TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
☼☼☼☼☼☼☼
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHUYÊN NGÀNH CÔNG
NGHỆ SẢN XUẤT DƯỢC PHẨM
BÀI: CÔ ĐẶC DUNG DỊCH ĐƯỜNG
GVHD: Lê Thị Thùy Trang
Sinh viên: Võ Như Sinh
MSSV: 61002738
TPHCM, 5/2014
0
I.
Giôùi thieäu chung veà coâ ñaëc mía ñöôøng
Ngaønh coâng nghieäp mía ñöôøng laø moät ngaønh coâng nghieäp laâu ñôøi ôû nöôùc ta. Do
nhu caàu thò tröôøng nöôùc ta hieän nay maø caùc loø ñöôøng vôùi quy moâ nhoû ôû nhieàu ñòa
phöông ñaõ ñöôïc thieát laäp nhaèm ñaùp nhu caàu naøy. Tuy nhieân, ñoù chæ laø caùc hoaït
ñoäng saûn xuaát moät caùch ñôn leû, naêng suaát thaáp, caùc ngaønh coâng nghieäp coù lieân
quan khoâng gaén keát vôùi nhau ñaõ gaây khoù khaên cho vieäc phaùt trieån coäng nghieäp
ñöôøng mía.
Trong nhöõng naêm qua, ôû moät soá tænh thaønh cuûa nöôùc ta, ngaønh coâng nghieäp mía
ñöôøng ñaõ coù böôùc nhaûy voït raát lôùn. Dieän tích mía ñaõ taêng leân moät caùch nhanh
choùng, mía ñöôøng hieän nay khoâng phaûi laø moät ngaønh ñôn leû maø ñaõ trôû thaønh moät
heä thoáng lieân hieäp caùc ngaønh coù quan heä chaët cheõ vôùi nhau. Mía ñöôøng vöøa taïo
ra saûn phaåm ñöôøng laøm nguyeân lieäu cho caùc ngaønh coâng nghieäp nhö baùnh, keïo,
söõa… ñoàng thôøi taïo ra pheá lieäu laø nguyeân lieäu quyù vôùi giaù reû cho caùc ngaønh saûn
xuaát nhö röôïu…
Trong töông lai, khaû naêng naøy coøn coù theå phaùt trieån hôn nöõa neáu coù söï quan taâm
ñaàu tö toát cho caây mía cuøng vôùi naâng cao khaû naêng cheá bieán vaø tieâu thuï saûn
phaåm. Xuaát phaùt töø tính töï nhieân cuûa caây mía, ñoä ñöôøng seõ giaûm nhieàu vaø nhanh
choùng neáu thu hoaïch treã vaøkhoâng cheá bieán kòp thôøi.
Vì tính quan troïng ñoù cuûa vieäc cheá bieán, vaán ñeà quan troïng ñöôïc ñaët ra laø hieäu
quaû saûn xuaát nhaèm ñaûm baûo thu hoài ñöôøng vôùi hieäu suaát cao. Hieän nay, nöôùc ta
ñaõ coù raát nhieàu nhaø maùy ñöôøng nhö Bình Döông, Quaõng Ngaõi, Bieân hoaø, … nhöng
vôùi söï phaùt trieån oà aït cuûa dieän tích mía, khaû naêng ñaùp öùng laø raát khoù. Beân caïnh
ñoù, vieäc cung caáp mía khoù khaên, söï caïnh tranh cuûa caùc nhaø maùy ñöôøng, coäng vôùi
coâng ngheä laïc haäu, thieát bò cuõ kyõ ñaõ aûnh höôûng maïnh ñeán quaù trình saûn xuaát.
Vì taát caû nhöõng lyù do treân, vieäc caûi tieán saûn xuaát, naâng cao, môû roäng nhaø maùy,
ñoåi môùi daây chuyeàn thieát bò coâng ngheä, taêng hieäu quaû caùc quaù trình laø heát söùc
caàn thieát vaø caáp baùch, ñoøi hoûi phaûi chuaån bò töø ngay baây giôø. Trong ñoù, caûi tieán
thieát bò coâ ñaëc laø moät yeáu toá quan troïng khoâng keùm trong heä thoáng saûn xuaát vì
ñaây laø moät thaønh phaàn khoâng theå xem thöôøng.
