tính toán thiết kế thiết bị tiệt trùng cá hộp dạng đứng với năng suất 20kgmẻ

Đồ án I - QTTB

GVHD: ThS. Lê Ngọc Cương

MỤC LỤC…………………………………………………………………………….1
LỜI MỞ ĐẦU………………………………………………………………………...3
Phần I: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CÁ HỘP….……………………………..….....5
1. Giới thiệu……….……………………………………………………………......5
2. Quy trình………………………..…………………………………......................5
3. Thuyết minh quy trình....……………………………………………………......6
Phần II: TỔNG QUAN VỀ TIỆT TRÙNG................................................................7
I.

Khái

niệm

về

tiệt

trùng…………………..............

…………………...........7
II. Cá hộp tại sao phải tiệt trùng..………………………………………………......8
III. Các thông số của tiệt trùng bằng phương pháp dùng nhiệt……………………9
IV. Công thức tiệt trùng…………………………………………………………..10
V. Các loại thiết bị tiệt trùng dung nhiệt……………………………………………10
VI. Các phương pháp tạo áp suất đối kháng trong thiết bị tiệt trùng cao áp……...12
6.1 Tiệt trùng bằng hơi nước………………………………………………..13
6.2 Tiệt trùng tạo áp suất đối kháng bằng không khí nén………………..…13

6.3 Tiệt trùng dung áp suất đối kháng bằng nước và không khí giãn nở…...14
Phần III: TÍNH TOÁN CHUNG CHO CẢ QUÁ TRÌNH TIỆT
TRÙNG…………………………………………………….…………...…….....16
1. Khái quát vấn đề..………………………………………………………..........16

2. Chọn dạng thiết bị.................................................…………………………….16
3. Các thao tác...........................................................................………...................18
4. Các thông số…………….....................................………………………………18
5 Tính toán thiết kế thiết kế thiết bị tiệt trùng gián đoạn....................
………............19
5.1 Tính toán đường kính, chiều cao thân thiết
bị..........................................19
5.2

Tính

bề

dày

thân

thiết

bị..........................................................................20
5.3 Tính bề dày của nắp và đáy thiết
bị..........................................................20
NGUYỄN THỊ NHÂM – ĐHBKHN

1

Đồ án I - QTTB

GVHD: ThS. Lê Ngọc Cương

5.4 Tính đường kính bu lông của thiết
bị.........................................................21
5.5

Tính

đường

kính

ông

dẫn

hơi....................................................................22
5.6
lề...............................................................................22
5.7 Tính

Tính

kích

thước

bản

kích

thước

chân

thiết

bị.....................................................................22
5.8 Tính kích thước khối lượng ống dẫn hơi trong
nồi....................................22
5.9

Tính

khối

lượng

thiết

bị.............................................................................23
5.10 Tính kích thước và khối lượng giỏ thiết
bị..............................................23
6 Tính toán năng lượng.............................……………………………...
….............23
7.

Tính

lượng

nước

cần

thiết

để

làm

nguội ...............................................................27
KẾT LUẬN……………………………………………………….............................29
TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................30
PHỤC LỤC..................................................................................................................31

NGUYỄN THỊ NHÂM – ĐHBKHN

2


Đồ án I - QTTB

GVHD: ThS. Lê Ngọc Cương

LỜI MỞ ĐẦU

Như chúng ta đều biết, nước ta có đường bờ biển dài và đẹp, ngoài ra còn có
mạng lưới kênh ngòi dày đặc vì thế sản lượng thủy hải sản có thể nói là rất lớn
và phong phú, trong đó phải nói đến là cá. Sản lượng tuy nhiều là thế nhưng
lượng tiêu thụ cá ở nước ta còn khá khiêm tốn, ngoài ra một số loài cá có giá trị
cao lại có tính thời vụ ( tức là chỉ có thể đánh bắt được ở một thời điểm) hay có
tính địa phương ( tức có loài cá chỉ xuất hiện ở một vài địa phương). Vì vậy một
bài toán đặt ra là phải làm thế nào để một loại cá nào đó đều có thể sử dụng
được trong mọi lúc mọi nơi. Ngành chế biến thủy hải sản ra đời ( trong đó
ngành chế biến cá hộp chiếm tỷ phần lớn) đã giải quyết được bài toán đó không
chỉ tiêu thụ trong nước mà còn đem đi xuất khẩu.
Tuy nhiên vi sinh vật gây hư hỏng thậm chí là gây bệnh có ở mọi nơi trong tự
nhiên, và trong đó cá chứa rất nhiều. Mặc dù, trong quá trình làm sạch, chế biến
cá hộp đã loại bỏ được rất nhiều nhưng có 1 số loài sinh độc tố lại rất khó tiêu
diệt. Chính vì vậy, trước khi đưa thành phẩm ra thị trường muốn bảo quản được
lâu hơn và bảo đảm được chất lượng an toàn thực phẩm các sản phẩm cá hộp
đều phải qua 1 bước đó là tiêt trùng. Trải qua các thời kì các thiết bị cũng như
các công nghệ tiệt trùng đều dần trở nên hiện đại , tân tiến.
Với đề tài là tính toán thiết kế thiết bị tiệt trùng cá hộp, em xin giới thiệu với
thầy cô 1 thiết bị đã được sử dụng rộng rãi không chỉ trong các phòng thí
nghiệm mà còn trong các nhà máy chế biến. Với giới hạn là năng suất 20kg/ mẻ
em xin trình bày thiết bị nồi tiệt trùng áp cao trong phòng thí nghiệm. Đề tài của
em gồm các phần: Phần 1: Công nghệ sản xuất cá hộp
Phần 2: Tổng quan về tiệt trùng
Phần 3: Tính toán chung cho cả quá trình tiệt trùng
1.
2.
3.
4.

Khái quát vấn đề

Chọn dạng HTTT
Các thao tác
Các thông số
NGUYỄN THỊ NHÂM – ĐHBKHN

3


Đồ án I - QTTB

GVHD: ThS. Lê Ngọc Cương

Tính toán thiết kế thiết bị tiệt trùng
Tính toán năng lượng
Tính toán lượng nước làm nguội
Phần 4: Bản vẽ
Phần 5: Kết luận
Phần 6: Tài liệu tham khảo
Đây là đồ án đầu tiên chúng em được nhận, trong quá trình làm sẽ có
những thiếu xót, mong thầy đọc và sửa lỗi để chúng em rút kinh nghiệm cho
những đồ án tiếp theo.
5.
6.
7.

Em xin chân thành cảm ơn thầy ThS. Lê Ngọc Cương cùng các thầy cô
giáo trong Viện Công nghệ sinh học & Công nghệ thực phẩm đã hướng dẫn
tận tình để em hoàn thành được đồ án này.

EM XIN CẢM ƠN !

