TÌM HIỂU các THIỆT bị LẮNG TÍNH TOÁN và THIẾT kế hệ THỐNG THANH TRÙNG nước QUẢ SARI CÔNG SUẤT 250 KGH (link tải bản vẽ full nằm ở trang cuối)

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 THIỆT BỊ LẮNG
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG THANH
TRÙNG NƯỚC QUẢ SARI CÔNG SUẤT 250 KG/H
(Hệ: Đại Học Chính Quy)

Tên sinh viên
Nguyễn Hoài Thanh Thanh

Lớp
05DHTP1

Tp.Hồ Chí Minh, Tháng 7/2017

Mã sinh viên
2005140508


MỤC L
MỤC LỤC.......................................................................................................................... i
DANH MỤC HÌNH ẢNH................................................................................................vi
DANH MỤC BẢNG......................................................................................................viii
LỜI MỞ ĐẦU..................................................................................................................ix

LỜI CẢM ƠN...................................................................................................................x
PHẦN 1. TỔNG QUAN....................................................................................................1
1.1.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA THIẾT BỊ LẮNG.............................................................1

1.1.1. Cơ sở khoa học...............................................................................................1
1.1.2. Mục đích công nghệ........................................................................................4
1.2.

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỜNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LẮNG..............................................4

1.3.

CÁC THIẾT BỊ VÀ MÔ TẢ ĐẶC TÍNH CỦA TỪNG THIẾT BỊ..................................5

1.3.1. Thiết bị lắng huyền phù (lỏng + rắn)..............................................................6
1.3.2. Thiết bị lắng hệ bụi (khí-rắn)........................................................................10
1.4.

ỨNG DỤNG TRONG CHẾ BIẾN THỰC PHẨM.......................................................12

1.5.

CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO VÀ WEBSITE..........................................................13

PHẦN 2. TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ THIẾT BỊ............................................................14
2.1 GIỚI THIỆU VỀ CÁC NGUYÊN LIỆU TRONG DỊCH NƯỚC QUẢ SƠRI......................14
2.1.1

Nguyên liệu sơri............................................................................................14

2.1.2

Các nguyên liệu khác....................................................................................16

2.2 SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ VÀ GIẢI THÍCH CÔNG NGHỆ..................................................19
2.2.1

Quy trình công nghệ.....................................................................................19

2.2.2

Giải thích quy trình công nghệ.....................................................................20

2.3 TÍNH TOÁN CHO THIẾT BỊ CHÍNH.........................................................................26
1


2.3.1

Tính toán cho quá trình thanh trùng.............................................................26

2.3.2

Tính toán cho quá trình làm lạnh sau thanh trùng........................................40

2.4 TÍNH TOÁN CƠ KHÍ...............................................................................................47
2.4.1

Mặt bích........................................................................................................47

2.4.2

Mặt vỉ ống.....................................................................................................48

2.4.3

Ống dẫn vào và ra của hơi...........................................................................48

2.4.4

Chọn cút ống.................................................................................................49

2.5 SƠ ĐỒ THIẾT BỊ VÀ GIẢI THÍCH THIẾT BỊ.............................................................49
TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................................50
PHỤ LỤC 1. BẢN VẼ THIẾT BỊ CHÍNH....................................................................52
Y

2


NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Họ và tên sinh viên : Nguyễn Hoài Thanh Thanh

MSSV : 2005140508

Khoá: 2014 – 2018
Nhận

xét : .......................................................................................................................................
....................................................................................................................................... ........
............................................................................................................................... ................
....................................................................................................................... ........................
............................................................................................................... ................................
....................................................................................................... ........................................
............................................................................................... ................................................
....................................................................................... ........................................................
............................................................................... .Điểm đánh
giá : ...................................................................................................................................... .
...................................................................................................................................... .........
..............................................................................................................................
TP.Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2017

(Ký và ghi rõ họ tên)

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
3


Họ và tên sinh viên : Nguyễn Hoài Thanh Thanh

MSSV : 2005140508

Khoá: 2014 – 2018
Nhận
xét : .......................................................................................................................................
....................................................................................................................................... ........
............................................................................................................................... ................
....................................................................................................................... ........................

