Luận văn thạc sĩ thiết kế nhà máy chế biến rau quả với 2 mặt hàng dứa khoanh nước đường và mặt hàng necta xoài

..

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA HÓA
*

PHỤ LỤC
THIẾT KẾ NHÀ MÁY CHẾ BIẾN RAU QUẢ VỚI 2 MẶT
HÀNG: DỨA KHOANH NƯỚC ĐƯỜNG NĂNG SUẤT 24
TẤN NGUYÊN LIỆU/NGÀY VÀ NECTA XOÀI NĂNG SUẤT
40 ĐVSP/CA

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THỊ QUỲNH

Đà Nẵng – Năm 2018


Thiết kế nhà máy chế biến rau quả

PHỤ LỤC 1
Bảng 2. 1: Đặc điểm chung của các giống dứa trồng chủ yếu ở Việt Nam [13, tr499]
Nhóm Cayenne
Xịe tương đối rộng

Tán cây
Chồi cuống
Chồi nách
Lá

Tùy giống

Có vài chồi nách
Tương đối ngắn, rộng
chỉ có gai ở ngọn lá,
chân lá màu lục nhạt

Cuống trái
Hoa
Trái

Tương đối ngắn
Màu hoa cà
Cao, hình ống, mắt to
và bẹt. Vỏ khi chín có
màu vàng da cam.
Thịt hơi trong, khơng
xơ, màu vàng nhạt

Vị
Đường kính lõi
Cách sử dụng trái

Ngọt và chua
Trung bình
Làm đồ hộp, xuất
tười, tiêu thụ nội địa

Nhóm Spanish
Tán hợp hơn
Cayenne
Tùy giống

Có vài chồi nách
Dài và hẹp, thường
có gai cũng có như
khơng, chân lá màu
lục hơi đỏ
Dài hơn
Màu rực rỡ hơn
Thấp hơn, hình tiểu
cầu, mắt to hơn, vỏ
khi chín có màu vàng
hơi đỏ. Thịt hơi
trong, xơ, màu hơi
trắng
Vị không ngọt bằng
To hơn
Chủ yếu xuất tươi,
tiêu thụ nội địa

Nhóm Queen
Xịe tương đối rộng
Thường ít phát triển
Rất nhiều chồi nách
Ngắn và hẹp, rất
nhiều gai và gai cong
dạng móc câu, chân
lá màu hồng hơi đỏ
Tương đối ngắn
Màu hoa cà
Thấp, hình ống hoặc
chóp cụt, mắt bé và

lồi, vỏ chín có màu
vàng, thịt mờ đục,
dịn, màu vàng
Không chua bằng
Bé hơn
Xuất tươi và tiêu thụ
nội địa

Bảng 2. 2: Đặc điểm công nghệ của một số giống dứa [1,tr498]
Giống dứa, nơi trồng

Khối
lượng

Chiều
cao, cm

trái, g

Đường
kính trái,

Vỏ dày,
cm

cm

Mắt
sâu,

Đường
kính

cm

lõi, cm

Dứa hoa Phú Thọ

500

10

8,5

1

1,2

2

Dứa hoa Tuyên Quang

490

10,5

8,7

1

1

2,35

Dứa ta Hà Tĩnh

750

13

10

1

1,5

2

Dứa mật Vĩnh Phú

1300

15

11

1,5

1,5

2,6

Dứa Caien Phủ Q

3150

24

15

0,3

1

4,5

Dứa Caien Phú Hộ

2050

17,5

13

0,25

1

2,5

Khóm Long An

900

15

10,5

-

-

2,1

SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh

GVHD: ThS. Trần Thế Truyền


Thiết kế nhà máy chế biến rau quả

Bảng 2.3: Thành phần hóa học của một số giống dứa [1,tr495]
Giống dứa, nơi trồng
Dứa hoa Phú Thọ
Dứa hoa Tuyên Quang
Dứa Victoria nhập nội
Dứa Hà Tĩnh
Dứa mật Vĩnh Phú
Dứa Caien Phủ Quì

Dứa Caien Cầu Hai
Khóm Đồng Nai
Khóm Long An
Khóm Kiên Giang

Độ khơ
%
18
18
17
12
11
13
13,5
15,2
14,8
13,5

Đường khử
%
4,19
3,56
3,2
2,87
2,94
3,2
3,65
3,4
3,3
2,8

Saccaroza
%
11,59
12,22
10,9
6,27
6,44
7,6
6,5
9,8
8,6
7,5

Độ acid
%
0,51
0,57
0,5
0,63
0,56
0,49
0,49
0,31
0,37
0,34

pH
3,8
3,8

3,8
3,6
3,9
4,0
4,0
4,5
4,0
4,1

Bảng 2. 4: Sự thay đổi thành phần hóa học của dứa Phú Thọ theo tháng thu hoạch
Tháng thu
hoạch
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