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Nhâm

NGUYỄN THỊ NHÂM – ĐHBKHN

4


Đồ án I - QTTB

GVHD: ThS. Lê Ngọc Cương

Phần 1 : CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CÁ HỘP
1.

Giới thiệu:

Ở đề tài này em xin trình bày về sản phẩm cá hộp: cá ngừ ngâm dầu vì: Cá ngừ
có giá trị dinh dưỡng cao, sản lượng lớn. Mục đích của ngâm dầu là trong cá
ngừ có rất nhiều vitamin tan trong dầu như: VTM A, D rất tốt cho sức khỏe vì
vậy ngâm trong dầu lúc đó khi ăn cơ thể chúng ta mới hấp thu được các vitamin
đó.

2.

Quy trình:

NGUYỄN THỊ NHÂM – ĐHBKHN

5


Đồ án I - QTTB

GVHD: ThS. Lê Ngọc Cương

Hình 1. Quy trình sản xuất cá ngừ ngâm dầu đóng hộp

3.
-

-

Thuyết minh quy trình:
Tiếp nhận nguyên liệu:Cá ngừ được tiếp nhận ở trạng thái đông lạnh nên
khi tiếp nhận cần tan giá sau đó sẽ mang đi rửa.
Xử lý: Cá đem đi cắt dầu, mổ moi ruột, mang, tạp chất rồi sau đó rửa lại
bằng nước.
Hấp: Hấp bằng hơi nước nóng ở nhiệt độ 950C trong 30 – 40 phút. Mục
đích của của công đoạn này là giúp cho việc lạng da và file sau này được
dễ dàng; ngoài ra protein dưới tác dụng của nhiệt sẽ tách nước đem đi
ngâm dầu đảm bảo tỷ lệ cái nước ổn định hệ nhũ tương.
Làm nguội: Thuận lợi cho việc lạng da, file
Lạng da, file: Dưới lớp da của cá ngừ là phần thịt đỏ ( khi gia nhiệt thành
màu nâu) có chứa nhiều chất histadin trong quá trinh bảo quản sẽ biến
thành hợp chất histamin gây dị ứng, do đó nên cần file loại bỏ phần thịt
NGUYỄN THỊ NHÂM – ĐHBKHN

6

Đồ án I - QTTB

-

-

-

-

GVHD: ThS. Lê Ngọc Cương

nâu đó đi; mục đích của lạng da là giúp việc file trở nên dễ dàng lấy toàn
bộ thịt đỏ đi.
Rót sốt: Trước khi rót sốt dung dịch sốt cần được gia nhiệt lên 80 0C vì
như thế hơi vào sẽ đuổi không khí ( O 2) ra ngoài ( loại bỏ hiện tượng ăn
mòn kim loại của lon hộp)
Bài khí: Sau khi rót sốt xong nhanh chóng mang đi bài khí. Mục đích của
công đoạn này: loại bỏ không khí còn sót lại trong lon hộp ( ngoài nguyên
nhân gây ăn mòn kim loại ra không khí nếu còn sót lại trong lon hộp khi
đem đi tiệt trùng dưới nhiệt độ cao không khí dãn nở lớn gây hiện tượng
phồng hộp)
Ghép mí: Là công đoạn quan trọng nhằm tạo ra thực phẩm cách li hoàn
toàn với môi trường không khí bên ngoài, có tác dụng rất quan trọng tới
thời gian bảo quản và chất lượng của thực phẩm. Nắp hộp phải ghép thật
kín và đảm bảo khi tiệt trùng không bị bật nắp hay hở mối ghép
Tiệt trùng: Đem đi tiệt trùng với nhiệt độ 1210C trong vòng 35 phút. Mục
đích của công đoạn này là tiêu diệt vi sinh vật tăng thời gian bảo quản;

ngoài ra nó còn làm nhừ thực phẩm, tăng hương vị món ăn.

Phần 2 : TỔNG QUAN VỀ TIỆT TRÙNG
1.

Khái niệm về tiệt trùng

Tiệt trùng (sterilization) là tiêu diệt vi sinh vật (kể cả bào tử) hoặc bất hoạt
virus.
Yêu cầu của phương pháp tiệt trùng là tiêu diệt tối đa vi sinh vật có hại, số còn
lại ít đến mức độ không thể phát triển làm hư hỏng sản phẩm và không ảnh
hưởng tới sức khỏe người sử dụng.
Các phương pháp tiệt trùng:
Sử dụng nhiệt độ cao


-

NGUYỄN THỊ NHÂM – ĐHBKHN

7


Đồ án I - QTTB


-

-

GVHD: ThS. Lê Ngọc Cương

+ Sử dụng không khí nóng khô: Không khí được sấy nóng để tiệt trùng,
bằng cách dùng tủ sấy (drying oven) duy trì ở nhiệt độ 170 – 180 độ C
trong 1 giờ. Mọi vi sinh vật kể cả bào tử đều bị tiêu diệt.
+ Đun sôi trực tiếp: Cho sản phẩm được đun sôi trong nước ở 100 độ C.
+ Hơi nước bão hòa dưới áp suất cao: Dựa vào nguyên lý sự phụ thuộc
của nhiệt độ vào áp suất: Nếu áp suất tăng thì nhiệt độ cũng tăng theo. Ví
dụ dưới áp suất 1,9 kg/cm2 nhiệt độ có thể lên tới 121 độ C.
Sử dụng tia bức xạ: Sử dụng tia gamma để bức xạ tiêu diệt vi sinh vật.
Sử dụng hóa chất: Sử dụng ethylenoxit và formandehit: là hóa chất độc,
kích thích niêm mạc và dễ cháy, gây ung thư.
Lọc vô trùng: Sử dụng màng lọc không cho vi sinh vật muốn tiêu diệt đi
qua.
Trong các phương pháp trên thì trong sản xuất thực phẩm người ta sử
dụng phương pháp nhiệt độ cao bời vì:
Nếu sử dụng hóa chất: nó là chất độc không được dùng trong thực phẩm
Phương pháp lọc vô trùng không sử dụng cho thực phẩm bởi kích thước
màng lọc rất nhỏ. Như thế cả thực phẩm đều không đi qua được nó chỉ sử
dụng trong vô trùng không khí.
Phương pháp dùng tia bức xạ: nếu sử dụng cho thực phẩm sẽ gây biến đổi
cho thực phẩm gây ảnh hưởng đến chất lượng về mặt an toàn cũng như
cảm quan.

Trong 3 phương pháp tiệt trùng sử dụng nhiệt độ cao thì phương pháp sử
dụng hơi nước bão hòa dưới áp suất cao được lựa chọn hơn cả bởi vì:
-

-

2.

