Tiểu luận kỹ thuật chân không

Trong công nghiệp nói chung và trong ngành sản xuất các sản phẩm liên quan tới hóa học (thực phẩm, hóa chất,…) nói riêng, để nâng cao giá trị và tạo điều kiện thuận lợi cho bảo quản, vận chuyển, nhiều sản phẩm được tiến hành cô đặc chân không. Trong bài tiểu luận này, sẽ lần lượt trình bày những khái niệm, mục đích của cô đặc chân không, mô tả hệ thống cô đặc chân không cùng với đánh giá ưu điểm, nhược điểm, và đưa ra cách khắc phục những lỗi thường gặp khi hệ thống hoạt động.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TPHCM ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HĨA HỌC TIỂU LUẬN CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT CHÂN KHƠNG Cơ đặc chân khơng Giảng viên hướng dẫn: Ths Hoàng Minh Nam Sinh viên thực hiện: Đinh Thi Thiên 1713270 Võ Chí Thanh 1713115 Trần Trọng Thiện 1713313 Phan Quốc Thịnh 1713329 Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 4, 2020 Tiểu luận cơng nghệ sản xuất chân không LỜI GIỚI THIỆU Trong công nghiệp nói chung ngành sản xuất sản phẩm liên quan tới hóa học (thực phẩm, hóa chất,…) nói riêng, để nâng cao giá trị tạo điều kiện thuận lợi cho bảo quản, vận chuyển, nhiều sản phẩm tiến hành cô đặc chân không Trong tiểu luận này, trình bày khái niệm, mục đích đặc chân khơng, mơ tả hệ thống cô đặc chân không với đánh giá ưu điểm, nhược điểm, đưa cách khắc phục lỗi thường gặp hệ thống hoạt động i Tiểu luận công nghệ sản xuất chân không MỤC LỤC KHÁI NIỆM CÔ ĐẶC CHÂN KHÔNG 1.1 Định nghĩa cô đặc 1.2 Nhiệt động học q trình đặc 1.3 Định nghĩa cô đặc chân không ƯU – NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÔ ĐẶC CHÂN KHÔNG 2.1 Ưu điểm 2.2 Nhược điểm 3 HỆ THỐNG CÔ ĐẶC CHÂN KHÔNG 3.1 Sơ đồ hệ thống thiết bị cô đặc chân không 3.2 Nồi cô đặc 3.3 Bơm chân không 14 3.4 Thiết bị khác 15 ỨNG DỤNG CÔ ĐẶC CHÂN KHÔNG TRONG CÔNG NGHIỆP 17 KẾT LUẬN 19 TÀI LIỆU THAM KHẢO 20 ii Tiểu luận công nghệ sản xuất chân không KHÁI NIỆM CƠ ĐẶC CHÂN KHƠNG: 1.1 Định nghĩa đặc: Cô đặc phương pháp thường dùng để làm tăng nồng độ cấu tử dung dịch hai hay nhiều cấu tử Tùy theo tính chất cấu tử khó bay (hay khơng bay q trình đó), ta tách phần dung môi (cấu tử dễ bay hơn) phương pháp nhiệt độ (đun nóng) hay phương pháp làm lạnh kết tinh.[1] 1.2 Nhiệt động học trình đặc: Q trình gồm hai giai đoạn, thực hai thiết bị khác nhau: Đầu tiên, nhiệt cấp vào buồng đốt để đun dòng nhập liệu lên đến điểm sôi dung dịch Tiếp đến, nhiệt tiếp tục cấp để bay dung môi dung dịch, giai đoạn thực buồng bốc Ở hầu hết trường hợp, nước sử dụng để gia nhiệt Để truyền nhiệt thiết bị bay hơi, nhiệt độ ngưng tụ nước phải cao nhiệt độ sôi sản phẩm Đối với q trình đặc lý tưởng, tồn lượng nhiệt nước ngưng tụ tỏa dùng để làm bay dung môi dung dịch, áp suất nhiệt độ bay lên thấp nước nóng, entropy q trình tăng lên.