Độ
acid
%
0,9
0,87

0,75
0,75
0,7
0,78
0,7
0,8
0,72
0,72
0,9
0,95

SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh

Acid hữu
cơ tự do
%
0,71
0,74
0,62
0,67
0,58
0,56
0,6
0,6
0,5
0,5
0,7
0,75

Đường

tổng số
%
13,5
12,7
14,8
17,9
19,5
18,1
17,5
16,7
18,4
18,5
17,2
13

Độ khô
%

Vitamin C
mg %

Chỉ số
đường/acid

23,7
22
21,4
19,6
21,2
20,5

19,3
18
21,4
20,8
22,1
23,5

51
50
42,7
35,5
28,2
33,3
40
29,5
44,9
52,5
42,1
37,6

15
14,6
19,7
23,8
27,8
25,8
25
23
25,5
25,7

19,1
12,6

GVHD: ThS. Trần Thế Truyền


Thiết kế nhà máy chế biến rau quả

Bảng 2. 5: Sự thay đổi thành phần hóa học của dứa Victoria theo độ chín
Chỉ tiêu

Độ chín
Chín tới
15,1
11,2
3,3
7,9
1,6
0,1
0,1
0,52
0,39
240
50
20

Ương
13
10
2,4

7,6
1,8
0,13
0,12
0,48
0,48
250
45
26

Độ khơ, %
Đường tổng số, %
Đường khử, %
Saccaroza, %
Cellulose, %
Pectin hòa tan, %
Protopectin, %
Độ acid, %
Độ tro, %
Hàm lượng K, mg%
Hàm lượng P, mg%
Hàm lượng Ca, mg%

Chín
17
14,1
3,2
10,9
1,6
0,08

0,1
0,5
0,37
230
48
18

Bảng 2.6: Chất lượng đường Saccaroza theo TCVN 1696 – 75 [14, tr7]
Chỉ tiêu

Đường kính loại I (%)

Đường kính loại II (%)

Hàm lượng Saccaroza
Độ ẩm
Hàm lượng chất khử
Hàm lượng tro

 99,65

 99,45

 0,07

 0,12

 0,15

 0,17

 0,1

 0,15

Bảng 2. 7: Chỉ tiêu cảm quan của acid citric ( Theo TCVN 5516-1991) [3, tr8]
Tên chỉ tiêu
Hình dạng và màu sắc

Vị
Mùi
Cấu trúc
Tạp chất cơ học

SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh

Yêu cầu
Các tinh thể khơng màu hay bột trắng khơng vón
cục. Đối với acid citric hạng 1 chopheps hơi có ánh
vàng,dung dịch acid citric trong nước cất có nồng
độ khối lượng 20 g/l phải trong suốt.
Chua, khơng có vị lạ.
Dung dịch acid trong nước cất nồng độ 20 g/l
khơng có mùi.
Rời và khơ.
Cho phép: Độ tro không quá 0,5 %. Acid sunfric
tự do không quá 0,05 %.

GVHD: ThS. Trần Thế Truyền

Thiết kế nhà máy chế biến rau quả

Bảng 2. 8 – Tiêu chuẩn nước dùng trong công nghiệp thực phẩm [38]
Các chỉ tiêu

Chỉ tiêu cảm quan
Màu sắc
Mùi vị
Độ đục
Thành phẩn vơ cơ
pH
Tổng chất rắn hịa tan
Độ cứng
Hàm lượng Chlorua
Hàm lượng Sulphate
Hàm lượng Natri
Hàm lượng Nitrat
Hàm lượng oxy hịa tan
(tính theo oxy)
- Hàm lượng Kẽm
- Hàm lượng Amoniac
- Hàm lượng Đồng
- Hàm lượng Nitrit
- Hàm lượng Bari
- Hàm lượng Florua
- Hàm lượng Mangan
- Hàm lượng tổng số Sắt
( Fe2+ và Fe3+)
- Hàm lượng Nhơm

- Hàm lượng Bo
- Hàm lượng Chì
- Hàm lượng Asen
- Hàm lượng thủy ngân
3. Chỉ tiêu vi sinh
- Coliform tổng số
- E.coli hoặc Coliform chịu
nhiệt
1.
2.
-

SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh

Nước trong rửa nguyên liệu
(Giới hạn tối đa cho phép)

Nước trong trộn thực phẩm
(Giới hạn tối đa cho phép)

15mg/l Pt
Khơng có mùi vị lạ
5 NTU

15 TCU
Khơng có mùi vị lạ
2 NTU

6 – 8,5
1000 mg/l

300 mg/l
250 mg/l
10 mg/l
6mg/l

6,5 – 8,5
1000 mg/l
300 mg/l
250 mg/l
250 mg/l
200 mg/l
50 mg/l
2 mg/l

3 mg/l
3 mg/l
1 mg/l
1 mg/l
0,7 – 1,5 mg/l
0,5 mg/l
0,5 mg/l

3 mg/l
1,5 mg/l
2 mg/l
3 mg/l
0,7 mg/l
0,7 – 1,5mg/l
0,5 mg/l
0,5 mg/l

0,5 mg/l
0,01mg/l
0,01 mg/l
0,001 mg/l

0,5 mg/l
0,3 mg/l
0,01 mg/l
0,01 mg/l
0,001 mg/l

50 vi khuẩn/100ml
0 vi khuẩn/100ml

0 vi khuẩn/100ml
0 vi khuẩn/100ml

GVHD: ThS. Trần Thế Truyền


Thiết kế nhà máy chế biến rau quả

Bảng 2. 11: Chỉ tiêu hóa lý của sản phẩm ( theo TCVN 6299 : 1997 về necta quả)
Chỉ tiêu
Hàm lượng chất khô
Hàm lượng kim loại nặng
Sn
Pb
Zn

Cu
Asen
Fe
Tổng hàm lượng Cu, Fe, Zn
SO2

Yêu cầu
16 – 18 %
không lớn hơn
200ppm
0,3ppm
5ppm
5ppm
0,2ppm
15ppm
20ppm
10ppm

Bảng 2. 12: Chỉ tiêu cảm quan của sản phẩm (TCVN 4041 – 85)
Chỉ tiêu

Yêu cầu

Trạng thái

Thể lỏng vừa phải, đục, mịn, đồng nhất.
Nước quả không lẫn các mảnh cuống, vỏ
và các tạp chất khác. Nếu để lâu cho
phép bột thịt quả có thể lắng xuống bao
bì, song lắc mạnh thì phân tán đều,

khơng vón cục.
Có màu tự nhiên giống màu của quả.

