THIẾT KẾ THIẾT BỊ TIỆT TRÙNG NẰM NGANG CHO NƯỚC YẾN LONCHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP CÔNG NGHỆ THỰC HIỆNCHƯƠNG 3: Cơ Sở Lý Thuyết Của Quá TrìnhCHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ4.2 Tính cân bằng nhiệt lượngBảng tổng kết kết quả:
MỤC LỤC MỤC LỤC ………………………………………………………………………….1 DANH SÁCH BẢNG…………………………………………………………… DANH SÁCH HÌNH ………………………………………………………………4 CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Giới thiệu khái quát nội dung đồ án …………………………………… 1.2 Lý chọn đồ án………………………………………………………………5 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP CÔNG NGHỆ THỰC HIỆN……………………………………………………………………………… 2.1 Giới thiệu nước yến đóng lon………………………………………………6 2.1.1 Nguyên liệu sản xuất nước yến đóng lon………………………………… 2.1.2 Nước…………………………………………………………………… 2.1.3 Đường saccharose…………………………………………………….…… 2.1.4 Đường phèn………………………………………………………………….8 2.1.5 Ngân nhĩ (nấm tuyết)……………………………………………………… 2.1.6 Chất ổn định: gellan gum (418)…………………………………………… 2.1.7 Canxi lactate (327)………………………………………………………… 2.1.8 Yến sào……………………………………………………….…………… 2.2 Nguyên tắc chế biến đồ hộp bản………………………………………… 10 2.2.1 Rửa - Lựa chọn - Phân loại… … ………………………………………….11 2.2.2 Xử lý nguyên liệu học………………………………………… … 11 2.2.3 Xử lý nhiệt nguyên liệu………………………………………………………12 2.2.4 Cho thực phẩm vào bao bì ………………………………………………… 12 2.2.5 Thanh trùng ……………………………………………………………… 13 2.2.6 Làm nguội…………………………………………………………………….13 2.2.7 Bảo quản………………………………………………………………………13 2.3 Sơ lược quy trình sản xuất nước yến ……………………………………….14 2.3.1 Thuyết minh quy trình công nghệ sản xuất nước yến ngân nhĩ ………… 15 2.4 Các hệ vi sinh vật đồ hộp……………………………………………… 19 1|Page 2.5 Mục đích trùng đồ hộp ………………………………………… 25 CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH 26 3.1 Các phương pháp trùng đồ hộp …………………………………………….26 3.2 Các thông số trình trùng nhiệt ………………………………27 3.2.1 Nhiệt độ trùng, tiệt trùng……………………………………………… 27 3.2.2 Thời gian trùng, tiệt trùng…………………………………………… 28 3.3 Công thức trùng, tiệt trùng ……………………………………………… 28 3.3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian tiêu diệt ………………………… 29 3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian truyền nhiệt vào trung tâm hộp thực phẩm 29 3.4.1 Tính chất vật lý sản phẩm ………………………………………………….29 3.4.2 Tính chất vật lý vật liệu làm bao bì độ dày vỏ hộp…………………30 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 35 4.1 Tính cân vật liệu ……………………………………………………………35 4.1.1 Tính số hộp tiệt trùng mẻ……………………………………………… 35 4.1.2 Tính toán xe goòng …………………………………………………………… 35 4.1.3 Tính khối lượng dàn đỡ…………………………………………………… 36 4.1.4 Tính khối lượng khay đựng vật liệu…………………………………………… 36 4.1.5 Tính khối lượng bánh xe goòng……………………………………………….37 4.1.6 Chọn thiết bị ……………………………………………………………………38 4.1.7 Tính khối lượng vành đai đỡ cố định chân đế xi măng vòng đai thép…………………………………………………………………… ….38 4.1.8 Tính đường ray cho xe goòng ………………………………………………… 38 4.1.9 Tính khối lượng thiết bị …………………………………………………………39 4.2 Tính cân nhiệt lượng ……………………………………………………… 41 4.2.1 Chọn công thức trùng …………………………………………………… 41 4.2.2 Quá trình trùng gồm giai đoạn: nâng nhiệt giữ nhiệt ……………… 41 4.2.2.1 Giai đoạn nâng nhiệt ………………………………………………………… 41 4.2.2.2 Giai đoạn giữ nhiệt Q7 ………………………………………………….…… 44 4.2.3 Chi phí nước …………………………………………………………………44 4.2.4 Tính lượng nước làm nguội ………………………………………………… .46 2|Page CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN ………………………………………………………… 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO ……………………………………………………………49 PHỤ LỤC A ……………………………………………………………………… …50 3|Page DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1 Tiêu chuẩn kim loại loại nước dùng sản xuất Bảng 2.2 Tiêu chuẩn Việt Nam 1695 – 75 chất lượng đường Bảng 4.1 Bảng kết Bảng 4.2 Bảng tổng kết kết DANH SÁCH HÌNH Hình 2.1 Nước yến ngân nhĩ Tribeco Hình 2.2 Nước yến