[2] 1.3 Định nghĩa cô đặc chân không: Trong phương pháp nhiệt, tác dụng nhiệt độ (do đun nóng), dung môi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái áp suất riêng phần áp suất bên ngồi tác dụng lên mặt thống dung dịch (tức dung dịch sôi) Để cô đặc dung dịch không chịu nhiệt độ cao (như dung dịch đường) địi hỏi phải đặc nhiệt độ đủ thấp ứng với áp suất cân mặt thoáng thấp, hay thường chân không (p < atm) Đó phương pháp đặc chân khơng.[1] Tiểu luận công nghệ sản xuất chân không ƯU – NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÔ ĐẶC CHÂN KHÔNG: Nếu xét dựa tính kinh tế, q trình đặc áp suất cao hiệu áp suất chân khơng, chi phí hệ cô đặc chân không phụ thuộc phần lớn vào chi phí ngưng tụ cung cấp cho q trình bay dung môi[2], mà thứ sinh cô đặc áp suất cao lại mang nhiệt lượng lớn áp suất chân khơng, nên tận dụng để cấp nhiệt cho dung dịch, giảm chi phí lượng Tuy nhiên, xét yếu tố kĩ thuật, khơng phải lúc q trình đặc thực áp suất cao, vậy, cần phải cân nhắc việc áp dụng cô đặc chân không với ưu – nhược điểm sau: 2.1 Ưu điểm: 2.1.1 Quá trình xảy nhiệt độ thấp: Dưới áp suất chân không, nhiệt độ sôi dung dịch thấp so với thực áp suất cao Điều đặc biệt quan trọng sản phẩm thực phẩm, dược phẩm Vì sản phẩm này, ngồi nước chiếm 70 - 95% thành phần, cịn chứa axit hữu cơ, muối chúng, chất pectin, đường, đạm, tinh bột, chất thơm, vitamin nhiều chất khác dễ bay bị phân giải nhiệt độ cao Vì vậy, q trình đặc phải thực áp suất chân không để giữ chất lượng sản phẩm.[3] 2.1.2 Tạo động lực trình lớn hơn: Nhiệt độ sơi dung dịch áp suất chân khơng giảm đi, nhờ tạo chênh lệch nhiệt độ lớn tác nhân tải nhiệt (hơi nước ngưng tụ) dung dịch cô đặc, động lực trình trao đổi nhiệt lớn hơn, tạo điều kiện cho việc giảm bề mặt truyền nhiệt thiết bị, rút ngắn thời gian cô đặc.[3] 2.1.3 Không yêu cầu bọc cách nhiệt: Để tránh thất thoát nhiệt, thiết bị đặc phải hoạt động điều kiện bình thường cần bọc cách nhiệt Tuy nhiên, dụng cô đặc chân không, nhiệt độ làm việc trình đặc tương đối thấp, thiết bị đặc áp suất thấp không cần bọc cách nhiệt.[2] Tiểu luận công nghệ sản xuất chân không 2.1.4 An tồn: Q trình đặc dừng lại môi trường chân không bị phá hủy Trong với q trình đặc áp suất cao, trường hợp áp, cần khoảng thời gian để xả thứ thiết bị tháo liệu ngồi Vì vậy, nói việc điều khiển an tồn cho đặc chân khơng dễ làm đáng tin cậy việc điều khiển an tồn cho đặc áp cao.[2] 2.1.5 Giảm ăn mòn: Tốc độ ăn mịn hóa học tỉ lệ với hàm mũ nhiệt độ làm việc Vì vậy, việc áp dụng đặc chân không để giảm nhiệt độ làm việc cần thiết để chống ăn mòn hiệu hơn.[2] 2.2 Nhược điểm: 2.2.1 Hơi thứ sinh mang nhiệt lượng thấp: Tuy nhiên, muốn có áp suất thứ cao để tái sử dụng cho q trình đặc, địi hỏi áp suất nước gia nhiệt phải áp suất cao tương ứng, điều tốn Do vậy, sản xuất có nhiều trường hợp xử lý thứ từ q trình đặc chân không để tái sử dụng với giá thành thấp hơn.[2] 2.2.2 Hệ thống phức tạp: Hình 2.1 Cơ đặc áp suất thường Hình 2.2 Cơ đặc áp suất chân không trường hợp lý tưởng.