THIẾT kế THIẾT bị ĐUN NÓNG sữa đậu NÀNH

`  Giảng viên hƣớng dẫn : ThS ĐÀO THANH KHÊ Sinh viên thực : Nguyễn Văn Chung Chuyên ngành Khóa học Năm học 2005100068 Huỳnh Tấn Đạt 2005100054 Trần Thị Huỳnh Xuân 2005100072 Phạm Thị Trang Đài 2005100081 Nguyễn Ngọc Anh 2005100046 Nguyễn Ngọc Thanh Huế 2005100056 Nguyễn Thị Hiền 2005100071 Nguyễn Thị Kim Tài 2005100049 Nguyễn Thị Nhàn 2005100084 Hồng Thị Diễm Hƣơng 2005100067 : CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM : 2010-2014 : 2012-2013 Tp Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2012 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ` BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BỘ MÔN: KỸ THUẬT THỰC PHẨM TIỂU LUẬN KỸ THUẬT THỰC PHẨM THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐUN NÓNG SỮA ĐẬU NÀNH Giảng viên hƣớng dẫn : ThS ĐÀO THANH KHÊ Sinh viên thực : Nguyễn Văn Chung Chuyên ngành Khóa học Năm học 2005100068 Huỳnh Tấn Đạt 2005100054 Trần Thị Huỳnh Xuân 2005100072 Phạm Thị Trang Đài 2005100081 Nguyễn Ngọc Anh 2005100046 Nguyễn Ngọc Thanh Huế 2005100056 Nguyễn Thị Hiền 2005100071 Nguyễn Thị Kim Tài 2005100049 Nguyễn Thị Nhàn 2005100084 Hồng Thị Diễm Hƣơng 2005100067 : CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM : 2010-2014 : 2012-2013 Tp Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2012 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ` BẢNG NHIỆM VỤ CÁC THÀNH VIÊN LÀM TIỂU LUẬN KỸ THUẬT THỰC PHẨM 2_NHÓM 1.02_CHIỀU THỨ 5_TIẾT 7,8,9 STT TÊN THÀNH VIÊN MSSV NHIỆM VỤ KÝ TÊN N.V.Chung H.T.Đạt Nguyễn Văn Chung 2005100068  Tham gia tính tốn  Làm chương  Tìm thơng số Huỳnh Tấn Đạt 2005100054  Tham gia tính tốn  Tổng hợp biên tập hoàn chỉnh Trần Thị Huỳnh Xn 2005100072  Tham gia tính tốn T.T.H.Xn  Vẽ sơ đồ thiết bị  Tham gia tính tốn  Tìm thơng số Phạm Thị Trang Đài 2005100081  Phác họa sơ đồ thiết bị Nguyễn Ngọc Anh 2005100046 Nguyễn Ngọc Thanh Huế 2005100056 Tham gia tính tốn  Tham gia tính tốn Nguyễn Thị Hiền 2005100071 Nguyễn Thị Kim Tài 2005100049 Nguyễn Thị Nhàn 2005100084 Hoàng Thị Diễm Hương 2005100067 10 P.T.T.Đài N.N.Anh N.N.T.Huế  Chương kết luận  Tham gia tính tốn N.T.Hiền  Vẽ sơ đồ thiết bị  Tham gia tính tốn N.T.K.Tài  Chương kết luận  Vẽ sơ đồ thiết bị  Tham gia tính tốn N.T.Nhàn  Chương  Tham gia tính tốn H.T.D.Hương  Chương LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI MỞ ĐẦU Nước ta q trình cơng nghiệp hóa, đại hóa nên số ngành công nghiệp bước phát triển hứa hẹn có nhiều đột phá tương lai, có cơng nghiệp thực phẩm Sản xuất thực phẩm quy mô công nghiệp kèm theo cải tiến, áp dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất, máy thiết bị thực phẩm ưu tiên hàng đầu nhà máy, công ty thực phẩm Để giảm chi phí tăng tính sáng tạo, đột phá công nghiệp thực phẩm, kỹ sư phải đưa ý tưởng cố gắng thiết kế loại thiết bị khác dùng ngành công nghiệp đầy triển vọng Nắm bắt tình hình đó, nhóm chúng tơi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Thiết Kế Thiết Bị Đun Nóng Sữa Đậu Nành” nhằm cụ thể hóa vấn đề thiết kế máy thiết bị dùng ngành công nghiệp thực phẩm Đề tài nhóm chúng tơi chia làm chương: Chƣơng Tổng quan lý thuyết Chƣơng Tổng quan ngun liệu Chƣơng Tính tốn thiết kế thiết bị đun nóng sữa đậu nành Dù cố gắng nhiều điều kiện vốn kiến thức cịn hạn chế, khó tránh khỏi sai sót, mong nhận ý kiến đóng góp từ phía Thầy để tiểu luận đầy đủ TẬP THỂ NHÓM LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC Lời mở đầu Danh mục đại lượng tính tốn i Danh mục hình ii Danh mục bảng biểu iii CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT 1.1 Lý thuyết đun nóng 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Các phương pháp đun nóng 1.1.2.1 Đun nóng nước bão hòa 1.1.2.2 Đun nóng khói lị 1.1.2.3 Đun nóng dịng điện 1.1.2.4 Đun nóng chất tải nhiệt đặc biệt 1.1.2.5 Đun nóng khí thải, chất thải 1.1.3 Các thiết bị trao đổi nhiệt 1.1.3.1 Khái niệm 1.1.3.2 Phân loại 1.1.4 Thiết bị trao đổi nhiệt dùng ngành thực phẩm 1.1.4.1 Thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống 1.1.4.2 Thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm 1.1.4.3 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 2.1 Sữa đậu nành 11 2.2 Dầu truyền nhiệt 13 CHƢƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐUN NĨNG SỮA 16 3.1 Các thơng số ban đầu 16 3.2 Tính tốn thiết bị 18 3.3 Sơ đồ thiết bị 20 TÀI LIỆU THAM KHẢO 23 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC CÁC ĐẠI LƢỢNG TÍNH TỐN Đại lƣợng Kí hiệu Đơn vị Nhiệt độ t Hệ số cấp nhiệt  W / m2 độ Hệ số dẫn nhiệt  W / m độ Bề dày vách  m Đường kính ống d,D m Mật độ dịng nhiệt q W / m2 Hệ số truyền nhiệt k W / m2 độ Nhiệt lượng, công suất Q Kj, KW Diện tích bề mặt truyền nhiệt F m2 Nhiệt dung riêng Cp Kj / kg độ Khối lượng riêng  kg / m3 Lưu lượng khối lượng GN, GL kg / s Lưu lượng thể tích Gsữa lít/h Chiều dài h m Số vòng xoắn n vòng C i LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Thiết bị trao đổi nhiệt vỏ bọc ống chùm Hình 1.2 Các dạng chuyển động lưu chất ống chùm nằm ngang Hình 1.3 Cấu tạo thiết bị trao đổi nhiệt có cánh Hình 1.4 Thiết bị trao đổi nhiệt có gợn sóng Hình 1.5 Thiết bị trao đổi nhiệt loại hồi nhiệt Hình 1.6 Thiết bị trao đổi nhiệt loại hỗn hợp Hình 1.7 Thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống Hình 1.8 Thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm Hình 1.9 Mô thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm Hình 1.10 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng Hình 3.1 Sơ đồ thiết bị ống lồng ống dùng để đun nóng sữa đậu nành 21 ii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Giá trị dinh dưỡng sữa đậu nành 11 Bảng 3.1 Nhiệt dung riêng dầu truyền nhiệt theo nhiệt độ 16 Bảng 3.2 Thành phần chất 100g sữa đậu nành Fami 16 Bảng 3.3 Hàm nhiệt dung riêng thành phần sữa theo nhiệt độ 17 Bảng 3.4 Hàm khối lượng riêng thành phần sữa theo