Không khí có khả năng dẫn nhiệt kém, nếu xếp sản phẩm quá đầy và tủ
sấy không có bộ phận luồng khí chuyển động thì ở khoảng giữa không
gian không đạt được nhiệt độ như yêu cầu. Vì vậy, cần tiệt trùng ở nhiệt
cao và thời gian lâu. Sản phẩm dễ bị cháy vì ở nhiệt cao.
Còn khi sử dụng phương pháp tiệt trùng trong nước đun sôi thì nhiệt độ
chỉ đạt ở 100 độ C mà ở nhiệt độ đó không đủ tiêu diệt một số vi sinh vật
ưa nhiệt và tạo bào tử.
 Phương pháp sử dụng hơi nước bão hòa dưới áp suất cao có thể nâng
nhiệt độ lớn hơn 100 độ C nhờ nâng áp suất. Vì thế, khả năng tiêu diệt
toàn bộ vi sinh vật có mặt trong sản phẩm là rất cao.
Cá hộp tại sao phải tiệt trùng?

Đầu tiên ta cần phân biệt như thế nào là thanh trùng, tiệt trùng. Mục đích của
thanh/ tiệt trùng đều là tiêu diệt vi sinh nhưng thanh trùng chỉ ở nhiệt độ dưới
1000C còn tiệt trùng lại phải sử dụng nhiệt độ trên 100 0C. Thanh trùng sử dụng
NGUYỄN THỊ NHÂM – ĐHBKHN

8


Đồ án I - QTTB

GVHD: ThS. Lê Ngọc Cương

cho nhưng sản phẩm có pH < 4,6 ( chua) còn tiệt trùng sử dụng cho sản phẩm
pH > 4,6 ( ít chua). Lấy pH= 4,6 để làm ranh giới phân chia giữa hai phương
pháp này bởi vì người ta cho rằng pH < 4,6 thì các vi sinh vật đã bị ức chế (và
đặc biệt là con vi khuẩn: Clostridium botulinium – vi sinh vật gây hư hỏng nguy

hiểm nhất đối với sức khỏe con người) nên chỉ cần dùng nhiệt dưới 100 0C đã
tiêu diệt vi sinh vật.
Cl. botulinium là loại vi sinh vật kỵ khí sinh nha bào tùy tiện, có khả năng tạo
ra chất độc. Môi trường thực phẩm trong hộp đã bài khí và ghép mí kín là môi
trường thích hợp cho Cl. Botulinium phát triển. Người ta phân biệt 6 loại Cl.
Botulinium A, B, C, D, E và F. Trong đó loại A và B là nguy hiểm nhất vì chúng
rất bền với nhiệt. Bản thân Cl. Botulinium không thể gây hại gì cho cơ thể
chúng ta vì chúng không có khả năng phát triển và gây nguy hại ở cơ thể sống
của chúng ta cũng như động vật. Chúng chỉ phát triển được ở môi trường đã
chết, nghĩa là chúng có thể phát triển được ở tất cả thực phẩm trừ rau, hoa quả
tươi. Trong quá trình sống và phát triển Cl. Botulinium sản sinh ra độc tố vô
cùng nguy hại đối với sức khỏe và cuộc sống con người. Nhiều nhà khoa học
nhận xét rằng độc tố do Cl. Botulinium tao ra mạnh hơn HCN cả ngàn lần. Khi
nói đến tác dụng độc hại của Cl. Botulium ta không nói đến tác dụng nhanh hay
chậm mà là nói đến nồng độ. Chỉ 10-5mg độc tố này có tác dụng giết chết một
lợn biển. Thường thường các sản phẩm bị nhiễm độc tố của Cl. Botulinium có
biểu hiện hư hỏng dễ nhận thấy: cơ thịt rữa, có mùi khó chịu, có hiện tượng tạo
khí do đó nắp hộp phồng lên. Tuy nhiên có không ít trường hợp sản phẩm đã bị
nhiễm độc nhưng bề ngoài và mùi vị thành phẩm không có gì biến đổi, vì vậy
dễ dàng bị trúng độc mà không hay biết vì triệu chứng biểu hiện việc ngộ độc
xuất ra chậm. Độc tố Cl. Botulinium không bền với nhiệt, chỉ cần đun 20-30’ ở
nhiệt độ 800C là có thể diệt hoàn toàn nó. Nếu trước khi sử dụng đồ hộp ta đun
nóng thì độc tố này sẽ trở nên hoàn toàn vô hại. Tuy nhiên phần lớn đồ hộp mà
trong đó Cl. Botulinium có khả năng phát triển lại thường được sử dụng ở dạng
nguội (nước giải khát làm từ cà chua, đồ hộp rau thái miếng, cá thái miếng…) vì
vậy phương pháp đun nóng đồ hộp trước khi dùng ít khi được thực hiện. Trong
đồ hộp không phải chỉ có Cl. Botulinium có khả năng phát triển, còn nhiều vi
sinh vật gây hư hỏng bền nhiệt hơn như C. sporogenes, C. perfringes,
C.putrificum. Các vi sinh vật kỵ khí này thường là nguyên nhân gây hư hỏng đồ
hộp thịt và cá. Tuy nhiên biểu hiện hư hỏng của đồ hộp bởi các vi sinh vật này

rất rõ ràng: mùi khó chịu, thực phẩm rữa nát, bọt khí… Æ không ai ăn nhầm, và
độc tố của các vi sinh vật này cũng không độc như của Cl. Botulinium. Vì vậy
trên toàn thế giới người ta cho rằng phải thanh trùng để diệt hết Cl. Botulinium
NGUYỄN THỊ NHÂM – ĐHBKHN

9


Đồ án I - QTTB

GVHD: ThS. Lê Ngọc Cương

trong đồ hộp và bảng phân loại thực phẩm cũng dựa trên phản ứng của nó trong
môi trường có độ acid.
Vì vậy, cá hộp của chúng ta có pH>4,6 ( nhóm ít chua) nên cần phải tiệt trùng
mới có khả năng loại bỏ các vi sinh vật mà đặc biệt là Cl. Botulinium, cụ thể ta
sẽ tiệt trùng ở nhiệt độ 1210C ( trên 1000C là có thể tiêu diệt được loài vsv này,
tuy nhiên cần phải sử dụng nhiệt độ cao hơn vì nha bào của nó và của các vsv
khác rất bền với nhiệt).
Các “đồ hộp thực sự”, nghĩa là không cần bảo quản ở các điều kiện môi trường
quy định trước như nhiệt độ, thời gian bảo quản, không phải là có độ vô trùng
tuyệt đối, trên thực tế ta không sản xuất ra được loại đồ hộp 100% vô trùng mà
chỉ đạt được các đồ hộp có độ vô trùng công nghiệp.

