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.
Trang 1KHOA SINH – MÔI TRƯỜNG
Đề tài: THIẾT BỊ CÔ ĐẶC CHÂN KHÔNG
SVTH : Nguyễn Thị Ngọc Thương
BÁO CÁO: QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRONG
CÔNG NGHỆ SINH HỌC
Đà Nẵng, 11/2016
Trang 2I/ MỞ ĐẦU
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.
Trang 3II/ NỘI DUNG CHÍNH
2.1 Lĩnh vực ứng dụng
Trong công nghệ thực phẩm: Hệ thống cô đặc chân không được ứng dụng nhiều, dùng để cô đặc các sản phẩm như 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 các loại dung dịch, dược phẩm
Trong công nghiệp: Cô đặc, tách chiết các chất hóa học như NaNO3, NaCl, NaOH…
Thiết bị cũng dùng để thu hồi dung môi (chủ yếu là cồn), và cũng dùng để chiết xuất kiểu ngược dòng
-Ưu điểm:
Thao tác dễ dàng
Giữ được chất lượng, tính chất sản phẩm, hay các cấu tử dễ bay hơi do dung dịch sôi ở nhiệt độ thấp hơn (áp suất chân không)
Nhập liệu và tháo sản phẩm đơn giản không cần ổn định lưu lượng
Có thể cô đặc đến các nồng độ khác nhau
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 của dung dịch thay đổi liên tục theo nồng độ, thời gian
Nhiệt độ hơi thứ thấp, không được dùng cho mục đích khác
Khó giữ được độ chân không trong thiết bị
Trang 42.2 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo
Hình 1: Sơ đồ cấu tạo chung thiết bị cô đặc chân không
Trang 5Hình 3: Sơ đồ cấu tạo thiết bị cô đặc chân không gián đoạn 1 nồi
Trong đó:
1. Nồi cô đặc 2 vỏ có cánh khuấy
2. Thiết bị ngưng tụ ống xoắn
3. Bình chứa nước ngưng tụ
4. Bình chứa nước dùng cho bơm chân không
5. Bơm chân không
6. Máy khuấy trộn có động cơ cánh khuấy
7. Áp kế đo áp suất chân không
8. Hệ thống điện kiểm soát quá trình
Trang 62.3 Nguyên tắc hoạt động
Nguyên tắc chung: Trong thiết bị, quá trình bay hơi tiến hành với các dung dịch
có nhiệt độ sôi dưới 100 o C ở áp suất chân không.
Dung dịch tuần hoàn tốt, ít tạo cặn và sự bay hơi dung môi diễn ra liên tục.
Nguyên liệu được đưa vào nồi cô đặc (khoang đun nóng nguyên liệu) Dưới tác dụng của bơm chân không, nồi cô đặc được hút chân không, tạo chênh lệch áp suất, áp suất giảm, nhiệt độ sôi giảm
Nguyên liệu được đảo trộn nhờ động cơ cánh khuấy
Hơi được được cấp vào để gia nhiệt tại đây xảy ra quá trình trao đổi nhiệt làm sôi nguyên liệu đồng thời nước trong nguyên liệu được bốc hơi
Phần hơi nước (hơi thứ) sẽ được chuyển sang thiết bị ngưng tụ ống xoắn, được làm lạnh và ngưng tụ, chứa trong bình chứa nước ngưng tụ
Quá trình bốc hơi sẽ làm nguyên liệu dần được cô đặc lại
Lấy mẫu sản phẩm thử và kiểm tra độ cô đặc bằng thiết bị chuyên dùng
Nguyên lý làm việc của nồi cô đặc:
Phần dưới của thiết bị là buồng đốt, gồm có các ống truyền nhiệt hoặc đối với thiết bị tuần hoàn có một ống tuần hoàn trung tâm Dung dịch đi trong ống còn hơi đốt (hơi nước bão hòa) đi trong khoảng không gian ngoài ống Dung dịch đi trong ống theo chiều từ trên xuống và nhận nhiệt do hơi đốt ngưng tụ cung cấp để sôi, làm hóa hơi một phần dung môi Hơi ngưng tụ theo ống dẫn nước ngưng qua bẫy hơi để chảy ra ngoài
Phần phía trên thiết bị là buồng bốc để tách hơi ra khỏi dung dịch, trong buồng bốc còn có bộ phận tách bọt để tách những giọt lỏng ra khỏi hơi thứ
Trang 7III/ KẾT LUẬN
Thiết bị cô đặc chân không có nhiều ứng dụng trong đời sống Các thiết bị phải đảm bảo áp suất chân không, sự bay hơi dung môi để quá trình cô đặc có thể diễn ra với hiệu suất cao Song song với ưu điểm, cần khắc phục với nhược điểm của thiết bị
cô đặc chân không để cải tiến và tối ưu thiết bị mang lại hiệu suất cô đặc là cao nhất
IV/ TÀI LIỆU THAM KHẢO:
[1] Phạm Xuân Toản, Các quá trình, thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm, tập 3, NXB Khoa học và kỹ thuật
[2] Lê Văn Hoàng (2004), Các quá trình và thiết bị Công nghệ sinh học trong Công nghiệp, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội
[3] Bùi Xuân Đông (2014), Giáo trình Quá trình và Thiết bị Công nghệ sinh học [4] Nguyễn Thị Bích Ngọc, GVHD Võ Văn Sim, Thực hành Kỹ thuật thực phẩm