nhiệt độ 17 iii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Tổng quan lý thuyết GVHD: ThS Đào Thanh Khê CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT 1.1 Lý thuyết đun nóng 1.1.1 Khái niệm Bản chất: Đun nóng q trình gia nhiệt làm tăng nhiệt độ để làm chín thực phẩm, hay để ức chế, tiêu diệt hoàn toàn enzyme hệ vi sinh vật có thực phẩm, hạn chế hư hỏng thực phẩm Ngồi đun nóng cịn phương tiện cần thiết để thực trình khác đặc, chưng cất … Mục đích cơng nghệ: Chuẩn bị: Trong thực tế có việc tiến hành đun nóng nhằm mục đích chuẩn bị cho q trình khác Ví dụ: để bóc vỏ cam người ta thường chần nước sôi thời gian 5-10 phút, đun nóng trước đặc sản phẩm lỏng để q trình bốc nước nhanh Đun nóng sản phẩm trước vào hộp để ghép mí nhằm mục đích khí Khai thác: q trình đun nóng làm tăng hiệu suất thu nhận sản phẩm từ loại ngun liệu đó.Ví dụ nhiệt độ 60-700 C làm tăng khả hoạt động amylase làm cho khả thuỷ phân tinh bột cao để thu lượng đường cao Nhiệt độ cao làm tăng khả trích ly chất hoà tan, tăng hiêuu suất ép, tăng hoà tan chất màu Chế biến: Dưới tác dụng nhiệt độ cao nhiều loại nguyên liệu bị biến đổi cấu trúc, tính chất hố học, vật lý làm cho chất lượng nguyên liệu biến đổi hẳn Những biến đổi chất lượng xấu tốt Trong CNTP người ta lợi dụng biến đổi tốt chất lượng để tạo sản phẩm có ích Bảo quản: Khi nguyên liệu đun nóng nhiệt độ 700C làm vô hoạt enzyme có nguyên liệu, ngăn ngừa biến đổi xấu Nhiệt độ cao 900C tiêu diệt vi sinh vật có thực phẩm Do chế biến thực Kỹ thuật thực phẩm Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Tổng quan lý thuyết GVHD: ThS Đào Thanh Khê Hình 1.9 Mô thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm c) Ƣu nhƣợc điểm Ưu điểm:  Kết cấu gọn, chắn, công nghệ chế tạo không phức tạp  Bề mặt truyền nhiệt lớn, dễ vệ sinh, sửa chữa Nhược điểm:  Khó chế tạo vật liệu dịn, giá thành cao d) Ứng dụng Dùng làm bình ngưng tụ mơi chất, làm bình q lạnh 1.1.4.3 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng a) Cấu tạo Hình 1.10 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng Kỹ thuật thực phẩm Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Tổng quan lý thuyết GVHD: ThS Đào Thanh Khê Có thành phần trao đổi nhiệt Bề mặt gồm nhiều xếp lên khung đỡ, bên có khe rãnh để lưu chất chuyển động Vật liệu thường thép không gỉ,nhôm… b) Nguyên lý hoạt động Khi chất lỏng lưu động qua khe rãnh, môi chất chuyển động dạng màng mỏng nên tạo hệ số trao đổi nhiệt cao tạo điều kiện tốt để đốt nóng hay làm lạnh môi chất Các thường đặt song song với tạo khoảng không gian hẹp tạo nên kênh dẫn riêng biệt cho môi chất khác c) Ƣu nhƣợc điểm Ƣu điểm:  Đảm bảo hệ số truyền nhiệt cao với hiệu số trở kháng thủy lực thấp  Thiết bị gọn nhẹ, chi phí chế tạo thấp  Làm việc đáng tin cậy, không bị rò rỉ  Kết hợp hài hòa lắp đặt bảo dưỡng thiết bị Nhƣợc điểm: Chế tạo truyền nhiệt thường phải qua xử lý nhiệt gia công phức tạp Kỹ thuật thực phẩm