Quá trình và thiết bị công nghệ hóa học và thực phẩm, tập 2 – quá trình và thiết bị truyền nhiệt – phần 2 – các quá trình và thiết bị xử lý nhiệt trong thực phẩm

NGUYỄN TẤN DŨNG GIÁO TRÌNH TẬP 2 CÁC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM PHẦN 2 Các quá trình và thiết bị truyền nhiệt trong thực phẩm BỘ GIÁO DỤC V[.]

NGUYỄN TẤN DŨNG GIÁO TRÌNH QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM TẬP CÁC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT PHẦN 2: Các trình thiết bị truyền nhiệt thực phẩm BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ******************* TS NGUYỄN TẤN DŨNG Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM Tập CÁC Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT PHẦN 2: CÁC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT TRONG THỰC PHẨM NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM - 2015 LỜI NÓI ĐẦU Cuốn sách Q trình Thiết bị Cơng nghệ hóa học Thực phẩm, Tập 2, Các trình Thiết bị truyền nhiệt (Kỹ thuật thực phẩm 2) đƣợc biên soạn khơng ngồi mục đích giáo trình giảng dạy cho sinh viên, học viên Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật TP.HCM trƣờng đại học thuộc khối kỹ thuật khác lĩnh vực Cơng nghệ hóa học, Công nghệ thực phẩm, Công nghệ nhiệt, Công nghệ môi trƣờng số ngành kỹ thuật khác có liên quan Cuốn sách Tập 2, Quá trình Thiết bị truyền nhiệt gồm ba phần: Phần 1, Cơ sở lý thuyết truyền nhiệt (4 chƣơng); Phần 2, Các trình thiết bị xử lý nhiệt thực phẩm (3 chƣơng); Phần 3, Các trình thiết bị làm lạnh, làm lạnh đơng (4 chƣơng) Nó mang lại lợi ích cho đọc giả đồng thời phục vụ cho sinh viên, học viên trƣờng đại học tham khảo, tìm hiểu, tra cứu nghiên cứu Lý thuyết truyền nhiệt Các trình thiết bị truyền nhiệt Qua tác giả xin chân thành cám ơn đến thầy PGS.TS Nguyễn Văn Sức (CNHH&TP), PGS.TS Thái Bá Cần, PGS.TS Đỗ Văn Dũng (BGH trƣờng ĐHSPKT TP.HCM) khuyến khích, ủng hộ cho đời sách Vì khối lƣợng kiến thức nội dung sách lớn nên q trình biên soạn khơng tránh khỏi sai sót Tác giả mong bạn đọc chân thành góp ý để sách ngày hồn thiện lần tái Mọi phản hồi bạn đọc xin gửi địa Email: tandzung072@yahoo.com.vn, xin chân thành cám ơn Tác giả TS Nguyễn Tấn Dũng MỤC LỤC Trang Lời nói đầu Mục lục Phần CÁC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT Chƣơng QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ ĐUN NÓNG, LÀM NGUỘI, NGƢNG TỤ, BAY HƠI VÀ THĂNG HOA 5.1 ĐUN NÓNG 5.2 LÀM NGUỘI 119 5.3 NGƢNG TỤ 147 5.4 BAY HƠI VÀ THĂNG HOA 198 Chƣơng QUY TRÌNH VỀ THIẾT BỊ CƠ ĐẶC VÀ KẾT TINH 245 6.1 CÔ ĐẶC 245 6.2 KẾT TINH 274 Chƣơng QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ THANH TRÙNG, CHIÊN (RÁN) 303 7.1 THANH TRÙNG 303 7.2 CHIÊN (RÁN) 413 Tài liệu tham khảo 469 Phần CÁC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT  MỤC TIÊU - Phần trình bày kiến thức q trình thiết bị truyền nhiệt Cơng nghệ Hóa học Thực phẩm, Cơng nghệ kỹ thuật Mơi trường - Giúp cho sinh viên đọc giả nắm kiến thức trình truyền nhiệt như: q trình đun nóng, làm nguội, ngưng tụ, đặc, kết tinh, làm lạnh, làm lạnh đông, trùng, rán, v.v  ỨNG DỤNG Ứng dụng sở lý thuyết trình bày phần để nghiên cứu khảo sát, điều chỉnh kiểm tra trình cơng nghệ, đồng thời tính tốn, thiết kế chế tạo loại thiết bị trao đổi nhiệt như: đun nóng, làm nguội, ngưng tụ, đặc, kết tinh, làm lạnh, làm lạnh đông, chần, chiên, rán trùng, v.v Nói chung ứng dụng nhiều lỉnh vực khác như: Cơng nghệ Hóa học Thực phẩm, Công nghệ Nhiệt, Công nghệ Môi trường, v.v Chƣơng Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ ĐUN NĨNG, LÀM NGUỘI, NGƢNG TỤ, BAY HƠI VÀ THĂNG HOA 5.1 ĐUN NĨNG 5.1.1 Định nghĩa Đun nóng q trình cung cấp nhiệt lượng cho khối lượng vật chất, làm cho nhiệt độ vật chất tăng đạt tới nhiệt độ yêu cầu công nghệ đặt 5.1.2 Nguồn nhiệt Năng lượng nhiệt cần thiết để đun nóng tạo nhiều phương pháp khác từ nguồn khác nhau: - Sử dụng nguồn nhiệt trực tiếp: khói lị, dịng điện, … - Dùng chất tải nhiệt trung gian (chất lấy nhiệt từ nguồn nhiệt truyền nhiệt cho vật liệu cần đun nóng): nước, nước nóng, dầu khống, chất hữu có nhiệt độ sơi cao nó, chất tải nhiệt đặc biệt muối