Cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ của chất rắn hòa tan trong dung dịch bằng việc đun sôi. Đặc điểm của quá trình này là dung môi được tách ra khỏi dung dịch dạng hơi, chất hòa tan được giữ lại trong dung dịch. Do đó, nồng độ của dung dịch sẽ tăng lên. Khác với quá trình chưng cất, trong quá trình chưng cất các cấu tử trong hỗn hợp cùng bay hơi chỉ khác nhau về nồng độ trong hỗn hợp.Hơi của dung môi được tách ra khỏi quá trình cô đặc gọi là hơi thứ, hơi thứ ở nhiệt độ cao có thể dùng để đun nóng một thiết bị khác, nếu thiết bị ngoài hệ thống gọi là hơi phụ.Trong công nghệ hóa chất và thực phẩm, cô đặc đóng một vai trò hết sức quan trọng với mục đích làm tăng nồng độ chất tan, tách chất rắn hòa tan ở dạng tinh thể (kết tinh) hay thu dung môi ở dạng nguyên chất.Cô đặc được tiến hành ở mọi nhiệt độ sôi, ở mọi áp suất. Ở áp suất chân không, quá trình bay hơi tiến hành với các dung dịch có nhiệt độ sôi dưới 100oC ở áp suất chân không. Dung dịch tuần hoàn tốt, ít tạo cặn và sự bay hơi dung môi diễn ra liên tục. Dựa theo nguyên lý này, các thiết bị cô đặc chân không được tạo ra và ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau mang lại hiệu quả cao.Trong nội dung bài tập, tôi xin được trình bày về thiết bị cô đặc chân không.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG KHOA SINH – MÔI TRƯỜNG BÁO CÁO: QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ SINH HỌC Đề tài: THIẾT BỊ CÔ ĐẶC CHÂN KHÔNG GVHD : TS Bùi Xuân Đông SVTH : Nguyễn Thị Ngọc Thương Lớp : 14CNSH Đà Nẵng, 11/2016 Bài tập Quá trình thiết bị I/ MỞ ĐẦU Cô đặc trình làm tăng nồng độ chất rắn hòa tan dung dịch việc đun sôi Đặc điểm trình dung môi tách khỏi dung dịch dạng hơi, chất hòa tan giữ lại dung dịch Do đó, nồng độ dung dịch tăng lên Khác với trình chưng cất, trình chưng cất cấu tử hỗn hợp bay khác nồng độ hỗn hợp Hơi dung môi tách khỏi trình cô đặc gọi thứ, thứ nhiệt độ cao dùng để đun nóng thiết bị khác, thiết bị hệ thống gọi phụ Trong công nghệ hóa chất thực phẩm, cô đặc đóng vai trò quan trọng với mục đích làm tăng nồng độ chất tan, tách chất rắn hòa tan dạng tinh thể (kết tinh) hay thu dung môi dạng nguyên chất Cô đặc tiến hành nhiệt độ sôi, áp suất Ở áp suất chân không, trình bay tiến hành với dung dịch có nhiệt độ sôi 100 oC áp suất chân không Dung dịch tuần hoàn tốt, tạo cặn bay dung môi diễn liên tục Dựa theo nguyên lý này, thiết bị cô đặc chân không tạo ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác mang lại hiệu cao Trong nội dung tập, xin trình bày thiết bị cô đặc chân không SVTH: Nguyễn Thị Ngọc Thương Bài tập Quá trình thiết bị II/ NỘI DUNG CHÍNH 2.1 Lĩnh vực ứng dụng Trong công nghệ thực phẩm: Hệ thống cô đặc chân không ứng dụng nhiều, dùng để cô đặc sản phẩm nước mắm, dung dịch đường, sữa tươi, cô đặc nước ép trái cây, cô đặc cà phê, nước sốt cà chua, tương ớt Trong y – dược: cô đặc loại dung dịch, dược phẩm Trong công nghiệp: Cô đặc, tách chiết chất hóa học NaNO 3, NaCl, NaOH… Thiết bị dùng để thu hồi dung môi (chủ yếu cồn), dùng để chiết xuất kiểu ngược dòng -Ưu điểm: Thao tác dễ dàng Giữ chất lượng, tính chất sản phẩm, hay cấu tử dễ bay dung dịch sôi nhiệt độ thấp (áp suất chân không) Nhập liệu tháo sản phẩm đơn giản không cần ổn định lưu lượng Có thể cô đặc đến nồng độ khác Không cần phải gia nhiệt ban đầu cho dung dịch Cấu tạo đơn giản, giá thành thấp -Nhược điểm: Quá trình không ổn định, tính chất hóa lý dung dịch thay đổi liên tục theo nồng độ, thời gian Nhiệt độ thứ thấp, không dùng cho mục đích khác Khó giữ độ chân không thiết bị SVTH: Nguyễn Thị Ngọc Thương Bài tập Quá trình thiết bị 2.2 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo Hình 1: Sơ đồ cấu tạo chung thiết bị cô đặc chân không Hình 2: Thiết bị cô đặc chân không Tùy theo mục đích, tính chất nguyên liệu sản phẩm cô đặc mà tiến hành cô đặc thiết bị cô đặc chân không gián đoạn liên tục, thiết bị cô đặc chân không nồi nhiều nồi có buồng đốt, thiết bị có ống tuần hoàn trung tâm, kết hợp loại để mang lại hiệu suất cô đặc cao SVTH: Nguyễn Thị Ngọc Thương Bài tập Quá trình thiết bị Hình 3: Sơ đồ cấu tạo thiết bị cô đặc chân không gián đoạn nồi Trong đó: Nồi cô đặc vỏ có cánh khuấy Thiết bị ngưng tụ ống xoắn Bình chứa nước ngưng tụ Bình chứa nước dùng cho bơm chân không Bơm chân không Máy khuấy trộn có động cánh khuấy Áp kế đo áp suất chân không Hệ thống điện kiểm soát trình SVTH: Nguyễn Thị Ngọc Thương Bài tập Quá trình thiết bị 2.3 Nguyên tắc hoạt động Nguyên tắc chung: Trong thiết bị, trình bay tiến hành với dung dịch có nhiệt độ sôi 100oC áp suất chân không Dung dịch tuần hoàn tốt, tạo cặn bay dung môi diễn liên tục Nguyên liệu đưa vào nồi cô đặc (khoang đun nóng nguyên liệu) Dưới tác dụng bơm chân không, nồi cô đặc hút chân không, tạo chênh lệch áp suất, áp suất giảm, nhiệt độ sôi giảm Nguyên liệu đảo trộn nhờ động cánh khuấy Hơi được cấp vào để gia nhiệt xảy trình trao đổi nhiệt làm sôi nguyên liệu đồng thời nước nguyên liệu bốc Phần nước (hơi thứ) chuyển sang thiết bị ngưng tụ ống xoắn, làm lạnh ngưng tụ, chứa bình chứa nước ngưng tụ Quá trình bốc làm nguyên liệu dần cô đặc lại Lấy mẫu sản phẩm thử kiểm tra độ cô đặc thiết bị chuyên dùng Nguyên lý làm việc nồi cô đặc: Phần thiết bị buồng đốt, gồm có ống truyền nhiệt thiết bị tuần hoàn có ống tuần hoàn trung tâm Dung dịch ống đốt (hơi nước bão hòa) khoảng không gian ống Dung dịch ống theo chiều từ xuống nhận nhiệt đốt ngưng tụ cung cấp để sôi, làm hóa phần dung môi Hơi ngưng tụ theo ống dẫn nước ngưng qua bẫy để chảy Phần phía thiết bị buồng bốc để tách khỏi dung dịch, buồng bốc có phận tách bọt để tách giọt lỏng khỏi thứ Nguyên tắc hoạt động ống tuần hoàn trung tâm: Dung dịch ống truyền nhiệt sôi tuần hoàn qua ống tuần hoàn (do ống tuần hoàn có đường kính lớn ống truyền nhiệt nên dung dịch ống tuần hoàn lớn khối lượng riêng dung dịch ống truyền nhiệt tạo áp lực đẩy dung dịch từ ống tuần hoàn sang ống truyền nhiệt SVTH: Nguyễn Thị Ngọc Thương Bài tập Quá trình thiết bị III/ KẾT LUẬN Thiết bị cô đặc chân nhiều ứng dụng đời sống Các thiết bị phải đảm bảo áp suất chân không, bay dung môi để trình cô đặc diễn với hiệu suất cao Song song với ưu điểm, cần khắc phục với nhược điểm thiết bị cô đặc chân không để cải tiến tối ưu thiết bị mang lại hiệu suất cô đặc cao IV/ TÀI LIỆU THAM KHẢO: [1] Phạm Xuân Toản, Các trình, thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm, tập 3, NXB Khoa học kỹ thuật [2] Lê Văn Hoàng (2004), Các trình thiết bị Công nghệ sinh học Công nghiệp, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [3] Bùi Xuân Đông (2014), Giáo trình Quá trình Thiết bị Công nghệ sinh học [4] Nguyễn Thị Bích Ngọc, GVHD Võ Văn Sim, Thực hành Kỹ thuật thực phẩm SVTH: Nguyễn Thị Ngọc Thương ... hành cô đặc thiết bị cô đặc chân không gián đoạn liên tục, thiết bị cô đặc chân không nồi nhiều nồi có buồng đốt, thiết bị có ống tuần hoàn trung tâm, kết hợp loại để mang lại hiệu suất cô đặc. .. trình thiết bị 2.2 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo Hình 1: Sơ đồ cấu tạo chung thiết bị cô đặc chân không Hình 2: Thiết bị cô đặc chân không Tùy theo mục đích, tính chất nguyên liệu sản phẩm cô đặc mà... thiết bị cô đặc chân không tạo ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác mang lại hiệu cao Trong nội dung tập, xin trình bày thiết bị cô đặc chân không SVTH: Nguyễn Thị Ngọc Thương Bài tập Quá trình thiết