Trang 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Tổng quan nguyên liệu GVHD: ThS Đào Thanh Khê CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 2.1 Sữa đậu nành Sữa đậu nành thức uống phổ biến làm từ đậu tương, vị mát, ngậy, uống thêm chút đường Ở thành phố Việt Nam, sữa đậu làm theo phương pháp thủ công thường rao bán buổi sáng Sữa đậu nành đóng hộp, sản xuất theo quy trình cơng nghiệp, thơm ngon Chúng có thêm hương vị vani, sơ-cơ-la hương vị khác Một số nghiên cứu cho thấy thành phần dinh dưỡng sữa đậu nành bổ dưỡng gần sữa bò tươi Sữa đậu nành thu từ trình nấu dịch sữa đậu (tức dung dịch thu từ tiến hành trích ly hạt đậu nành) Đây dạng nhũ tương có giá trị dinh dưỡng tương tự sữa bị, có ưu điểm tránh bệnh truyền nhiễm từ động vật lây sang Ngồi ra, số tính chất riêng, sữa đâu nành đặc biệt dùng tốt cho người già, người bệnh đái thào đường,phong thấp, táo bón trẻ em mà thể dị ứng với sữa bò Sữa đậu nành nguồn dinh dưỡng vitamin nhóm B Sữa đậu nành chứa isoflavons, chất làm giảm LDL (choresterol có hại) Tuy nhiên sữa đậu nành không chứa nhiều Calcium nên nhà sản xuất thường bổ sung Calcium thực phẩm Bảng 2.1 Giá trị dinh dưỡng sữa đâu nành Thành Phần Sữa Ðậu Nành Sữa Bò Sữa Mẹ Water (gram) 88.60 88.60 88.60 Protein (gram) 4.40 2.90 1.40 Calories (Kcal) 52.00 59.00 62.00 Fat (gram) 2.50 3.30 3.10 Kỹ thuật thực phẩm Trang 11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Tổng quan nguyên liệu Carbohydrates GVHD: ThS Đào Thanh Khê 3.80 4.50 7.20 Ash (gram) 0.62 0.70 0.20 Calcium (mg) 18.50 100.00 35.00 Sodium 2.50 36.00 15.00 Phosphorus 60.30 90.00 25.00 Iron 1.50 0.10 0.20 Vitamin B-1 0.04 0.04 0.02 Vitamin B-2 0.02 0.15 0.03 Niacin 0.62 0.20 0.20 (gram) Ðược biết, sữa đậu nành dễ dùng, mát, bổ khỏe, uống nóng, lạnh, trộn với cereal ăn sáng hay biến chế thành sữa chua Vì có giá trị dinh dưỡng cao, giá lại rẻ, nên trở thành phần dinh dưỡng hàng ngày Trên sở dinh dưỡng, sữa đậu nành có giá trị tương đương với sữa bò, xem bảng so sánh nêu điểm phân tích đây:  Theo bảng so sánh thấy rằng, sữa đậu nành chứa nhiều 51 phần trăm protein, 16 phần trăm carbohydrate, 12 phần trăm calories 24 phần trăm chất fat Trong ấy, sữa đậu nành chứa nhiều 15 lần chất sắt iron đặc biệt không cholesterol Sau sữa đậu nành khơng có chất hóa học chất cặn loại thuốc anti-biotic chất kích thích tố BGH (Bovine Growth Hormone) mà sữa bò thường bị nhiễm  Cũng giá trị dinh dưỡng cao giá thành rẻ, tương lai sữa đậu nành nói chung sữa cho trẻ em nói riêng thay thị trường sữa bò, nên bắt đầu có đánh phá dai dẳng kỹ nghệ sản xuất sữa Hoa Kỳ Kỹ thuật thực phẩm Trang 12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Tổng quan nguyên liệu GVHD: ThS Đào Thanh Khê qua tài liệu nghiên cứu thuê viết hình thức tài trợ học bổng cho sinh viên viết luận án cao học hay Tiến sĩ vài trường đại học không tên tuổi  Ðể thẩm định kết nghiên cứu, hội nghị quốc tế lần thứ vai trò đậu nành