Màu sắc
Mùi vị
Tạp chất lạ

SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh

Có mùi thơm vị chua ngọt tự nhiên
khơng có mùi lạ
Khơng có

GVHD: ThS. Trần Thế Truyền


Thiết kế nhà máy chế biến rau quả

PHỤ LỤC 2
Tiêu chuẩn lựa chọn đối với dứa Queen:
- Độ khô thịt quả = 10 ˚Bx, chọn quả chín từ một hàng mắt đến 2/3 vỏ quả có màu vàng.
- Dứa được chia thành 3 loại:
Loại 1: = 700 gam / quả.
Loại 2: 500 – 699 gam / quả.
Loại 3: < 500 gam / quả.
- Đường sacaroza phải tinh khiết, khô, không vón cục, thuộc đường loại 1 theo TCVN.
- Axit xitric là axit dùng trong chế biến thực phẩm, màu trắng, khô, không lẫn tạp chất, độ tinh
khiết > 98 %.
- Nước phải trong suốt, đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh (khơng có vi sinh vật gây bệnh, trực khuẩn
E.coli khơng q 3 tế bào / lít, vi sinh vật khơng q 10 tế bào / lít), nước khơng có kim loại nặng,

là nước mềm, có pH = 7,0 – 7,5.
- Bao bì: thường dùng bao bì hộp sắt tráng vecni hoặc lọ thủy tinh. Bao bì và nắp và phải đảm bảo
vệ sinh, nguyên liệu, kín khít [4, tr58-59].
- Bảo quản tạm: bảo quản trong kho nguyên liệu ở nhiệt độ phòng.

SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh

GVHD: ThS. Trần Thế Truyền


Thiết kế nhà máy chế biến rau quả

PHỤ LỤC 3
❖ Cơng thức tính chiều cao, thể tích và đường kính thùng phối chế:
Ta có: V = Vt + 2.Vc
Với: + V là thể tích tank chứa.
+ Vt:thể tích phần hình trụ.
+ Vc là thể tích chỏm cầu.
Chọn: H = 1,3D, h = 0,3D.
Ta có: V =

D 2 H
[12, tr 96]
4
Từ đó ta tính được: Vt =

Vc =



.h.(h 2 + 3r 2 ) =



π.D 2 .H 3,14.D 2 .1,3D
=
= 1,021D 3
4
4



.0,3D. (0,3D) 2 + 3( D / 2) 2

6
6
3,14.0,3D
=
.(0,09 D 2 + 0,75 D 2 ) = 0,13188 D 3
6



V = Vt + 2.Vc = (1,021 + 2.0,13188) D 3 = 1,285.D 3 .

❖ Thể tích thùng chờ rót được tính theo cơng thức:
+ Thể tích phần thân trụ:

 * D2 * H
Vtr =

4
Chọn H = 1,3D ( m )
Vtr =

 * D 2 * H  * D 2 *1,3D
=
= 1,021D 3
4
4

+ Thể tích phần chỏm cầu: Vc =


6

* h * (h 2 + 3r 2 )

Chọn h = 0,3D
Vc =


6

* 0,3D * [(0,3D ) 2 + 3 * (

D 2
) ] = 0,132D3
2

❖ Cơng thức tính thể tích bunke chứa đường:

Thể tích bunke chứa: V = VT + VN =

m
(m3)
 

Trong đó:
V: là thể tích bunke, m3
VT: là thể tích phần hình trụ, m3

SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh

GVHD: ThS. Trần Thế Truyền


Thiết kế nhà máy chế biến rau quả

VN: là thể tích phần hình nón, m3
m: là khối lượng ngun liệu cần xử lý, kg
 : là khối lượng riêng của ngun liệu, kg/m3
− Thể tích phần hình nón:

 D2 d 2 d  D 
1
 (m3)
VN =   h1 
+
+
3
4

2 2 
 4
Với:
Mà
Vậy

d là đường kính ống tháo liệu.
D−d
h1 =
 tg (m)
2

(

)

 1

VN =     D 3 − d 3  tg  (m3)
 24


D2
 h2 (m
4
Chọn: Đường kính ống tháo liệu: d = 0,2 m.
Chiều cao ống tháo liệu: h0= 0,3 m.
−Thể tích phần hình trụ:

VT =  

Chiều cao phần trụ: h2 = 4 3 D
❖ Cơng thức tính năng suất cho nồi thanh trùng của dây chuyền sản xuất dứa khoanh nước
đường.
Năng suất nồi : M =

n  60
(hộp/h)
T

Trong đó:
n: số hộp trong nồi thanh trùng.
T: thời gian một chu kỳ làm việc.
n = 0,785 

d1

2

d2

2

a zk

Với:
d1: đường kính trong của giỏ, d1 = 1400 (mm)
d2: đường kính ngồi của hộp, d2 = 102,3 (mm).
a: số lớp hộp được xếp trong giỏ < chiều cao giỏ.
h1: chiều cao giỏ, h1 = 1500 (mm).

h2: chiều cao hộp, h2 = 81 (mm).
a=

h1 1500
=
= 18,5(lớp).
h2
81

Do đó để đảm bảo cho quá trình thanh trùng thì mỗi nồi thanh trùng chọn 15 (lớp).

SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh

GVHD: ThS. Trần Thế Truyền


Thiết kế nhà máy chế biến rau quả

k: hệ số xếp giỏ, k = 0,65  0,9. Chọn k = 0,8.
z: số giỏ, z = 1.
n = 0,785 

1400 2
 15  0,8  1 = 1764,2 (hộp).
102,32

Chọn 1765 hộp
Nồi thanh trùng theo công thức:

10−15−15

100

[Mục 2.3.2.2].

Thời gian nâng nhiệt A: 10 phút.
Thời gian giữ nhiệt B: 15 phút.
Thời gian hạ nhiệt: 15 phút.
Chu kỳ thanh trùng:
T = T1 + A + B + T2
T1, T2: thời gian đưa giỏ vào và lấy giỏ ra (phút).
T1 = T2 = 5 (phút).
A = 10 (phút), B = 15 (phút).
T = 5 + 10 + 15 + 5 = 35 (phút).
❖ Công thức tính năng suất cho thiết bị thanh trùng trong dây chuyền sản xuất necta
xoài:
n  60
Năng suất thiết bị thanh trùng: Q =
hộp/h.
T
Trong đó:

Số hộp trong 1 nồi: n = 0,785 

n: Số hộp trong 1 nồi.
T: Thời gian 1 chu kì làm việc.

d1

2

d2

2

 a  z  k hộp.

d1: Đường kính trong của giỏ (m).
d2: Đường kính ngồi của hộp No13 (m): d2 = 102,3 mm.
a: Số lớp đồ hộp sắp trong giỏ, a phải là 1 số nguyên và bằng: a 
Với h1: Chiều cao của giỏ (m).
h2: Chiều cao của hộp. h2 = 123 mm = 0,123 m.

a

1,5
= 12,2 . Vậy a = 12.
0,123

z: Số giỏ thanh trùng xếp trong thiết bị. Ta chọn z = 1.
k: Hệ số xếp đầy giỏ, k = 0,65 ÷ 0,9. Ta chọn k = 0,85.
Thay số vào ta tính được số hộp trong 1 nồi là :

SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh

GVHD: ThS. Trần Thế Truyền

h1
.
h2

Thiết kế nhà máy chế biến rau quả

n = 0,785 

d1

2

d2

2

 a  z  k = 0,785 x 1,42/0,10232 x 12 x 1 x 0,85 = 1499,6 hộp/nồi. Ta chọn 1500

hộp/nồi.
Thời gian 1 chu kì làm việc: T.

10 ' − 15' − 10 '
.
100 0 C
T được tính như sau:
T = T1 + A + B + C + T 2.
Trong đó:
T1,T2: Thời gian đưa giỏ vào và tháo giỏ ra khỏi nồi.
T1 + T2 = 10 phút.
A: Thời gian nâng nhiệt, A = 10 phút.
B: Thời gian giữ nhiệt, B = 15 phút.
C: Thời gian hạ nhiệt, C = 10 phút.
Vậy: T = 10 + 10 + 15 + 10 = 45 phút

Công thức thanh trùng:

SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh

GVHD: ThS. Trần Thế Truyền


Thiết kế nhà máy chế biến rau quả

PHỤ LỤC 4
❖ Cơng thức tính nhiệt cho q trình sản xuất dứa khoanh nước đường
Lượng hơi nước cần dùng trong các thiết bị nấu được tính theo cơng thức:
D=

Với:

G  C  (t2 - t1 ) + Qm
(kg/h) [6]
 -c  

(6.7)

G là khối lượng nguyên liệu cần nấu (kg/h).
C là nhiệt dung riêng của nguyên liệu (kcal/kg.độ).
t1, t2 lần lượt là nhiệt độ đầu và cuối của nguyên liệu (ºC).
Qm là nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh (kcal/h).
λ là nhiệt lượng riêng của hơi nước (kcal/kg).
θ là nhiệt độ nước ngưng (ºC).
c là nhiệt dung riêng của nước ngưng (kcal/kg.độ).

Ta có:
* Hơi nước: chọn áp suất làm việc tối đa của các thiết bị nhiệt trong nhà máy là 0,4 MPa =
4,08 at.
- Nhiệt độ: 142,9ºC, giả sử tổn thất trên đường ống là 1oC nên nhiệt độ hơi nước vào thiết bị là
141,9ºC.
- Nhiệt lượng riêng: λ = 654,9 (kcal/kg).
1 * Nước ngưng:
- Nhiệt độ: θ = 142,9 oC.
- Nhiệt dung riêng: c = 1,023 (kcal/kg.ºC).
2 * Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh:
Qm = 0,1 x Qhơi = 0,1 x D x λ (kcal/h) [13]
Vậy D t =

G  C  (t2 - t1 )
G  C  (t2 - t1 )
G  C  (t2 - t1 )
=
=
(kg/h). (6.8)
0,9  654,9-1,023  141,9
0,9   -c  
444, 25

Năng suất công đoạn: 7487,52 kg/ca.
Lượng nhiệt cần thiết để nâng nhiệt độ của dịch rót hộp từ 50ºC lên 95ºC là:
Qrnd = Gnd x Cnd x (t2 - t1) [12,tr11]
(6.9)
0
Với : t1 là nhiệt độ dung dịch rót hộp vào: t1 = 50 C.
t2 là nhiệt độ dung dịch rót hộp ra: t2 = 950C.