[2] trường hợp lý tưởng.[2] A – nhập liệu; B – Hơi thứ; C – Sản phẩm cô đặc; D – Hơi nước; E – Nước ngưng; F – Xả khí Tiểu luận cơng nghệ sản xuất chân khơng So sánh Hình 2.1 Hình 2.2, thấy đặc chân khơng địi hỏi hệ thống máy móc thiết bị phức tạp cô đặc áp suất cao Hệ đặc chân khơng ngồi phát sinh thêm bơm chân khơng cịn thêm bơm chất lỏng để xả nước ngưng tụ dịng sản phẩm đặc khỏi thiết bị Cịn với đặc áp suất cao, ta cần bơm nhập liệu Dòng sản phẩm nước ngưng tụ lấy nhờ chênh lệch áp suất hệ thống Một bẫy ngưng đơn giản dùng để trì áp suất ngưng tụ, cịn với dịng sản phẩm thơng thường cần thêm vịng điều khiển mức.[2] Tiểu luận cơng nghệ sản xuất chân khơng HỆ THỐNG CƠ ĐẶC CHÂN KHƠNG: 3.1 Sơ đồ hệ thống thiết bị đặc chân không: Hệ thống cô đặc chân không gồm thiết bị chính: nồi đặc, thiết bị ngưng tụ bơm chân khơng Ngồi ra, để nâng cao hiệu kinh tế, hệ thống lắp bổ sung thiết bị trao đổi nhiệt, bơm nhiệt để tận dụng nhiệt thứ dung dịch cô đặc Hệ thống cô đặc chân không chia thành hai dạng chính: hệ thống đặc chân khơng nồi hệ thống cô đặc chân không nhiều nồi Hình 3.1 Hệ thống đặc chân khơng nồi Nồi cô đặc - Thiết bị ngưng tụ - Bơm chân không - Thiết bị trao đổi nhiệt Hình 3.1 mơ tả hệ thống đặc chân khơng nồi có lắp thêm thiết bị truyền nhiệt (4) để tận dụng nhiệt thứ bốc từ nồi qua, nhằm hâm nóng sơ dung dịch đưa vào cô đặc Thiết bị cô đặc (1) lả nồi chứa dịch kín nối với thiết bị trao đổi nhiệt (4) Lượng thoát từ thiết bị trao đổi nhiệt (4) dẫn qua thiết bị ngưng tụ (2) để ngưng tụ, với khí khơng ngưng hút vào bơm chân khơng (3) để trì độ chân khơng cho hệ thống.[3] Hình 3.2 Hệ thống đặc chân khơng nồi Nồi cô đặc - Thiết bị ngưng tụ - Bơm chân không - Thiết bị trao đổi nhiệt Hình 3.2 minh họa hệ thống đặc chân không hai nồi với thiết bị trao đổi nhiệt thứ dung dịch loãng Tác nhân cấp nhiệt (hơi nước) đưa vào phận trao đổi nhiệt nồi thứ để làm bay dung môi tạo thành thứ Hơi thứ dẫn sang phận cấp nhiệt nồi đun thứ hai Dung dịch nồi thứ hai có áp suất thấp Tiểu luận công nghệ sản xuất chân không đốt nóng sơi nhiệt độ thấp hơn, nối trực tiếp với thiết bị trao đổi nhiệt, thiết bị ngưng tụ bơm chân không.[3] Như vậy, hệ thống cô đặc chân không nhiều nồi, nhờ tận dụng thứ từ nồi trước để gia nhiệt cho dung dịch nồi sau, nhiệt lượng sử dụng triệt để hơn, lượng phải bổ sung từ bên ngồi nhiều so với tiêu hao hệ thống cô đặc nồi Dung dịch cô đặc tác nhân cấp nhiệt chuyển động chiều ngược chiều với nồi Khi chuyển động ngược chiều cần có thêm bơm để dung dịch từ nồi sang nồi khác Mặc dù điều kiện trao đổi nhiệt tốt hơn, hệ thống ngược chiều sử dụng (chủ yếu dung dịch có độ nhớt tăng vọt nồng độ tăng).[3] 3.2 Nồi cô đặc: 3.2.1 Thiết bị đặc chân khơng hai vỏ: Hình 3.3 Thiết bị cô đặc chân không hai vỏ.