Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án này đề cập đến các vấn đề liên quan đến các kiến thức cơ bản về quá trình cô đặc dung dịch nước dứa, quy trình công nghệ, tính toán cân bằng vật chất, năng lượng, sự truyền nhiệt cho thiết bị cô đặc, tính chi tiết cho thiết bị chính và những thiết bị phụ cần thiết theo yêu cầu.
ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ THIẾT BỊ CÔ ĐẶC CHO DUNG DỊCH NƯỚC DỨA NĂNG SUẤT TẤN/H Thành phố Hồ Chí Minh 1/11/2016 LỜI MỞ ĐẦU Mục tiêu đồ án “Thiết kế thiết bị cô đặc nước dứa suất t ấ n /h” thiết kế hệ thống cô đặc dứa từ nồng độ chất khô 15% đến 60% với suất tấn/h đạt tiêu chuẩn xuất Đồ án đề cập đến vấn đề liên quan đến kiến thức trình cô đặc dung dịch nước dứa, quy trình công nghệ, tính toán cân vật chất, lượng, truyền nhiệt cho thiết bị cô đặc, tính chi tiết cho thiết bị thiết bị phụ cần thiết theo yêu cầu Trong trình thưc đề tài này, em hiểu được: việc thiết kế hệ thống thiết bị phục vụ cho nhiệm vụ kỹ thuật yêu cầu thiếu kỹ sư công nghệ thực phẩm Do để trở thành người kỹ sư thực thụ, cần phải nắm vững kiến thức môn học Quá trình thiết bị Công nghệ Hóa- Thực phẩm Ngoài ra, việc giải toán công nghệ, hay thực công tác thiết kế máy móc, thiết bị dây chuyền công nghệ cần thiết kỹ sư tương lai Đây bước để thực công việc mẻ nên có nhiều sai sót Nhưng xem xét đánh giá khách quan thầy nguồn động viên khích lệ em, để lần thiết kế sau thực tốt đẹp hơn, hoàn thiện Xin chân thành cám ơn! MỤC LỤC CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CHẤT 11 CHƯƠNG III:TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CÔ ĐẶC 19 CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN CƠ KHÍ CHI TIẾT THIẾT BỊ .25 CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ 40 THIẾT KẾ THIẾT BỊ CÔ ĐẶC CHO DUNG DỊCH NƯỚC DỨA NĂNG SUẤT THIẾT BỊ LÀ TẤN/H CHƯƠNG I: TỔNG QUAN Tổng quan dứa 1.1 Nguồn gốc Dứa có tên khoa học Annas comusmin loại nhiệt đới Chi có nguồn gốc từ khu vực Nam Mỹ đưa tới đảo khu vực Caribe nhờ thổ dân Anh điêng Carib Năm 1493, Christopher Columbus lần nhìn thấy loại chi Guadeloupe Các cánh đồng trồng dứa thương phẩm thành lập Hawaii, Philippines, Đông Nam Á, Florida Cuba Dứa trở thành loại ăn trái phổ biến giới (Morton& Julia F, 2011 ) Ở nước ta dứa trồng nhiều Vĩnh Phúc, Phú Thọ, Bắc Giang, Bắc Ninh, Tuyên Quang, Thanh Hoá, Nghệ An, Tây Ninh, Kiên Giang (khoahocchonhanong.com) 1.2 Những đặc tính chủ yếu Dứa có gai mọc thành cụm hình hoa thị Các dài có hình dạng giống mũi mác có mép với cưa hay gai Hoa mọc từ phần trung tâm cụm hình hoa thị, hoa có đài hoa riêng Chúng mọc thành cụm hình đầu rắn thân ngắn mập Các đài hoa trở thành mập chứa nhiều nước phát triển thành dạng phức hợp biết đến dứa (quả giả), mọc phía cụm hình hoa thị 1.3 Các giống dứa vùng trồng Việt Nam − Dứa Victoria (dứa tây, dứa hoa) có giống: • Dứa hoa Phú Thọ: thuộc nhóm Queen, trồng nơi đất chua xấu Lá có nhiều gai cứng, nhỏ, thịt