1. Nguyeân lieäu vaø saûn phaåm cuûa quaù trình coâ ñaëc mía ñöôøng:
1) Ñaëc ñieåm nguyeân lieäu:
Nguyeân lieäu coâ ñaëc ôû daïng dung dòch, goàm:
Dung moâi: nöôùc.
Caùc chaát hoaø tan: goàm nhieàu caáu töû vôùi haøm löôïng raát thaáp (xem nhö khoâng coù)
vaø chieám chuû yeáu laø ñöôøng saccaroze. Caùc caáu töû naøy xem nhö khoâng bay hôi
trong quaù trình coâ ñaëc.
1
Tuøy theo ñoä ñöôøng maø haøm löôïng ñöôøng laø nhieàu hay ít. Tuy nhieân, tröôùc khi coâ
ñaëc, noàng ñoä ñöôøng thaáp, khoaûng 11 % khoái löôïng.
2) Ñaëc ñieåm saûn phaåm:
Saûn phaåm ôû daïng dung dòch, goàm:
Dung moâi: nöôùc.
Caùc chaát hoaø tan: coù noàng ñoä cao.
3) Bieán ñoåi cuûa nguyeân lieäu vaø saûn phaåm trong quaù trình coâ ñaëc:
Trong quaù trình coâ ñaëc, tính chaát cô baûn cuûa nguyeân lieäu vaø saûn phaåm bieán ñoåi
khoâng ngöøng.
a. Bieán ñoåi tính chaát vaät lyù:
Thôøi gian coâ ñaëc taêng laøm cho noàng ñoä dung dòch taêng daãn ñeán tính chaát dung
dòch thay ñoåi:
Caùc ñaïi löôïng giaûm: heä soá daãn nhieät, nhieät dung, heä soá caáp nhieät, heä soá truyeàn
nhieät.
Caùc ñaïi löôïng taêng: khoái löôïng rieâng dung dòch, ñoä nhôùt, toån thaát nhieät do noàng
ñoä, nhieät ñoä soâi.
b. Bieán ñoåi tính chaát hoaù hoïc:
Thay ñoåi pH moâi tröôøng: thöôøng laø giaûm pH do caùc phaûn öùng phaân huûy amit (Vd:
asparagin) cuûa caùc caáu töû taïo thaønh caùc acid.
Ñoùng caën dô: do trong dung dòch chöùa moät soá muoái Ca2+ ít hoaø tan ôû noàng ñoä
cao, phaân huûy muoái höõu cô taïo keát tuûa.
Phaân huûy chaát coâ ñaëc.
Taêng maøu do caramen hoaù ñöôøng, phaân huûy ñöôøng khöû, taùc duïng töông hoã giöõa
caùc saûn phaåm phaân huûy vaø caùc amino acid.
Phaân huûy moät soá vitamin.
c. Bieán ñoåi sinh hoïc:
Tieâu dieät vi sinh vaät (ôû nhieät ñoä cao).
Haïn cheá khaû naêng hoaït ñoäng cuûa caùc vi sinh vaät ôû noàng ñoä cao.
4) Yeâu caàu chaát löôïng saûn phaåm vaø giaù trò sinh hoùa:
Thöïc hieän moät cheá ñoä heát söùc nghieâm ngaët ñeå:
Ñaûm baûo caùc caáu töû quyù trong saûn phaåm coù muøi, vò ñaëc tröng ñöôïc giöõ nguyeân.
Ñaït noàng ñoä vaø ñoä tinh khieát yeâu caàu.
Thaønh phaàn hoaù hoïc chuû yeáu khoâng thay ñoåi.
