Đầu tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ban giám hiệu trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm Thành phố Hồ Chí Minh, tập thể các thầy cô giảng dạy ở khoa công nghệ thực phẩm đã tận tình truyền đạt cho chúng em những kiến thức cũng như kinh nghiệm trong quá trình học tập tại trường. Đặc biệt hơn nữa chúng em xin cảm ơn đến thầy Nguyễn Hữu Quyền, người đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ, góp ý trong quá trình chúng em hoàn thành Đồ án Kỹ thuật thực phẩm này. Trong thời gian làm báo cáo đồ án, mặc dù đã cố gắng trong việc hoàn thiện bài báo cáo nhưng do kiến thức chuyên môn còn hạn hẹp nên không tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Rất mong nhận được sự góp ý của quý thầy cô để bài báo cáo của chúng em được hoàn thiện hơn. Chúng em xin cảm ơn rất nhiều.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ THIẾT KẾ THIẾT BỊ CƠ ĐẶC NƯỚC MÍA NỒI LIÊN TỤC, NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 10 TẤN/H Giáo Viên Hướng Dẫn: NGUYỄN HỮU QUYỀN Sinh Viên Thực Hiện: Trần Anh Thư 2005140570 Nguyễn Phạm Như Quỳnh 2005140472 TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 11, NĂM 2017 LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ban giám hiệu trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm Thành phố Hồ Chí Minh, tập thể thầy cô giảng dạy khoa công nghệ thực phẩm tận tình truyền đạt cho chúng em kiến thức kinh nghiệm trình học tập trường Đặc biệt chúng em xin cảm ơn đến thầy Nguyễn Hữu Quyền, người trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ, góp ý q trình chúng em hoàn thành Đồ án Kỹ thuật thực phẩm Trong thời gian làm báo cáo đồ án, cố gắng việc hoàn thiện báo cáo kiến thức chun mơn cịn hạn hẹp nên khơng tránh khỏi thiếu sót định Rất mong nhận góp ý q thầy để báo cáo chúng em hoàn thiện Chúng em xin cảm ơn nhiều MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG LỜI MỞ ĐẦU Trong kế hoạch đào tạo sinh viên năm thứ ba, môn học Đồ án Kỹ Thuật Thực Phẩm hội tốt để hệ thống kiến thức q trình thiết bị cơng nghệ thực phẩm hóa học Bên cạnh đó, mơn học dịp để sinh viên tiếp cận thực tế thơng qua việc tính tốn, thiết kế lựa chọn chi tiết thiết bị với số liệu cụ thể, thông dụng “Thiết kế thiết bị đặc nước mía nồi liên tục, suất nhập liệu 10000 kg/h” đồ án thực hướng dẫn Nguyễn Hữu Quyền, môn Kỹ Thuật Thực Phẩm , trường Đại học Công nghiệp Thực Phẩm TP Hồ Chí Minh Đồ án đề cập đến vấn đề liên quan đến kiến thức ngành mía đường q trình đặc, quy trình cơng nghệ, tính toán cân vật chất, lượng, truyền nhiệt cho thiết bị 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 mơn học Q trình thiết bị Cơng nghệ Hóa- Thực phẩm Ngồi ra, việc giải tốn cơng nghệ, hay thực cơng tác thiết kế máy móc, thiết bị dây chuyền cơng nghệ cần thiết kỹ sư tương lai CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔ ĐẶC NƯỚC MÍA I Giới thiệu tổng quan Đường mặt hàng xa xỉ vào giai đoạn cuối kỉ XV đầu kỉ XVI tính đến ngành sản xuất đường ngành công nghiệp chế biến nông sản lâu đời giới Trong tương lai, khả cịn phát triển có quan tâm đầu tư tốt cho mía với nâng cao khả chế biến tiêu thụ sản phẩm Mía đường ngành đơn lẻ mà trở thành hệ thống liên hiệp ngành có quan hệ chặt chẽ với Mía đường vừa tạo sản phẩm đường làm nguyên liệu cho ngành công nghiệp bánh, kẹo, sữa, đồng thời tạo phế liệu nguyên liệu quý với giá rẻ cho ngành sản xuất rượu, Để tạo sản phẩm đường có phẩm chất mong muốn vấn đề cơng nghệ yếu tố then chốt định đến chất lượng sản phẩm Từ khâu nhập nguyên liệu đến hàng loạt khâu trung gian: cô đặc, kết tinh, sấy, tẩy màu, Tất phải tính tốn cách chi tiết để hạn chế rủi ro trình vận hành Vì tất lý trên, việc cải tiến sản xuất, nâng cao, mở rộng nhà máy đổi dây