ngân nhĩ Wonderfarm Hình 2.3 Sơ đồ quy trình sản xuất đồ hộp thực phẩm Hình 2.4 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất nước yến lon Hình 2.5 Thiết bị rót lon Hình 2.6 Dây chuyền sản xuất nước yến Hình 2.7 Nồi hấp tiệt trùng dạng nằm ngang Hình 2.8 Vi khuẩn Bacillus mesentericus Hình 2.9 Vi khuẩn Bacillus subtilis Hình 2.10 Vi khuẩn Clostridium sporogenes Hình 2.11 Vi khuẩn Staphylococcus pyrogenes aureus Hình 2.12 Vi khuẩn Clostridium botulinum Hình 2.13 Vi khuẩn Salmonella Hình 2.14 Nấm men Saccharomyces ellipsoideus Hình 2.15 Vi khuẩn Bacillus stearothermophilus Hình 2.16 Thiết bị tiệt trùng nằm ngang Hình 3.1 Thiết bị tiệt trùng đứng Hình 3.2 Thiết bị tiệt trùng nằm ngang Hình 3.3 Sơ đồ quy trình 4|Page CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Giới thiệu khái quát nội dung đồ án Từ lâu yến sào coi cao lương mĩ vị, loại thực phẩm tiếng bổ dưỡng có giá trị dinh dưỡng cao Yến sào tạo nên từ nước dãi chim yến tổ chúng Để tăng giá trị thương mại cho yến sào thêm tiện lợi cho người tiêu dùng, nhà sản xuất cho đời nước yến đóng lon Mặt hàng thị trường đa dạng từ màu sắc, hình dạng, kích thước hay thương hiệu; thường thông dụng loại lon 250ml Trong nước yến có thành phần cần thiết cho thể loại vitamin, chất khoáng, nguyên tố đa, vi lượng; có protein muối Natri Vì nước yến có tác dụng giúp da dẻ hồng hào, mịn màng, kích thích sinh trưởng cho tế bào, chống lão hóa Ngoài trị số bệnh, tăng cường sức đề kháng cho thể Do có nhiều lợi ích cho sức khỏe có tính tiện lợi nên nhu cầu sử dụng nước yến đóng lon ngày cao Trong đồ hộp cần phải tiêu diệt vi sinh vật hệ men sẵn có bảo quản lâu Để đáp ứng yêu cầu này, dây chuyền sản xuất nước yến đóng lon, trùng công đoạn quan trọng định khả bảo quản thực phẩm Tiệt trùng trình gia nhiệt thực phẩm nhiệt độ cao, nhằm tiêu diệt loại vi sinh vật gây hư hỏng đồ hộp hay tạo chất có hại cho sức khỏe người Quá trình tiệt trùng làm giảm lượng vi sinh vật có loại đồ uống đóng hộp giúp kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm Để đảm bảo tính chất cảm quan thực phẩm thỳ trình tiệt trùng cần phải thực cách cẩn thận xác Vì việc xác định nhiệt độ thời gian xác làm cho trình tiệt trùng diễn hiệu quả, tiêu diệt vi sinh vật cần thiết đồng thời tránh việc phung phí lượng giảm giá trị thực phẩm 1.2 Lý chọn đồ án Để đáp ứng nhu cầu ngày cao người làm đa dạng sản phẩm thị trường nhóm chọn đề tài “Thiết kế thiết bị tiệt trùng nằm ngang để tiệt trùng nước yến đóng lon với suất tấn/mẻ” 5|Page CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP CÔNG NGHỆ THỰC HIỆN 2.1 Giới thiệu nước yến đóng lon Nước yến dạng thức uống chế biến từ tổ yến nhiều nguyên phụ liệu khác Ngày thị trường có nhiều mặt hàng nước yến đóng lon đa dạng hình thức nhãn mác, loại phổ biến nước yến ngân nhĩ đóng lon Nước yến có tác dụng giúp phục hồi sức khỏe nhanh chóng, chống lão hóa, trị chứng ngủ, giảm căng thẳng thần kinh kích thích hệ tiêu hóa cho người biếng ăn Hình 2.1 Nước yến ngân nhĩ Tribeco Hình 2.2 Nước yến ngân nhĩ Wonderfarm 2.1.1 Nguyên liệu sản xuất nước yến đóng lon 6|Page Nguyên liệu để làm nước yến gồm có: nước, đường, ngân nhĩ (≥ 20g/l), chất ổn định: gellan gum (418), canxi lactate (327), hương yến tổng hợp, yến sào (0,007g/l) 2.1.2 Nước Nước nguyên liệu để làm nên nước yến đóng lon, có khả hòa tan thành phần hiệu chỉnh nồng độ chất khô sản phẩm chất dung môi Nước sử dụng sản xuất nước yến ngân nhĩ phải tuân thủ tiêu cảm quan, hóa lý vi sinh an toàn vệ sinh thực phẩm Bảng 2.1 Tiêu chuẩn kim loại loại nước dùng sản xuất Tên tiêu Hàm lượng cho phép tồn Hàm lượng Fe < 0,3mg/l Các ion NO2, NO3 Không tồn nước Độ cứng chung < 0,7mg/l Hàm lượng chì < 0,1mg/l Hàm lượng Clo < 0,5mg/l Acid Sunfuric < 0,5mg/l Hàm lượng Flo < 0,3mg/l Hàm lượng Zn < 0,5mg/l Hàm lượng Cu < 0,3mg/l E.coli, coliform Không có 2.1.3 Đường saccharose Saccharose loại đường phổ biến có thực