............................................................................................................... ................................
....................................................................................................... ........................................
............................................................................................... ................................................
....................................................................................... ........................................................
............................................................................... Điểm đánh
giá : ...................................................................................................................................... .
...................................................................................................................................... .........
..............................................................................................................................
TP.Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2017

(Ký và ghi rõ họ tên)

4


DANH MỤC HÌNH Ả
Hình 1. 2 Qúa trình lắng đối với hệ huyền phù...................................................................1
Hình 1. 3 Hình tạo trường lực ly tâm..................................................................................2
Hình 1. 4 Thiết bị lắng có tấm chắn nghiêng......................................................................6
Hình 1. 5 Thiết bị lắng hình trụ đáy nón và hệ thống dĩa ngăn...........................................7
Hình 1. 6 Thiết bị lắng nhiều tầng có cánh khuấy răng cào................................................8
Hình 1. 7 Thiết bị lắng kiểu răng cào................................................................................11
Hình 1. 8 Thiết bị lắng hình phễu.....................................................................................8
Hình 1. 9 Cyclone thuỷ lực dùng lắng hệ huyền phù........................................................9
Hình 1. 10 Thiết bị lắng bụi nhiều tầng.............................................................................10
Hình 1. 11 Cyclone lắng.................................................................................................11Y
Hình 2. 1 Quả sơri.............................................................................................................13
Hình 2. 2 Đường saccharose.............................................................................................15
Hình 2. 3. Sơ đồ quy trình sản xuất nước quả sơri trong...................................................18
Hình 2. 4 Thiết bị ngâm rửa..............................................................................................20

Hình 2. 5 Thiết bị phun rửa...............................................................................................19
Hình 2. 6 Thiết bị phân loại của GP Graders....................................................................20
Hình 2. 7 Hệ thống thiết bị chần bằng hơi nước...............................................................20
Hình 2. 8 Thiết bị ép.........................................................................................................21
Hình 2. 9 Hệ thống thủy phân bằng emzyme....................................................................21
Hình 2. 10 Thiết bị lọc khung bản.....................................................................................21
Hình 2. 11 Thiết bị phối trộn.............................................................................................22
Hình 2. 12 Thiết bị thanh trùng tấm bản...........................................................................23
5


Hình 2. 13 Quy trình chiết rót trong điều kiện vô trùng....................................................23
Hình 2. 14 Quy trình dãn nhãn..........................................................................................24
Hình 2. 15 Sản phẩm nước quả Sơri Vfresh......................................................................24
Hình 2. 16 Trao đổi nhiệt 2 dòng lưu chất........................................................................30
Hình 2. 17. Chiều di chuyển của 2 lưu chất trong thiết bị.................................................31
Hình 2. 18. Cách xếp 5 ống trong một hành trình.............................................................32

6


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2. 1. Thành phần hóa học có 100g thịt quả sơri.......................................................15
Bảng 2. 2 Các chỉ tiêu của đường.....................................................................................16
Bảng 2. 3 Các chỉ tiêu của acid citric................................................................................17
Bảng 2. 4 Thành phần các thành phần trong 100g dịch sơ ri theo đơn vị % ....................26
Bảng 2. 5 Khối lượng riêng của dịch sơ ri ở 570C (kg/m3)................................................27
Bảng 2. 6 Khối lượng riêng của dịch sơ ri ở 59,320C (kg/m3)...........................................27
Bảng 2. 7 Nhiệt dung riêng của dịch sơ ri ở 570C (J/kg.độ)..............................................28
Bảng 2. 8 Nhiệt dung riêng của dịch sơ ri ở 59,32oC (J/kg.độ).........................................28

