Đồ án thiết kế phân xưởng sản xuất pectin từ vỏ bưởi

Phương pháp thực hiện: Dùng thiết bị rửa xối tưới chuyên dụng Cấu tạo gồm các bộ phận: 1- Máng dẫn nguyên liệu vào 2- Băng tải3-Ống thổi khí4- Vòi phun nước áp lực cao... Nguyên tắc hoạ

CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH

CÔNG NGHỆ

2.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất pectin:

Trang 2

Kiểm tra/ chuẩn hóa

Trích ly

Lựa chọnRữa bãNghiền

Tẩy màuLọc

Cô đặc Kết tủa pectinTách kết tủaRửa kết tủa

3.2 Thuyết minh sơ đồ công nghệ :

3.2.1 Nguyên liệu:

Nguyên liệu sản xuất pectin là bã cam chanh từ quy trình sản xuất nước ép tráicây, phế phẩm của nhà máy trong quá trình ép nước quả Bã cam chanh đượcchọn,phân loại rồi đưa vào quy trình sản xuất pectin

3.2.2 Lựa chọn:

Mục đích: Nhằm loại bỏ nhũng nguyên liệu không đạt yêu cầu như bã bị mốc, hư

hổng, thối.loai bỏ những kim loại của thiết bị không mong muốn trong quá trình éptrước

Phương pháp thực hiện: Bằng phương pháp thủ công, công nhân sẽ tập trung lựa

chọn nguyên liệu bằng tay rồi sau đó chuyển nguyên liệu qua khâu rửa

3.2.3 Rửa bã:

Mục đích: Nhằm loại bỏ những tạp chất trong bã, khử đắng và tách hạt loại bỏ

những tạp chất cơ học như cát, sỏi giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và tránh hỏngthiết bị ở các công đoạn tiếp theo

Các biến đổi xảy ra:

 Vật lý: Loại bỏ tạp chất cơ học

 Hóa học: Tổn thất một phần pectin hòa tan

 Vi sinh: Loại bỏ bớt một phần vi sinh vật có trong nguyên liệu

Phương pháp thực hiện: Dùng thiết bị rửa xối tưới chuyên dụng

Cấu tạo gồm các bộ phận: 1- Máng dẫn nguyên liệu vào

2- Băng tải3-Ống thổi khí4- Vòi phun nước áp lực cao

Trang 4

Hình 3.1 Cấu tạo thiết bị ngâm rửa xối.

Nguyên tắc hoạt động: Trong giai đoạn ngâm, bã nguyên liệu ở trên phần băng

nằm ngang ngập trong nước, các cặn bẩn bám trên ngoài bề mặt nguyên liệu bị bong ra.Băng tải di chuyển sẽ mang nguyên liệu đi dần về phía phần băng nghiêng Ngoài racòn có các ống thổi khí nhằm làm xáo trộn nước và nguyên liệu trên mặt băng, làmtăng diện tiếp xúc của nguyên liệu và nước nên thời gian ngâm được rút ngắn Khinguyên liệu di chuyển đến phần nghiêng của băng, các vòi phun nước với áp suất caođến 2-3 at sẽ rửa sạch cặn bẩn Sau đó đó được làm ráo nước

Mục đích: Xé bã nhỏ hơn, làm phá vở cấu trúc tế bào của nguyên liệu, chuẩn bị

cho quá trình trích ly( tăng hiệu quả trích ly) Tăng diện tích tiếp xúc giữa nguyên liệu

và dung môi

Các biến đổi xảy ra:

- Biến đổi vật lý: kích thước nguyên liệu nhỏ

- Biến đổi hóa học: thành phần cấu trúc của bã cam chanh bị phá vỡ

Nguyên tắc hoạt động: nguyên liệu cho vào phiễu nạp liệu 1 Nguyên liệu sẽ được

chuyển đến cơ cấu xay nhờ vít tải là một trục xoắn có bước sóng nhỏ dần về phía cuối

2 Tại cơ cấu xay nguyên liệu bị các lưỡi dao hình chữ thập lắp ở cuối vít tải quay vớitốc độ 200 vòng/phút Lưới kim loại đứng yên đặt sát lưỡi dao hình chữ thập có những

lỗ tròn nhỏ dần : đường kính 3mm, 2mm, 1mm.nguyên liệu xay xong theo lỗ của lướikim loại ra ngoài

Thông số kỹ thuật:

 Chiều dài: 2,3m

 Chiều rộng: 1,3m

 Chiều cao: 2,5m

Trang 6

 Công suất: 1,1kW

3.2.5 Trích ly pectin :

Mục đích: Khai thác nhằm trích ly triệt để pectic có trong nguyên liệu, chuyển từ

dạng không tan sang dạng pectin hòa tan

Cách tiến hành: Nguyên liệu sau khi được xay nhỏ thì cho vào nồi trích ly có bổ

sung acid HCl,tiến hành đun nhiệt độ khoảng từ 90-1000C trong thời gian 1 giờ và độkhô của dung dịch sau khi đun còn khoảng 2% Sử dụng thiết bị trích ly chất rắn ngượcchiều

Nguyên tắc hoạt động: Nguyên liệu được đưa vào trong các thùng chứa trích ly,

nhờ có các cánh khuấy trộn đều tăng tốc độ khuếch tán pectin từ trong bã vào dungmôi,phần dung môi là phần nước nóng có pha loãng thêm dung dich HCl 2% sẽ đi qualần lượt tất cả các thùng để lấy lượng chất tan có trong bã cam chanh Đồng thời bơmchạy để cung cấp dung môi có chứa các chất hòa tan từ nguyên liệu cho quá trình trìnhlọc một cách liên tục từ thùng này sang thùng khác Nhờ có lưới lọc mà thu được dịchtinh khiết hơn, những phần có kích thước nhỏ sẽ lọt qua còn những phần có kích thướclớn sẽ ở lại phía trên bề mặt lưới Quá trình trích ly cứ liên tục đến khi nào chiết hếtnhững phần cần thiết trong nguyên liệu thì tiến hành tháo bã và nhập nguyên liệu mớivào thiết bị

Thông số kỹ thuật: Dùng acid HCl, (thường người ta dùng lượng nước gấp 3 lần

lượng bã), pH = 1,3 ÷ 1,4, nhiệt độ 90 ÷ 1000C và thời gian đun là khoảng 1 giờ Dungmôi là phần nước nóng có pha loãng thêm dung dich HCl 2%

Đường kính thiết bị trích ly d=1m

Chiều cao h=7

Số lượng: 4 tang trích ly

Các biến đổi xảy ra:

 Biến đổi hóa lý: Thành phần pectin có trong bã cam chanh sẽ khếch tán vàotrong dung môi

 Biến đổi hóa học: Dưới sự xúc tác của acid HCl thì thủy phân protopectinkhông hòa tan thành pectin hòa tan

3.2.6 Tẩy màu:

Mục đích: Nhằm loại bỏ những chất màu có trong dịch trích ly.

Các biến đổi:

 Vật lý: làm trong dịch pectin

Trang 8

 Hóa lý: các chất màu hấp tụ lên bề mặt than hoạt tính

Phương pháp thực hiện: sử dụng bồn chứa hình trụ có cánh khuấy bổ sung than

Nguyên tắc hoạt động: dịch được nạp vào bồn chứa, dưới tác dụng của cánh khuấy

làm đảo trộn dịch Tạo nên sự va chạm giữa than hoạt tính với dịch nhiều hơn

Thông số kỹ thuật:

3.2.7 Lọc:

Mục đích: Để thu được dung dịch pectin trong suốt.Loại bỏ những phần bã của vỏ

cam chanh có lẫn trong dung dịch

Cách tiến hành: Dịch sau khi chiết được đưa vào thiết bị lọc, tiến hành lọc để thu

được dịch tinh khiết Quá trình lọc được thực hiện ở áp suất 2.5at, nhiệt độ lọc là 800C

Sử dụng thiết bị lọc khung bản

Thông số kỹ thuật: + Chiều dài:3.8 m

+ Chiều rộng: 1.3 m

+ Chiều cao: 1.2m

+ Công suất: 3kW

Các biến đổi xảy ra:

 Biến đổi vật lý: khối lượng giảm

 Biến đổi cảm quan : dung dịch trong suốt hơn

3.2.8 Cô đặc:

Mục đích: Làm bay hơi một phần nước để tăng nồng độ dung dịch đạt 10% Hạn

chế được sự xâm nhập của vi sinh vật, tăng khả năng bảo quản

Cách tiến hành: Dung dịch có chứa pectin được đưa vào thiết bị cô đặc chân

không ở nhiệt độ 55-600C và độ chân không khoảng 600mmHg trở lên Bốc hơi dạng

màng rơi để cô đặc đến độ khô khoảng 10% thu được chế phẩm pectin Sử dụng thiết

bị cô đặc chân không

Hình 3.6 Thiết bị cô đặc chân không

Cấu tạo

1 Bơm chân không 5 Motơ khuấy

2 Bình chân không 6 Nồi cô đặc

sẽ ngưng tụ bên ngoài ống và nhả nhiệt, truyền nhiệt cho dung dịch ở bên trong ống.Dung dịch đi bên trong ống từ trên xuống và sẽ nhận nhiệt do hơi đốt ngưng tụ cungcấp và sẽ sôi, làm hóa hơi một phần dung môi Hơi sau khi gia nhiệt sẽ theo ống dẫn