[3] Tiểu luận cơng nghệ sản xuất chân khơng Vỏ ngồi – Vỏ truyền nhiệt – Thân thiết bị - Bộ phận tách lỏng – Đĩa chắn – Hệ thống khuấy – Ống dẫn – Ống tháo nước ngưng – Ống tháo sản phẩm – 10 Nhiệt kế - 11 Đồng hồ chân không – 12 Cửa chiếu sáng – 13 Cửa quan sát – 14 Ống cấp liệu – 15 Van phía chân khơng – 16 Van lấy mẫu Ngun lí hoạt động: Dung dịch cần cô đặc đưa vào ống cấp liệu (14) đun nóng nhờ tác nhân gia nhiệt (hơi nước) từ vỏ thiết bị Khi nhiệt lượng cung cấp đủ, thứ bay lên, kéo theo hạt sản phẩm bị lên va đập vào đĩa chắn, hạt sản phẩm bị động lượng rơi xuống Hơi hạt sản phẩm nhỏ dịch lỏng vịng qua đĩa chắn lên phận tách lỏng, vận tốc bị giảm đột ngột nên hạt lỏng rơi xuống chảy trở lại nồi cô.[3] Nếu bề mặt truyền nhiệt loại thiết bị chế tạo đồng hệ số truyền nhiệt đạt tới 2900 – 3000 W/m2độ với khả bốc 0,13 – 0,15 kg nước/m2s áp suất cấp nhiệt – bar độ chân không 0,85 – 0,9 bar.[3] Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, dễ vệ sinh Nhược điểm: Năng suất thấp bề mặt truyền nhiệt bị hạn chế Tiểu luận công nghệ sản xuất chân không 3.2.2 Thiết bị cô đặc chân không đối lưu tự nhiên: Hình 3.4 Thiết bị đặc chân khơng đối lưu tự nhiên buồng đốt ngồi.[2] A Dịng nhập liệu – B Hơi thứ - C Dung dịch cô đặc – D Ống dẫn – E Nước ngưng tụ Buồng đốt – Buồng bốc – Ống tuần hoàn Nguyên lý hoạt động: Dịch ngập lịng ống nhỏ đốt nóng nước chứa vùng không gian ống chùm bốc phần, tạo thành hỗn hợp lỏng nhẹ dịch, nên chuyển động theo ống lên vùng bốc Ở đây, tách khỏi dịch thiết bị ngưng tụ , ngưng tụ lại tạo chân khơng, cịn khơng ngưng bơm chân khơng đẩy ngồi Dung dịch lỏng nặng chuyển dịch xuống phần cấp nhiệt, theo ống đối lưu phân bố vào ống cấp nhiệt, sôi chuyển động lên vùng bốc lặp lại dịng đối lưu đó.[3] Ưu điểm: Hiệu truyền nhiệt cao so với hệ cô đặc chân không hai vỏ Đối lưu tự nhiên, không tốn chi phí lắp đặt bơm Nhược điểm: Vận tốc đối lưu thấp (0,4 – 0,5 m/s), dễ gây tượng đóng cặn kết tinh ống.[3] Vì công nghệ nên áp dụng cho dung dịch lỗng, độ nhớt thấp.[1] Tiểu luận cơng nghệ sản xuất chân không 3.2.3 Thiết bị cô đặc chân khơng màng mỏng chuyển động lên: Hình 3.5 Thiết bị cô đặc chân không màng mỏng chuyển động lên.[3] Ống tiếp liệu – Bộ cấp nhiệt sơ - Bộ bốc – Bộ tách lỏng – Ống tháo dịch cô đặc – Ống hút thứ - Van xả ngưng – Thùng lắng tinh thể - Van xả khí khơng ngưng Ngun lí hoạt động: Trong thiết bị màng mỏng chuyển động lên, dịch đưa vào phía chùm ống 1 nhiệt giữ mức sơi - chiều cao ống Những bóng nước tạo thành phình to, chuyển lên, hóa thành dòng lên kéo theo màng dịch Màng dịch mỏng kéo theo bốc cô đặc vào phận tách lỏng Ở dịch cô đặc tách khỏi thứ Công nghệ thường áp dụng cho q trình đặc sữa.[3] Ưu điểm: Hiệu truyền nhiệt cao so với hệ cô đặc chân không đối lưu tự nhiên Không cần tuần hoàn (đối lưu) Nhược điểm: Hơi thứ phải đủ lực để lôi kéo dung dịch tạo thành lớp màng mỏng, muốn áp suất nhiệt độ thứ phải lớn, nên không phù hợp áp dụng q trình đặc sản phẩm bền nhiệt Tiểu luận công nghệ sản xuất chân không 3.2.4 Thiết bị cô đặc chân không màng mỏng chuyển động xuống: Hình 3.6a Thiết bị đặc chân khơng Hình 3.6b Bộ phân chia lỏng thiết bị màng mỏng chuyển động xuống cô đặc chân không màng mỏng chuyển Dòng nhập liệu – Buồng bốc – Bộ động xuống.