Đường saccaroza thường được sử dụng làm nguyên liệu trong nhiều sản phẩm thựcCHƯƠNG I:GIỚI THIỆU CHUNGTrong công nghiệp sản xuất hóa chất và thực phẩm và các ngành công nghiệp khác nói c
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHÊ HĨA HỌC ======o0o====== ĐỒ ÁN MƠN HỌC CHUN NGÀNH CƠNG NGHỆN THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN PHÂN XƯỞNG CÔ ĐẶC NỒI XUÔI CHIỀU THIẾT BỊ CƠ ĐẶC CĨ PHỊNG ĐỐT NGỒI THẲNG ĐỨNG DÙNG CHO CÔ ĐẶC DUNG DỊCH ĐƯỜNG Giáo viên hướng dẫn : PGS.TS Nguyễn Thế Hữu Sinh viên thực : Lê Văn Đồng Lớp : ĐH CN Thực Phẩm 02 – K15 Chuyên ngành : Công Nghệ Thực Phẩm Hà Nội, năm 2023 Đồ án môn học chuyên ngành Công nghệ thực phẩm Nội dung thiết kế Thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều thiết bị cô đặc tuần hồn phịng đốt ngồi dùng cho đặc dung dịch đường saccharoze Các số liệu ban đầu: Chiều cao ông truyền nhiệt: 4m Năng suất:3,97 tấn/h Nồng độ ban đầu: 13,2% khối lượng Nồng độ cuối: 32,5% khối lượng Áp suất đốt: 4at Áp suất ngưng tụ: 0,29at Lời cảm ơn Đối với sinh viên trường Đại học Công nghiệp Hà Nội đồ án môn học ngành Công nghệ thực phẩm với đề tài: - Thiết kế tỉnh tồn phần " xưởng có đặc nồi xi chiều thiết bị đặc có ống thẳng đứng dùng cho có đặc dung dịch đường" q trình cố gắng, nỗ lực thân hải giúp đỡ, hỗ trợ tận tình thầy bạn bè Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn Thế Hữu dẫn tận tình Trong trình em thực để ăn Đồng thời em xin gửi lời cảm ơn đến thầy có khác khoa bạn giúp đó, cho em ý kiến tư bỏ ích trình hồn thành đề án Tuy nhiên kiến thức em hạn hẹp nên đồ án nhiều thiếu sót, em mong nhận nhiều ý kiến đóng góp dẫn q thầy bạn Đường thực phẩm chng có khả tạo chất đồng thời nguồn dinh dưỡng cung cấp lượng thiếu người Dường giúp thể người cung cấp lượng cho hoạt động ngày Mỗi thấy mệt mỏi, stress đói bụng cần nạp nhanh lượng thực phẩm chứa nhiều đường lựa chọn tốt cho thể Vì cơng nghệ chế biến đường quan trọng với phát triển công nghiệp chế biến thực phẩm đáp ứng nhu cầu người xã hội Về công nghệ chế biến đường, Việt Nam áp dụng công nghệ đại vào sản xuất, phần lớn giới hỏa có số tự động hỏa Để đáp ứng cho nhu cầu sử dụng đường người nay, việc đặc đường saccaroza quan trọng, giúp ta đưa nồng độ đường vẽ nồng độ mong muốn để phục vụ cho sản xuất thực phẩm Do em chọn đề tài đồ án - Thiết kế tính tốn phân xưởng đặc nồi xi chiều thiết bị đặc có ống thẳng đứng dùng cho cô đặc dung dịch đường" Với đồ án này, việc cần làm rõ nguyên liệu, tiếp hệ thốn thiết bị đặc sau tính tốn thiết bị thiết kế phân xưởng cho hệ thống thiết bị cô đặc Với đồ án tìm hiểu rõ ràng, cụ thể cách vận hành, thông số kỹ thuật, thiết bị thiết bị cô đặc tuần hồn cưỡng sử dụng đặc đường Mở Đầu Trong thời đại 4.0 cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước, có nhiều ngành cơng nghiệp ưa chuộng phát triển Việt Nam Nước ta đứng trước nhiều hội thử thách để trở thành nước có kinh tế phát triển song hành với quốc gia giới Hiện có nhiều ngành cơng nghiệp phát triển lớn mạnh nước ta có nghành công nghiệp thực phẩm đầu tư mạnh mẽ nhằm thúc đẩy kinh tế đất nước chăm lo