Bảng 2. 9 Hệ số dẫn nhiệt của dịch sơ ri ở 59,320C (W/m.độ)..........................................29
Bảng 2. 10 Các thông số ống trong...................................................................................35
Bảng 2. 11 Các thông số của ống ngoài............................................................................35
Bảng 2. 12 Các thống số chính của quá trình thanh trùng.................................................39
Bảng 2. 13 Khối lượng riêng của dịch sơ ri ở 43,90C (kg/m3)...........................................40
Bảng 2. 14 Nhiệt dung riêng của dịch sơ ri ở 500C (J/kg.độ)............................................41
Bảng 2. 15 Nhiệt dung riêng của dịch sơ ri ở 43,9oC (J/kg.độ).........................................41
Bảng 2. 16 Hệ số dẫn nhiệt của dịch sơ ri ở 43,90C (W/m.độ)..........................................42
Bảng 2. 17 Thông số vật lý của nước ở -40C.....................................................................43
Bảng 2. 18 Các thống số chính của quá trình làm lạnh.....................................................46
Bảng 2. 19 Bảng tra khích thước bích nối ống ngoài và cút..............................................47
Bảng 2. 20 Bảng tra kích thước bích nối ống dẫn hơi.......................................................48
Bảng 2. 21 Bảng thông số cút nối ống..............................................................................49

7


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 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, 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.

8


LỜI CẢM ƠN
Em chân thành cảm ơn các quý thầy cô bộ môn Máy  Thiết bị, đặc biệt là cô T.s
Trần Lệ Thu, đã giúp em hoàn thành đồ án này. Tuy nhiên, trong quá trình hoàn thành đồ
án không thể không có sai sót, em rất mong quý thầy cô góp ý, chỉ dẫn.
Xin chân thành cảm ơn!

9


PHẦN 1. TỔNG QUAN
1.1.

Cơ sở lý thuyết của thiết bị lắng

1.1.1. Cơ sở khoa học
Lắng (settling/sedimentation/precipitation) là một quá trình phân riêng dựa vào sự
khác nhau về khối lượng riêng của các cấu tử (động lực quá trình lắng)trong một hệ dưới
tác dụng của trọng lực. Trong công nghiệp thực phẩm, quá trình lắng có thể thực hiện đối

với hệ huyền phù, hệ nhũ tương hoặc hệ bụi.
Đối với hệ huyền phù, quá trình lắng sẽ phân riêng hai pha rắn và lỏng. Nếu như
khối lượng riêng của các hạt rắn lớn hơn khối lượng riêng của pha lỏng thì chúng sẽ lắng
xuống vùng đáy của thiết bị; ngược lại, nếu khối lượng riêng của các hạt rắn nhỏ hơn khối
lượng riêng của pha lỏng thì chúng sẽ nổi lên vùng bề mặt của pha lỏng. Kết quả là chúng
ta thu được hai pha rắn và lỏng riêng biệt.
Hình 1. 1 Qúa trình lắng đối với hệ huyền phù

Quá trình lắng được thực hiện dựa trên lực trọng trường (lắng chìm) và lực ly tâm
(lắng xoáy). Có nhiều phương pháp để thực hiện quá trình lắng. Mỗi phương pháp có sẽ
có cách tính tốc độ lắng khác nhau.
 Lắng trong trường trọng lực: lắng pha rắn của hệ huyền phù ở trạng thái tĩnh.
Trong trường hợp này người ta để yên hệ huyền phù trong thiết bị lắng. Nếu các hạt rắn
có dạng hình cầu thì tốc độ lắng lắng của hạt rắn sẽ phụ thuộc vào chế độ chảy của huyền
1


phù bên trong thiết bị lắng, tức sẽ phụ thuộc vào chỉ số Reynold. Từ đó ta có thể tính tốc
độ lắng của hạt rắn trong pha lỏng dưới tác dụng của trọng lực như sau:
 Lắng dòng (lắng theo Stokes): lực cản của môi trường tuân theo định luật
Stokes.

d 2 .   s  1  .g
18
Re < 0,2  Vg =
(m/s)
trong đó: Vg - tốc độ lắng của hạt rắn trong pha lỏng dưới tác dụng của trọng lực (m/s)
d - đường kính hạt rắn (m)
 s - khối lượng riêng của hạt rắn (kg/m3)
1 - khối lượng riêng của hạt pha lỏng (kg/m3)