Gnd là khối lượng dung dịch rót hộp dứa khoanh : Gnd = 7487,52 (kg/ca).
Cnd là nhiệt dung riêng của dung dịch rót hộp dứa.
Cnd = 4190 – (2514 - 7,542  t)  x , (J/kg.độ). [9, tr153]
(Với, t: Nhiệt độ của dung dịch 0 C; x: nồng độ phần khối lượng của dung dịch).
Nhiệt lượng để nâng nhiệt từ 30 – 800C :
SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh

GVHD: ThS. Trần Thế Truyền


Thiết kế nhà máy chế biến rau quả

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4
Tính Q1: nhiệt lượng đun nóng thiết bị
Q1 = m1c1(t2–t1) + m2c2(t2–t0) [6]
Trong đó :
m1: khối lượng nồi, m1= 100 (kg).
m2: khối lượng chân đế, m2= 320 (kg).
c1,c2: nhiệt dung riêng của thép hàn nồi, c1 = c2 = 0,482 (kcal/kg.độ).
t1,t2 : nhiệt độ của thành nồi, của chân đế, t1= 140ºC, t2= 75ºC.
t0: nhiệt độ ban đầu của thiết bị, t0 = 30ºC.
Q1= 100 × 0,482 × (140–30) + 320 × 0,482 × (75–30) = 12243 (kJ).
Tính Q2: nhiệt để đun nóng dịch đường
Dịch đường 70% tương ứng với tỉ trọng 1,349 (kg/lít) [16-tr59].

(6.)

Q2 = m2.c2.(t2–t0) [12, tr11]
Trong đó:
m2 = 1500 × 1,349 = 2023,5 (kg).

c2 =

(6.)

100 − 0,66  70
 4,1868 = 2,25 (kJ/kg.độ).
100

t2= 80 0C, t0= 30 0C.

3

Q2 = 2023,5 × 2,25 × (80–30) = 227644 (kJ).
Tính Q3 : nhiệt mất mát do bay hơi nước
Q3 = w × r [6]
Nhiệt độ trung bình do bay hơi nước:

(6.)

80 + 30
= 550 C
2
r: ẩn nhiệt của nước ở 550C, r= 2422,85 (kJ), [9-tr254].
w: lượng nước bốc hơi trong q trình đun nóng :
w = k × F × T × (p–p’×φ) [6].
(6.4)
k: hệ số bốc hơi phụ thuộc tốc độ chuyển động của khơng khí xung quanh và tính chất vật
lý của chất lỏng, với tốc độ khơng khí v = 0,5 m/s thì k = 0,036.
Ttb=

  D 2 3,14  12
=
= 0,785 (m3)
F : diện tích bốc hơi : F=
4
4
1
3

T= , p= 135 mmHg, p’=33 mmHg.
(Với p: áp suất riêng phần của hơi nước bão hịa ở nhiệt độ trung bình của quá trình bay
hơi, ttb=550C, p’: áp suất hơi của khơng khí ở nhiệt độ mơi trường xung quanh).
φ: độ ẩm tương đối của khơng khí: φ= 80%.
SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh

GVHD: ThS. Trần Thế Truyền


Thiết kế nhà máy chế biến rau quả

1
3

=> w = 0,036 × 0,785 × × (135–0,8×33) = 1,02 (kg)
Q3 = 2422,85 ì 1,02 = 2471,31 (kJ).
ã Thi gian nõng nhit:
T=

Q2 + Q3
x 1000 [6]

1,5  K  F  t

(6.5)

Trong đó :
F : bề mặt đốt nóng, F = 1m2.
K hệ số truyền nhiệt của vỏ thiết bị cho dịch đường, K = 450 (w/m2).
1,5: hệ số cho sự khuấy trộn.
t0 = 82,50C.
T=

227644 + 2471,31
x 1000 = 4132,26 (s).
1,5  450  1  82,5

Tính Q4 : nhiệt tổn thất ra mơi trường xung quanh.
Q4 = α × F × T × (T4–T0) [13]
(6.6)
Trong đó :
F : diện tích xung quanh của thiết bị, nồi 2 vỏ hình trụ có Ф = 1m, H= 2,5m.
F= 3,14 × Ф × H = 3,14 × 12 × 2,5= 8,75 (m2).
α : hệ số tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh:
α = 9,3 + 0,058 × tt2 = 9,3+ 0,058 × 140 = 17,42 (w/m2.0C).
T = 10 phút =

1
h
6

T4: nhiệt độ thành thiết bị, T4= 1400C.