vàng đậm, thơm, nước, giòn • Dứa Na hoa: ngắn to, to dứa hoa Phú Thọ, phẩm chất ngon, suất cao − Dứa Cayen: có gai đầu mút lá, dài cong lòng máng, to, chưa chín màu xanh đen, chín chuyển màu da đồng Quả nhiều nước, thịt vàng ngà, mắt dứa to nông, vỏ mỏng, thích hợp với đóng hộp − Dứa ta thuộc nhóm Red Spanish: chịu bóng rợp, trồng xen vườn quả, vườn lâm nghiệp Dứa Cayen trồng phổ biến Tam Điệp, Ninh Bình − Dứa ta (Ananas comosus var spanish hay Ananas comosus sousvar - red spanish) chịu bóng tốt, trồng tán khác Quả to vị − Dứa mật (Ananas comosus sousvar - Singapor spanish) có to, thơm, ngon, trồng nhiều Nghệ An Thanh Hóa − Dứa tây hay dứa hoa (Ananas comosus queen) du nhập từ 1931, trồng nhiều đồi vùng Trung du Quả bé thơm, − Dứa không gai (Ananas comosus cayenne) trồng Nghệ An, Quảng Trị, Lạng Sơn Cây không ưa bóng Quả to giống (khoahocchonhanong.com) 1.4 Giá trị dinh dưỡng Trong 100g phần ăn dứa cung cấp: Năng lượng: 202 kJ (48 Kcal) Carbohydrates: 12,63g Chất béo: 0.12 g Protein: 0.54 g Vitamins: • Thiamine (B1): 0.079 mg • Riboflavin (B2): 0.031 mg • Niacin (B3): 0.489 mg • Pantothenic acid (B5): 0.205 mg • Vitamin B6: 0.110 mg • Folate (B9): 15 µg • Vitamin C: 36,2 g − Chất khoáng: • Calcium: 13 mg • Sắt: 0.28 mg • Phospho: mg • Magnesium: 12 mg • Kali: 115 mg • Kẽm: 0.1 mg − − − − − (Nutritiondata.com) 1.5 Lợi ích dứa − Hỗ trợ hệ miễn dịch: vitamin C dứa có chức chất chống oxi hóa tan nước thể, giúp thể chống lại gốc tự Điều khiến cho dứa trở nên vô hữu dụng việc chống lại bệnh lý bệnh tim, xơ vữa động mạch đau khớp − Làm xương khỏe: Dứa chứa gần 75% lượng mangan (một khoáng chất quan trọng) cần thiết cho thể, có vai trò quan trọng việc phát triển xương mô liên kết Do đó, dứa lựa chọn hoàn hảo cho người lớn tuổi có xương ngày trở nên giòn Dứa − Thúc đẩy trình tiêu hóa: Giống nhiều loại rau khác, dứa chứa nhiều chất xơ giúp tiêu hóa Thêm vào đó, dứa chứa lượng đáng kể bromelain, loại enzym phân hủy protein, từ đẩy nhanh trình tiêu hóa Phân loạichứng minh có đặc tính chống viêm, có − Chống viêm: Bromelain Dập, nát thể giúp làm giảm nguy đau khớp sưng tấy Viêm mức dẫn tới loạt bệnh nguy hiểm, bao gồm Xửcảlýung thư, theo số nhà dinh dưỡng học bromelain giúp phòng ngừa bệnh Tuy nhiên, chưa có nghiên cứu cụ thể Vỏ, mắt dứa việc liệuNước bromelain dứa có kết tương tự hay không Rửa − Giảm đông máu: Bromelain ngăn ngừa hình thành máu đông, khiến cho dứa trở thành ăn cực tốt cho người có nguy bị đông máu (Morton& Julia F, Ép 2011 ) Lọc thô Bã Gia nhiệt Ly tâm Phụ gia Cô đặc Chai Rót chai Nắp Ghép nắp Thanh trùng Bảo quản 1.6 Quy trình sản xuất dứa cô đặc Nước dứa cô đặc Tổng quan phương pháp 2.1 Khái niệm cô đặc Cô đặc trình làm bay phần dung môi dung dịch chứa chất tan không bay hơi, nhiệt độ sôi áp suất tương ứng Trong công nghệ hoá học thực phẩm cô đặc sử dụng phổ biến với mục đích: • Làm tăng nồng độ chất tan • Tách chất rắn hoà tan dạng tinh