 - độ nhớt của pha lỏng (N.s/m2)
g - gia tốc trọng trường (g = 9,81 m/s2)
 Lắng quá độ (lắng theo Alen): lực cản của môi trường tuân theo công thức
Alen.
4 gd .   s  1 
3  Cr

0,2 < Re < 500  Vg =

(m/s)

18,5
0,6
trong đó Cr là hệ số trở lực của môi trường và được tính theo công thức: Cr = Re

 Lắng chảy rối (lắng theo Newton-Rittinger): khi đó, hệ số trở lực của môi
trường là hằng số. Cr = 0,45. Tốc độ lắng được tính theo công thức:
3gd .   s  1 
500 < Re < 150.000  Vg =
 Lắng trong trường lực ly tâm:

2

1

(m/s)


Hình 1. 2 Hình tạo trường lực ly tâm

 Chế độ lắng dòng:

gd 2
 2r
(  s  1 )
18

g (m/s)
Vc =
 Chế độ lắng quá độ:


Vc =

 Re
1d (m/s)

trong đó:  - hệ số dặc trưng hình dạng của hạt
Re - tính theo chuẩn số Ar cho dòng chảy quá độ

 Chế độ lắng chảy rối:


Vc =

 Re
1d (m/s)

trong đó: Re - tính theo chuẩn số Ar cho dòng chảy rối.

Khi nói đến quá trình lắng, ngoài việc quan tâm tốc độ lắng người ta còn quan tâm
đến hiệu quả của quá trình lắng. Để đảm bảo quá trình phân riêng trong thiết bị lắng đạt
hiệu quả cao thì thời gian lưu huyền phù trong thiết bị lăng lớn hơn hoặc bằng thời gian
lắng. Ưu điểm nổi bật của quá trình lắng so với các quá trình phan riêng khác là chi phí
năng lượng thấp, giá thành thiết bị rẻ và quy trình vận hành đơn giản. Tuy nhiên, thời gian
thực hiện kéo dài và hiệu quả phân riêng không cao.
Cần lưu ý nếu như khối lượng riêng của hai pha trong hệ huyền phù, hệ nhũ tương
hoặc hệ bụi không có sự khác biệt đáng kể thì khả năng phân riêng là rất kém. Trong một

3


số trường hợp, các nhà sản xuất có thể sử chất trợ lắng để giúp cho quá trình lắng xảy ra
dễ dảng, đồng thời cải thiệ hiệu quả phân riêng hai pha.
1.1.2. Mục đích công nghệ
Trong công nghệ thực phẩm, quá trình lắng thường có những mục đích công nghệ
như sau:

 Khai thác: quá trình lắng giúp cho các nhà sản xuất thu hồi sản phẩm từ bán
thành phẩm gồm có nhiều thành phần và nhiều loại cấu tử khác nhau.
Ví dụ: trong quy trình sản xuất tinh bột từ ngũ cốc và khoai mì, sau quá trình rửa, hạt tinh
bột còn lẫn trong nước, để thu hồi chúng các nhà sản xuất có thể sử dụng quá trình lắng.
Trong trường hợp này, mục đích công nghệ là khai thác.

 Hoàn thiện: quá trình lắng sẽ làm cải thiện một vài chỉ tiêu chát lượng sản
phẩm, do dó mục đích công nghệ là hoàn thiện sản phẩm.

 Chuẩn bị: trong một số trường hợp, quá trình lắng có mục đích công nghẹ là
chuẩn bị cho quá trình tiếp theo được thực hiện dễ dàng hơn và đạt hiệu quả cao hơn. Ví
dụ như trong công nghệ sản xuất nước quả trong, nhà xuất xuất thực hiện quá trình lắng

gạn để loại bỏ một phần thịt quả và xơ khi ép quả bị lẫn vào nhằm chuẩn bị cho quá trình
lọc tiếp theo được thực hiện dễ dàng hơn.
Trong công nghệ thực phẩm, quá trình lắng thường được sử dụng trong xử lý nước
nguyên liệu và nước thải, sản xuất tinh bột, nước rau quả, thức uống lên men, thức uống
pha chế loại có cồn, lẫn không cồn, sản xuất dầu tinh luyện,...
1.2.