3.
-

Các thông số của tiệt trùng bằng phương pháp dùng nhiệt:
Nhiệt độ: Trên 1000C
Thời gian:

Thời gian thanh trùng = thời gian truyền nhiệt vào tâm hộp + thời gian tiêu
diệt (thời gian cần thiết để diệt vi sinh vật ở trung tâm hộp, bắt đầu từ lúc đạt
được nhiệt độ định trước)
Tuy nhiên cách tính thời gian thanh trùng này không được đúng. Vì trên thực tế
vi sinh vật ở tâm hộp bị tiêu diệt không phải chỉ từ lúc tâm hộp đạt được nhiệt
độ định trước mà từ sớm hơn, lúc tâm hộp chưa đạt được nhiệt độ định trước.
Vì vậy : T thanh trùng ≠ T truyền nhiệt + T tiêu diệt
Mà phải nói : T thanh trùng = f (T truyền nhiệt , T tiêu diệt)
T thanh trùng phụ thuộc vào những yếu tố gì?
T truyền nhiệt (thời gian truyền nhiệt vào tâm hộp – phụ thuộc các yếu tố
nhiệt lý)
- Tính chất vật lý của thực phẩm
- Tính chất vật lý của vật liệu làm vỏ hộp và độ dày vỏ hộp
- Kích thước hình học của hộp
- Nhiệt độ ban đầu của thực phẩm
- Nhiệt độ cuối của sản phẩm
- Nhiệt độ thanh trùng
- Trạng thái của hộp khi thanh trùng (đứng yên hay chuyển động quay)
T tiêu diệt (thời gian tiêu diệt vi sinh vật)


NGUYỄN THỊ NHÂM – ĐHBKHN

1
0


Đồ án I - QTTB

GVHD: ThS. Lê Ngọc Cương

- Nhiệt độ thanh trùng
- Thành phần hóa học của đồ hộp
=> Nhiệt độ tiệt trùng càng cao thì thời gian tiệt trùng càng được rút
ngắn

4.

Công thức tiệt trùng
Công thức tiệt trùng có dạng:

a –A– B– C . p
T

a – thời gian xả khí trong thiết bị ra ngoài, phút;
A – thời gian nâng nhiệt độ đến tâm sản phẩm đạt nhiệt độ tiệt trùng, phút;
B - thời gian giữ nhiệt độ không đổi, phút;
C - thời gian làm nguội cá hộp, phút;
p – áp suất đối kháng cần được tạo ra trong quá trình tiệt trùng, at;
T – nhiệt độ tiệt trùng, 0C;

5.

Các loại thiết bị tiệt trùng dùng nhiệt

Người ta có thể phân loại các thiết bị tiệt trùng dùng nhiệt theo các yếu tố:
-

Theo phương thức làm việc: gián đoạn và liên tục.

Theo áp suất tạo ra trong thiết bị: thiết bị có dùng áp suất đối kháng và
không dùng áp suất đối kháng.
Theo cấu tạo: thiết bị kiểu đứng và loại nằm ngang (thiết bị làm việc gián
đoạn). Thiết bị dùng băng tải, dây xích (thiết bị làm việc liên tục).

NGUYỄN THỊ NHÂM – ĐHBKHN

1
1


Đồ án I - QTTB

GVHD: ThS. Lê Ngọc Cương

Hình 2. Thiết bị tiệt trùng hơi dạng nằm ngang

Hình 3. Thiết bị tiệt trùng hơi dạng đứng

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

1
2


Đồ án I - QTTB

GVHD: ThS. Lê Ngọc Cương

cho hộp trong thiết bị tiệt trùng đóng vai trò là chất truyền nhiệt trung gian và
thường cũng được nâng nhiệt bằng hơi.
Để tiệt trùng hộp sắt tây dùng hơi nước hay nước nóng đều được, nhưng dùng
hơi thì quá trình nâng nhiệt xảy ra nhanh hơn. Nếu tiệt trùng hộp sắt trong nồi
áp suất kiểu đứng nhiệt độ cao cần áp suất đối kháng thì phải sử dụng môi
trường truyền nhiệt là nước và áp suất đối kháng tạo ra bằng không khí nén
hoặc nước có áp lực.
Đối với hộp thủy tinh, không nên tiệt trùng trực tiếp bằng hơi nóng, dễ làm vỡ
nứt vì chênh lệch nhiệt độ giữa hơi và bao bì rất lớn. Chúng thường được tiệt
trùng trong môi trường nước nhờ nâng nhiệt từ từ và đồng đều mà thủy tinh
không bị tổn thương. Khi làm nguội cũng vậy phải đảm bảo nhiệt độ thiết bị hạ
từ từ bằng cách điều chỉnh nước làm nguội.

6.

Các phương pháp tạo áp suất đối kháng trong thiết bị tiệt trùng áp
cao

Trong quá trình gia nhiệt tiệt trùng, nhiệt độ của thực phẩm trong hộp tăng dần
lên theo nhiệt độ thiết bị ( nhiệt độ tiệt trùng. Kết quả là áp suất trong hộp hộp
thực phẩm thay đổi nhiều so với áp suất trong thiết bị tiệt trùng. Ấp suất chênh
lệch giữa hộp và thiết bị là nguyên nhân làm hộp bị biến dạng, rạn nứt các mối
ghép hay nắp hộp bung khỏi thân hộp, bao bì thủy tinh còn có thể vỡ rơi đáy
khỏi thân. Do tính chất tạo ra áp suất dư bên trong đồ hộp nền cần tạo ra áp suất
đối kháng để tránh hiện tượng đồ hộp bị biến dạng hay bị hở nắp do chênh lệch
áp suất giữa bên trong và bên ngoài hộp gây ra.Việc tạo ra áp suất đối kháng có
thể tiến hành trong suốt thời gian thanh trùng, tức là từ khi đun nóng tới khi kết

thúc giai đoạn xả khí, hoặc chỉ tạo ra áp suất đối kháng ở giai đoạn làm nguội.
Trong quá trình tiệt trùng, người ta tạo ra áp suất đối kháng ở trong thiết bị tiệt
trùng bằng mộ trong hai phương pháp sau đây:
+ Cho không khí nén vào thiết bị.
+ Làm cho nước và không khí trong thiết bị kín bị giãn nở khi nhiệt độ tăng.