T0: nhiệt độ môi trường, T0= 300C.
Q4 = 17,42 × 8,75 ×

1
× (140–30) = 2794,46 (kJ).
6

Nhiệt lượng tiêu tốn cho giai đoạn nâng nhiệt:
Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 + Q7
Trong đó:
+ Q1: Nhiệt lượng đun nóng thiết bị
+ Q2: Nhiệt lượng đun nóng giỏ
+ Q3: Nhiệt lượng đun nóng bao bì sắt tây
+ Q4: Nhiệt lượng đun nóng sản phẩm đồ hộp
+ Q5: Nhiệt lượng đun nóng nước trong thiết bị
+ Q6: Nhiệt lượng mất mát do tỏa nhiệt ra môi trường
SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh

GVHD: ThS. Trần Thế Truyền


Thiết kế nhà máy chế biến rau quả

a. Tính Q1: Nhiệt lượng đun nóng thiết bị: [12, trang 11]
4 Q1 = G1 x C1 (tc - t1)
Với:
G1: Khối lượng thiết bị

G1 =  x  x  ( D x h + R2)

Trong đó:
+  : Bề dày thiết bị, 
+



= 5 (mm)

: Khối lượng riêng của thép,



= 7850 (kg/m3)

+ D: Dường kính trong của thiết bị, D = 1500 (mm)
+ R: Bán kính trong của thiết bị, R = 750 (mm)
+ h: Chiều cao của thiết bị, h = 2000 (mm)
+ C1: Tỷ lệ nhiệt của thép, C1 = 0,482 (kJ/kg độ)
+ tc: Nhiệt độ của quá trình nâng nhiệt lấy bằng nhiệt độ thanh trùng,
t2 = 1000C
+ t1: Nhiệt độ ban đầu của thiết bị, t1 = 280C
=>
G1 = 5 x 10-3 x 7850 x 3,14 x ( 1,5 x 2 + 0,752 ) = 439,06 (kg)
Q1 = 439,06 x 0,482 x ( 100 - 28 ) = 15237,138 (kJ)
b. Tính Q2: Nhiệt lượng đun nóng giỏ [12, trang 11]
Q2 = G2 x C2 (tc - t2)
Với
G2: Khối lượng giỏ có đục lổ 60%
G2 = 0,4x  x  x  ( D x h + R2)
Trong đó:

+  : Bề dày,  = 3 (mm)

+  : Khối lượng riêng của thép,



= 7850 (kg/m3)

+ D: Dường kính trong của giỏ, D = 1400 (mm)
+ R: Bán kính trong của giỏ, R = 700 (mm)
+ h: Chiều cao của giỏ, h = 1500 (mm)
+ C2: Tỷ lệ nhiệt của thép, C2 = 0,482 (kJ/kg độ)
+ tc: Nhiệt độ của quá trình nâng nhiệt lấy bằng nhiệt độ thanh trùng,
t2 = 1000C
+ t1: Nhiệt độ ban đầu của thiết bị, t1 = 280C
=>
G2 = 0,4 x 3 x 10-3 x 7850 x 3,14 x ( 1,4 x 1,5 + 0,72 ) = 76,61 (kg)
Q2 = 76,61 x 0,482 x ( 100 - 28 ) = 2658,67 (kJ)
c. Tính Q3: Nhiệt đun nóng bao bì sắt tây: [12, trang 11]
Q3 = G3 x C3 (tc - t3)
SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh

GVHD: ThS. Trần Thế Truyền


Thiết kế nhà máy chế biến rau quả

Với số hộp chứa được của nồi thanh trùng là 3026 hộp/h [mục 5.1.12]
+ G3: Khối lượng vỏ của bao bì
G3 = 3026 x 0,12 = 363,12 (kg)

+ C3: Tỷ lệ nhiệt của bao bì sắt tây, C3 = 0,528 (kJ/kg độ)
+ tc: Nhiệt độ của quá trình nâng nhiệt lấy bằng nhiệt độ thanh trùng, t2 = 1000C
+ t3: Nhiệt độ ban đầu của của hộp sắt tây lấy bằng nhiệt độ sản phẩm sau khi rót trong hộp
nhiệt độ 350C
5 Q3 = 363,12 x 0,528 x ( 100 - 35 ) = 12462,278 (kJ)
d. Tính Q4: Nhiệt lượng đun sản phẩm: [12, trang 11]
Q4 = G4 x C4 (tc - t4)
Trong đó:
G4: Khối lượng sản phẩm có trong giỏ, G4 = 0,5 x 3026 = 1513 (kg)
C4: Nhiệt dung riêng của sản phẩm, C4 = 3,56 (kJ/kg độ)
Q4 = 1513 x 3,56 x ( 100 - 35 ) =350108,2 (kJ)
e. Tính Q5: Nhiệt lượng đun nước trong nồi: [12, trang 11]
Q5 = G5 x C5 (tc - t5)
Trong đó:
+ G5: Khối lượng nước trong nồi.
G5 = (V2 - V1) x 
Với:
+ V2: Thể tích nồi.
2

 D h
Bxh
V2 =
=
=
4
4

3,14  1,5 2  2
= 3,5325 (m3)

4

+ V1: Thể tích giỏ.
2

 D h
Bh
V1 =
=
=
4
4

3,14  (1,4) 2  1,5
= 2,308 (m3)
4

+  : Khối lượng riêng của nước,  = 1000 (kg/m3)
G5 = (3,5325 - 2,308) x 1000 = 1224,5 (kg)
Q5 = G5 x C5 x (100 - 25) = 1224,5 x 75 = 91837,5 (kJ)
g. Tính Q6: Nhiệt lượng tổn thất ra ngồi mơi trường: [13, trang 269]
Q6 = F x T x  x (tcm - tk)
Trong đó:
F: Diện tích tồn phần nồi hơi
F =  x D x H = 3,14 x 1,5 x 2 = 9,42 (m2)
T: Thời gian nâng nhiệt:

SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh

GVHD: ThS. Trần Thế Truyền

Thiết kế nhà máy chế biến rau quả

T=

1
(giờ)
6

10
=
60

tcm :Nhiệt độ trung bình của vỏ ngồi thiết bị, tcm = 800C
tk: Nhiệt độ môi trường, tk = 280C
 : Hệ số toả nhiệt ra môi trường xung quanh



= 9,3 + 0,058 x 80 = 13,94 (W/m2.0C)

Q6 = 9,42 x

1
x 13,94 x (80 – 28) = 1138,1 (kJ)
6

Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh: [13, tr 269]
Q7 = F x



x T(tcm - tk)

Trong đó:
F: Diện tích nồi thanh trùng.
F =  x D2 x h = 3,14 x 1,5 x 2 = 9,42 (m2)
T: Thời gian giữ nhiệt, T = 15 phút =



1
h
4

: Hệ số toả nhiệt ra môi trường xung quanh.



= 14,5 (W/m2.0C)

tcm: Nhiệt độ trung bình của vỏ thiết bị, tcm = 800C
tk: Nhiệt độ môi trường. 280C
Q7 = 9,42 x

1
x 14,5 x (80 – 28) = 1775,7 (kJ)
4

Chi phí hơi cho q trình giữ nhiệt cho 1 mẻ:
Db =

1775,7
Q7
=
= 0,82 (kg)
2730 − 558,9 2730 − 558,9

Cường độ tiêu tốn hơi: D2 =

D
= 0,82 = 3,28 (kg/h)
1
T
4

❖ Công thức tính nhiệt cho q trình sản cuất necta xồi
Cơng thức tính hơi trong q trình thanh trùng:
Trong q trình thanh trùng, cần chi phí nhiệt cho giai đoạn đun nóng và giai đoạn giữ
nhiệt độ thanh trùng không đổi.
a. Giai đoạn nâng nhiệt:
Nhiệt lượng tiêu tốn cho giai đoạn nâng nhiệt:
Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 + Q7
Trong đó:
Q1: Nhiệt lượng đun nóng thiết bị.
Q2: Nhiệt lượng đun nóng giỏ.
SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh

GVHD: ThS. Trần Thế Truyền

Thiết kế nhà máy chế biến rau quả

Q3: Nhiệt lượng đun nóng bao bì sắt tây.
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.
Q7: Tổn thất nhiệt do hơi nóng thốt ra ngồi.
●Tính Q1:
Q1 = G1 × C1(tc - t1) [12,tr11]
Trong đó:
G1:Khối lượng thiết bị (kg).
C1: Nhiệt dung của thép, C1= 0,482 KJ/kgđộ.
tc: Nhiệt độ cuối cùng quá trình nâng nhiệt, lấy bằng nhiệt độ thanh trùng:
100oC.
t1: Nhiệt độ ban đầu của thiết bị, t1 = 28oC.
G1 = δ × ρ × (π × D × h + π × R2).
δ:Bề dày thiết bị, δ = 4mm.
ρ:Khối lượng riêng của thép, ρ = 7850 kg/m3.
D:Đường kính trong của thiết bị, D = 1500mm.
R:Bán kính trong của thiết bị, R = 750mm.
h:Chiều cao thiết bị, h = 2000mm.
Thay số vào ta tính được:
G1 = 0,004 × 7850 × 3,14 × (1,5 × 2 + 0,752) = 351,25 kg.
Vậy:
Q1 = 351,25 × 0,482 × (100 - 28) = 12189,78 KJ.
●Tính Q2: Q2 = G 2 × C2(tc - t2). [12,tr11]
Trong đó:
G2:Khối lượng giỏ thanh trùng có đục lỗ 60%.

C2: Nhiệt dung của thép. C2 = 0,482 KJ/kgđộ.
G2 =40% × δ × ρ × (π × Dg × h + π × Rg2).
δ: Bề dày giỏ, δ = 3mm.
ρ: Khối lượng riêng của thép, ρ = 7850 kg/m3.
Dg: Đường kính trong của giỏ, Dg = 1400mm.
Rg:Bán kính trong của giỏ, Rg = 700mm.
h: Chiều cao giỏ, h = 1200mm.
Thay số vào ta tính được:
G2 = 0,4 × 0,003 × 7850 × 3,14 × (1,4 × 1,2 + 0,72) = 64,19 kg.
Vậy: Q2 = 64,19 × 0,482 × (100 - 28) = 2227,65 KJ.
●Tính Q3: Q3 = G3 × C3(tc - t3). [12,tr11]
Trong đó:
G3: khối lượng hộp sắt tây, G3 = 2000 × 0,13 = 260 kg.
Với 2000: lượng hộp trong 1 giỏ.
0,13: trọng lượng trung bình của 1 hộp.

SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh

GVHD: ThS. Trần Thế Truyền


Thiết kế nhà máy chế biến rau quả

C3: nhiệt dung của sắt tây, C3 = 0,528 KJ/kgđộ.
tc: nhiệt độ ban đầu hộp sắt tây bằng nhiệt độ của sản phẩm, tc= 40oC.
Vậy:
Q3 = 260 × 0,528 × (100 - 40) = 8236,8 KJ.
●Tính Q4: Q4 = G4 × C4(tc - t4). [12,tr11]
Trong đó:
G4: khối lượng sản phẩm có trong giỏ, G4 = 2000 × 0,85 = 1700 kg.