Các yếu tố ảnh hường đến quá trình lắng [2]
Có nhiều yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình lắng, dưới đây là một số yếu

tố quan trọng:

 Sự chênh lệch khối lượng riêng giữa hai pha
Động lực của quá trình lắng là sự chênh lệch khối lượng riêng của hai pha trong hệ
huyền phù, hệ nhũ tương và hệ bụi. Sự chênh lệch này càng lớn thì quá trình lắng càng dễ
4


thực hiện và hiệu quả phân riêng càng cao. Trong thực tế, sự chênh lệch về khối lượng
riêng của hai pha sẽ phụ thuộc vào bản chất nguyên liệu được sử dụng trong quy trình sản
xuất.

 Kích thước hạt thuộc pha phân tán
Nếu tăng kích thước hạt thuộc pha phân tán thì tốc độ lắng của hạt sẽ càng cao.
Khi đó, quá trình lắng sẽ xảy ra nhanh hơn và hiệu quả tăng cao. Trong nhiều trường hợp,
các nhà sản xuất sử dụng thêm chất trợ lắng để làm tăng kích thước hạt thuộc pha phân
tán. Tuỳ theo bản chất hoá học và tính chất vật lý của các cấu tử trong hệ hai pha ban đầu
mà lựa chọn chất trợ lắng với cơ chế hoạt động phù hợp.
Mục đích sử dụng chất trợ lắng là làm xuất hiện các tập hợp (aggregate) của những
cấu tử thuộc pha phân tán, từ đó làm tăng kích thước của các hạt phân tán trong hệ hai pha

và giúp cho quá trình lắng diễn ra dễ dàng và triệt để hơn. Hiện nay, trong ngành công
nghệ thực phẩm, bentonite là một trong số những chất trợ lắng phổ biến được sử dụng để
phân riêng hệ huyền phù.

 Độ nhớt của pha liên tục:
Khi thực hiện quá trình lắng trong trường hợp nguyên liệu là hệ huyền phù/ hệ nhũ
tương ở trạng thái tĩnh hoặc nguyên liệu được bơm vào thiết bị lắng theo chế độ chảy
dòng cới chỉ số Re không vượt quá 0,2 thì độ nhớt của pha liên tục càng cao thì tốc độ
lắng của các hạt phân tán trong hệ sẽ càng thấp. Các nhà sản xuất có thể thay đổi nhiệt độ
để hiệu chỉnh độ nhớt của pha liên tục trong hệ huyền phù hoặc nhũ tương.
1.3.

Các thiết bị và mô tả đặc tính của từng thiết bị [1], [2], [3], [4]
Các thiết bị lắng có thể hoạt động theo nguyên tắc gián đoạn hay liên tục. Trong

ngành công nghiệp thực phẩm, hiện nay hầu hết các thiết bị lắng đều hoạt động theo
nguyên tắc liên tục. Khi đó, dòng nguyên liệu hai pha sẽ được đưa liên tục vào bên trong
thiết bị lắng và hai dòng sản phẩm sau quá trình phân riêng sẽ được tháo liên tục ra khỏi
thiết bị.