6.1 Thanh trùng bằng hơi nước

NGUYỄN THỊ NHÂM – ĐHBKHN

1
3


Đồ án I - QTTB

GVHD: ThS. Lê Ngọc Cương

Quá trình thanh trùng bằng hơi trong nồi áp suất kiểu đứng được thực hiện như
sau: Hộp được xếp vào giỏ thưa rồi cho vào nồi, đóng nắp kín. Hơi được cung
cấp cho nồi từ phía dưới, phần hơi đầu có tác dụng chính là đuổi không khí khỏi
nồi. Hỗn hợp hơi và không khí thoát ra ngoài bằng cách mở van xả khí ở nắp.
Thời gian xả khí kéo dài khoảng 5 – 10 phút cho tới khi có tia nước phụt ra khỏi
thiết bị. Sau đó đóng van xả khí lại, hơi tiếp tục được cung cấp cho nồi để nâng
nhiệt các hộp thực phẩm. Thời gian nâng nhiệt tuân theo công thức thanh trùng
quy định cho sản phẩm, lúc này van hơi phải mở to. Nhiệt độ thiết bị trong quá
trình giữ nhiệt phải giữ ổn định không đôi bằng cách vặn bớt van hơi lại.
Trong suốt quá trình thanh trùng, luôn phải kiểm tra nhiệt độ và áp suất trong
thiết bị, hai thông số náy có liên hệ tương ứng vì không khí đã đuổi ra hoàn toàn
từ đầu. Nếu nhiệt kế chỉ đúng nhiệt độ quy định nhưng áp kế lại chỉ cao hơn áp

suất tương ứng với nhiệt độ ấy thì nghĩa là trong thiết bị thanh trùng vẫn còn sót
không khí, phải mở van xả khí ra. Nếu nhiệt kế chỉ nhiệt độ cao hơn nhiệt độ
tương ứng với áp suất do áp kế chỉ thì nguyên nhân sai lệch có thể do một trong
hai dụng cụ này không chính xác, phải kiểm tra lạu hoạt động của chúng.
Sau khi kết thúc thời gian giữ nhiệt theo đúng công thức thanh trùng, bắt đầu tới
giai đoạn làm nguội. Van hơi được đóng lại, mở từ từ van xả khí ở nắp hoặc van
ở ống chảy tràn. Hơi thoát ra khỏi thiết bị làm áp suất và nhiệt độ trong thiết bị
giảm dần tới khi bằng áp suất khí quyển. Việc xả hơi nhất định phải thực hiện từ
từ, nếu thực hiện đột ngột thì áp suất chênh lệch giữa hộp và thiết bị lớn sẽ làm
cho họp bị căng phồng, có thể biến dạng không đàn hồi hay nứt vỡ mí ghép.
6.2 Thanh trùng tạo áp suất đối kháng bằng không khí nén
Đun nóng nước chứa trong thiết bị thanh trùng đạt tới nhiệt độ cao hơn nhiệt độ
của đồ hộp khoảng 10 – 15℃, cho giỏ đồ hộp vào, giỏ đó phải ngập trong nước
nóng. Đậy kín nắp thiết bị, cho hỗn hợp hơi và không khí nén vào qua ống phun
hơi đặt ở đáy thiết bị cho tới khi đạt tới áp suất đối kháng cần thiết. Đóng van
không khí nén, tiếp tục cho hơi nóng vào để đun nóng cho tới khi đạt đến nhiệt
độ thanh trùng thì ngưng cho hơi nóng vào và giữ ở nhiệt độ đó không đổi.
Áp suất đối kháng trong thiết bị được giữ không đổi trong suốt các giai đoạn
đun nóng, thanh trùng và làm nguội. Cần chú ý là theo phương pháp tạo áp suất
đối kháng này thì nhiệt độ và áp suất hơi trong thiết bị không còn tương ứng
bình thường nữa nên cần phải theo dõi cẩn thận cả nhiệt độ và áp suất.

NGUYỄN THỊ NHÂM – ĐHBKHN

1
4


Đồ án I - QTTB

GVHD: ThS. Lê Ngọc Cương

Nếu áp suất trong thiết bị tăng lên thì giảm áp suất đó bằng cách cho một phần
nước chảy qua ống chảy tràn. Nếu áp suất giảm thì cho không khí nén vào.
Trong thời gian thanh trùng, thỉnh thoảng độ 15 – 20 phút mở van xả khí ở phía
nắp một ít, để hỗn hợp hơi và không khí nén có điều kiện đẩy từ dưới đáy thiết
bị lên tạo điều kiện đối lưu nước trong thiết bị làm cho nhiệt độ của nước trong
thiết bị đều nhau hơn.
Giai đoạn làm nguội tiến hành như sau: Mở van cho nước có áp suất vào ở phần
trên thiết bị, đồng thời tháo nước nóng ra ở phía đáy thiết bị. Làm như vậy nước
lạnh ở trên có khối lượng riêng lớn hơn nước nóng sẽ đi xuông dưới, làm đảo
trộn nước nóng ở dưới sẽ chuyển lên trên, do đó nhiệt độ của nước trong thiết bị
thanh trùng sẽ giảm xuống đều nhau. Cần chú ý là không nên cho nước lạnh vào
phía dưới thiết bị vì như vậy sự đối lưu tụ nhiên do chênh lệch khối lượng riêng
của nước hầu như không xảy ra được, làm cho quá trình làm nguội bị chậm hơn.
Sau khi kết thúc giai đoạn làm nguội, đóng van nước và không khí nén lại rồi
giảm áp suất trong thiết bị bằng áp suất khí quyển thì mới được mở nắp và lấy
giỏ đồ hộp ra.
Khi làm nguội đồ hộp đựng trong bao bì thủy tinh cần chú ý không được cho tia
nước làm lạnh trực tiếp vào đồ hộp vì sẽ gây ra nứt vỡ bao bì thủy tinh mà cần
phun vào thành thiết bị.
Phương pháp tạo áp suất đối kháng bằng không khí nén nói chung dễ điều chỉnh
chế độ làm việc nên được sử dụng rất phô biến ở các nhà máy đồ hộp. Tuy
nhiên phương pháp này đòi hỏi phải có thêm các bộ phận phụ nên cơ cấu phức
tạp và không khí trong thiết bị cũng làm giảm một phần hệ số thiết bị.

6.3 Thanh trùng dùng áp suất đối kháng bằng nước và không khí giãn
nở
Sau khi cho đồ hộp vào thì đậy kín thiết bị. Cho nước lạnh vào ngập đầy thiết bị
cho tới khi thấy bắt đầu tràn ở van xả khí thì thôi. Cho hơi nóng vào để đun

nóng. Phần hơi nóng đó ngưng tụ làm tăng thể tích nước và do nhiệt độ của
nước tăng lên
nên tạo ra áp suất của nước tăng lên do sự giãn nở của nước. Sự tăng áp suất
này của nước trong thiết bị có tác dụng như tạo ra áp suất đối kháng. Vì khả
NGUYỄN THỊ NHÂM – ĐHBKHN

1
5


Đồ án I - QTTB

GVHD: ThS. Lê Ngọc Cương

năng chịu nén của nước kém nên trong trường hợp cần thiết, xả bớt một phần
nước ra ngoài khi tiếp tục cho hơi nóng vào.
Cũng có thể không cần cho đầy nước hoàn toàn trong thiết bị, còn để lại một
khoảng không gian. Khi đun nóng nước và không khí giãn nở trong thiết bị
thanh trùng kín sẽ tạo ra áp suất đối kháng.
Nói chung phương pháp tạo ra áp suất đối kháng bằng nước và không khí giãn
nở không cần sử dụng bơm và máy nén, các bộ phận phụ khác nhưng việc
khống chế chế độ làm việc của thiết bị thanh trùng phức tạp và khó khăn, nhất
là áp suất đối kháng tạo ra có thể không được cao.