vật, nhiều mía, củ cải đường, nốt Đường saccharose tinh thể rắn màu trắng, không mùi, vị ngọt, tan rượu tan tốt nước Nước nóng, độ tan saccharose tăng Đường saccharose loại đường khử, nhiệt độ nóng chảy vào khoảng 186 – 1880C, độ hòa tan nước 204g/100g (200C) Độ nhớt dung dịch tăng theo nồng độ, giảm theo chiều tăng nhiệt độ Phân tử saccharose có phân tử glucose phân tử fructose liên kết với nhờ nhóm hydroxyl (-OH) liên kết glycozit chúng Saccharose dễ bị thủy phân tạo thành phân tử glucose phân tử fructose, hỗn hợp gọi đường nghịch đảo hay đường hoàn nguyên 7|Page Đường nguồn nguyên liệu ngành công nghiệp chế biến nước giải khát, cung cấp lượng chủ yếu dinh dưỡng cần thiết cho thể Trước đem sản xuất phải kiểm tra tiêu cảm quan (trắng óng ánh, hạt đường tương đối đồng đều, tạp chát hay mùi vị lạ…), tiêu hó lý (độ ẩm, hàm lượng tro, hàm lượng kim loại…), tiêu vi sinh (tổng số vi sinh vật hiếu khí, nấm men, nấm mốc…) Bảng 2.2 Tiêu chuẩn Việt Nam 1695 – 75 chất lượng đường Chỉ tiêu Đường kính loại (%) Đường kính loại (%) Hàm lượng saccharoza ≥ 99,67 ≥ 99,45 Độ ẩm ≤ 0,07 ≤ 0,07 Hàm lượng tro ≤ 0,10 ≤ 0,15 Hàm lượng đường khử ≤ 0,17 ≤ 0,17 2.1.4 Đường phèn Đường phèn có vị thanh, sản xuất từ kết tinh điều kiện thích hợp để tinh thể đường phát triển Nguyên liệu để làm đường phèn Đường Cát Trắng (Đường RS), loại đường nguyên liệu trắng tạp chất, việc chế biến đường phèn dễ Đường phèn có chứa saccharose số nguyên tố vi lượng, có thêm thành phần trứng gà vôi (phụ gia trình nấu đường phèn) Đường phèn sử dụng sản xuất nước yến nhằm tạo vị mát cho sản phẩm 2.1.5 Ngân nhĩ (nấm tuyết) Ngân nhĩ có tên khoa học Tremella fuciformis, có màu trắng nhạt mờ Ngân nhĩ mọc gỗ hay cành mục rộng rừng Ngân nhĩ chứa nhiều chất dinh dưỡng protid, lipid, glucid, cellulose, calcium, thiamin…Ngoài có axit amin khác lysine, isoleusine, valine, acid glutamic, asparagines, cystein nguyên tố vi lượng: Mg, S, K, Fe, Na Ngân nhĩ có tác dụng tăng cường khả miễn dịch thể, đặc biệt hệ thống miễn dịch tế bào, nâng cao lực tạo máu tủy xương, cải thiện chức gan thận, thúc đẩy trình tổng hợp protid gan, làm giảm cholesterol máu Nó thích hợp cho người gầy, miệng khô họng khát, đầu choáng mắt hoa, hay mồ hôi trộm, ngủ dễ mộng mị, đại tiện táo…Ngân nhĩ sử dụng nhằm tạo giá trị cảm quan nâng cao chất lượng dinh dưỡng cho sản phẩm 2.1.6 Chất ổn định: gellan gum (418) 8|Page Gellan gum polymer tan nước tạo gel, không tan ethanol, chiết xuất từ trình lên men chủng vi sinh vật Sphingomonas elodea Sau gellan tinh chế cồn isopropylic, sấy nghiền mịn dạng bột màu trắng Việc tạo gel dung dịch gel xảy đun nóng làm lạnh dung dịch gellan gum với có mặt cation Sự tạo gel gellan gum phụ thuộc vào nồng độ polymer, nhiệt độ diện cation hóa trị I II dung dịch Gellan gum ứng dụng nhiều thực phẩm Sự có mặt gellan gum nước yến nhằm ổn định sản phẩm 2.1.7 Canxi lactate (327) Canxi lactate khoáng chất tìm thấy thực phẩm, dạng bột tinh thể hạt, màu trắng đến kem, gần không mùi Khả tan nước 9g/100ml (300C), tan tốt ethanol, không hòa tan dung môi hữu Canxi cần thiết cho nhiều chức thể, đặc biệt hình thành xương bảo trì, sử dụng để điều trị ngăn ngừa thiếu hụt canxi Canxi lactate có tác dụng ổn định sản phẩm 2.1.8 Yến sào Yến sào làm từ tổ loài chim yến, tìm thấy vách đá hang động nơi chim yến sinh sống Tổ yến người thợ lành nghề chia thành nhiều loại sau: - Huyết (có màu đỏ, vị trí chim yến làm tổ, tổ chuyển sang màu đỏ, có tài liệu cho tổ yến có màu đỏ máu chim yến nhả làm tổ Đây loại tổ yến tốt có giá trị kinh tế cao nhất) - Hồng (màu hồng, vị trí chim yến làm tổ, tổ chuyển sang màu hồng) - Quan (to, khoảng trên10g) - Thiên (nằm cao, tổ có màu trắng, nặng từ – 10g) - Bài (yến nhỏ 6- 7g) - Địa (nằm vách núi, đen, bẩn) - Vụn (tổ yến bị vỡ khai thác vận chuyển) Trong thành phần tổ yến chứa nhiều axit amin chất dinh dưỡng cần thiết cho thể nên nguyên liệu thiếu nước yến đóng