thể (kết tinh) • Thu dung môi dạng nguyên chất Đặc điểm trình cô đặc dung môi tách khỏi dung dịch dạng dung chất hòa tan dung dịch không bay Do nồng độ dung chất tăng dần lên, khác với trình chưng cất, cấu tử hỗn hợp bay hơi, khác nồng độ, nhiệt độ Hơi dung môi tách trình cô đặc gọi thứ, thứ nhiệt độ cao đun nóng thiết bị khác Cô đặc tiến hành nhiệt độ sôi, áp suất như: áp suất chân không, áp suất thường (áp suất khí hay áp suất dư), hệ thống thiết bị cô đặc nồi, hay hệ thống thiết bị cô đặc nhiều nồi Quá trình cô đặc gián đoạn hay liên tục Khi cô đặc gián đoạn: dung dịch cho vào thiết bị lần cô đặc đến nồng độ yêu cầu, cho vào liên tục trình bốc để giữ mức dung dịch không đổi đến nồng độ dung dịch thiết bị đạt yêu cầu lấy lần, sau lại cho dung dịch để cô đặc Khi cô đặc liên tục hệ thống nồi nhiều nồi, dung dịch đốt cho vào liên tục, sản phẩm lấy liên tục Quá trình cô đặc thực áp suất khác tùy theo yêu cầu kỹ thuật Khi làm việc áp suất thường dùng thiết bị hở; làm việc áp suất khác dùng thiết bị kín cô đặc chân không có ưu điểm là: áp suất giảm nhiệt độ sôi dung dịch giảm, hiệu số nhiệt độ đốt dung dịch tăng, nghĩa giảm bề mặt truyền nhiệt Cô đặc bao gồm hệ thống cô đặc nồi nhiều nồi Với cô đặc nồi thường ứng dụng suất nhỏ nhiệt giá trị kinh tế Còn cô đặc nhiều nồi trình sử dụng thứ thay đốt, có ý nghĩa kinh tế cao sử dụng nhiệt (Nguyễn Tấn Dũng, 2015) 2.2 Các phương pháp cô đặc − Phương pháp nhiệt (đun nóng): Dung môi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái tác dụng nhiệt áp suất riêng phần áp suất tác dụng lên mặt thoáng chất lỏng − Phương pháp lạnh: Khi hạ thấp nhiệt độ đến mức cấu tử tách dạng tinh thể đơn chất tinh khiết, thường kết tinh dung môi để tăng nồng độ chất tan Tùy tính chất cấu tử áp suất bên tác dụng lên mặt thoáng mà trình kết tinh xảy nhiệt độ cao hay thấp phải dùng đến máy lạnh 2.3 Phân loại ứng dụng 2.3.1 Theo cấu tạo Có nhiều cách phân loại khác tổng quát lại cách phân loại theo đặc điểm cấu tạo sau dễ dàng tiêu biểu Thiết bị cô đặc chia làm sáu loại thuộc ba nhóm chủ yếu sau đây: Nhóm 1: Dung dịch đối lưu tự nhiên (hay tuần hoàn tự nhiên) nhóm thường có hai loại sau: Loại 1: Có buồng đốt (đồng trục với buồng bốc hơi); Có thể có ống tuần hoàn hay ống tuần hoàn Loại 2: Có buồng đốt (không đồng trục với buồng bốc hơi) Nhóm 2: Dung dịch đối lưu cưỡng (tuần hoàn cưỡng bức) nhóm thường có hai loại sau: Loại 3: Có buồng đốt trong, có ống tuần hoàn Loại 4: có buồng đốt ngoài, có ống tuần hoàn Nhóm 3: Dung dịch chảy thành màng mỏng, loại thường có hai loại: Loại 5: Màng dung dịch chảy ngược lên, có buồng đốt hay buồng đốt Loại 6: Màng dung dịch chảy xuôi, có buồng đốt hay buồng đốt Phạm vi ứng dụng a) Nhóm 1: TBCĐ nhóm chủ yếu dùng để cô đặc dung dịch loãng có độ nhớt thấp, đảm bảo tuần hoàn tự nhiên dung dịch dễ dàng qua bề mặt truyền nhiệt Tỷ số chiều dài ống truyền nhiệt với đường kính nó: H/d 50 Đặc điểm loại ống ngắn H/d