[5] tách lỏng – Ống dẫn Vòi nhập liệu – Đĩa phân phối lỏng (spreader plate) – Tác nhân gia nhiệt – ống đồng trục – Cửa (openings) – Hơi thứ - Ống dung dịch cô đặc Nguyên lý hoạt động: Nếu với thiết bị cô đặc chân không màng mỏng chuyển động lên, dung dịch cần đặc nhập liệu từ đáy, thiết bị cô đặc chân không màng mỏng chuyển động xuống, dung dịch cần cô đặc nhập liệu từ đỉnh nồi cô đặc Để đảm bảo chất lỏng phân bố vào ống nồi cô đặc, người ta lắp thêm vào đỉnh phân chia lỏng, cấu tạo trình bày Hình 3.6b Trong trình chảy từ xuống tác dụng trọng lực, phần dung dịch ống tác nhân gia nhiệt (hơi nước) đun nóng đến trạng thái sơi, thứ tạo thành đóng vai trị lơi kéo sản phẩm tạo thành lớp màng mỏng 10 Tiểu luận công nghệ sản xuất chân không thành ống Sau khỏi ống, lượng dung dịch cô đặc nằm nồi đặc, lượng cịn lại bị lơi thứ qua ống dẫn tới tách lỏng, tách thứ lên dung dịch đặc xuống phía Như vậy, hệ thống có hai vị trí tháo liệu, nồi cô đặc tách lỏng Ưu điểm: Hiệu truyền nhiệt cao so với hệ cô đặc chân khơng đối lưu tự nhiên Do dịng chảy từ xuống nên tổn thất áp suất dòng chảy so với dòng chảy từ lên Nhờ đó, việc tái sử dụng thứ cho hệ đặc nhiều nồi sử dụng nồi cô đặc chân không màng mỏng di chuyển xuống hiệu nồi đặc chân khơng màng mỏng di chuyển lên Ngồi ra, việc dòng chảy từ xuống giúp cho việc đặc dung dịch mang tính nhớt cao dễ dàng dòng chảy từ lên Thêm nữa, dịng chảy chiều trọng lực, nên thứ khơng cần lực mạnh để lơi kéo dịng lỏng, áp suất nhiệt độ thứ không cần phải q cao, chọn cơng nghệ đặc dung dịch có tính bền nhiệt Ví dụ, cơng nghệ thường áp dụng đặc nước cam vitamin C bền nhiệt Nhược điểm: tổn thất áp suất ống tỉ lệ thuận với tốc độ hút khí để trì chân khơng nhẹ vừa, cần sử dụng ống ngắn với đường kính lớn Đặc biệt, trường hợp tạo áp suất chân khơng sâu không nên dùng loại nồi này, cần dùng phải đảm bảo đường từ nồi đặc đến thiết bị ngưng tụ ngắn 3.2.5 Thiết bị đặc chân khơng khung bản: Hình 3.7a CĐCK dạng khung bản.[2] Hình 3.7b Cấu tạo khung bản.[2] Tiểu luận công nghệ sản xuất chân không Nguyên lý hoạt động: Khoang đốt thiết bị khung cấu tạo từ khung có chiều dày khoảng 1mm, chết tạo từ thép không gỉ Khi ép chặt tạo thành kênh dẫn phía phía dẫn dịch Dịch chảy theo kênh màng mỏng đốt nóng từ hai phía đến điểm sơi dẫn sang khoang bốc Ở đây, dịch bốc phần, tạo thành sản phẩm có nồng độ chất tan cao tháo ra.[3] Ưu điểm: Hệ số truyền nhiệt cao nhờ sản phẩm tạo thành màng mỏng ( 2- 4mm), chuyển động với vận tốc nhanh ( – 3m/s) đốt nóng từ hai phía Thời gian tiếp xúc sản phẩm với bề mặt cấp nhiệt ngắn nên sản phẩm đảm bảo chất lượng Thiết bị kết cấu gọn nhẹ, thay đổi bề mặt truyền nhiệt nhanh chóng, dễ dàng tháo lắp.