Trang 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘIKHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC======o0o======ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHUYÊN NGÀNH CƠNGNGHỆ THỰC PHẨMĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN PHÂN XƯỞNG CÔ ĐẶC 2 NỒI XUÔI CHIỀU
TỔNG QUAN
Tên đề tài
Tính toán và thiết kế phân xưởng cô đặc 2 nồi xuôi chiều thiết bị cô đặc có phòng đốt ngoài thẳng đứng dùng cho cô đặc dung dịch sữa bò tươi với những yêu cầu sau:
Năng suất theo nguyên liệu: 3790 kg/h
Chiều cao ống truyền nhiệt: 4m
Nồng độ đầu của dung dịch: 11,3%
Nồng độ cuối của dung dịch: 28,9%
Áp suất hơi đốt: 4 at
Áp suất hơi ngưng tụ: 0,3 at
Tổng quan về sữa
1.1.1 Giới thiệu chung về sữa bò
Nguyên liệu chính và phụ
Nguyên liệu chính của nhà máy là sữa bò tươi Sữa là một hợp chất giàu dinh dưỡng và cần thiết đối với con người do tính hài hòa cân đối của nó Sữa ngoài cung cấp các acid amin thiết yếu, các acid béo không no, vitamin và chất khoáng nó còn cung cấp một lượng canxi dồi dào Có thể lấy sữa từ nhiều loài gia súc khác nhau như: dê, cừu, bò, trâu, lừa, ngựa Nhưng trong tất cả các loại gia súc có thể lấy sữa được, người ta chú ý nhiều nhất đến sữa bò, là loại sữa thông dụng nhất Từ sữa bò có thể sử dụng để chế biến thành nhiều dạng sản phẩm như: sữa tươi tiệt trùng, sữa đặc, bơ, phomat, sữa bột, yaourt
Yêu cầu về sữa nguyên liệu trong sản xuất sữa cô đặc:
- Sữa nguyên liệu để sản xuất sữa cô đặc phải đạt các chỉ tiêu về cảm quản quan, hóa lí và vi sinh tương tự trong công nghệ sản xuất các sản phẩm khác từ sữa.
- Hàm lượng các tế bào sinh dưỡng chịu nhiệt và các bào tử vi khuẩn trong nguyên liệu càng thấp càng tốt.
Quá trình cô đặc sữa thường được thực hiện trong điều kiện chân không ở nhiệt độ 65÷70 o C Trong khoảng nhiệt độ này, các tế bào VSV chịu nhiệt không bị tiêu diệt, chúng có thể vẫn tiếp tục trao đổi chất với môi trường Hơn nữa, đây là khoảng nhiệt độ lí tưởng cho sự nảy mầm của các tế bào vi khuẩn.
Sự ổn định của các protein sữa với tác nhân nhiệt càng bền càng tốt.
Trong quá trình cô đặc bốc hơi, nhiệt độ có thể làm biến tính protein sữa, ta cần hạn chế hiện tượng này Sự ổn định của các phân tử protein đối với tác nhân nhiệt phụ thuộc vào giá trị pH, tỷ lệ hàm lượng các muối có trong sữa cũng như thành phần thức ăn của động vật và chu kì tiết sữa.[1]
Saccharose là disaccharide do hai phân tử glucose và fructose liên kết với nhau, tách bỏ đi một phân tử nước.
Saccharose được bổ sung vào trong sản phẩm sữa cô đặc có đường nhằm mục đích tăng độ ngọt, giá trị dinh dưỡng và có giá trị áp lực thẩm thấu bên trong sản phẩm Nhờ đó, sản phẩm sữa cô đặc có đường không cần qua quá trình tiệt trùng nhưng vẫn có thể bảo quản được trong thời gian dài.
Hiện nay, các nhà sản xuất sử dụng đường tinh luyện (Refined Extra – RE) trong sản xuất sữa cô đặc có đường Dưới đây là ví dụ về mức giá trị cho các chỉ tiêu hóa lý của đường saccharose:
- Độ ẩm: không lớn hơn 0.05%.