lon 2.2 Nguyên tắc chế biến đồ hộp 9|Page Nguyên liệu Vận chuyển-tiếp nhận-bảo quản Rửa - Lựa chọn - Phân loại Chế biến sơ học (cắt , gọt , nghiền , ép ) Chế biến sơ nhiệt (chần, sấy ,hấp ) Bao bì Cho thực phẩm vào bao bì Nguyên vật liệu phụ Bài khí- Ghép kín Thanh trùng-Làm nguội Bảo quản vận chuyển thành phẩm 2.2.1 Sơ Rửa LựaQuy chọntrình - Phân loại sản xuất đồ hộp thực phẩm đồ- 2.1 Nguyên liệu sau thu nhận nơi sản xuất cần tiến hành lựa chọn phân loại nguyên liệu Mục đích lựa chọn để loại bỏ nguyên liệu không đủ quy cách chất lượng để đưa vào chế biến 10 | P a g e • • 4.1.3 Tính khối lượng dàn đỡ Giàn đỡ làm thép tròn CT3 có ϴ= 0.006m, có 10 bố trí theo chiều ngang Tổng khối lượng giàn đỡ: mgiàn đỡ = (10 * π * D2 * h * ρ * )/4 = (10x* 3.14* 0.062* 1.3* 7850* 9)/4 = 25.95kg 4.1.4 Tính khối lượng khay đựng vật liệu Chọn vật liệu làm khay nhôm có: ρ = 2700kg/m3C = 0.88kj/kg.độ = 0.88/0.41868 = 2.1kCal/kg.độ Chiều dài 1.4m Chiều rộng 1.4m Chiều cao 50mm Chiều dài thành khay 2mm Chiều dài đái khay 3mm Số lon nước yến xếp thành hàng theo chiều dài khay là: n = 1.4/0.05 = 28 (lon) Số lon nước yến xếp thành hàng theo chiều rộng khay là: 36 | P a g e • • m = 1.3/0.05 = 28 (lon) Số lon khay bằng: m x n = 28 * 28 = 784 (lon) Số lon xe goòng là: 784 x = 7056 lon Năng suất thiết bị là: 18883 lon/mẻ Số xe goòng là: 18883/7056 = xe Số xe goòng cần cho trình trùng xe Thể tích làm việc khay đựng vật liệu V1 = (1.4 - 0.02 x 2)(1.4 - 0.02 x 2)(0.05 - 0.03) = 0.036992 m3 Thể tích khay V2 = 1.4 x 1.4 x 0.05 = 0.098 (m3) Thể tích vật liệu làm khay V3 = V2 – V1 = 0.098 - 0.036992 = 0.061008 (m3) Để giảm khối lượng khay ta đục lỗ có ϴ= 40mm + Tâm lỗ cách thành khay 30m + Khoảng cách lỗ 30m Gọi X tổng số lỗ hàng ta có 1.4 = (0.02* 2+ 0.04* X + (X-1)(0.03 + 0.02) Suy X = 19 lỗ + Số lỗ khay là: 19*19 = 361 lỗ + Thể tích vật liệu làm khay V= V3 - Vlỗ khay = 0.061008 - ( 361* 0.042* 3.14* 0.003)/4 = 0.059647752 (m3) Khối lượng vật liệu làm khay là: mkhay = V x ρ = 0.059647752 x 2700 = 161.049kg Tổng khối lượng khay đựng vật liệu xe G2’ = 161.049 x x = 4348.328kg 4.1.5 Tính khối lượng bánh xe goòng Mỗi xe goòng gồm có bánh xe làm thép tròn đặc có r = 70mm, chiều dày 60mm Suy khối lượng bánh xe: mbánh xe = 4* 0.16* 3.14* 0.072* 7850 = 28.987kg Bánh xe lắp gồm Hai thép tròn đặc dài 1.3m có ϴ = 35mm Hai trục bánh dài 0.8m có ϴ = 30mm Tám bánh bắt trục, bánh dài 0.3m có ϴ = 25mm Suy khối lượng thép để lắp bánh xe mthép = (2 x 1.3)0.0352* 3.14* 7850+ 2* 0.8* 0.032* 3.14* 7850 +0.8* 0.3* 0.0252* 3.14* 7850 = 48.84kg Tổng khối lượng xe goòng chưa có vật liệu là: mxe = G = mgiàn đỡ + mkhung + mbánh xe + mthép = 25.95 + 42.92 + 28.987 + 48.84 = 146.697kg 4.1.6 Chọn thiết bị Chọn vật liệu làm nồi thép CT3 có độ dày δ = 10mm = 0.01m 37 | P a g e Có chiều dài nồi: L = l.n + (n - 1)r + lo Với l: chiều dài xe goòng (l = 1.5) n: số xe goòng (n = 3) r : khoảng cách xe ( r = 0.065m) lo: khoảng cách xe với đầu nồi L = 1.5 x + (3 - 1) x 0.065 + 0.3 x = 5.23m Gọi hx chiều cao toàn xe goòng hx = 2rbánh xe + hxe = 2* 0.07 + 1.6 = 1.74 m Chiều cao hầm sấy (Hh) Hh = hx + 0.05 = 1.79 m Bán kính thiết bị R = (1,6/2) + (0.1 x 2) = 1m Đường kính thiết bị D = r x = x = 2m Chiều cao nồi: H = + (0.1 x 2) = 2.2m Suy khối lượng thân nồi: m1 = δ*ρ*π* D*L = 0.1*7850*3.14*2*5.23 = 25783kg 4.1.7 Tính khối lượng vành đai đỡ cố định chân đế xi măng vòng đai thép Chọn đai đỡ, chọn vật liệu làm đai thép CT3, có chiều dày δ = 0.02m Có chiều dài: π* D = 3.14*2 = 6.28m Có chiều rộng: 0.1m Suy khối lượng đai đỡ: m2 = 3* (6.28* 0.02* 0.1)*7850 = 295.79kg 4.1.8 Tính đường ray cho xe goòng Chọn vật liệu thép CT3, đường ray làm từ thép chữ L có chiều dài: L = 5.23m Dài 0.05m = 50mm Rộng 0.035m = 35mm Dày 0.004m= 4m G = 2.58kg/m Suy khối lượng đường ray m3 = 2*((5.23*2.58) = 28.9868kg 4.1.9 Tính khối lượng thiết bị 38 | P a g e Chọn nắp thiết bị hình cầu có đường kính