về cấu trúc

Một trong những mục đích của q trình chần, hấp là làm mềm cấu trúc của rau
quả, để tạo điều kiện dễ dàng khi cho vào bao bì hoặc tách vỏ, hạt ra khỏi thịt quả.
Tuy nhiên, đối với một số sản phẩm thì q trình chần, hấp, làm mềm cấu trúc
khơng mong muốn. Mà một trong những nguyên nhân làm mềm cấu trúc là do
protopectin biến thành pectin. Vì vây, để duy trì độ cứng của sản phẩm, ta có thể
cho thêm CaCl2 vào nước chần, để tạo thành phức pectat calci.

16


1.3.

Các thiết bị và mơ tả đặc tính của từng thiết bị
Q trình chần có thể thực hiện trong các loại thiết bị khác nhau. Khi năng suất
công đoạn này khơng cao, người ta có thể chần trong các loại dụng cụ đơn giản
như xoong, nồi,... Khi năng suất công đoạn cao thì chần có thể thực hiện bằng cơ
giới, với các thiết bị máy móc hiện đại hơn. Trong công nghiệp chế biến rau quả,
khâu chần thường được thực hiện trong các thiết bị làm việc gián đoạn hay liên
tục.
a.

Thiết bị chần bằng nước nóng (Hot water blancher)

Nhiệt độ nước chần dao động trong khoảng 70-100°C. Có hai cách thực hiện:
ngâm nguyên liệu trong nước chần hoặc phun nước chần lên bề mặt nguyên liệu

(nguyên liệu thường được đặt trên một tấm lưới). Hiện nay có rất nhiều cấu hình
thiết bị khác nhau.
-

Trường hợp ngâm nguyên liệu trong nước chần: thiết bị thường có dạng

hình trụ, nằm ngang và được nhúng trong một bể nước nóng. Thân hình trụ được
đục lỗ. Phần thân trụ có thể xoay xung quanh trục của nó. Bên trong thân trụ có
những thanh gạt.
Khi hoạt động, người ta sẽ nạp nguyên liệu vào một đầu thân trụ. Nguyên liệu sẽ
được ngập trong nước chần. Khi phần thân trụ xoay xung quanh trục của nó thì các
thanh gạt sẽ đẩy nguyên liệu chuyển động theo hướng đến đầu bên kia của thân trụ
để tháo sản phẩm ra ngoài thiết bị.
-

Trường hợp phun nước chần lên bề mặt ngun liệu: thiết bị thường có

dạng hình hộp chữ nhật (dạng đường hầm – tunnel). Bên trong thiết bị có một
băng tải lưới. Nguyên liệu được đặt trên băng tải lưới và được lần lượt đưa qua
vùng nhiệt, giữ nhiệt và làm nguội. Tại vùng gia nhiệt và giữ nhiệt, nước nóng sẽ
phun lên nguyên liệu từ các vịi phun được bố trí ở phía dưới trần của thiết bị. Sau
khi tiếp xúc với bề mặt của nguyên liệu, nước nóng sẽ đi qua băng tải lưới và được
thu gom phía bên dưới để tái sử dụng. Tại vùng làm nguội người ta có thể sử dụng
17


nước lạnh hoặc khơng khí lạnh. Cần lưu ý là khơng khí lạnh phải được vơ trùng và
làm ẩm trước khi tiếp xúc với nguyên liệu để hạn chế hiện tượng nhiễm vi sinh vật
và hiện tượng thoát ẩm từ bề mặt nguyên liệu sau khi chần.
Nếu nguyên liệu được xếp thành nhiều lớp trên bề mặt băng tải lưới thí sự truyền

nhiệt trong khối ngun liệu sẽ khơng tốt. Khi đó, để nhiệt độ tại tâm khối nguyên
liệu đạt đến giá trị nhiệt độ chần, chúng ta cần kéo dài thời gian xử lý, tức tăng
thời gian lưu của nguyên liệu trong vùng gia nhiệt. Điều đó sẽ làm cho một số
vùng nguyên liệu bị xử lý nhiệt trong thời gian dài, từ đó làm giảm độ đồng nhất
của sản phẩm. Các nhà sản xuất đã đưa ra giải pháp IQB (Individual Quick
Blanching). Khi đó, nguyên liệu chỉ được xếp một lớp trên bề mặt băng tải lưới.
Phương pháp này sẽ nâng cao chất lượng sản phẩm.
Ngoài ra, cần lưu ý đến việc thu gom nước từ ba vùng gia nhiệt, giữ nhiệt và làm
nguội trong thiết bị chần. Nước thu gom từ mỗi vùng sẽ được xử lý rồi tái sử dụng
cho những mục đích cơng nghệ khác nhằm tiết kiệm chi phí năng lượng trong quy
trình sản xuất.