[3] Tuy nhiên, việc làm khung tương đối khó khăn, nên áp dụng cơng nghệ với dung dịch có độ tinh khiết cao, ví dụ q trình đặc đường.[2] 3.2.6 Thiết bị đặc chân khơng đối lưu cưỡng bức: Hình 3.8 Thiết bị cô đặc chân không đối lưu cưỡng bức.[2] A Dòng nhập liệu – B Dòng thứ - C Dung dịch đặc – D Dịng nước vào Buồng đốt – Buồng bốc – Bơm đối lưu – Bơm tháo liệu 12 Tiểu luận công nghệ sản xuất chân không Nguyên lý hoạt động: Dòng nhập liệu bị hút bơm đối lưu đẩy lên buồng đốt thiết bị ống chùm thẳng đứng hay đặt nằm ngang (với thiết bị ống chùm đặt nằm ngang, sử dụng thiết bị ống chùm khoang) để đun nóng, áp suất thủy tĩnh nên giai đoạn đun nóng này, dung dịch cần cô đặc chưa đạt đến trạng thái sôi Khi đẩy lên đến buồng bốc với áp suất nhỏ áp suất dung dịch cần cô đặc, dung môi dung dịch bay (flash), thứ bay lên, kéo theo hạt sản phẩm bị lên va đập vào đĩa chắn, hạt sản phẩm bị động lượng rơi xuống Hơi hạt sản phẩm nhỏ dịch lỏng vòng qua đĩa chắn lên phận tách lỏng, vận tốc bị giảm đột ngột nên hạt lỏng rơi xuống ống đối lưu, bơm đối lưu đẩy trở lại buồng đốt Trong hệ thống có bơm tháo liệu để đưa phần dung dịch đặc ngồi Ưu điểm: Vận tốc đối lưu cao (2 – m/s) so với đối lưu tự nhiên, hệ số ruyền nhiệt k tăng cường, nên trình truyền nhiệt diễn hiệu Cơng nghệ ứng dụng đặc dung dịch sệt, có độ nhớt cao, giảm bám cặn kết tinh phần bề mặt truyền nhiệt Nhược điểm: Tốn chi phí lắp đặt bơm đối lưu Tiểu luận công nghệ sản xuất chân không 3.3 Bơm chân không hệ thống cô đặc chân không: Để tạo trì độ chân khơng hệ thống đặc chân khơng, người ta thường dùng bơm vịng nước.[6] Hình 3.9 Bơm chân khơng vịng nước.[3] Có hai ngun nhân dẫn đến việc lựa chọn bơm vịng nước cho hệ thống cô đặc chân không Một loại bơm với áp suất giới hạn từ 300 – 350 mbar đáp ứng yêu cầu độ chân không hệ thống cô đặc Yếu tố định chất trình đặc bay dung mơi, mà cơng nghiệp sản xuất thực phẩm, dược phẩm dung mơi cần bay chủ yếu nước, bơm chân khơng vịng nước với lợi hút loại khí có bụi nước áp dụng rộng rãi hệ thống cô đặc chân không thực tế Thông thường, hệ thống cô đặc chân khơng lắp đặt bơm vịng nước Trong giai đoạn khởi động (quick start-up), hai bơm hoạt động, vào ổn định, để trì độ chân khơng cần bơm hoạt động Cần lưu ý đến vật liệu để chế tạo bơm vịng nước phải vật liệu khơng rỉ, có tính chống ăn mịn cao hoạt động mơi trường có tính ăn mịn lớn 14 Tiểu luận công nghệ sản xuất chân không 3.4 Thiết bị khác: Nhằm tái sử dụng triệt để dòng nhiệt từ thứ dòng vào, ra, hệ thống đặc chân khơng có thêm bơm nhiệt máy nén khí để tái sử dụng thứ 3.4.1 Bơm nhiệt: Hình 3.10a Bơm nhiệt cơng nghiệp Hình 3.10b Nguyên lý hoạt động bơm nhiệt Tiểu luận công nghệ sản xuất chân không 3.4.2 Máy nén thứ: Hình 3.11 Máy nén học thứ cơng nghiệp.[2] Hình 3.11b Năng lượng nén tương ứng với áp suất thứ.