- Hàm lượng saccharose: không nhỏ hơn 99.8% chất khô.
- Hàm lượng tro: không lớn hơn 0.03%.
- Độ màu: không lớn hơn 30 o ICUMSA.
Thường được sử dụng dưới dạng mầm tinh thể trong quy trình sản xuất sữa cô đặc có đường Bổ sung lactose vào để điều khiển quá trình kết tinh lactose sao cho kích thước tinh thể đạt được giá trị theo yêu cầu Trước khi sử dụng, đường lactose được sấy khụ và nghiền nhỏ với kớch thước vài àm.
Ngoài ra, có thể sử dụng một phần sữa cô đặc có chứa tinh thể lactose mịn của mẻ sản xuất trước để gây mầm tinh thể cho mẻ sau.
1.1.4 Các phụ gia Để hạn chế hiện tượng đông tụ protein dưới tác dụng của nhiệt độ, các nhà sản xuất thường bổ sung muối disodium phosphate, trisodium phosphate hoặc sodium citrate vào sữa Mục đích chính là cân bằng trở lại hàm lượng các cation và anion có trong sữa. Để ổn định cấu trúc sản phẩm, tránh hiện tượng tách muối trong quá tình bảo quản, người ta sử dụng các chất ổn định khác nhau như leucithine (chất tạo nhũ), caraghenan (chất tạo độ nhớt)… Để tăng giá trị dinh dưỡng, người ta bổ sung vào sữa cô đặc các loại vitamin khác nhau như vitamin tan trong chất béo (A,D), vitamin tan trong nước(nhóm B)…[2]
Giới thiệu về nguyên liệu sữa tươi
1.2.1 Một số tính chất vật lý của sữa bò
Sữa là một chất lỏng đục Độ đục của sữa là do các chất béo, protein và một số chất khoáng trong sữa tạo nên Màu sắc của sữa phụ thuộc chủ yếu về hàm lượng β-caroten có trong chất béo của sữa Sữa bò thường có màu từ trắng đến vàng nhạt. Sữa gầy (sữa đã được tách béo) thường trong hơn và ngả màu xanh nhạt Sữa bò có mùi rất đặc trưng và có vị nhẹ.
Một số tính chất quan trọng của sữa bò: Độ pH 6.5÷6.7 Độ chua 15÷18 ( o D)
Tỉ trọng 1.028÷1.036 (g/cm 3 ) Điểm đông đặc -0,59÷-0.54 ( o C)
1.2.2 Thành phần hóa học của sữa tươi
1.2.2.1 Đường lactose Đường lactose trong sữa bò có hàm lượng trung bình 50g/l và tồn tại dưới hai dạng α-lactose và β-lactose.
Khi thủy phân lactose cho ra một phân tử glucose và một phân tử galactose. Trong sữa, lactose luôn ở trạng tái hòa tan Những đặc điểm về khả năng hào tan và kết tinh của nó rất quan trọng, cho phép áp dụng trong công nghiệp chế biến sữa cô đặc có đường.
Cơ chế của sự kết tinh đường lactose có ích lớn trong công nghiệp sữa cô đặc có đường Đường lactose là một gluxit ít hòa tan hơn đường saccharose là đường được bổ sung vào đường cô đặc Khi người ta làm lạnh sản phẩm này, đường lactose ban đầu sẽ ở trạng thái dung dịch quá bão hòa rồi sau đó chúng kết tinh Sự kết tinh đường này ảnh hưởng đến chất lượng của sữa cô đặc Nếu xảy ra sự hình thành các tinh thể lớn, sản phẩm có cấu trúc như dạng cát và không thích hợp (dân gian gọi là
Ngược lại, nếu sự kết tinh đường xảy ra dưới dạng hình thành các tinh thể nhỏ (kích thước hạt kết tinh