5


1.3.1. Thiết bị lắng huyền phù (lỏng + rắn)
Dựa trên phương thức hoạt động của thiết bị, ta chia thiết bị thành 3 loại:
1.3.1.1 Thiết bị lắng gián đoạn:
 Nguyên tắc làm việc: huyền phù được đưa vào thiết bị, chờ các hạt lắng xuống
đáy, tháo hết nước trong ở phần trên và mở đáy tháo cặn.
 Nhược điểm: năng suất thấp, thời gian lâu và thiết bị chiếm nhiều diện tích.
1.3.1.2 Thiết bị lắng bán liên tục:

Dòng huyền phù được nạp và dòng nước trong được tháo liên tục, nhưng cặn được
tháo theo chu kỳ.
 Thiết bị lắng có tấm chắn nghiêng:
 Cấu tạo: thiết bị có dạng thân hình trụ, đáy hình nón. Bên trong thiết bị có
những tấm ngăn (2) để hiệu chỉnh dòng chảy của huyền phù theo một quỹ đạo
xác định nhằm hỗ trợ sự lắng của các hạt rắn trong huyền rắn.
 Nguyên tắc hoạt động: nguyên liệu được bơm vào thiết bị qua cửa (1), còn
pha lỏng và pha rắn được tháo ra khỏi thiết bị qua cửa (4) và cửa (3).

Hình 1. 3 Thiết bị lắng có tấm chắn nghiêng
 Thiết bị lắng hình trụ đáy nón và hệ thống dĩa ngăn:

6


 Cấu tạo: thiết bị dạng hình trụ đứng và đáy côn. Bên trong thiết bị có rất
nhiều dĩa ngăn (2) có dạng hình nón và được xếp chồng lên nhau. Các dĩa
ngăn này sẽ được kết nối với ống trung tâm.
 Nguyên tắc hoạt động: trong quá trình hoạt động, huyền phù sẽ được bơm
vào tại cửa đỉnh thiết bị và theo ống trung tâm di chuyển theo phương thẳng
đứng theo hướng từ trên xuống. Pha lỏng sẽ theo các khe hở giữa các dĩa
ngăn thoát ra vùng biên của dĩa rồi được tập trung và tháo ra ngoài thiết bị
qua ống dẫn (4). Phần cặn rắn sẽ tập trung tại vùng đáy côn và được tháo ra
ngoài qua cửa đáy (3).

Hình 1. 4 Thiết bị lắng hình trụ đáy nón và hệ thống dĩa ngăn
1.3.1.3 Thiết bị lắng liên tục:
Nhập liệu, tháo nước trong và lấy cặn được thực hiện liên tục. Thu cặn lắng liên
tục có thể thể tiế nhành theo nhiều cách: dùng khí nén đẩy cặn lắng ra hoặc dùng cào gạt
cặn lắng.

 Thiết bị lắng nhiều tầng có cánh khuấy răng cào:
 Cấu tạo: thiết bị có thân hình trụ, đáy hình nón cụt, bên trong được chia
thành nhiều ngăn, trên cùng là ngăn tiếp nhận, bên dưới là các ngăn lắng. Cứ
2 ngăn kế nhau hình thành 1 đơn vị lắng có đường ống thoát cặn riêng. Ở
7


giữa thiết bị là 1 trục ống trung tâm rỗng được truyền động bằng 1 động cơ
đặt ở trên thiết bị lắng, ống quay rất chậm (0,2-0,5 v/ph) mang theo các cánh
gạt có tác dụng gom cặn bã vào trung tâm. Mặt khác, ống trung tâm còn dùng
để phân phối dịch huyền phù từ ngăn tiếp liệu xuống các ngăn lắng.
 Nguyên tắc hoạt động: dịch huyền phù được đưa vào thiết bị một cách liên
tục theo một đường ống ở phía trên. Qúa trình lắng diễn ra liên tục, dịch trong
sẽ được lấy ra ở phía trên cùng của một ngăn lắng theo các đường ống về hộc
chảy tràn để ra ngoài, còn cặn được lấy ra ở đáy của các đơn vị lắng một cách
định kỳ.

Hình 1. 5 Thiết bị lắng nhiều tầng có cánh khuấy răng cào
 Ngoài thiết bị trên, kiểu lắng liên tục còn có một số thiết bị sau:

8


Hình 1. 6 Thiết bị lắng kiểu răng cào

Hình 1. 7 Thiết bị lắng hình phễu

1.3.1.4 Thiết bị lắng huyền phù hoạt động dưới tác dụng kết hợp của trường trọng
lực và trường lực ly tâm
Thiết bị lắng thuộc loại kết hợp này là cyclone lắng thuỷ lực.