đường kính thiết bị tức 2m, vật liệu thép CT3 có chiều dày δ = 0.01m Suy khối lượng nắp thiết bị là: m4 = δ*ρ*π* R2 = 0.01*7850*3.14*1 = 246.49kg Vậy khối lượng nồi là: G1 = m1 +m2+ m3+ m4= 25 783+ 295.79 + 7595.3 + 246.49 = 33920.58kg 39 | P a g e Thiết bị Thông số xe goòng (tổng chiếc) Chiều dài Chiều Rộng 1.5 1.5 440.091 xe goòng (1 chiếc) Chiều cao 1.6 146.697 Khung xe Giàn đỡ Chiều cao thép L dài Cách đáy Hai giàn cách nha Số giàn xe 10 ngang dài Chiều dài Khay (tổng) Khay Bánh xe Nồi Vành đai Đường ray Nắp Chiều rộng Chiều cao Chiều dài thành khay Chiều dài đái khay Tâm lỗ cách thành khay Khoảng cách lỗ Bán kinh Dày Độ dày Chiều dài Đường kinh Chiều cao Vành đai dày dài rộng Đường ray cao dài Nắp có đường kính dày kích thước (m) 1.6 1.5 0.2 0.15 Khối lượng (kg) 42.92 25.95 1.5 1.4 1.4 0.05 0.002 0.003 0.03 0.03 0.07 0.06 0.01 5.23 2.2 0.02 6.28 0.1 0.05 5.23 0.01 4348.328 161.049 28.987 33920.58 297.79 28.9868 249.49 40 | P a g e 4.2 Tính cân nhiệt lượng 4.2.1 Chọn công thức tiệt trùng Chọn công thức tiệt trùng cho nước yến đóng lon là: = Với: T - Nhiệt độ tiệt trùng (oC) A - Thời gian nâng nhiệt cho thiết bị lên đến nhiệt độ tiệt trùng T (phút) B - Thời gian giữ nhiệt nhiệt độ tiệt trùng T (phút) C - Thời gian làm nguội thiết bị (phút) 4.2.2 Quá trình tiệt trùng gồm giai đoạn: nâng nhiệt giữ nhiệt 4.2.2.1 Giai đoạn nâng nhiệt Nhiệt lượng chi phí cho giai đoạn đun nóng tính theo công thức tổng quát: QT = Q1 + Q2+ Q2' + Q3 + Q4 + Q5 (kcal) (CT4.62, trang 239,[3] ) Trong đó: Q1: Nhiệt lượng đun nóng nồi tiệt trùng Q2: Nhiệt lượng đun nóng xe goòng Q2': Nhiệt lượng đun nóng khay đựng vật liệu Q3: Nhiệt lượng đun nóng bao bì Q4: Nhiệt lượng đun nóng thực phẩm hộp Q6: Nhiệt lượng tổn thất môi trường xung quanh *Tính Q1 : Nhiệt lượng đun nóng nồi tiệt trùng Q1 = G1C1 (tT – t1) (kcal) (CT4.63, trang 240,[3]) Với: G1: Khối lượng thiết bị C1: Nhiệt dung riêng thép, C1 = 0,5 (kJ/kg.độ) Suy ra: C1 = 0.5/0.41868 = 0.1196 (kcal/kg độ) +tT: Nhiệt độ tiệt trùng (oC), chọn tT = 121oC 41 | P a g e +t1: Nhiệt độ ban đầu nồi (oC), chọn t1 = 30oC Với C1 = 0,5 (kJ/kg độ) C1 = 0.5/0.41868 = 0.1196 (kcal/kg.độ) 1kcal = 0.4186kJ Suy ra: Q1 = 33920.58 x 0.1196 x (121 - 30) = 368869.3472 (kcal) *Tính Q2: Nhiệt lượng đun nóng xe goòng Q2 = G2 x C2 (tT - t2) Trong : G2 - Khối lượng xe goòng (kg) C2 - Nhiệt dung riêng vật liệu làm xe goòng (kcal/kg.độ) (C2 = 0,1196 (kcal/kg.độ)) t2 - Nhiệt độ ban đầu xe goòng(oC), chọn t2 = 30oC tT - Nhiệt độ tiệt trùng (oC), chọn tT = 121oC Suy ra: Q2 = (146.697 x 3) x 0.1196 x (121-30) = 4789.774408 (kg) *Tính Q2': Nhiệt lượng đun nóng khay đựng vật liệu Q2' = G2' x C2' (tT - t2') Trong đó: G2': Khối lượng khay đựng vật liệu C2': Nhiệt dung riêng thép, C2 = 0.88/0.4186 = 2.1 (kcal/kg.độ) tT: Nhiệt độ tiệt trùng, (tT = 121oC) t2': Nhiệt độ ban đầu khay, t2' = 30oC Suy ra: Q2' = 4348.328 x 2.1x (121 - 30) = 830965.4808 (kcal/kg.độ) *Tính Q3 : Nhiệt đun nóng bao bì sắt tây Q3 = G3 x C3 (tT - t3) +G3: Khối lượng bao bì 42 | P a g e G3 = 0.01201 x 19781 = 237.569 (kg) + C3: Nhiệt dung riêng bao bì sắt tây, C3 = 0,1196 (kcal/kg độ) + tT: Nhiệt độ tiệt trùng, (tT = 121oC) + t3: Lấy nhiệt độ sản phẩm sau rót hộp = 35oC Suy ra: Q3 = 675.675 x 0.1196 x (121 - 35) = 2443.5480 (kcal/kg.độ) * Tính Q4: nhiệt lượng đun nóng thực phẩm hộp Q4 = G4C4 ( – t4) (kcal) Ở đây: G4 - Trọng lượng thực phẩm hộp (kg) C4 - Nhiệt dung riêng thực phẩm hộp (kcal/kg.độ) t4 - Nhiệt độ ban đầu thực phẩm (oC) - Nhiệt độ thực phẩm lúc tiệt trùng ( oC) - để đơn giản phần tính toán người ta tính giai đoạn đun nóng coi = tT chọn C4 = 0,9898 (kJ/kg độ) = 0.9898/0.41868 = 2.364(kcal/kg.