cho đời sống người đán Ngành công nghiệp thực phẩm bao gồm hoạt động công nghiệp hướng tới chế biến, chuyển đổi, chuẩn bị, bao quản đóng gói sản phẩm Ngày nay, cơng nghiệp thực phẩm trở nên đa dạng hóa, với việc sản xuất từ hoạt động nhỏ, truyền thống gia định quản lý đến quy trình cơng nghiệp lớn Ngành cung nhu yếu phẩm ăn uống cho người, bao gồm nhiều ngành khác trồng trọt, chăn nuôi, đánh bắt thủy sản, Khi ngành cơng nghệ thực phẩm lên giúp nghành khác đặc biệt nông nghiệp phát triển theo Đây với nghành mũi nhọn việc phát triển kinh tế-xã hội chung đất nước, cụ thể:Về xã hội thúc đẩy nghành công nghiệp hóa nơng thơn góp phần giải việc làm cho người dân,Về kinh tế cung cấp nhiều mặt hàng xuất chủ lực thủy hái sản, gạo,cà phê, cao su, đường, nhằm mang lại nguồn thu ngồi tệ lớn.Hiện nghành cơng nghiệp thực phẩm Việt Nam có phát triển thay đổi qua nhiều giai đoạn khác nhau, gồm nhiều nghành rượu-bia-nước giải khát, chế biến sữa sản phẩm từ sữa, dầu thực vật, công nghiệp sản xuất thuốc lá, bánh kẹo, Đặc biệt phá triển nghành công nghệ chế biến sản xuất đường, ngành cơng nghệ khơng thể thiếu có truyền thống lâu đời Việt Nam Đường saccaroza sản phẩm quan trọng cơng nghiệp thực phẩm, nguyên liệu nhiều sản phẩm thực phẩm ngành công nghiệp khác ( bánh kẹo, nước giải khát, đồ hộp, sữa, làm thuốc, thức ăn kiêng sản xuất acid hữu cơ) Đường saccaroza thường sử dụng làm nguyên liệu nhiều sản phẩm thực CHƯƠNG I:GIỚI THIỆU CHUNG Trong cơng nghiệp sản xuất hóa chất thực phẩm ngành cơng nghiệp khác nói chung thường phải làm việc với hệ dung dịch lỏng chứa chất tan không bay hơi, để làm tăng nồng độ chất tan người ta thường làm bay phần dung môi dựa nguyên lý truyền nhiệt, nhiệt độ sôi, phương pháp gọi phương pháp cô đặc Cô đặc phương pháp quan trọng cơng nghiệp sản xuất hóa chất, làm tăng nồng độ chất tan, tách chất rắn hòa tan dạng tinh thể, thu dung môi dạng nguyên chất dung dịch chuyển không nhiều công sức mà đảm bảo yêu cầu thiết bị dùng để cô đặc gồm nhiều loại như: thiết bị đặc có ống tuần hồn trung tâm, thiết bị cô đặc buồng đốt treo, thiết bị cô đặc loại màng, thiết bị đặc có vành dẫn chất lỏng, thiết bị đặc phịng đốt ngồi,thiết bị đặc tuần hồn cưỡng bức,thiết bị đặc ống tuần hoàn trung tâm… Tùy sản phẩm suất khác mà người ta thiết kế thiết bị cô đặc phù hợp với điều kiện cho suất cao, tạo sản phẩm mong muốn,giảm tổn thất q trình sản xuất Q trình đặc dung dịch mà cấu tử có chênh lệch nhiệt độ sơi cao thường tiến hành cách tách phần dung môi Tuy nhiên, tùy theo tính chất cấu tử khó bay ( hay khơng bay q trình đó) mà ta tách phần dung mơi (hay cấu tử khó bay hơi) phương pháp nhiệt hay phương pháp lạnh - Phương pháp nhiệt: Dưới tác dụng nhiệt (do đun nóng) dung mơi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái dung dịch sôi Để cô đặc dung dịch không chịu nhiệt độ ( dung dịch đường) địi hỏi đặc nhiệt độ thấp, thường chân khơng Đó phương pháp cô đặc chân không - Phương pháp lạnh: Khi hạ nhiệt độ đến mức độ yêu cầu cấu tử tách dạng tinh thể đơn chất tinh khiết – thường kết tinh dung môi để tăng nồng độ chất tan Tùy theo