việc ngăn ngừa trị liệu bệnh tổ chức Brussells, Belgium từ ngày 15 đến 18 tháng 09 năm 1996 để thảo luận sữa đậu nành cho trẻ sơ sinh hội nghị công bố kết nghiên cứu tác dụng xấu  Ở Nhật Bản Hong Kong Hoa Kỳ, sữa đậu nành nước vô hộp giấy sữa đậu nành bột lon bầy bán tiệm health food stores số siêu thị Sữa cho baby bầy bán nhà thuốc tây siêu thị, ngồi Soyalac, cịn có Bonlac, GerberSoy, Nursoy Isomilk 2.2 Dầu truyền nhiệt Một số loại dầu truyền nhiệt tiêu biểu sử dụng công nghiệp thực phẩm: Dầu truyền nhiệt Caltex Texatherm 46:  Dầu truyền nhiệt công nghiệp  Dầu pa - - fin tinh lọc từ dầu mỏ, bền nhiệt, pha chế để làm dầu truyền nhiệt cho hệ thống truyền nhiệt tuần hoàn cưỡng kín hở  Ứng dụng: Có thể sử dụng cho hệ thống truyền nhiệt thiết bị sấy công nghiệp, ngành công nghiệp cao su chất dẻo, hệ thống gia nhiệt bể chứa nhựa đường dầu FO, hệ thống xử lý, chế biến đóng hộp thực phẩm, hệ thống gia nhiệt phân xưởng, nhà máy sản xuất xà phòng, nhựa, keo, phẩm nhuộm, sơn dược phẩm mỡ bôi trơn, nhà máy sản xuất gỗ ván, ván ép từ xơ sợi gỗ vơ - nia, hệ thống gia nhiệt sấy nơng nghiệp, hệ thống xử lý hố chất, dầu mỏ sáp  Hệ thống hở hoạt động nhiệt độ lên đến 20000C Kỹ thuật thực phẩm Trang 13 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Tổng quan nguyên liệu GVHD: ThS Đào Thanh Khê  Hệ thống kín ( có lớp phân cách dầu nguội hay khí trơ) hoạt động với nhiệt độ dầu lên đến 32000C  Để hệ thống kín hoạt động lâu dài khơng cố, nên giới hạn nhiệt độ tối đa bề mặt tiếp xúc với dầu thiết bị cấp nhiệt 34000C  Khi vận hành, dầu truyền cần phải tuần hoàn cưỡng Uƣ điểm: Hiệu suất truyền nhiệt tối đa  Các đặc tính truyền nhiệt tuyệt vời giúp dầu tuần hoàn dễ dàng truyền nhiệt hiệu  Chống hình thành cặn bám: Khả bền ơxy hoá bến nhiệt cao dầu giúp chống sinh cặn bùn cặn cácbon, kéo dài thời gian sử dụng dầu  Thiết bị khởi động nhanh: Tính lưu động nhiết độ thấp cho phép dầu tuần hồn nhanh chóng  Kinh tế vận hành áp suất thấp: Áp suất thấp nhiệt độ cao giúp giảm thiểu bay hơi, hạn chế tượng tạo nút khí xâm thực bơm, cho phép vận hành hữu hiệu áp suất hệ thống nhỏ Vì vậy, khơng cần dùng thiết bị trao đổi nhiệt hệ thống ống chịu áp lực cao đắt tiền Dầu truyền nhiệt shell thermia b:  Shell Thermia B pha chế từ dầu gốc khống tinh chế, nhằm đem lại tính ưu việt hệ thống truyền nhiệt kín gián tiếp  Sử dụng: Các hệ truyền nhiệt kín, tuần hồn cơng nghiệp chế biến, nhà máy hố chất, dệt dân dụng tản nhiệt dầu  Có thể sử dụng thiết bị truyền nhiệt làm việc liên tục nhiệt độ cao điều kiện làm việc giới hạn sau:  Nhiệt độ màng dầu max: 3400C Kỹ thuật thực phẩm Trang 14 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Tổng quan nguyên liệu GVHD: ThS Đào Thanh Khê  Nhiệt độ bể dầu max: 3200C Ƣu điểm kỹ thuật:  Tính ổn định nhiệt chống oxy hóa cao  Được pha chế từ dầu khống tinh chế cao chọn lọc cách cẩn thận Mức độ cắt mạch phân tử oxy hóa dầu nhỏ nên kéo dài tối đa tuổi thọ dầu, với