NGUYỄN THỊ NHÂM – ĐHBKHN

1
6

Đồ án I - QTTB

GVHD: ThS. Lê Ngọc Cương

Hình 4. Sự thay đổi áp suất trong quá trình tiệt trùng

Phần 3: TÍNH TOÁN CHUNG CHO CẢ QUÁ TRÌNH TIỆT TRÙNG
1.
-

-

-

-

2.

Khái quát vấn đề
Sản phẩm cá hộp bao gồm cả rắn và lỏng nên sự truyền nhiệt bằng cả 2
cách: đối lưu và dẫn nhiệt, trong trường hợp này sự đối lưu xảy ra khá
mạnh.
Và nếu xét về cường độ hiệu quả nâng nhiệt thì lọa đồ hộp này chiếm vị
trí trung gian giữa 2 nhóm trước, tuy nhiên nó gần với nhóm đầu hơn
( đối lưu).
Vật liệu làm bao bì và độ dày vỏ hộp: Độ dày của vật liêu càng nhỏ và độ
dẫn nhiệt của chúng càng lớn thì nhiệt trở càng bé, như vật thời gian
truyền nhiệt càng nhanh. Do đó ở đề tài này em xin chọn vật liệu làm bao
bì là hộp sắt tây ( hợp kim giữa Fe và Sn) có độ dẫn nhiệt λs khá lớn,
thường trong khoảng 47 – 52 W/m.K và độ dày δs rất nhỏ thường dao

động trong khoảng 0.0002 – 0.0003m.
Kích thước bao bì: Qua nghiên cứu người ta thấy hộp có tỷ số chiều cao
h/ đường kính d <1 thì sẽ truyền nhiệt nhanh cực đại khi h/d≈ 0,25
Nhiệt độ ban đầu của thực phẩm: Nếu nhiệt độ lúc chuẩn bị đem đi tiệt
trùng càng cao thì thời gian nâng nhiệt càng ngắn đi.
Nhiệt độ thanh trùng: Khi tăng nhiệt độ tiệt trùng thì chúng ta sẽ giảm
được thời gian nâng nhiệt nhưng tốn kém vì phải đầu tư thiết bị chịu được
áp suất lớn do nhiệt độ lớn, vì thế nên cần cân nhắc tính toán cho hợp lý.
Trạng thái hộp đứng yên hay chuyển động khi tiệt trùng: Khi quay hộp thì
thực phẩm được xáo trộn vì vật quá trình nâng nhiệt xảy ra đồng đều và
nhanh hơn so với thiết bị tiệt trùng đứng yên.
Chọn dạng thiết bị tiệt trùng

Với đề tài này, em xin trình bày về thiết bị tiệt trùng kín sử dụng hơi nước bão
hòa dạng đứng (hình trụ tăng khả năng chịu áp suất) làm việc gián đoạn
hình trụ có đáy phẳng và bắp hình bầu dục.
* Ngoài ra em sử dụng thêm nước vì:

NGUYỄN THỊ NHÂM – ĐHBKHN

1
7


Đồ án I - QTTB
-

-

-

GVHD: ThS. Lê Ngọc Cương

Nước đóng vai trò là môi trường truyền nhiệt, sử dụng nước thì nhiệt độ
được phân bố đồng đều hơn không bị tăng cục bộ do đó thời gian truyền
nhiệt được rút ngắn.
Như chúng ta đã biết trong quá trình gia nhiệt tiệt trùng, nhiệt độ của thực
phẩm
trong hộp tăng dần lên theo nhiệt độ thiết bị ( nhiệt độ tiệt trùng), không
khí trong hộp giãn nở, thực phẩm giãn nở, bao bì cũng giãn nở theo.
Nhưng vì trong bao bì thì không gian nhỏ hơn rất nhiều so vơi trong thiết
bị; kết quả là áp suất trong hộp hộp thực phẩm thay đổi nhiều so với áp
suất trong thiết bị tiệt trùng. Ấp suất chênh lệch giữa hộp và thiết bị là
nguyên nhân làm hộp bị biến dạng, rạn nứt các mối ghép hay nắp hộp
bung khỏi thân hộp, bao bì thủy tinh còn có thể vỡ rơi đáy khỏi thân. Do
tính chất tạo ra áp suất dư bên trong đồ hộp nền cần tạo ra áp suất đối
kháng để tránh hiện tượng đồ hộp bị biến dạng hay bị hở nắp do chênh
lệch áp suất giữa bên trong và bên ngoài hộp gây ra.Vì vậy, khi chúng ta
gia nhiệt nước giãn nở làm cho áp suất của nước tăng. Sự tăng áp suất
này có tác dụng như tạo ra áp suất đối kháng.
Như chúng ta biết ngoài cung cấp nhiệt độ cho vật, hơi bão hòa còn tạo ra
áp suất tương ứng với nhiệt độ đó khá lớn vì vậy nước đóng vai trò như
một lực ma sát khiến cho áp suất của hơi bão hòa giảm đi trong quá trình
đi vào đồ hộp nên tránh hiện tượng gây ra méo mó đồ hộp.

Lý do chúng ta sử dụng nước để tạo ra áp suất đối kháng mà mặc dù áp suất nó
tạo ra không cao bởi vì: Trước khi tiệt trùng đồ hộp đã trải qua quá trình bài khí
nên khi gia nhiệt áp suất dư tạo ra là không quá lớn để có thể gây biến dạng bao
bì. Thứ hai, là bao bì ở đây ta sử dụng là sắt tây có khả năng chịu được sự chênh
lệch áp suất tốt hơn các vật liệu khác như thủy tinh, nhựa,... Ngoài ra việc tạo ra

áp suất đối kháng không cần sử dụng đến bơm và máy nén giảm thiểu được diện
tích và chi phí đầu tư. Tuy nhiên, nó còn khó khăn trong việc khống chế chế độ
làm việc.
Với thiết bị này, giai đoạn đầu ta phải có thời gian xả khí ra ngoài bằng cách
mở van xả khí. Khi bật công tắc gia nhiệt, khi thấy hơi thoát ra khỏi van xả khí
tức là không khí đã được đuổi hết ra ngoài khi đó ta đóng van lại ( mất khoảng 5
-10 phút). Chúng ta cần phải đuổi khí vì không khí giãn nở rất lớn gấp nghìn lần
với nước như thế trong thiết bị kín nó tạo ra một áp suất cực lớn tác động lên
thiết bị có thể gây nổ thiết bị, mất an toàn lao động.