II. Coâ ñaëc vaø quaù trình coâ ñaëc:
1. Ñònh nghóa:
Coâ ñaëc laø phöông phaùp duøng ñeå naâng cao noàng ñoä caùc chaát hoaø tan trong dung
dòch hai hay nhieàu caáu töû. Quaù trình coâ ñaëc cuûa dung dòch loûng - raén hay loûng-
2
loûng coù cheânh leäch nhieät soâi raát cao thöôøng ñöôïc tieán haønh baèng caùch taùch moät
phaàn dung moâi (caáu töû deå bay hôi hôn). Ñoù laø caùc quaù trình vaät lyù - hoùa lyù.
2. Quaù trình coâ ñaëc:
a. Chuaån bò maãu: hoøa tan 2Kg ñöôøng vaøo 18Kg nöôùc, khaáy ñeàu cho ñöôøng tan
b. Quy trình vaän haønh
Gồm các bước:
Bước 1: Bật công tắc tổng, kiểm tra đèn báo trên tủ điện, hiển thị đầy đủ các
thông số về nhiệt độ, áp suất,… của hệ thống
Bước 2: Bật công tắc nồi hơi, để gia nhiệt nước.
Bước 3: Nhập liệu vào buồng bốc.
Bước 4: Kiểm tra hệ thống van, để đảm bảo hệ thống hoàn toàn kín.
Bước 5: Bật công tắc bơm chân không, tạo áp suất chân không trong hệ thống,
đạt được 0,2 at
Bước 6: Bật công tắc bơm nước giải nhiệt cho thiết bị ngưng tụ
Bước 7: Ghi nhận các thông số ban đầu của hệ thống
Bước 8: Mở van đưa hơi đốt vào thiết bị gia nhiệt vỏ áo.
Bước 9: Ghi nhận các thông số trong giai đoạn gia nhiệt dung dịch đến nhiệt độ
sôi.
Bước 10: Khi dung dịch sôi, mỗi 30 phút, ghi nhận thông số hệ thống, đem dung
dịch cô được đi đo nồng độ, tháo lượng nước ngưng đi đo khối lượng. Khóa van
ngay sau khi lấy sản phẩm, đảm bảo hệ thống kín, liên tục.
Bước 11: Kết thúc quá trình thí nghiệm trong 75 phút. Khóa van cấp hới đốt. Tắt
công tắc gia nhiệt nồi hơi.
Bước 12: Tắt bơm chân không. Xả khí trong hệ thống trở về áp suất khí quyển.
Bước 13: Tháo sản phẩm cô đặc bằng van tháo liệu.
Bước 14: Tắt công tắc tổng.
Löu yù: Ño noàng ñoä dung dòch coâ ñaëc sau nhöõng khoaûng thôøi gian laø 15 phuùt. Ño
noàng ñoä cuoái cuøng coâ ñaëc
III.
BAÛNG SOÁ LIEÄU KEÁT QUAÛ THU ÑÖÔÏC
phut)
0
T 0C
30,7
Vnươc nguoäi T0 nươc vao
31,5
C%
11
3
T0 nươc ra
31,8
15
30
45
60
1h15
IV.
43,6
67,6
66,3
70,5
73,1
11,4
13,5
17,8
22,5
30,4
1250
2190
3400
2900
1900
31,2
31,2
31,2
31,2
CAÂN BAÈNG VAÄT CHAÁT VAØ NAÊNG LÖÔÏNG
1. Döõ kieän ban ñaàu:
Dung dòch ñöôøng mía
Noàng ñoä ñaàu xñ = 11 %, nhieät ñoä ñaàu cuûa nguyeân lieäu laø tñ = 30oC.
Noàng ñoä cuoái xc = 30,4%.
Naêng suaát Gc = 20 kg.
Gia nhieät baèng hôi nöôùc baõo hoaø aùp suaát hôi ñoát laø 4.5 bar
Aùp suaát ôû thieát bò ngöng tuï: P = 0,2 at.
2. Caân baèng vaät chaát:
a. Suaát löôïng nhaäp lieäu (Gñ):
Theo coâng thöùc 5.16, QT vaø TBTN T5, tr184:
Gñ*xñ = Gc*xc
xd
Gc = Gñ*
xc
Giai ñoaïn 1: 0-30 phuùt
11
= 16,3 kg
GC= 20*
13,5
Giai ñoaïn 2: 30-60 phuùt
13,5
= 9,78 kg
GC= 16,3*
22,5
Giai ñoaïn 3: 60-75 phuùt
22,5
= 7,23 kg
GC= 9,78*
30,4
b. Toång löôïng hôi thöù boác leân (W):
Theo coâng thöùc 5.17, QT vaø TBTN T5, tr184:
W = Gñ – Gc
Giai ñoaïn 1:
W= 20 – 16,33 = 3,7 kg.