điều kiện trao đổi nhiệt hiệu bơm tuần hoàn tốt để nhiệt độ màng dầu bề mặt trao đổi nhiệt không vượt giới hạn nêu  Độ nhớt thấp, hệ số truyền nhiệt cao  Độ nhớt thấp nên dầu có khả linh động truyền nhiệt tốt nhiệt độ thấp  Hịa tan tốt  Khơng ăn mịn  Áp suất bốc thấp  Khơng độc dễ dàng thải bỏ  Dầu truyền nhiệt gốc khống an tồn hơn, dễ xử lý so với dầu tổng hợp Sau thời gian sử dụng dễ dàng thu hồi dầu sử dụng để tái tạo thải bỏ Kỹ thuật thực phẩm Trang 15 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Thiết kế thiết bị đun nóng GVHD: ThS Đào Thanh Khê CHƢƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐUN NĨNG SỮA Bài toán thiết kế dạng toán nghịch sử dụng để tính tốn thiết lập thông số thiết bị phù hợp phục vụ cho mục đích khác cơng nghiệp nói chung cơng nghiệp thực phẩm nói riêng Ở đây, tốn cụ thể tính tốn thiết kế thiết bị đun nóng dung dịch sữa đậu nành phục vụ cho mục đích trùng tiệt trùng sữa Bài tốn: Cần đun nóng dung dịch sữa đậu nành từ nhiệt độ 27 độ C lên 121 độ C, lượng sữa 1000lit/h, trình truyền nhiệt dầu truyền nhiệt Thiết bị truyền nhiệt gián tiếp Dùng điện trở đun nóng dầu lên 250 độ, sau bơm dầu sữa vào thiết bị truyền nhiệt Hãy tính tốn, vẽ bố trí dịng chảy, thiết bị theo dạng sơ đồ, hình vẽ đáp ứng yêu cầu Tính tốn: Mấu chốt tốn ta phải tính tổng diện tích bề mặt truyền nhiệt để lựa chọn ống bố trí dịng chảy cho phù hợp 3.1 Các thơng số ban đầu Bảng 3.1 Nhiệt dung riêng dầu truyền nhiệt theo nhiệt độ Nhiệt độ (oC) Nhiệt dung riêng ( kj / kg độ) 1.8 20 40 100 150 200 1.882 1.954 2.173 2.355 2.538 250 2.72 300 340 2.902 3.048 Bảng 3.2 Thành phần chất 100g sữa đậu nành Fami Thành phần Khối lượng (g) Tỉ lệ (%) Carbohydrat 9.5 0.095 Kỹ thuật thực phẩm Trang 16 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Thiết kế thiết bị đun nóng GVHD: ThS Đào Thanh Khê Protein 1.9 0.019 Chất béo 0.01 Khoáng 0.3 0.003 Nước 87.3 0.873 Bảng 3.3 Hàm nhiệt dung riêng thành phần sữa theo nhiệt độ Thành phần sữa Protein Fat Hàm nhiệt dung riêng theo nhiệt độ C p  2.0082  1,2089  10 3  T  1.3129  10 6  T C p  1.9842  1.4  3.3  10 3  T  4.8008  10 6  T Carbohydrat C p  1.5488  1.9625  10 3  T  5.9339  10 6  T Ash C p  1.0926  1.8896  10 3  T  3.6817  10 6  T Water C p  4.1762  9.0864  10 5  T  5.4731  10 6  T Bảng 3.4 Hàm khối lượng riêng thành phần sữa theo nhiệt độ Thành phần sữa Hàm khối lƣợng riêng theo nhiệt độ Protein   1.3299  10 3  5.1840  10 1  T Fat   9.2559  10  4.1757  10 1  T Carbohydrat   1.5991  10  3.1046  10 1  T Ash   2.4238  10  2.8063  10 1  T Water Kỹ thuật thực phẩm   9.9718  10  3.1439  10 3  T  3.7574  10 3  T Trang 17 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Thiết kế thiết bị đun nóng GVHD: ThS Đào Thanh Khê 3.2 Tính tốn thiết bị Tính nhiệt dung riêng sữa đậu nành: C p  2.0082  1,2089  10 3  T  1.3129  10 6  T Protein:  2.0082  1,2089  10 3  74  1.3129  10 6  74  2.09kj / kg.