[2] 16 Tiểu luận công nghệ sản xuất chân khơng ỨNG DỤNG CƠ ĐẶC CHÂN KHÔNG TRONG CÔNG NGHIỆP: Dựa vào ưu điểm, nhược điểm hệ thống cô đặc chân không trình bày Mục 2., cơng nghệ áp dụng phổ biến công nghiệp sản xuất thực phẩm, dược phẩm, hốt chất, v.v Dưới hình ảnh số hệ thống cô đặc chân không thực tế Hình 3.1 Hệ thống đặc chân khơng kết tinh muối ăn.[4] Hình 3.1 minh họa hệ thống kết tinh muối ăn công nghiệp công ty GEA Messo thiết kế Giai đoạn cô đặc thực áp suất chân không hệ nồi đặc tuần hồn cưỡng bức, có máy nén để xử lí thứ từ hệ đặc chân không trước tái sử dụng làm tác nhân gia nhiệt cho dung dịch Tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu mà muối ăn sản phẩm đạt độ tinh khiết lên tới 99,9%.[4] Tiểu luận công nghệ sản xuất chân khơng Hình 3.2 Hệ thống đặc sữa.[5] Bể điều hòa Bơm nhập liệu Hệ thống làm mát (phần phận ngưng tụ) Buồng bốc chân không Buồng đốt (phần phận ngưng tụ) Bơm tuần hoàn Buồng đốt (điều chỉnh nhiệt độ vào Bơm chân khơng buồng bốc) Hình 3.2 mơ tả hệ thống đặc chân khơng nồi tuần hồn cưỡng bức, dùng quy trình yêu cầu nổng độ sản phẩm khơng q cao, ví dụ đặc sữa từ 13% lên 14,5% 16,25% Đầu tiên, sữa bơm từ bể điều hòa tới buồng đốt buồng đốt để gia nhiệt lên đến 900C, sau nhập liệu vào buồng bốc theo phương tiếp tuyến, hình thành lớp màng mỏng thành buồng bốc Nước bay khỏi lớp màng mỏng này, phận ngưng tụ 5, cịn khí khơng ngưng hút bơm chân không nhằm đảm bảo độ chân khơng cho hệ thống Phần lớn dịng sản phẩm sau đặc tuần hồn vào buồng bốc sau nhờ bơm ly tâm quay lại buồng đốt.[5] 18 Tiểu luận công nghệ sản xuất chân không KẾT LUẬN: Hệ thống cô đặc chân không gồm phận nồi đặc, bơm chân không, thiết bị ngưng tụ Trong phạm vi tiểu luận tập trung trình bày hai ba thành phần chính, nồi đặc bơm chân khơng Trong đó, nồi đặc chia thành nhóm: nồi đặc dung dịch đối lưu tự nhiên, nồi cô đặc dung dịch đối lưu cưỡng nồi cô đặc dung dịch chảy thành màng Tùy theo q trình đặc sản phẩm mà loại nồi cô đặc cân nhắc lựa chọn Về bơm chân khơng, đặc thường dùng bơm vịng nước Ngồi phận chính, để tận dụng triệt để nguồn nhiệt từ thứ, phận khác lắp đặt bơm nhiệt, máy nén thứ,… Cô đặc chân không công nghệ đã, cần áp dụng rộng rãi sản xuất thực phẩm, dược phẩm, hóa chất,… nhờ đặc điểm phân tích tiểu luận Tiểu luận cơng nghệ sản xuất chân không TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Văn Bơn (chủ biên) (2004) Q trình Thiết bị cơng nghệ hóa học thực phẩm Quyển 5: Quá trình thiết bị truyền nhiệt ổn định Tập 1: Truyền nhiệt ổn định NXB Đại học Quốc gia TPHCM [2] Wolfgang Jorisch (2015) Vacuum Technology in the Chemical Industry WileyVCH [3] Lê Nguyên Đương (1987) Ứng dụng chân không công nghiệp NXB khoa học kỹ thuật [4] Gea Messo PT Salt Processes Gea Messo PT [5] Gösta Bylund Dairy processing handbook Tetra Pak Processing Systems AB [6] ING JAN PISECKY Handbook of milk powder manufacture Gea Messo PT 20