vơ nóng chảy, kim loại nóng chảy, … - Sử dụng nhiệt khí hay chất lỏng thải có nhiệt độ tương đối cao - Mỗi chất tải nhiệt có ưu nhược điểm riêng Do đó, tùy trường hợp cụ thể mà ta lựa chọn chất tải nhiệt làm việc thích hợp Điều kiện lựa chọn là: - Nhiệt độ đun nóng khả điều chỉnh nhiệt độ đủ tốt; - Áp suất bão hòa độ bền nhiệt tốt; - Độ độc tính hoạt động hóa học ít; - Độ an tồn đun nóng cao (khơng cháy, nổ, …) - Khơng ăn mịn thiết bị bảo đảm cung cấp nhiệt độ ổn định - Rẻ dễ tìm 5.1.3 Bản chất, mục đích phạm vi thực 5.1.3.1 Bản chất Đun nóng q trình làm tăng nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ cuối cho trước Nhiệt độ ban đầu (tbđ) thường nhiệt độ mơi trường khơng khí xung quanh Nhiệt độ cuối (tc) phụ thuộc vào mục đích trình tính chất vật liệu, thường xác định từ trước Chệnh lệch nhiệt độ cuối (tc) nhiệt độ ban đầu (tbđ) luôn đại lượng lớn t  tc  tbd  không phụ thuộc vào phương pháp thực Có thể thực q trình tăng nhiệt cách liên tục tăng dt dt gián đoạn Trường hợp thứ luôn lớn ( > 0), [23] d d Hình 5.1 Tăng nhiệt độ liên tục gián đoạn T = tc - tbđ > (5.1) Trường hợp hai q trình đun nóng gián đoạn Trong q trình gián dt đoạn có giai đoạn trình nhiệt độ giảm, làm cho < Hoặc có giai d dt đoạn  nhiệt độ không đổi, [23] d Không phụ thuộc vào phương pháp thực hiện, thực q trình cách tăng nhiệt độ cách liên tục tăng gián đoạn hai trình đảm bảo t = tc - tđ > 5.1.3.2 Mục đích cơng nghệ Trong cơng nghiệp chế biến thực phẩm, q trình đun nóng thường thực nhằm mục đích sau [23]: - Mục đích chuẩn bị Trong thực tế tiến hành q trình đun nóng nhằm mục đích chuẩn bị cho q trình khác Ví dụ: để bóc vỏ cam cho dễ người ta thường chần nước sôi từ - 10 phút 10 - Mục đích khai thác Q trình đun nóng làm tăng hiệu suất thu nhập hiệu sản phẩm từ loại sản phẩm Ví dụ: nhiệt độ 60 - 700C làm tăng hoạt độ enzyme amylase, làm cho khả trích ly chất hịa tan đường từ mía, dịch từ quả, làm tăng hiệu suất ép, tăng hòa tan chất màu, … - Mục đích chế biến Dưới tác dụng nhiệt độ cao, nhiều loại nguyên liệu bị biến đổi cấu trúc, tính chất hóa học, lý học,… làm cho chất lượng nguyên liệu biến đổi hẳn Những biến đổi chất lượng theo chiều hướng xấu tốt lên Trong công nghệ chế biến thực phẩm, người ta lợi dụng biến đổi tốt chất lượng để tạo sản phẩm có ích Nhiệt độ cao làm cho sản phẩm chín, loại bỏ (làm bay hơi) thành phần bay mùi, vị lạ làm tăng giá trị dinh dưỡng khả hấp thụ dinh dưỡng thể; làm hồ hóa sản phẩm tinh bột, tẩy mùi, … biến đổi làm cho sản phẩm có chất lượng tốt hơn, giá trị cảm quan cao - Mục đích bảo quản Đun nóng nhiệt độ 700C có tác dụng làm hoạt tính loại enzyme có nguyên liệu, ngăn ngừa biến đổi xấu Ví dụ: loại enzyme xúc tác trình phân hủy thành phần hóa học, sinh học có ích Nhiệt độ cao 90oC tiêu diệt vi sinh vật có sản phẩm thực phẩm Do vậy, cơng nghệ thực phẩm thường đun nóng sản phẩm nhiệt độ thời gian định nhằm tiêu diệt vi sinh vật, ngăn ngừa hư hỏng sản phẩm Đó q trình trùng nhiệt - Mục đích hồn thiện Một số loại sản phẩm thường tồn dạng bán thành phẩm Để có chất lượng loại đạt tới mức hoàn thiện nhiều phải qua gia nhiệt (đun nóng) Đun nóng làm cho sản phẩm chín sử dụng Trong thực tế cơng nghiệp, q trình đun nóng thường thực kết hợp trùng đồ hộp thịt cá ngồi mục đích để tiêu diệt vi sinh vật, bảo quản sản phẩm cịn có mục đích chế biến làm cho thịt cá chín 5.1.3.3 Phạm vi thực Đun nóng q trình quan trọng Quá trình thực hầu hết quy trình cơng nghệ sản xuất thực phẩm với mục đích khác 11 ... NHIỆT PHẦN 2: CÁC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT TRONG THỰC PHẨM NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM - 20 15 LỜI NÓI ĐẦU Cuốn sách Q trình Thiết bị Cơng nghệ hóa học Thực phẩm, Tập 2, Các trình. .. Cơng nghệ hóa học, Công nghệ thực phẩm, Công nghệ nhiệt, Công nghệ môi trƣờng số ngành kỹ thuật khác có liên quan Cuốn sách Tập 2, Quá trình Thiết bị truyền nhiệt gồm ba phần: Phần 1, Cơ sở lý. .. 7 .2 CHIÊN (RÁN) 413 Tài liệu tham khảo 469 Phần CÁC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT  MỤC TIÊU - Phần trình bày kiến thức q trình thiết bị truyền nhiệt Cơng nghệ Hóa học