độ) Suy ra: Q4 = 0.24076 x 19781 x 2.364 x ( 100 - 35 ) = 731801.687 (kcal) *Tính Q6: Nhiệt lượng tổn thất môi trường xung quanh: Q6 = α1 F τ (tN – tkk) (kcal) ( CT4.64, trang 241,[3] ) Ở đây: α1: Hệ số tỏa nhiệt môi trường xung quanh, thường tính theo công thức: α1 = 8.4 + 0.06 (tN – tkk) (kcal/m2.giờ.oC) F: Bề mặt toàn phần nồi tiệt trùng (m2) τ: Thời gian nâng nhiệt theo công thức tiệt trùng (giờ) tN: Nhiệt độ trung bình vỏ nồi giai đoạn nâng nhiệt (oC) tKK: Nhiệt độ không khí (oC) Với: F = π x D x L = 3,14 x 1,88 x 4.63 = 32.861 (m2) 20 + τ = 60 = (giờ) + tN = 64oC 43 | P a g e + tkk = 28oC + α1 = 8.4 + 0.06(64 - 28) = 10.56 (kcal/m2.giờ.oC) => Q6 = 32.861 x x 10.56 x (64 - 28) = 3463.51 (kcal) 4.2.2.2 Giai đoạn giữ nhiệt Q Trong giai đoạn lượng nhiệt lượng chi phí dùng bù đắp cho nhiệt lượng tổn thất môi trường xung quanh nồi, xe goòng, bao bì, thực phẩm,nước đun nóng đến nhiệt độ tiệt trùng *Tính Q7 : Q7 = α2 F τ3 (tvn – tkk) (kcal) Ở đây: α2: Hệ số tỏa nhiệt môi trường xung quanh α2 = 8.4 + 0.06 (tvn – tkk) (kcal/m2.giờ.oC) τ3: Thời gian giữ nhiệt không đổi theo công thức tiệt trùng (giờ) tvn: Nhiệt độ trung bình vỏ nồi giai đoạn giữ nhiệt (oC) Với: F = π x D x L = 3.14 x 1.88 x 4.63 = 32.861 (m2) τ3 = 15 phút = h tvn = 100oC α2 = 8.4 + 0.06 (100 – 28) = 12.72 (kcal/m2.giờ.oC) Suy ra: Q7 = 12.72 32.861 x (100 – 28) = 7245.864 (kcal) 4.2.3 Chi phí nước + Lượng cung cấp cho giai đoạn nâng nhiệt: D1 = (kg) ( CT4.65, trang 241,[3]) Ở đây: 44 | P a g e i1 - Nhiệt hàm nước ngưng (kcal/kg) i1 = 100 (kcal/kg) (CT I.250 trang 312,[1] ) i2 - Nhiệt hàm nước (kcal/kg) i2 = 533.1 (kcal/kg) (CT I.250, trang 312, [1] ) Ta có: QT = Q1 + Q2 +Q2'+ Q3 + Q4 + Q6 ( CT 4.62, trang 239,[3] ) QT = 1943297.803 (kcal) Suy ra: D1 = = 4486.949 (kg) +Lượng cung cấp giai đoạn đun nóng: = (kg/h) (CT4.66, trang 242,[3] ) Suy ra: ' = = 13460.847 (kg/h) + Lượng cung cấp cho giai đoạn giữ nhiệt D2 = [kg] Suy ra: D2 = =16.73 (kg) + Và lượng cho giai đoạn = (kg/h) Suy = = 66.92 (kg/h) + Như chi phí cho chu kì tiệt trùng: D = D1+ D2 [kg] D = 4486.949 +16.73 = 4503.680 (kg) 4.2.4 Tính lượng nước làm nguội Gọi G' tổng trọng lượng nồi, xe goong, khay đựng, bao bì, ta có: G' = G1 + G2 + G2' + G3 G' = 52657.28039 (Kg) 45 | P a g e Suy ra: C'= C' = 0.502 (kcal/kg.độ) Lượng nước cần thiết để làm nguội đồ hộp: W = 2.303[G4xC4 lg (tT-t0/tk-t0) + G'xC' lg (tT-t0/tk-t0)] Với: tT: Nhiệt độ tiệt trùng tk: Nhiệt độ thực phẩm làm nguội (tk =370c) t0: Nhiệt độ ban đầu nước làm nguội (t0= 250c) Suy ra: W = 78352.671 (kg) *Tổng lượng nhiệt cần cung cấp cho trình tiệt trùng (quá trình nâng nhiệt giữ nhiệt): Q = 1950543.666 (Kcal)1.95x 106 (kcal) 46 | P a g e Bảng tổng kết kết quả: Nhiệt đun nóng Ký hiệu công thức Kết Quả Nhiệt lượng đun nóng nồi tiệt trùng Q1 = G1C1 (tT – t1) (kcal) Nhiệt lượng đun nóng xe goòng Q2 = G2.C2 (tT - t2) Nhiệt lượng đun nóng Khay Q2' = G2' x C2' (tT - t2') Nhiệt lượng đun nóng bao bì đồ hộp Q3 = G3 x C3 (tT - t3) Nhiệt lượng đun nóng thực phẩm hộp Q4 = G4C4(t'T– t4) (kcal) 731801.687 Nhiệt lượng tổn thất môi trường xung quanh Q6 = α1.F.τ(tN–tkk) (kcal) 3888.121 Nhiệt lượng giai đoạn giữ nhiệt Q7 = α2.F.τ3(tvn–tkk) (kcal) 7245.864 368869.347 4789.774 830965.481 2443.548 Chi phí cho giai đoạn nâng nhiệt D1= 4485.703 Chi phí cho giai đoạn giữ nhiệt D2= 16.730 Lượng nước làm nguội Tổng lượng nhiệt cần cung cấp cho trình tiệt trùng W = 2.303[G4xC4 lg(tTt0/tk-t0)+ G'xC' lg (tTt0/tk-t0)] Q = Q1 + Q2+ Q2' + Q3 + Q4 + Q6 51667.527 1950003.822 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 47 | P a g e Loại trừ hay phá huỷ vi khuẩn thực phương pháp khác nhau, phá huỷ dẫn đến làm hoàn toàn khả sống vi sinh vật phương pháp tiệt trùng an toàn Hiện môi trường công nghiệp cần ứng dụng phương pháp đơn giản có hiệu kinh tế để tiệt trùng thực phẩm phương pháp tiết trùng nhiệt.Yếu tố bảo đảm tiệt trùng an toàn gia nhiệt thời gian trình Độ bền nhiệt phụ thuộc vào dạng vi sinh vật Thành phần tính chất môi trường dinh dưỡng phương pháp nuôi cấy xác định việc lựa chọn phương pháp tiệt trùng thiết bị cho quy trình công nghệ Trong bối cảnh chất lượng thực phẩm ngày xuống dốc, an