4
58,3
58,3
58,3
58,3
So saùnh vôùi keát quaû ño cheânh leäch laø:
H=
.100 = 7,02%
Giai ñoaïn 2:
W= 16,3 – 9,78 = 6,52 kg.
So saùnh vôùi keát quaû ño cheânh leäch laø:
H=
.100 = 3,49%
Giai ñoaïn 3:
W= 9,78 – 7,23 = 2,55 kg.
So saùnh vôùi keát quaû ño cheânh leäch laø:
H=
.100 = 25,5%
3. Caân baèng naêng löôïng:
a. Caân baèng nhieät löôïng:
Nhieät vaøo:
- Do dung dòch ñaàu: Gñcñt’1
- Do hôi ñoát: Di’’D
Nhieät ra:
- Hôi thöù mang ra: Wi’’W
- Nöôùc ngöng tuï: Dc
- Saûn phaåm mang ra: Gccct’’1
- Nhieät coâ ñaëc: Qcñ
- Nhieät toån thaát: Qtt
Thaønh laäp phöông trình caân baèng nhieät:
Gñcñt’1 + Di’’D = Wi’’W + Dc + Gccct’’1 ± Qcñ + Qtt
Töø phöông trình ta ruùt ra:
W(i '' w c c t '' 1 ) G ñ c ñ (t ''1 t '1 ) Q cñ
Q
D
'' tt
''
''
i D c
i D c
i D c
’
’
i W – cct 1=2355,6 KJ/Kg laø aån nhieät hoaù hôi cuûa hôi thöù vôùi aùp suaát 0,2 at.
Tra baûng 57, VD vaø BT T10, trang 443.
I’’D c =2749 KJ/Kg laø aån nhieät ngöng tuï cuûa hôi ñoát ôû aùp suaát 4,5 at.
Tra baûng 57, VD vaø BT T10, trang 443
Quaù trình coâ ñaëc mía ñöôøng coù Qcñ=0. Ñaây laø quaù trình coâ ñaëc lieân tuïc neân
t’1=t’’1. Choïn toån thaát nhieät laø 5% ta tính ñöôïc löôïng hôi ñoát
D
12,77.2355,6
0,05D
2749
5
hay D=11,52 Kg
Löôïng hôi ñoát tieâu toán rieâng:
Theo coâng thöùc 4.5a, VD vaø BT T10, trang 182:
D 11,52
m
0,902 ( kg hôi ñoát / kg hôi thöù ).
W 12,77
Trong ñoù:
D - löôïng hôi ñoát duøng coâ ñaëc, D = 11,52 kg.
- löôïng hôi thöù thoaùt ra khi coâ ñaëc, W = 12,77 kg.
b. Cheá ñoä nhieät ñoä:
AÙp suaát buoàng ñoát laø aùp suaát hôi baõo hoaø 4,5 at.Tra baûng 57, VD vaø BT T10,
trang 443: nhieät ñoä hôi ñoát laø 132,9oC.
Goïi ’’’ laø toån thaát nhieät ñoä hôi thöù treân ñöôøng oáng daãn töø buoàng boác ñeán
TBNT, theo QT vaø TBTN T5, tr184, choïn ’’’ = 1 oK.