NGUYỄN THỊ NHÂM – ĐHBKHN

1
8


Đồ án I - QTTB

GVHD: ThS. Lê Ngọc Cương

Trong giai đoạn làm nguội, nếu ta dùng nước lạnh có áp suất chân không để
làm nguội nhưng tuy nhiên như thế sẽ gây ra hiện tượng chênh lệch áp suất lớn (
áp suất ngoài thiết bị giảm đột ngột còn bên trong hộp thì áp suất chưa kịp
giảm) vì dẫn đến nguyên nhân gây biến dạng, phồng hộp. Vì thế ta cần sử dụng
thêm áp suất đối kháng bằng cách sử dụng nước lạnh có áp lực nhờ động cơ để
vừa có thể giảm nhiệt độ nhanh chóng nhưng áp suất không bị giảm đột ngột.
* Sử dụng hơi bão hòa để đun nóng mà không dùng các chất tải nhiệt như kim
loại, hay dòng điện vì: có hệ số tỏa nhiệt lớn do đó kích thước thiết bị được thu
gọn; đun nóng đồng đều vì hơi ngưng tụ trên bề mặt truyền nhiệt ở nhiệt độ
không đổi; dễ điều chỉnh nhiệt bằng cách điều chỉnh áp suất, vận chuyển xa

được dễ dàng theo đường ống.
* Nước nóng xả nguội sẽ được chứa trong 1 thùng hồi lưu dùng để sử dụng làm
nước đun nóng cho mẻ tiếp theo. Nhiệt độ nước cho mẻ tiếp theo khoảng 850C
* Nước sau khi làm nguội ( 450C) sẽ được hồi lưu trở lại để cung cấp nước
như thế tuần hoàn sẽ tiết kiệm được lượng nước làm nguội

3.
-

4.
-

Các thao tác
Dùng tời điện đưa giỏ hộp vào thiết bị, đậy kín nắp.
Bật công tắc gia nhiệt.
Mở van xả khí, hơi đuổi khí thoát hết ra ngoài, đóng van lại.
Thời gian đun nóng cho tới khi tâm đồ hộp đạt nhiệt độ tiệt trùng.
Trong thời gian giữ nhiệt độ không đổi bằng cách vặn van nhỏ lại. Nếu
nhiệt giảm phải mở van ra.
Khi đạt thời gian tiệt trùng thì đóng van hơi lại.
Cho nước lạnh và mở van không khí nén để làm nguội nhanh sản phẩm
Khi áp suất trong thiết bị đạt áp suất suất khí quyển thì mở nắp thiết bị
cho giỏ ra ngoài.

Các thông số
Năng suất: 20kg/mẻ
Nhiệt độ đồ hộp trước khi tiệt trùng: 700C
Nhiệt độ tiệt trùng T = 1210C
Nhiệt độ sau khi làm nguội: 400C

NGUYỄN THỊ NHÂM – ĐHBKHN

1
9


Đồ án I - QTTB
-

-

GVHD: ThS. Lê Ngọc Cương

Nhiệt độ hơi sử dụng tiệt trùng: 1230C  áp suất: 2,2 bar ( áp suất làm
việc = áp suất của hơi + áp suất thủy tĩnh ( P tt = dw. H) tuy nhiên Ptt quá
nhỏ = 0,98 Pa. dw : trọng lượng riêng của nước => bỏ qua Ptt)
Thời gian tiệt trùng: t = 35 phút = τxả khí + τ1 + τ2 = 5 + 25 + 5
Bao bì sắt tây Kích thước bao bì: h= 40mm, d= 85mm.
3

[σ ]=5,2 [N.mm −2 ]

Vật liệu làm thiết bị: Thép inox 304 ρ thép= 7,93g/cm
ứng suất bền cho phép của thép
5. Tính toán thiết kế thiết bị tiệt trùng gián đoạn
5.1 Tính toán đường kính, chiều cao của thân thiết bị
- Chọn kích thước bao bì h= 4cm, d= 8,5cm. => V= л.d2.h /4 = 227cm3
-

-

Vì độ dày của bao bì rất nhỏ nên coi thể tích bao bì chính là thể tích của nguyên
liệu
có V1 lon= 0,227l mà m 1 lon= 0,175kg
Vậy: với năng suất 20kg/mẻ tương đương với số lon là = 20/0,175= 114 lon
V 114 lon = 114.0,227= 26 l
-

Theo sách: “Các quá trình và thiết bị trao đổi nhiệt, tâp 2” – Tôn Thất
Minh tr356 ta có công thức tính số lượng đồ hộp được xếp trong thiết bị
thiệt trùng;
n = 0,785.(d21/d22).a.Z.k, lon
d1 – đường kính trong của giỏ, m;
d2 – đường kính ngoài của đồ hộp, m; => d2= 0,085m
a – số lớp đồ hộp trong 1 giỏ, a phải là số nguyên và bằng:
a < h1
h2
h1 – chiều cao của giỏ, m;
h2 - chiều cao của hộp, m; => h2= 0,04m
Z – số giỏ xếp trong thiết bị.
k – hệ số xếp đầy giỏ
k= [ 0,65 ; 0,9]
 Chọn h1 =0,22m => a=5

Chọn Z =2; k=0,8; N = 114 lon
Thay vào công thức (5.1) có: d1 =37cm chọn đường kính trong của nồi tiệt
trùng là
Dt = 420mm

Lấy K = H/Dt = 1,4=> H=600mm

NGUYỄN THỊ NHÂM – ĐHBKHN

2
0


Đồ án I - QTTB

5.2

GVHD: ThS. Lê Ngọc Cương

Tính bề dày thân thiết

Theo sách: “Các quá trình và thiết bị trao đổi nhiệt, tâp 2” – Tôn Thất Minh
tr360
Sthân = P. Dt. k + C, cm
2,3[σ]. φ

(5.3)

S – bề dày thân thiết bị, cm;
P – áp suất làm việc của thiết bị, kg/cm2; P= 2,2bar nhưng theo tiêu chuẩn an
toàn thì ta lấy P’ = 1,3 ÷1,5P do vậy lấy P’ =3bar ≈ 3kg/cm2
Dt - đường kính trong thân thiết bị, cm
k – hệ số dự trữ bền của kim loại khi mối hàn k = 4,25;
φ – hệ số bền của mối hàn, φ=0,9;
[N.mm −2 ]

[σ] - ứng suất của inox 304;
= 5200kg/cm2
C - hệ số an toàn dự trữ cho sự ăn mòn hóa học của kim loại C = 0,1–0,3cm.
Chọn C=0,3cm
Thay vào ( 5.3) ta có
Sthân= 0,35cm=3,5mm
Chọn Sthân = 5mm


Đường kính ngoài thiết bị là

Dngoài = 430mm
Ngoài ra còn thiết kế thêm vỏ ngoài nhằm tác dụng chống thất thoát nhiệt ra bên
ngoài và đảm bảo an toàn khi không may công nhân va chạm vào thân thiết bị.
Thiết kế chiều dày 3mm. Ước lượng khối lượng khoảng 25kg

5.3

Tính bề dày của nắp và đáy thiết bị

Ta chọn nắp hình bầu dục (elip) vì nó có các ưu điểm như: sự phân bố ứng suất
điều hòa hơn hình vòm và kích thước gọn hơn hình bán cầu.
Theo công thức 9.14 – trang 378 – tài liệu 1, chiều dày thiết bị được tính theo
công thức:

[mm]

(5.4)

ye – hệ số phụ thuộc tỷ số a= Dt /2h với h là chiều cao nắp thiết bị.