1

33

2

4 5

6

7

nước ngưng đi vào buống ngưng tụ để gia nhiệt sơ bộ Dung dịch sau khi cô đặc sẽchảy ra ngoài thoát ra ngoài theo cửa đáy ở thiết bị.

Thông số kỹ thuật:

Nhiệt độ 55 ÷ 600C và độ chân không từ 600 mmHg trở lên

Năng suất: 5 lit/h ; 50 lít/h và 500 lít/h

Các biến đổi:

 Biến đổi vật lý: giảm khối lượng

 Biến đổi hóa học: hơi nước bốc ra khỏi dung dịch

3.2.9 Kết tủa pectin:

Mục đích: tạo kết tủa pectin.

Cách tiến hành: tiến hành đông tụ pectin lỏng bằng cồn ethanol 950 , tỷ lệ thể tíchgiữa cồn và dung dịch pectin là 1:1 Sử dụng thiết bị kết tủa hình trụ có cánh khuấy

Cấu tạo: hình trụ có cánh khuấy có nắp chỏm cầu, đáy hình côn, làm bằng thép

không rĩ, có ống dẫn dịch, dẫn cồn vào, ống dẫn dịch ra

Hình 3.7 Thiết bị kết tủa hình trụ

ethylic 35% được bổ sung vào qua ống dẫn cồn Dưới tác dụng của cánh khuấy làmdịch kết tủa.

Mục đích: Nhằm tách kết tủa tạo thành trong quá trình kết tủa ra khỏi dung dịch

để thu được phần kết tủa pectin

Cách tiến hành: Khi cho thêm ethylic vào thì pectin tạo kết tủa màu trắng, nổi

thành từng mảng lên trên bề mặt góp phần thuận lợi cho công đoạn tách kết tủa ra khỏidung dịch dễ dàng Sử dụng thiết bị lọc ly tâm

Cấu tạo:

Hình 3.8 Thiết bị lọc ly tâm1.Nhập huyền phù nguyên liệu 4 Khoang chứa bã và đĩa

2.Tháo pha lỏng 5 Buồng

3 Tháo pha rắn 6 Vít tải

Nguyên tắc hoạt động: Dịch lọc qua bộ phận cấp dịch vào buồng lọc Trục vít

xoắn quay tạo ra lực ly tâm làm cho các hạt rắn chuyển động ra khỏi tâm buồng lọc và

va vào thành thiết bị Những hạt rắn này sẽ được trục vít đẩy về ống tháo bã Phần lỏngcòn lại tiếp tục qua màng lọc theo ống tháo sản phẩm ra ngoài

Hình 3.9 Máy ép trục vít

Nguyên tắc hoạt động: sử dụng 1 vít để ép nguyên liệu Vít có hình dạng đặc

biệt, lòng ép và trục càng về sau càng nhỏ Lòng ép là một ống hình trụ ghép lại bằngnhiều thanh rời gọi là thanh căn Nguyên liệu cho vào máy ép bị nén dần về cuối máy,Càng về sau thể tích khoang càng nhỏ, áp suất tăng Bã sẽ thoát ra vào cuối lòng ép.Nước sẽ thoát ra khỏi nguyên liệu theo khe hở thanh căn và đi ra ngoài

3.2.13 Sấy:

Mục đích: Thu được pectin có độ ẩm 4%

Phương pháp thực hiện: Sấy băng tải, tác nhân gia nhiệt là không khí nóng.nhiệt độ

không khí là to=95oC, thời gian sấy =30 phút

Biến đổi:

Vật lý: sau khi sấy, vật liệu sấy giảm kích thước

Hóa lý: Nước bóc hơi khỏi vật liệu sấy

5 Quạt vận chuyển không

khí

6 Dòng khí nóng

7 Máng tháo vật liệu

8 Khí thải ra

Hình 3.10 Máy sấy nhiều băng tải

Nguyên tắc hoạt động: Pectin sau khi được xay nghiền xong được vận chuyển qua

hệ thống sấy đi vào phễu nạp liệu Băng tải trong hệ thống chạy ngược chiều nhau, khi