18


Hình 1. 2 Thiết bị chần dạng đường hầm
Phương pháp phun dung dịch chần lên bề mặt nguyên liệu có nhiều ưu điểm so với
phương pháp ngâm nguyên liệu trong dung dịch chần: nguyên liệu ít bị tổn thương
do va chạm cơ học, tổn thất dinh dưỡng trong nguyên liệu sẽ giảm. Tuy nhiên, chi
phí năng lượng trong giai đoạn gia nhiệt sẽ nhiều hơn.
b.

Thiết bị chần bằng hơi nước
Phổ biến nhất là thiết bị dạng đường hầm, nhưng ở đây sử dụng hơi nước để gia
nhiệt và giữ nhiệt trong quá trình chần. Băng tải lưới để chứa nguyên liệu có chiều
dài lên đến 15m, chiều rộng dao động trong khoảng 1-1,5m. Bên trong thiết bị
cũng được chia thành ba khu vực tương ứng với ba giai đoạn của q trình chần:
gia nhiệt, giữ nhiệt và làm nguội. Thơng thường, nguyên liệu sẽ được nạp vào bên
19

trong thiết bị thông qua hệ thống van xoay hoặc hệ thống nắp đậy bằng thủy lực để
hạn chế sự tổn thất hơi, tiết kiệm chi phí năng lượng vận hành.
Cần lưu ý là nguyên liệu được xếp thành nhiều lớp trên băng tải lưới thì sẽ gây ra
hiện tượng chênh lệch nhiệt độ giữa vùng bề mặt và vùng tâm của nguyên liệu như
đã đề cập đến ở phần trên. Sử dụng giải pháp IQB sẽ hạn chế được nhược điểm
này. Tuy nhiên, các nhà sản xuất chỉ cần xếp một lớp nguyên liệu trên băng tải lưới
trong hai giai đoạn gia nhiệt và làm nguội. Còn trong giai đoạn giữ nhiệt, sản
phẩm có thể được xếp thành nhiểu lớp trên băng tải.
Đầu tiên, nguyên liệu sẽ được nạp vào thiết bị nâng (1) rồi được đưa vào vùng gia
nhiệt. Thiết bị nâng (1) được thiết kế gắn liền với đường hầm gia nhiệt (2) nhằm
mục đích giảm tổn thất nhiệt trong quá trình hoạt động. Trong đường hầm gia
nhiệt (2), nguyên liệu được xếp thành một lớp trên băng tải lưới và được tiếp xúc
với hơi. Sau đó, nguyên liệu rời băng tải lưới và đi vào thiết bị nâng (3). Thời gian
lưu của nguyên liệu trong thiết bị nâng (3) chính là thời gian chần. Sau cùng,
nguyên liệu được chuyển vào đường hầm làm nguội (4). Người ta phun nước vào
khơng khí lạnh tạo sương mù để làm nguồi sản phẩm. Điều đó sẽ hạn chế sự mất
nước trong nguyên liệu sau khi chần, đồng thời làm giảm lượng nước thải xuất
hiện trong quá trình vận hành. Năng suất hoạt động của thiết bị có thể lên đến
4.500 kg/giờ. Sử dụng thiết bị dạng này cho phép tiêu diệt hoàn toàn hệ enzyme
trong nguyên liệu, đồng thời hạn chế sự tổn thất dinh dưỡng ở mức cao nhất.
Fellows (2000) cho rằng hàm lượng vitamine C sau khi chần có thể cịn 76-85% so
với ban đầu.
Thơng số cơng nghệ:
-

Lượng dịch chần phải lớn hơn 2 lần so với lượng nguyên liệu

-

Nhiệt độ chần từ 90-100

-

Thời gian chần khoảng 3-15 phút phụ thuộc vào cấu trúc nguyên liệu và độ

mềm mong muốn sau khi chần
Khi so sánh với phương pháp chần bằng nước nóng, phương pháp chần bằng hơi
nước có nhiều ưu điểm: tổn thất chất dinh dưỡng ít hơn, lượng nước thải trong quá
20


trình vận hành sẽ giảm đi, thiết bị dễ vệ sinh và vô trùng. Tuy nhiên, phương pháp
chần bằng hơi nước không thể làm sạch lớp bụi bẩn hoặc rửa trôi các tế bào vi sinh
vật bám trên bề mặt nguyên liệu, độ đồng nhất của sản phẩm sẽ không tốt nếu
nguyên liệu chần được xếp thành nhiều lớp trên bề mặt băng tải...
c.