đô C p  1.9842  1.4  3.3  10 3  T  4.8008  10 6  T Fat:  1.9842  1.4  33  10 3  74  4.8008  10 6  74  2.06kj / kg.đô Carbohydrat: C p  1.5488  1.9625  10 3  T  5.9339  10 6  T  1.5488  1,9625  10 3  74  5.9339  10 6  74  1.662kj / kg.đô C p  1.0926  1.8896  10 3  T  3.6817  10 6  T Ash:  1.0926  1.8896  10 3  74  3.6817  10 6  74  1.212kj / kg.đô C p  4.1762  9.0864  10 5  T  5.4731  10 6  T Water:  4.1762  9.0864  10 3  74  5.4731  10 6  74  4.199kj / kg.đô Từ bảng % thành phần chất 100gram sữa ta tính Cp sữa sau: → C P  2.09  0.095  2.06  0.019  1.662  0.01  1.212  0.03  4.199  0.873  3.8904kj / kg.đơ Tính khối lƣợng riêng sữa Protein:   1.3299  10 3  5.1840  10 1  T   1.3299  10 3  5.1840  10 1  74  1292 kg / m Fat:   9.2559  10  4.1757  10 1  T      9.2559  10 3  4.1757  10 1  74  895 kg / m Carbohydrat:   1.5991  10  3.1046  10 1  T  1.5991  10  3.1046  10 1  74  1576 kg / m Ash:   2.4238  10  2.8063  10 1  T   2.4238  10  2.8063  10 1  74  2403 kg / m Water:     9.9718  10  3.1439  10  T  3.7574  10  T 3 3   9.9718  10  3.1439  10 3  74  3.7574  10 3  74  977 kg / m  Từ bảng % thành phần chất 100gram sữa ta tính khối lượng riêng sữa sau: →   1292  0.095  895  0.019  1576  0.01  2403  0.03  977  0.873  1043kg / m  Kỹ thuật thực phẩm Trang 18 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Thiết kế thiết bị đun nóng GVHD: ThS Đào Thanh Khê Tính tốn diện tích bề mặt truyền nhiệt - Nội suy Cp dầu 2350C: C p (2350 C )  2, 72  2, 72  2,538 (235  200)  2,5926(kj / kg độ) 250  200 - Nhiệt lượng dòng lạnh (sữa): QL  G2 C p2 (t2r  t2v )  1000.103 1043,348  3,8904  (121  27)  105,986(kW ) 3600 - Chọn nhiệt độ đầu dịng nóng (dầu truyền nhiệt): t1r  2200 C - Tính lưu lượng dầu truyền nhiệt: Ta có: QN  QL  G1.C p t1  QL  G1  QL 105,9861   1,3627(kg / s) C p1 t1 2,5926  (250  220) - Chọn nhiệt độ vách: tf  t1v  t1r 250  220   2350 C ; 2 t f2  t2v  t2 r 27  121   740 C 2 - Chọn: tv  2320 C , tv  2300 C , d1 / d2  30 / 34 - Chọn thiết bị inox (304) có   25 W/m.độ - Tính mật độ dòng nhiệt: q  25 (tv  tv )   (232  230)  25.000(W / m2 ) 3  10 - Tính hệ số truyền nhiệt: Ta có: q  k (t f  t f ) k  q 25.000   155, 2795(W / m2 độ) t f1  t f2 235  74 - Tính t :  tmin  t1v  t2r  250  121  1290 C  tmax  t1r  t2v  220  27  1930 C Kỹ thuật thực phẩm Trang 19 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Thiết kế thiết bị đun nóng  ttb  GVHD: ThS Đào Thanh Khê tmax  tmin 193  129   158,8570 C  tmax   193  n ln     129   t   - Tính diện tích bề mặt trao đổi nhiệt: Ta có: Q  F k.ttb Q 105,9861.103 F   4, 2966(m2 ) k.ttb 155, 2795  Vậy ta chọn F  5m2 Ta có: F   d h Với d  d2 , h chiều dài Vậy h  F   46,8( m)  d   34.10 3 Vậy ta chọn h  48m 3.3 Sơ đồ thiết bị Chọn thiết bị ống lồng ống với chiều dài ống 3m Gọi n số vòng xoắn Ta có chiều dài vịng xoắn 6m n 48  (vòng) Với d1 / d2  30 / 34 , ta chọn D / D2  50 / 54 Kỹ thuật thực phẩm Trang 20 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Thiết kế