đi hết băng tải này vật liệu rơi xuống băng tải khác cho đến khi ra khỏi thiết bị Khôngkhí qua bộ phận lọc được gia nhiệt đến 95oC Dòng khí được phân phối đều nhờ hệthống quạt Không khí sau khi trao đổi nhiệt với nguyên liệu sẽ thoát ra ngoài theo ốngdẫn khí Vận tốc băng tải được điều chỉnh thích hợp đảm bảo nguyên liệu được gianhiệt đủ thời gian trước khi ra khỏi thiết bị

 Độ dài băng: 5m/băng tải

 Độ rộng băng: 1.5m

3.2.14 Nghiền, rây:

Mục đích: nghiền để thu pectin dạng bột, rây để thu pectin dạng đồng nhất.

Biến đổi: vật liệu được nghiền mịn, tạo bột mịn dạng thể đồng đều về kích thước Phương pháp thực hiện: sử dụng nghiền , rây rung.

a) Công đoạn nghiền:

Hình 3.11 Máy nghiền bi trục đứngCấu tạo:

1 Phễu nạp liệu

2 Dao quay tròn

3 Trục quay

4 Sản phẩm

Nguyên tắc hoạt động: Thiết bị nghiền bi trục đứng:tác động nghiền do cả các lực

ma sát và va đập được tạo ra do các viên bi thép di chuyển tự do trong một khoảngkhông gian cố định.Về cơ bản máy gồm có một hình trụ thép bên trong có trục quay

gắn với những cánh tay đòn để khuấy tung lên Các viên bi có đường kính 2-8mm Vậtliệu nghiền được bong liên tục.

b) Công đoạn rây:

Hình 3.12 Thiết bị rây rung

Nguyên tắc hoạt động: Máy được vận hành cho sàng nhiều với một cấu trúc gọn nhẹ.

Bột pectin được đưa vào sàng từ cửa nhập liệu, do hiện tượng rung mà bột ở trên lưới

sẽ nảy lên rồi rớt xuống theo trọng lực Vì vây khi rớt xuống bột pectin có kích thướcnhỏ hơn lổ lưới sẽ lọt xuống phía dưới rồi được đưa ra bộ phận tháo liệu mịn, cònnhững hạt lớn sẽ ở trên mặt lưới sau đó được đưa qua bộ phận tháo liệu thô

Thông số kĩ thuật:

+ Kích thước hạt sau khi sàng là 2mm

+ Kích thước lỗ rây: 12-20mm

+ Số vòng quay trong một phút:1500

+ Công suất môtơ: 0.2Kw

+ Biên độ: 3mm

3.2.15 Kiểm tra, chuẩn hóa:

Quá trình kiểm tra: đảm bảo các chỉ tiêu sản phẩm như độ tinh khiết, độ ẩm,

khối lượng phân tử, khả năng tạo gel…

Quá trình chuẩn hóa: tùy theo từng yêu cầu riêng biệt, pectin được chuẩn hóa

để đáp ứng các yêu cầu khác nhau về tính chất tạo gel và tạo đặc có thể phối trộn vớisaccharose, glucose hoặc các muối đệm hay phối trộn nhiều loại bột pectin với nhau

Hình 3.13 Thiết bị cân đóng bao băng tải

Cấu tạo:

1 Phễu nạp liệu

2 Băng tải định lượng

3 Bộ điều khiển và chỉ thị cân

4 Phễu cân định lượng

5 Phễu dẫn liệu vào bao

6 Bộ phận may, hèn ép miệng bao

7 Hệ thống kẹp bao và giá đỡ

Nguyên tắc hoạt động- Nguyên tắc hoạt động: nguyên liệu được đưa vào qua phễunạp liệu, trong hệ thống phễu bao gồm phễu cân , nguyên liệu xuống phễu cân đượcđịnh lượng bằng hệ thống băng tải Khối lượng bột trong một bao được cài đặt vào hệthống bảng điều khiển để thực hiện xuyên suốt quá trình bao gói Bao bì được đặt ởphía dưới phễu dẫn liệu vào bao và được kẹp giữ chặt để tránh bị đổ Nguyên liệu saukhi vào bao bì với khối lượng theo yêu cầu thì bộ phận ép miệng gồm hai con lăn địnhhình sẽ làm hai mép bao bì được gài lại và qua điện trở được gia nhiệt lên để ép bao bìdính chặt với nhau Thành phẩm sau khi bao gói được đưa ra ngoài