toàn thực phẩm xem vấn đề có tầm quan trọng đặc biệt, tiếp cận với thực phẩm an toàn trở thành quyền người Thưc phẩm an toàn đóng góp to lớn việc cải thiện sức khỏe người, chất lượng sống chất lượng giống nòi Ngộ độc thực phẩm bệnh thực phẩm chất lượng gây không ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe đời sống người mà gây thiệt hại lớn kinh tế gánh chi phí cho chăm sóc sức khỏe Thiết bị tiệt trùng dạng nằm ngang thiết kế cam kết an toàn chất lượng Thiết bị tiệt trùng nằm ngang thiết bị đặc biệt thích hợp sử dụng với yêu cầu cao nhiệt độ áp lực tiệt trùng lớn Thiết bị có hiệu ích kinh tế lớn, phạm vi ứng dụng rộng Thông qua nghiên cứu kiểm định ngành công nghiệp chế biến thực phẩm sản phẩm dễ lên men cho thấy nồi tiệt trùng loại “nhiệt độ phân bố đồng đều, kiểm tra 24 điểm khác nồi tiệt trùng nhiệt độ chênh lệch nhỏ 0.50C Sử dụng nồi tiệt trùng để tiệt trùng cho loại lon dễ dàng đạt tiêu chí hàng xuất FDA Mỹ (Cục quản lý dược, thực phẩm).Thiết bị sử dụng phương pháp tiệt trùng dạng phun nước – phương pháp tiệt trùng đặc biệt, hiệu tiệt trùng tốt, tự động hóa thao tác, không bị han gỉ, đa năng, tiết kiệm nước, hiệu suất cao, thiết bị tiệt trùng tiên tiến giới Tuy nhiên bên cạnh ưu điểm vượt trội tồn khuyết điểm như: - Không thể sử dụng hết diện tích nồi môi trường lắp kín - Sử dụng nên vỏ thiết bị phải kín cách nhiệt - Quá trình tiệt trùng ko diễn liên tục, tốc độ đun nóng vật liệu chậm thiết bị liên tục 18-20 lần 48 | P a g e TÀI LIỆU THAM KHẢO: Nguyễn Trọng Cẩn & Nguyễn Lệ Hà, 2009 Nguyên lý sản xuất đồ hộp thực phẩm, NXB Khoa học Kỹ thuật Nguyễn Lân Dũng, 2013 Sử dụng phương pháp vật lý để khống chế vi sinh vật, http://voer.edu.vn/c/su-dung-cac-phuong-phap-vat-ly-de-khong-che-vi-sinhvat/9b2ffb8d/18121cf6 Trần Phúc, 2008 Trình bày trình trùng? Bản chất trình trùng gì? Nguyên lí chung, cấu tạo phận làm việc số thiết bị trùng mà bạn biết? Luận văn, Trường Đại Học Nông Lâm Huế Phan Văn Thơm, 1992 Sổ tay thiết kế thiết bị hóa chất chế biến thực phẩm đa dụng, Bộ Giáo Dục Đào Tạo, Viện Đào Tạo Mở Rộng 49 | P a g e PHỤ LỤC A Đối với loại đồ hộp, thông số chế độ trùng không giống Để biểu diễn chế độ trùng cách ngắn gọn xác người ta dùng công thức trùng, có đầy đủ thông số trình: Nhiệt độ trùng, thời gian gia nhiệt áp suất đối kháng cần (Nguyễn Trọng Cẩn & Nguyễn Lệ Hà, 2009 Nguyên lý sản xuất đồ hộp thực phẩm, trang 152) Có nhiều loại vi sinh vật khác vi khuẩn, virut, nấm mốc, nấm men, đa số lại không bền nhiệt dễ bị tiêu diệt Chỉ có Clostridium botulinum loại vừa có khả sống sót sau trùng, vừa khó phát diện hư hỏng người tiêu dùng có nhiều khả ăn phải để bị ngộ độc Các loại khác dễ bị tiêu diệt, sống sót làm hư hỏng thực phẩm sau trùng dấu hiệu hư hỏng rõ ràng Hơn độc tố Clostridium botulinum đáng sợ Vì vậy, toàn giới nhà thực phẩm học cho phải trùng triệt để Clostridium botulinum hộp Trước người ta nghĩ Clostridium botulinum không phát triển đồ hộp có độ axit nhỏ 4,5 dễ bị tiêu diệt nên nhiệt độ trùng thấp khoảng 100 oC, thực phẩm có độ axit lớn 4,5 cần dùng nhiệt độ cao từ 100 oC trở lên Thế thời gian sau thí nghiệm chứng tỏ thực phẩm có độ axit cao Clostridium botulinum phát triển giá trị pH giảm xuống, 4,4 sau 4,2 Và nhiệt độ trùng lựa chọn dựa phản ứng Clostridium botulinum với độ axit môi trường + Nhóm đồ hộp chua có pH < 4,2 (gồm tất độ hộp hoa hoa nước đường, mứt, nước ép v.v…) dùng nhiệt độ trùng 100 oC không thấp 75 - 80oC + Nhóm đồ hộp chua có pH ≥ 4,2 (gồm đồ hộp cá, thịt, sữa, rau, …) trùng 100oC trở lên, thường hay sử dụng khoảng 112 - 120 oC 125 - 130oC (Nguyễn Trọng Cẩn & Nguyễn Lệ Hà, 2009 Nguyên lý sản xuất đồ hộp thực phẩm, trang 155) 50 | P a g e [...]