tính chất cấu tử - kết tinh dung mơi, điều kiện bên ngồi tác dụng lên dung dịch mà q trình kết tinh xảy nhiệt độ cao hay thấp có phải dùng đến máy lạnh Sơ lược q trình đặc Cơ đặc q trình làm bay phần dung mơi dung dịch chứa chất tan không bay hơi, nhiệt độ sơi với mục đích : Làm tăng nồng độ chất tan Tách chất rắn hòa tan dạng tinh thể (kết tinh) Thu dung môi dạng nguyên chất (cất nước) Cô đặc thường tiến hành nhiệt độ sôi áp suất (áp suất chân không, áp suất thường áp suất dư), hệ thống nhiều thiết bị cô đặc (nồi) Q trình gián đoạn liên tục Hơi bay q trình đặc gọi thứ, thường có nhiệt độ cao, ẩm nhiệt hóa lớn, dùng làm đốt nồi cô khác Nếu thứ sử dụng ngồi hệ thống đặc gọi phụ - Cô đặc chân không áp dụng cho dung dịch có nhiệt độ sơi cao dung dịch dễ bị phân hủy nhiệt, ngồi cịn làm tăng hiệu số nhiệt độ đốt nhiệt độ sôi dung dịch (gọi hiệu số nhiệt độ hữu ích) Mặt khác, đặc chân khơng nhiệt độ sơi dung dịch thấp nên tận dụng thứ nhiệt thừa trình sản xuất khác cho q trình đặc - Cơ đặc áp suất cao áp suất khí thường dùng cho dung dịch không bị phân hủy nhiệt độ cao muối vô để sử dụng thứ cho cô đặc cho q trình đun nóng khác - Cơ đặc áp suất khí thứ khơng sử dụng mà thải ngồi khơng khí Đây phương pháp đơn giản không kinh tế Trong công nghiệp hóa chất thực phẩm thường làm tăng nồng độ dung dịch nhờ đun sơi gọi q trình đặc Đặc điểm q trình đặc dung mơi tách khỏi dung dịch dạng hơi, cịn dùng chất hịa tan dung dịch khơng bay hơi, nồng độ dung dịch tăng dần lên, khác với trình chưng cất, trình chưng cất cấu tử hỗn hợp bay khác nồng độ hỗn hợp Hơi dung mơi tách q trình cô đặc gọi thứ, thứ nhiệt độ cao dùng để đun nóng thiết bị khác, dùng thứ đung nóng thiết bị ngồi hệ thống đặc ta gọi phụ Q trình đặc tiến hành thiết bị nồi nhiều nồi,làm việc gián đoạn liên tục Q trình đặc thực áp suất khác tùy theo yêu cầu kỹ thuật, làm việc áp suất thường (áp suất khí quyển) dùng thiết bị hở; làm việc áp suất khác dùng thiết bị kín đặc chân khơng (áp suất thấp) có ưu điểm là: áp suất giảm nhiệt độ sơi dung dịch giảm, hiệu số nhiệt độ đốt dung dịch tăng, nghĩa giảm bề mặt truyền nhiệt Cô đặc ứng dụng nhà máy sản xuất hóa chất thực phẩm, ví dụ: đặc muối vơ cơ,dung dịch kiềm Q trình đặc thực thiết bị cô đặc nồi hay thiết bị cô đặc nhiều nồi, cô đặc nồi gây lãng phí nhiên liệu,hiệu kinh tế khơng cao thích hợp q trình sản xuất đơn giản,nên người ta thường chọn cô đặc nhiều nồi Ứng dụng đặc: sản xuất hóa chất, thực phẩm, dược phẩm Mục đích để đạt nồng độ dung dịch theo yêu cầu, để dung dịch tới trạng tháo bão hòa để kết tinh Sản xuất thực phẩm: đường, mì chính, dung dịch nước trái cây, Sản xuất hóa chất: NaOH, NaCl, CaCl2, muối vơ cơ, Đánh giá khả phát triển cô đặc: nay, phần lớn nhà máy sản xuất hóa chất, thực phẩm sử dụng thiết bị cô đặc thiết bị hữu hiệu để đạt nồng độ sản phẩm mong muốn Mặc dù hoạt động gián tiếp cần thiết gắn liền với tồn nhà máy Cùng với phát triển nhà máy việc cải thiện hiệu thiết bị cô đặc tất yếu Nó địi hỏi phải có thiết bị đại, đảm bảo an toàn hiệu suất cao Đưa đến yêu cầu người kỹ sư phải có kiến thức chắn đa dạng