NGUYỄN THỊ NHÂM – ĐHBKHN

2
1


Đồ án I - QTTB

GVHD: ThS. Lê Ngọc Cương

Theo bảng thực nghiệm – trang 379 – tài liệu 1 ta chọn y e = 1,0 với tỷ số a=
Dt/h =2 khi đó h = Dt/4
Từ kết quả phân tích người ta xây dựng được một công thức chung cho nắp bầu
dục được chế tạo từ vật liệu dẻo ( Inox 304 dẻo):

[mm]
Trong đó:
[N.mm −2 ]

P=
– áp suất tác động lên thành nắp thiết bị P=0,3N/mm2
Dt =420 [mm] – đường kính trong của nồi tiệt trùng
[N.mm −2 ]

- ứng suất bền cho phép của thép (SUS 304).

ϕ = 0,80 ÷ 0,95

C = 1 ÷3

- hệ số an toàn mối hàn. Chọn

ϕ = 0,90

.

[mm] – hệ số dư do gia công, ăn mòn. Chọn C = 3 [mm].

Thay lần lượt các giá ta tính được chiều dày, chiều cao nắp (snap, h) .

[mm]
Để cho thuận tiện hơn trong việc chế tạo thiết bị ta chọn luôn chiều dày của nắp
và đáy bằng với chiều dày của thân thiết bị là 0,5 cm hay 5mm

 Chọn snap = 5[mm]
Chiều cao nắp:
5.4

h =Dt/4 =420/4=105mm

Tính đường kính bulông của thiết bị tiệt trùng

Theo công thức trong sách: “Các quá trình và thiết bị trao đổi nhiệt, tập 2” –
Tôn Thất Minh, tr 361 có:
d0 = 0,055√P′ + 0,5 , cm
Trong đó :
d0 – đường kính trong của ren bulông, mm;
P′ - lực tác động lên mỗi bulông, kg:
Với

P′

лD2a.P .kg
NGUYỄN THỊ NHÂM – ĐHBKHN

2
2


Đồ án I - QTTB

GVHD: ThS. Lê Ngọc Cương

4n
Da – đường kính ngoài của thân thiết bị, Da= 43cm;
n – số chốt vặn bulông, n = 6;
P – áp suất thiết kế, P = 3 atm.
P’ = 3,14. 432.3 /(4.16) = 726kg
=> d0= 0,055. √726 +0,5 = 1,98cm
Lấy theo tiêu chuẩn là 20mm
5.5 Tính đường kính ống dẫn hơi vào thiết bị
Theo công thức trong sách: “Các quá trình và thiết bị trao đổi nhiệt, tập 2” –
Tôn Thất Minh, tr 361 có:

dh = , m
Trong đó v – vận tốc hơi, m/s. Lấy v = 10m/s;
γ – khối lượng riêng của hơi, γ = 5,049 kg/m3;
Dh - lưu lượng hơi trong một giờ, dh = 17,52kg/h

dh = = 0,01m = 11mm

Chọn ống 21mm , chiều dày 1,9mm theo tiêu chuẩn BS1387/85

5.6

Tính kích thước bản lề

Kích thước bản lề:
L.R.H =250.10.30 mm => khối lượng bản lề mbl = 3.1.25.7,93 = 0,6kg
Suy ra khối lượng nắp + bản lề: =8kg

5.7

Tính kích thước chân thiết bị

Chân khối trụ chọn đường kính 50mm chiều cao 200mm=> khối lượng 3 chân =
3.7.93. pi. 2,5* 2,5.20 = 9kg
5.8

Tính kích thước khối lượng ống dẫn hơi trong nồi

Đường kính trong là 2,1cm. Chiều dài ống l =110cm, chiều dày ống 1,9mm
NGUYỄN THỊ NHÂM – ĐHBKHN

2
3


Đồ án I - QTTB

GVHD: ThS. Lê Ngọc Cương

suy ra khối lượng ống mống = ρthép.л.110.(22 – 1,82)/4=0,52k
5.9 Tính khối lượng thiết bị
Mtb = mthân + mvỏ ngoài+ mnắp + mđáy + mbl + mchân + mống
mthân = ρthép.л.H.(D2ngoài – D2trong)/4=7,93.л.60.(432- 422)/4=33kg
mđáy = mnắp=ρthép.4.л.h.(Dngoài2 – Dtrong2)/(3.2.4)=7,4kg
Mtb = mthân +mvỏ ngoài + mnắp + mđáy + mbl + mchân + mống
= 33 + 25 + 7,4 + 7,4 + 0,6 + 9 + 0,52 =83kg
Tính thêm khối lượng 1 số chi tiết khác
suy ra Mtb xấp xỉ 85kg
5.10

Tính toán kích thước, khối lượng giỏ

Đường kính trong của giỏ d1 = 350mm =>chọn đường kính ngoài của giỏ
d1’ =360mm. Chiều cao giỏ chọn hgiỏ = 220mm
Qua tính toán ước lượng cho khối lượng mỗi giỏ khoảng 2,5kg suy ra có 2giỏ
khối lượng sẽ là 5kg.

6

Tính toán năng lượng

NGUYỄN THỊ NHÂM – ĐHBKHN

2
4


Đồ án I - QTTB

GVHD: ThS. Lê Ngọc Cương

Ở giai đoạn đun nóng, nhiệt lượng chi phí theo công thức tổng quát bao gồm:

Q’ = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 + Qxả khí, kJ
Q1 - nhiệt lượng đun nóng thiết bị;
Q2 - nhiệt lượng đun nóng giỏ;
Q3 - nhiệt lượng đun nóng bao bì;
Q4 - nhiệt lượng đun nóng sản phẩm đồ hộp;
Q5 - nhiệt lượng đun nóng nước trong thiết bị;
Q6 - nhiệt lượng tổn thất ra môi trường xung quanh;
Qxả khí – nhiệt lượng mất đi trong giai đoạn đuổi không khí ra ngoài;
•

Lượng nhiệt đun nóng thiết bị:
Q1 = G1. C1. ( tc – t1), kJ;

G1 – khối lượng thiết bị, kg;
C1 – nhiệt dung của thép, kJ/kg.độ;
t1 – nhiệt độ ban đầu của thiết bị, 0C;
tc – nhiệt độ tiệt trùng, 0C;
NGUYỄN THỊ NHÂM – ĐHBKHN

2
5