 Cấu tạo: thiết bị có dạng hình trụ, đáy hình côn. Và có ống trung tâm có pha
lỏng ra ngoài.
 Nguyên tắc hoạt động: nguyên liệu sẽ được bơm vào thiết bị với một tốc độ
cao (áp suất dòng vào pm = 23 at) theo phương tiếp tiếp với tiết diện hình
tròn của phần thân hình trụ. Khi đó, các hạt phân tán trong huyền phù sẽ
chuyển động theo đường xoán ốc (hình 1.8) và sẽ được tháo ra khỏi thiết bị
tại cửa đáy. Phần pha lỏng của huyền phù sẽ được tháo ra ngoài qua cửa đỉnh
của thiết bị.

9


Hình 1. 8 Cyclone thuỷ lực dùng lắng hệ huyền phù
1.3.2. Thiết bị lắng hệ bụi (khí-rắn)
Nguyên tắc hoạt động: theo nguyên lý lắng động và thay đổi phương của dòng khí
để tăng thời gian lưu và tạo lực quán tính.
Ưu nhược điểm: năng suất lớn, đơn giản, tháo cặn dễ nhưng cồng kềnh, hiệu suất
thấp. Để khắc phục nhược điểm này, thiết bị lắng nhiều ngăn được chế tạo.
 Thiết bị lắng bụi nhiều tầng:
 Nguyên tắc hoạt động: dòng hỗn hợp khí bẩn vào thiết bị với lưu lượng V s
(m3/s) được chia thành n phần tương ứng với số tầng lắng. Quá trình lắng
thực hiện trong các ngăn theo thời gian  = H/0max. Qua hết quãng đường L,
khí trở nên sạch được tập trung lại rồi ra khỏi thiết bị, còn bụi lắng đọng lại
trên các bề mặt tầng lắng.
 Ưu điểm: rất lớn là giảm được chiều cao lắng;
 Nhược điểm: việc tháo cặn khó. Để tháo cặn, người ta dùng khí với áp lực
lớn thổi ngược lại (đóng van đầu vào) và thu bụi bên hông.

10

Hình 1. 9 Thiết bị lắng bụi nhiều tầng
 Thiết bị Cyclone lắng (lắng trong trường lực ly tâm):
 Cấu tạo: bao gồm ống tâm (1) cho khí sạch thoát ra ngoài, vỏ trụ thực hiện
lắng (2), đáy nón thu cặn (3), cửa vào tiết diện chữ nhật (4), cửa tháo cặn có
van gió (5).
 Nguyên tắc hoạt động: dòng hỗn hợp theo ống dẫn vào cửa cyclone theo
phương tiếp tuyến với vận tốc 12÷25 m/s. Dòng quay tròn trong rãnh giữa
ống tâm và vỏ trụ. Dưới tác dụng của lực ly tâm các hạt rắn văng ra thành
thiết bị và lắng xuống đáy, còn pha liên tục (khí sạch) theo ống tâm ra ngoài.
Cặn lắng rơi xuống đáy, rồi nhờ van gió đưa ra ngoài. Van gió có nhiệm vụ
đưa cặn lắng ra, nhưng không cho khí đi vào cyclone.

11


Hình 1. 10 Cyclone lắng
1.4.

Ứng dụng trong chế biến thực phẩm
Trong nghệ thực phẩm, với nhiều sản phẩm thực phẩm đa dạng, phong phú, từ đó

cũng có nhiều quy trình công nghệ để sản xuất ra các sản phẩm. Và trong các quy trình
trong nghệ đó, một phần quá trình lắng sẽ được áp dụng vào với nhiều mục đích khác
nhau để có thể giúp cho sản phẩm đạt chất lượng tốt nhất.
Như trong công nghệ sản xuất nước quả trong, thì trong quy trình sẽ có công đoạn
lắng để loại bỏ thịt quả giúp cho quá trình lọc dễ dàng hơn và cũng là giúp sản phẩm cuối
cùng đạt được chỉ tiêu cảm quan là nước quả trong. Hay trong quy trình sản xuất tinh bột
từ ngũ cốc và khoai mì, thì sau quá trình rửa hạt tinh bột thì một phần vẫn còn lẫn lại
trong nước nên có quá trình lắng để thu hồi tinh bột (cyclone lắng thuỷ lực).