hơn, chủ động khám phá nguyên lý thiết bị cô đặc Phân loại thiết bị đặc Có nhiều cách phân loại khác tổng quát lại cách phân loại theo đặc điểm cấu tạo sau dễ dàng tiêu biểu Thiết bị cô đặc (TBCĐ) chia làm sáu loại thuộc ba nhóm chủ yếu sau đây: a) Nhóm 1: Dung dịch đối lưu tự nhiên (hay tuần hồn tự nhiên), nhóm thường có hai loại sau: Loại 1: Có buồng đốt (đồng trục với buồng bốc hơi); có ống tuần hồn hay ống tuần hồn ngồi Loại 2: Có buồng đốt ngồi (khơng đồng trục với buồng bốc hơi) b) Nhóm 2: Dung dịch đối lưu cưỡng (tức tuần hoàn cưỡng bức), nhóm thường có hai loại sau: Loại 3: Có buồng đốt trong, có ống tuần hồn ngồi Loại 4: Có buồng đốt ngồi, có ống tuần hồn ngồi c) Nhóm 3: Dung dịch cháy thành mảng mỏng, loại thường có hai loại: Loại 5: Màng dung dịch chảy ngược lên, có buồng đốt hay buồng đốt ngồi Loại 6: Màng dung dịch chảy xi, có buồng đốt hay buồng đốt ngồi Các thiết bị chi tiết hệ thống cô đặc Thiết bị chính: Ống tuần hồn, ống truyền nhiệt Buồng đốt, buồng bốc, đáy nắp, Thiết bị phụ: Bể chứa sản phẩm, nguyên liệu Các loại bơm: bơm dung dịch, bơm nước, bơm chân không Thiết bị gia nhiệt Thiết bị ngưng tụ Baromet: thiết bị ngưng tụ kiểu trực tiếp Nó thơng dụng ngành hóa chất thực phẩm, thường theo thiết bị cô đặc dung dịch nước áp suất chân không (như dung dịch đường, muối, glycerin, bột ngọt, nước mắm, ) Hơi thứ sau khỏi thiết bị cô đặc dẫn vào thiết bị ngưng tụ Baromet, nước chảy từ xuống theo ngăn phun thành tia Hơi trao đổi nhiệt với nước, áp suất thấp bơm chân không tạo ra, ngưng tụ lại, theo ống Baromet chảy Thiết bị đo điều chỉnh Thiết bị ống tuần hồn trung tâm gồm: Bộ phận đun sơi dung dịch (phịng đốt): bố trí bề mặt truyền nhiệt để đun sôi dung dịch Ống truyền nhiệt Ống tuần hoàn Nguyên tắc hoạt động: dung dịch phòng đốt ống đốt vào khoảng trống phía ngồi ống Khi làm việc, dung dịch ống truyền nhiệt sôi tạo thành hỗn hợp – lỏng có khối lượng riêng giảm bị đẩy từ lên miệng ống, cịn ống tuần hồn thể tích dung dịch đơn vị bề mặt truyền nhiệt lớn so với ống truyền nhiệt, lượng tạo ống Vì vậy, khối lượng riêng bị đẩy xuống Kết thiết bị có chuyển động tuần hồn tự nhiên từ lên ống truyền nhiệt từ xuống ống tuần hoàn Tốc độ tuần hoàn lớn tốc độ cấp nhiệt dung dịch tăng làm giảm đóng cặn bề mặt truyền nhiệt Q trình tuần hồn tự nhiên thiết bị tiến hành liên tục nồng độ dung dịch đạt yêu cầu mở van đáy để tháo sản phẩm Ưu điểm: Chế độ làm việc ổn định, bám cặn, dễ làm sạch, dễ điều chỉnh kiểm tra Cường độ truyền nhiệt lớn (hệ số truyền nhiệt K lớn) Khó bị đóng cặn bề mặt gia nhiệt nên dùng để cô đặc dung dịch dễ bị bẩn tắt, dung dịch tuần hoàn tự nhiên giúp tiết kiệm lượng Nhược điểm: Tốc độ tuần hoàn giảm dần theo thời gian ống tuần hồn trung tâm bị đun nóng Cơ đặc nhiều nồi Cơ đặc nhiều nồi trình sử dụng thứ thay đốt, có ý nghĩa mặt sử dụng nhiệt Ngun tắc đặc nhiều nồi tóm tắt sau: Nồi thứ dung dịch đun đốt; thứ nồi vào đun nồi thứ hai Hơi thứ nồi thứ hai đưa vào nồi thứ ba, , thứ nồi cuối đưa vào thiết bị ngưng tụ Dung dịch vào từ nồi sang nồi kia, qua nồi dung môi bốc phần, nồng độ dung dịch tăng dần lên