Nhieät ñoä hôi thöù trong buoàng boác tsdm(Po):
Tsdm(Po) - Tc = ’’’ = 1K Tsdm(Po) = Tc +1 = 59,7 +1 = 60,7 oC
Aùp suaát hôi thöù trong buoàng boác: Tra baûng 57, VD vaø BT T10, trang 443: ôû
nhieät ñoä hôi thöù laø 60,7oC laø 0, 2 at.
c. Xaùc ñònh nhieät ñoä toån thaát :
Toån thaát nhieät do noàng ñoä taêng (’):
Theo coâng thöùc 5.3, QT vaø TBTN T5, tr174:
’ = ’o . f
ÔÛ ñaây :
o’ - toån thaát nhieät ñoä ôû aùp suaát khí quyeån. Tra töø ñoà thò.
f - heä soá hieäu chænh do khaùc aùp suaát khí quyeån, ñöôïc tính:
(273 t' i ) 2
f 16.2
ri
t’i : nhieät ñoä hôi thöù cuûa noài thöù I
ri : aån nhieät hoaù hôi cuûa hôi ôû nhieät ñoä t’i .
Toån thaát nhieät do aùp suaát thuyû tónh (’’ ):
Goïi cheânh leäch aùp suaát töø beà maët dung dòch ñeán giöõa oáng laø P (N/m2), ta
coù:
P =
1
S.g.Hop
2
N/m2
Trong ñoù:
s : khoái löôïng rieâng cuûa dung dòch khi soâi , kg/m3
s =0.5 dd
6
dd : Khoái löôïng rieâng cuûa dung dòch ,kg/m3
Hop: Chieàu cao thích hôïp tính theo kính quann saùt möïc chaát loûng ,m
Hop = [0.26+0.0014(dd-dm)].Ho
Tra soå tay ta coù ñöôïc baûng sau:
’o (0C )
xC (%k.l)
11
t’ ( 0C )
0.25
r.10-3 (j/kg )
60.7
’ (0 C )
2355.6
Coi dd trong moãi noài thay ñoåi khoâng ñaùng keå trong khoaûng nhieät ñoä töø beà
maët ñeán ñoä saâu trung bình cuûa chaát loûng.
Choïn chieàu cao oáng truyeàn nhieät laø Ho= 2 m.
Hop = [0.26+0.0014(dd-dm)].Ho=[0.26+0.0014(1061-983)]*1.5=0.554 ,m
AÙp suaát trung bình:
Ptb= P’+P=0.21+0,5.0,5.1061.10-4.0.554=0.225 at
Tra soå tay taïi Ptb=0.225 (at) ta coù t”1=61.92 0C.
Suy ra : ”=61.92– 60.7 =1.22 0C
Hieäu soá nhieät ñoä höõu ích
ti1=TD – (Tc+) =132.9 – (59.7+0.19+1.22+1)=70.79 0C
Nhieät löôïng lyù theo lyù thuyeát : Wi’’W + Dc + Gccct’’1 ± Qcñ + Qtt
= 12,77.2402,3+11,52.30,4.(58,3-31,2)+8,36.58,3=51581,88J
Nhieät löôïng thöïc teá nöôùc mang ra laø 2355,6.(58,3-31,2)=63836,76J
DH%=
.100=19,19%
Vaäy H%=80,81%
V.
MAY ĐO NỒNG ĐỘ ĐƯỜNG BRIX
Maùy đo độ Brix ( đo độ ngọt) ứng dụng đo độ Brix được duøng trong coâng nghiệp
thực phẩm: dầu mỡ động thực vật, sữa lỏng, rượu bia, dược phẩm,… Đặc tính của
maùy ñöôïc cho pheùp đo được caùc loại mẫu ôû nhiệt độ cao vaø khoảng đo rộng.
Độ Brix (Bx) laø tỷ phần trăm giữa khối lượng đường saccharose veà khối lượng
dung dịch nước đường, tính bằng gam, kí hiệu %mas hay độ Brix. Độ Bx quan saùt
độ Bx đo ở nhiệt độ bất kỳ bằng khuùc xạ kế (maùy đo độ Brix). Độ Bx hiệu chỉnh l
độ Bx đo ở nhiệt độ tieâu chuẩn 20 độ C hoặc được hiệu chỉnh về nhiệt độ tieâu
chuẩn.