Thiết bị chần tầng sôi (Fluidised – bed blancher)
Thiết bị có dạng hình hộp chữ nhật, bên trong có một tấm lưới để đặt nguyên liệu
lên trên. Người ta sẽ thổi hỗn hợp hơi nước và không khí từ phía dưới tấm lưới
theo phương thẳng đứng từ phía dưới lên. Tốc độ chuyển động của hỗn hợp hơi
nước và khơng khí xấp xỉ 4,5m/s. Khi đó, các mẫu nguyên liệu sẽ lơ lửng trong
thiết bị và được gia nhiệt lên đến nhiệt độ chần. Thiết bị có thể hoạt động liên tục
hoặc gián đoạn. Những ưu điểm nổi bật của thiết bị chần tầng sôi là thời gian gia
nhiệt ngắn, nguyên liệu được gia nhiệt đồng đều, giảm lượng nước thải cần được
xử lý sau khi chần, mức độ tổn thất vitamine và các cấu tử mẫn cảm với nhiệt cũng
sẽ giảm đi.

d.

Thiết bị chần bằng vi sóng (Dielectric blancher)
Nguyên lý hoạt động của thiết bị chần bằng vi sóng như sau: dưới tác động của vi
sóng, các phân tử nước trong nguyên liệu sẽ liên tục quay cực, từ đó làm gia tăng
nhiệt độ. Nếu các phân tử nước được phân bố tương đối không đều trong nguyên
liệu thì sự gia tăng nhiệt độ trong nguyên liệu sẽ đồng nhất. Đến nay, có rất nhiều
nghiên cứu về q trình chần sử dụng vi sóng, tuy nhiên các tính tốn về kinh tế
cho thấy chi phí lại cao hơn so với những phương pháp chần truyền thống (sử
dụng nước nóng hoặc hơi nước). Cần lưu ý là đối tượng chủ yếu của quá trình
chần là rau trái – một nguồn nguyên liệu rẻ tiền và phổ biến, đồng thời các sản
phẩm chế biến từ rau trái nhìn chung là có giá thành thấp. Do đó, cho đến nay,
phương pháp chần bằng vi sóng vẫn chưa được sử dụng ở quy mô để sản xuất
công nghiệp.

21


1.4.

Các hãng có thiết bị tương ứng

Thiết bị chần của hãng Murre Technologies từ website

Thiết bị chần mang nhãn hiệu Hento của trang web www.alibaba.com
Thông tin sản phẩm:

22


Điện áp

380V

Nơi xuất xứ

Trung Quốc (Đại lục)

Điều kiện

New

Model

Ht-pt1000

Công suất (W)

15KW

Loại

Máy chần

Chứng nhận

Ce,tuv,SGS Kích thước

1310*650*700 (mm)

(L*W*H)

Nhãn hiệu
1.5.

Hento

Trọng lượng

50kg

Các tài liệu tham khảo và website
-

Các tài liệu tham khảo:

1.

Công nghệ chế biến thực phẩm, Lê Văn Việt Mẫn (chủ biên). Nhà xuất bản

Đại học Quốc gia Tp. HCM, năm 2011.
2.

Giáo trình các q trình và thiết bị trong cơng nghệ thực phẩm – cơng nghệ

sinh học, Tập 2: Các q trình và thiết bị trao dổi nhiệt, Tôn Thất Minh (chủ biên)
– Phạm Anh Tuấn – Nguyễn Tấn Thành, Nhà xuất bản Bách khoa Hà Nội.
-

Các website:

1.

/>
2.

/>
hoi-nuoc.htm
3.

www.murre.nl

4.

www.alibaba.com

23


PHẦN 2. TÍNH TỐN VÀ BỐ TRÍ THIẾT BỊ
2.1.

Sơ đồ cơng nghệ và giải thích cơng 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 nơng 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 hố 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 hố 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 Malpighia glabra 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.
24


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 Gị Cơng 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 :
25