thiết bị đun nóng GVHD: ThS Đào Thanh Khê Hình 3.1 Sơ đồ thiết bị ống lồng ống dùng để đun nóng sữa đậu nành Bể chứa dung dịch dầu Ống Bơm dung dịch dầu 10 Ống Lưu lượng kế đo lưu lượng dung dịch dầu 11 Ống nối Con phao bên lưu lượng kế 12 Ống dẫn dầu hoàn lưu Điện trở 13 Bể chứa sữa sản phẩm Bể chứa sữa nguyên liệu V1: Van điều chình dung dịch dầu Bơm dung dịch sữa nguyên liệu V2: Van điều chỉnh sữa nguyên liệu Lưu lượng kế đo lưu lượng sữa V3: Van xả sữa sản phẩm Kỹ thuật thực phẩm Trang 21 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Thiết kế thiết bị đun nóng GVHD: ThS Đào Thanh Khê Nguyên lý hoạt động thiết bị: - Dầu truyền nhiệt từ bể chứa số (1) bơm số (2) đưa qua hệ thống điện trở để đun nóng dầu lên 2500C trước đưa vào đỉnh thiết bị, lưu lượng dầu truyền nhiệt hiệu chỉnh van Lưu lượng biểu thị lưu lượng kế lỏng số (3) - Dòng dung dịch sữa đậu nành mang đun nóng chứa bể (6) bơm (7) bơm vào đáy thiết bị theo chiều từ lên, điều chỉnh lưu lượng van 2, lưu lượng dòng dung dịch sữa hiển thị lưu lượng kế lỏng số (8) - Bên trong, thiết bị, q trình trao đổi nhiệt ngược chiều Dịng nóng (dầu truyền nhiệt) phía ống từ xuống Dịng lạnh (sữa đậu nành) phía vỏ từ lên Ta khơng bố trí dịng nóng phía vỏ tổn thất lượng lượng lớn, bố trí dịng nóng phía ống diện tích bề mặt trao đổi nhiệt lớn nhất, lượng sữa nhận hết lượng từ dầu truyền nhiệt để nóng lên mà khơng bị tổn thất lương môi trường xung quanh - Dầu truyền nhiệt sau thực q trình trao đổi nhiệt hồn lưu thùng chứa ban đầu để tiếp tục trình Sữa sau đun nóng bơm vào thùng chứa (13) Kỹ thuật thực phẩm Trang 22 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng việt [1] Lê Văn Việt Mẫn, Công nghệ chế biến thực phẩm, NXB Đại học quốc gia TP.HCM, 2010 [2] Phạm Xuân Toản, Các q trình, thiết bị cơng nghệ hóa chất thựcphẩm,Tập 3,Các trình thiết bị Truyền Nhiệt, NXB Khoa học & Kỹ thuật, 2003 [3] Hoàng Đình Tín, Truyền nhiệt tính tốn thiết bị trao đổi nhiệt, NXB Khoa học & Kỹ thuật, 2001 Tài liệu internet [4] http://daumocongnghiep.vn/p/San-pham/180/Dau-truyen-nhiet-CaltexTexatherm-46.html [5] http://my.opera.com/thanhlocphat/blog/2012/05/14/dau-truyen-nhiet-shellthermia-b [6] http://www.wattpad.com/1352640-bao-cao-tn?p=33 Kỹ thuật thực phẩm Trang 23 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... Chương Thiết kế thiết bị đun nóng GVHD: ThS Đào Thanh Khê CHƢƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐUN NĨNG SỮA Bài tốn thiết kế dạng tốn nghịch sử dụng để tính tốn thiết lập thông số thiết bị phù hợp... tính tốn thiết kế thiết bị đun nóng dung dịch sữa đậu nành phục vụ cho mục đích trùng tiệt trùng sữa Bài tốn: Cần đun nóng dung dịch sữa đậu nành từ nhiệt độ 27 độ C lên 121 độ C, lượng sữa 1000lit/h,... Chương Thiết kế thiết bị đun nóng GVHD: ThS Đào Thanh Khê Hình 3.1 Sơ đồ thiết bị ống lồng ống dùng để đun nóng sữa đậu nành Bể chứa dung dịch dầu Ống Bơm dung dịch dầu 10 Ống Lưu lượng kế đo