... tây hay thủy tinh 3.5 THIẾT BỊ THANH TRÙNG Các thiết bị thanh trùng sử dụng trên thực tế rất phong phú và được phân loại theo nhiều cách khác nhau: + Thiết bị làm việc liên tục hay gián đoạn + Thanh trùng ở áp suất thường hay áp suất cao + Thanh trùng kiểu quay hay không quay + Thiết bị kiểu đứng hay nằm + Thiết bị sự dụng hơi hay nước làm môi trường truyền nhiệt + Thiết bị thanh trùng ở áp suất khí... trùng trên 1000C) có cấu tạo đặc biệt phức tạp Hình 3.2 : Thiết bị tiệt trùng nằm ngang 33 | P a g e Hình 3.3 : Sơ đồ quy trình 1: Van điều hòa 6: mortor bơm tuần hoàn 2 : Van điều hòa 7: Ống bơm hới nước nóng 3: Đường ray 8: Sản phẩm 4: Sản phẩm 9: Nắp nồi 5 : ống thoát nước 34 | P a g e CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 4.1 Tính cân bằng vật liệu 4.1.1 Tính số hộp tiệt trùng trong 1 mẻ Chọn lon nước yến. .. để chuẩn bị cho quá trình ghép nắp để mang đi tiệt trùng Đầu tiên lon đã được kiểm tra an toàn và đảm bảo vệ sinh, không móp méo, lon phải được in đầy đủ thông tin về sản phẩm như thành phần, hướng dẫn sử dụng Tiếp theo công nhân cho vào lon một lượng ngân nhĩ thích hợp, sau đó băng tải sẽ chuyển lon đến thiết bị rót lon Dung dịch gel sẽ được bơm liên tục vào thiết bị chiết rót, băng tải đưa lon đến... chuyển hộp ra ngoài *Thiết bị thanh trùng liên tục Thiết bị thanh trùng liên tục có ưu điểm là có mức độ cơ khí hóa, tự động hóa cao, không đòi hỏi nhiều nhân công vận hành Khi sử dụng thiết bị thanh trùng liên tục, chất lượng sản phẩm tốt và đồng đều hơn, thời gian thanh trùng được rút ngắn nhờ điều kiện truyền nhiệt được cải thiện và do đó giảm bớt chi phí hơi, nước Loại thiết bị này có năng suất... thoát ra khỏi thiết bị làm nhiệt độ và áp suất bên trong thiết bị giảm dần tới khi bằng áp suất khí quyển Việc xả hơi phải thực hiện từ từ, nếu thực hiện đột ngột thì áp suất sẽ chênh lệch giữa hộp và thiết bị lớn sẽ làm cho hộp bị căng phồng, có thể biến dạng không đàn hồi hay nức hỡ mí ghép Hình 3.1 3.5.2 Thanh trùng tạo áp suất đối kháng bằng nước và hơi (Kiểu nằm ngang) Quá trình thang trùng bằng... kiệp thời Hoặc lon rót quá đầy hoặc không đủ dung tích thì phải điều chỉnh van vòi rót - Ghép nắp Hình 2.3 Thiết bị rót lon 16 | P a g e Trước khi đưa lon qua thiết bị ghép nắp, vít tải sẽ giữ cho các lon có khoảng cách đều nhau Thiết bị ghép gồm 3 bộ phận song song và chuyển động tịnh tiến lên xuống Mỗi bộ phận có 5 ống hình trụ khác nhau, ống ở giữa có tác dụng giữ đáy để dập vào lon, xung quanh... đó qua bộ phận kiểm tra mối ghép… Nếu như lon đạt yêu cầu sẽ chuyển qua bộ phận indate ở đáy lon Thiết bị thực hiện quá trình: Hình 2.4 Dây chuyền sản xuất nước yến - Tiệt trùng Quá trình tiệt trùng được thực hiện bằng phương pháp gia nhiệt với nhiệt độ 120oC trong thời gian 12 phút Sản phẩm sau khi được ghép nắp sẽ được xếp vào xe đẩy để đưa vào nồi hấp tiệt trùng hai vỏ Hơi nóng được sục trực tiếp... được lâu hơn, không bị hư hỏng 17 | P a g e Hình 2.5 Nồi hấp tiệt trùng dạng nằm ngang - Làm nguội Sản phẩm sau khi tiệ trùng được đưa qua hệ thống làm nguội (hạ nhiệt độ sản phẩm xuống nhiệt độ phòng) Nước yến sau khi hấp xong được làm nguội qua 2 giai đoạn: Giai đoạn 1: Làm nguội ngay trong nồi hấp bằng vòi nước Giai đoạn 2: Làm nguội bên ngoài bằng vòi nước Mục đích: Khi tiệt trùng nhiệt độ được... của đồ hộp Cho nên thời gian tiêu diệt ở nhiệt độ thanh trùng bắt đầu tính từ thời điểm tâm đồ hộp đạt được nhiệt độ thanh trùng chứ không phải từ lúc đun nóng đồ hộp trong thiết bị thanh trùng Từ đó cho thấy thời gian thanh trùng bằng tổng thời gian truyền nhiệt vào tâm hộp và thời gian tiêu diệt vi sinh vật ở đó kể từ lúc tâm hộp đạt được nhiệt độ thanh trùng 3.3 Công thức thanh trùng, tiệt trùng Công... Thiết bị thanh trùng gián đoạn Thiết bị thanh trùng được sử dụng phổ biến nhất cho tới ngày nay là các nồi thanh trùng hai vỏ kiểu đứng làm việc gián đoạn hoạt động cả ở áp suất thường (thanh trùng mở) và áp suất cao (thanh trùng đóng), có thể tạo áp suất đối kháng, dùng hơi hay nước làm môi trường truyền nhiệt đều được Năng suất của các nồi kiểu này nhỏ hơn nhiều so với các thiết bị hoạt động liên