7
0.19
Caùc duøng:
Bước 1: Bạn để nước cất tinh khiết lên bề mặt lăng kính. Sau đó thông qua thị kính, quan
sát hệ thống vạch. Nếu nền xanh chỉ về mức 0 thì không cần hiệu chỉnh lại, nếu nền xanh
chưa ở mức 0 thì bạn dùng vít hiệu chỉnh chỉnh về mức 0. Thông thường, máy đo độ
đường brix đã được hiệu chỉnh sẵn tại nơi sản xuất nên kết quả đo rất chính xác,nhưng
vẫn nên thường xuyên thực hiện bước này để kiểm tra hoạt động của máy.
Bước 2: Để mẫu thử lên lăng kính của máy đo độ đường brix. Mẫu thử ở thể lỏng và có
nhiệt độ nằm trong giới hạn bù nhiệt của máy để có kết quả đo chính xác nhất. Lưu ý là
phải để mẫu thử phân bố đều trên cả bề mặt lăng kính, tránh việc dung dịch chỉ nằm ở
một phần lăng kính. Vì vậy, sau khi đậy nắp lăng kính, cần di chuyển nhẹ nhàng máy để
dung dịch trãi đều lên lăng kính.
Bước 3: Đọc độ đường của dung dịch. Thông qua thị kính,sẽ nhìn thấy hệ thống vạch
theo độ brix. Có thể chỉnh tiêu cự để quan sát rõ hơn. Phần màu trắng biểu thị độ brix của
dung dịch.
Bước 4: Vệ sinh máy đo độ đường brix. Dùng khăn lau nhẹ bề mặt lăng kính. Không
được dùng nước vệ sinh toàn bộ máy, hãy đảm bảo máy luôn được khô ráo.
VI.
VII.
BAØN LUAÄN:
Keát quaû thí nghieäm coù ñoä leach 19,19% so vôùi lyù thuyeát laø do nhieàu nguyeân nhaân:
-Thieát laäp thoâng soá cuûa noài coâ ñaëc khoâng ñöôïc chuaån xaùc
- khi lay maãu thì coù söï thay ñoåi lôùn veà aùp suaát, daãn ñeán thay ñoåi nhieàu veà nhieät ñoä
coâ ñaëc, aûnh höôûng ñeán quaù trình trao ñoåi nhieät cuûa noài coâ ñaëc.
-Söï cheânh leach thôøi gian trong quaù trình ño maãu
- Thao taùc thöïc haønh ñoâ ñoä Rick cuõng bò aûnh höôûng nhieàu.
Tài liệu tham khảo
[1] Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông ,Hồ Lê Viên, 2005. Sổ tay quá trình và thiết bị
Công nghệ Hoá chất tập 1. NXB Khoa học và Kỹ Thuật, Hà Nội, 632 trang.
8
[2] Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Phạm Xuân Toản, 2006. Sổ tay quá trình và
thiết bị Công nghệ Hoá chất tập 2. NXB Khoa học và Kỹ Thuật, Hà Nội,448
trang.
[3] Phạm Văn Bôn – Nguyễn Đình Thọ, 2006. Quá trình & thiết bị công nghệ hóa
chất & thực phẩm – tập 5, quyển 1: Truyền nhiệt ổn định. NXB Đại học Quốc gia
TP. Hồ Chí Minh, 460 trang.
[4] Bộ môn Máy & Thiết bị, 2011.Bảng tra cứu quá trình cơ học – truyền nhiệt –
truyền khối. NXB Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh, 68 trang.
9
... thiết bò cô đặc yếu tố quan trọng không hệ thống sản xuất thành phần xem thường Nguyên liệu sản phẩm trình cô đặc mía đường: 1) Đặc điểm nguyên liệu: Nguyên liệu cô đặc dạng dung dòch, gồm: Dung. .. sản phẩm: Sản phẩm dạng dung dòch, gồm: Dung môi: nước Các chất hoà tan: có nồng độ cao 3) Biến đổi nguyên liệu sản phẩm trình cô đặc: Trong trình cô đặc, tính chất nguyên liệu sản phẩm biến...I Giới thiệu chung cô đặc mía đường Ngành công nghiệp mía đường ngành công nghiệp lâu đời nước ta Do nhu cầu thò trường nước ta mà lò đường với quy mô nhỏ nhiều đòa phương