Còn trong công nghệ sản xuất saccharose từ củ cải đường, dịch củ cải đường được
đem đi xử lý bằng vôi và CO2 để kết tủa tạp chất nên các nhà sản xuất thường thực hieejn
quá trình lắng để tách sơ bộ các kết tủa nói trên nhằm chuẩn bị cho quá trình lọc tieesp
theo được dễ dàng hơn.
12


Trong quá trình sấy phun sữa tươi để thành sữa bột, thì trong quá trình sẽ tạo ra
bán thành phẩm là một hệ bụi bao gồm pha phân tán là các hạt sữa, còn pha liên tục là
không khí nguội (dòng tác nhân sấy đã qua sử dụng). Các nhà sản xuất có thể sử dụng quá
trình lắng (cyclone lắng) để thu hồi sữa bột từ quá trình sấy phun.
Và trong quy trình tinh luyện dầu ăn, vó thực hiện quá trình lắng bằng thiết bị lắng
hình trụ đáy nón và hệ thống dĩa ngăn nhằm mục đích tách các cặn phospholipid sau giai
đoạn thuỷ hoá ra khỏi dầu. Hay trong quy trình sản xuất bia, để tách cặn hoa houblon ra
khỏi dịch nha sau giai đoạn đun sôi dịch nha với huoblon bằng cyclone thuỷ lực...
1.5.

Các tài liệu tham khảo và website
[1] Đào Thanh Khê, Bài giảng Kỹ thuật quá trình thiết bị 1, Trường Đại học Công

nghiệp Thực phẩm TP.HCM, 2016.
[2] Lê Văn Việt Mẫn, Lại Quốc Đạt, Nguyễn Thị Hiền, Tôn Nữ Minh Nguyệt, Trần
Thị Thu Trà, Công Nghệ Chế biến thực phẩm, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TP.HCM,
2011.
[3] Nguyễn Bin, Các quá trình - thiết bị trong công nghệ hoá chất và thực phẩm Tập 2, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2004.
[4] s/documents/phuong-phap-lang.html

13

PHẦN 2. TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ THIẾT BỊ
2.1

Giới thiệu về các nguyên liệu trong dịch nước quả sơri

2.1.1 Nguyên liệu sơri
 Nguồn gốc
Quả sơri (tên gọi khoa học là
Malpighia glabra L. hay là Malpighia
emarginata) là 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

Hình 2. 1 Quả sơri

tên là acerola hay Barbados cherry).

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 Mg, acid pantothenin và K trong sơri nhiều gấp đôi so với cam.
Từ đó sơri được trồng phổ biến trên khắp thế giới.
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 nhất là ở
Gò Công tỉnh Tiền Giang và Bình Phú thị xã Bến Tre.
 Phân loại: 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
14


thích hợp để làm sản phẩm nước ép hay xuất khẩu sang các nước như Singapore, Hồng
Kông 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, 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 vitamin C (chiếm tới 4%)
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 a.a và một số axit
béo... và nhiều chất dinh dưỡng khác. Nhiệt độ thích hợp để cây phát triển là 24 – 28 0C.
 Thành phần hóa học của trái sơri
Thành phần hoá học
Nước
Đường
Acid citric
Protein
Lipid
Khoáng


Canxi



Photpho

Hàm lượng (g)
91,41
15
1,03
0,4
0,3
1,2
1,1

Vitamin C
Chất xơ
Độ Brix của dịch quả

1677,6 mg
1,1
7-10 %

Bảng 2. 1. Thành phần hóa học có 100g thịt quả sơri
2.1.2 Các nguyên liệu khác
 Đường
15