▪ 2000: lượng hộp trong 1 giỏ.
▪ C4: nhiệt dung của sản phẩm, C4 = 1 KJ/kgđộ.
▪ tc: nhiệt độ ban đầu của sản phẩm, tc = 40oC.
Vậy:
Q4 = 1700 × 1 × (100 - 40) = 102000 KJ.
●Tính Q5:
Q5 = G5 × C5(tc - t5). [12, tr11]
Trong đó: G5: khối lượng nước trong nồi được tính như sau:
G5 = (V2 - V1) × ω.

6

  d 2  h 3,14  1,4 2  1,2
=
= 1,85 m3.
V1: thể tích giỏ. V1=
4
4

  D 2  h 3,14  1,5 2  2
=
= 3,53 m3.
V2: thể tích nồi: V1=
4
4
ω: khối lượng riêng của nước, ω = 1000 kg/m3
Suy ra:
G5 = (3,53 – 1,85) × 1000 = 1680 kg.
Vậy:
Q5 = 1680 × 1 × (100 - 25) = 126000 KJ.

●Tính Q6:
Q6 = F × T × α × (tcm-tk). [13,tr11]
Trong đó:
F: diện tích tồn bộ nồi, F = л × D × H = 3,14 × 1,5 × 2 = 9,42 m2.
T: thời gian nâng nhiệt, T = 10 phút = 0,167 giờ.
α: hệ số toả nhiệt ra môi trường xung quanh.
tcm: nhiệt độ trung bình ở vỏ ngồi thiết bị, t cm =

100 + 29
= 64,5 oC.
2

tk: nhiệt độ môi trường, 29oC.
α = 9,3 + 0,058 × (64,5 - 29) = 19,15 KCal/m2
Vây:
Q6 = 9,42 × 0,167 × 19,15 × (64,5 - 29) × 4,19 = 4481,04 KJ.
●Tính Q7:
Q7 = W × r [13]
r: ẩn nhiệt hoá hơi của nước ở nhiệt độ trung bình ttb.
ttb = (96 + 29)/2 = 62,5oC.
Với 96oC: nhiệt độ tại đó nước bắt đầu bay hơi.
Tra bảng ta có r = 561,8 KCal/kgđộ.
W: lượng ẩm bốc hơi từ nồi. W = K × F × T × (p - p' × ω).
SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh

GVHD: ThS. Trần Thế Truyền


Thiết kế nhà máy chế biến rau quả

K: hệ số bốc hơi. Với V = 0,5 m/s thì K = 0,036.

3,14  1,5 2
F: diện tích bốc hơi: F =
= 1,77 m2
4
p: áp suất riêng phần của hơi nước bão hồ ở nhiệt độ trung bình của q trình bay hơi.
ttb = 62,5oC =>p = 163,77 mmHg.
ω: độ ẩm tương đối của khơng khí: 70%.
p': áp suất hơi của khơng khí ở nhiệt độ mơi trường xung quanh 30,043 mmHg.
Suy ra:
W = 0,036 × 1,77 × 0,167 × (163,77 - 30,043 × 0,7) = 1,52 kg.
Vậy:
Q7 = 561,8 × 1,52 × 4,19 = 3577,99 KJ.
Trong quá trình giữ nhiệt, nhiệt độ khơng đổi, chi phí nhiệt là lượng nhiệt cần bù đắp vào
lượng nhiệt mất mát do nước bốc hơi trên bề mặt và tổn thất ra môi trường xung quanh.
● Lượng nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh:
Q8 = F × T × α × (tcm - tk). [13, tr296]
Thời gian giữ nhiệt T = 15 phút = 0,25 giờ
tcm: nhiệt độ trung bình ở vỏ thiết bị, tcm = 100oC.
α = 9,3 + 0,058 × (100 - 29) = 13,418 KCal/m2.
Q8 = 9,42 × 0,25 × 13,418 × (100 - 29) × 4,19 = 9400,50 KJ.
7

● Nhiệt cung cấp cho nước bay hơi:
Q9 = W × r. [13,tr296]
r: ẩn nhiệt hoá hơi ở 100oC, r = 539 KCal/kgđộ.
W: lượng ẩm bốc hơi từ nồi.
W = K × F × T × (p - p' × ω).
p: áp suất hơi nước bão hoà ở nhiệt độ bay hơi của q trình bay hơi, p=760mmHg.

Thế số vào ta tính được:
W = 0,036 × 1,77 × 0,25 × (760 - 30,043 × 0,7) = 11,77 kg.
Vậy:
Q9 = 11,77 × 539 × 4,19 = 26581,49 KJ.
♦ Lượng hơi tiêu tốn cho quá trình giữ nhiệt:

D2 =

D2 =

Vậy:

Q8 + Q9
Kg [12,tr298]
ihn − inn

9400,50 + 26581,49
= 15,92 kg.
(639,3 − 100)  4,19

● Cường độ hơi nước tiêu tốn ở giai đoạn giữ nhiệt:

Dh =

D2 15,92
=
= 63,68 (kg/h).
T
0,25

c. Nhiệt do nước ngưng mang ra:

SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh

GVHD: ThS. Trần Thế Truyền


Thiết kế nhà máy chế biến rau quả

Q10 = Do × i.
Trong đó:
Do = D1 + D2 = 479,72 + 15,92 = 495,64 kg.
i: hàm nhiệt của nước ngưng ở 100oC, i = 100 KCal/kg.
Vậy:
Q10 = 495,64 × 100 × 4,19 = 207673,37 KJ.

SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh

GVHD: ThS. Trần Thế Truyền