chuyền thiết bị công nghệ, tăng hiệu trình cần thiết cấp bách Trong thiết bị đặc yếu tố quan trọng khơng hệ thống sản xuất thành phần xem thường II Nguyên liệu sản phẩm cuả trình Đặc điểm nguyên liệu Nguyên liệu cô đặc dạng dung dịch, gồm: − Dung mơi: nước − Các chất hịa tan: gồm nhiều cấu tử với hàm lượng thấp chiếm chủ yếu đường saccaroze Các cấu tử coi khơng bay q trình đặc Tùy theo độ đường mà hàm lượng đường nhiều hay Tuy nhiên trước đặc − − nồng độ đường thấp – 10% khối lượng Đặc điểm sản phẩm Sản phẩm dạng dung dịch gồm: Dung mơi: nước Các chất hịa tan: có nồng độ cao Các biến đổi nguyên liệu sản phẩm q trình đặc Trong q trình đặc, tính chất ngun liệu sản phẩm biến đối khơng ngừng 3.1 Biến đổi tính chất vật lý Thời gian cô đặc tăng làm cho nồng độ dung dịch tăng dẫn đến tính chất dung dịch − − thay đổi: Các đại lượng giảm: hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung, hệ số cấp nhiệt, hệ số truyền nhiệt Các đại lượng tăng: khối lượng riêng dung dịch, độ nhớt, tổ thất nhiệt nồng độ, nhiệt độ sơi, 3.2 Biến đổi tính chất hóa học Thay đổi pH môi trường: thường giảm pH phản ứng phân hủy amit cấu tử tạo thành acid Đóng cặn dơ: dung dịch chứa số muối Ca 2+ hịa tan nồng độ cao, phân hủy muôi hữu tạo kết tủa Phân hủy chất cô đặc Tăng màu xảy phản ứng caramen, phân hủy đường khử, tác dụng tương hổ sản phẩm phân hủy amino acid Phân hủy số vitamin 3.3 Biến đổi sinh học Tiêu diệt vi sinh vật (ở nhiệt độ cao) Hạn chế khả hoạt động vi sinh vật nhiệt độ cao III Giới thiệu quy trình cơng nghệ Cơ đặc q trình đăc 1.1 Định nghĩa: Cơ đặc phương pháp dùng để nâng cao nồng độ chất hòa tan dung dịch hai hay nhiều cấu tử Q trình dặc dung dịch lỏng – rắn hay lỏng – lỏng có chênh lệch nhiệt độ sơi cao thường tiến hành cách tách phần dung mơi (cấu tử dễ bay hơn) Đó q trình vật lí – hóa lí 1.2 Các phương pháp 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 : hạ thấp nhiệt độ đến mốt mức cấu tử tách dạng tinh thể đơn chất tinh khiết, thường kết tinh dung môi để tăng nồng độ chất tan Tùy tính chât cấu tử áp suất bên ngồi tác dụng leen mặt thống mà q trình kết tinh xảy nhiệt độ cao hay thấp phải dùng đến máy lạnh Các thiết bị cô đặc nhiệt 2.1 Phân loại 2.1.1 Theo cấu tạo - Nhóm 1: dung dịch đối lưu tự nhiên (tuần hoàn tự nhiên) Thiết bị đặc nhóm đặc dung dịch lỗng, độ nhớt thấp, đảm bảo tuần hồn dễ dàng qua bề mặt truyền nhiệt Bao gồm: + + Có buồng đốt (đồng trục buồng bốc), ống tuần hồn ngồi Có buồng đốt ngồi (khơng đồng trục buồng bốc) - Nhóm 2: dung dịch đối lưu cưỡng (tuần hồn cưỡng bức) Thiết bị đặc nhóm dùng bơm để tạo vận tốc dung dịch từ 1,5 m/s đến 3,5 m/s bề mặt truyền nhiệt Ưu điểm tăng cường hệ số truyền nhiệt k, dùng cho dung dịch đặc sệt, độ nhớt cao, giảm bám cặn, kết tinh bề mặt truyền nhiệt Bao gồm: + + Có buồng đốt trong, ống tuần hồn ngồi Có buồng đốt ngồi, ống tuần hồn ngồi - Nhóm 3: dung dịch chảy thành màng mỏng Thiết bị đặc nhóm cho phép dung dịch chảy dạng màng qua bề mặt truyền nhiệt lần (xuôi hay ngược) để tránh tác dụng nhiệt độ lâu làm biến chất số thành phần dung dịch Đặc biệt thích hợp cho dung dịch thực phẩm nước trái cây, hoa ép Bao gồm: + + Màng dung dịch chảy ngược, có buồng đốt hay ngồi: dung dịch sơi tạo bọt khó vỡ Màng dung dịch chảy xi, có buồng đốt hay ngồi: dung dịch sơi tạo bọt bọt dễ vỡ 2.1.2 Theo phương thức thực q trình − Cơ đặc áp suất thường (thiết bị hở): nhiệt độ sôi áp suất không đổi, thường dùng cô đặc dung dịch liên tục để giữ mức dung dịch cố định, nhằm đạt suất cực đại thời gian cô đặc ngắn − Cô đặc áp suất chân không: dung dịch có nhiệt độ sơi thấp áp suất chân khơng Dung dịch tuần hồn tốt, tạo cặn bay dung môi diễn liên tục − Cơ đặc nhiều nồi: mục đích tiết kiệm đốt Số nồi khơng nên q lớn làm giảm hiệu tiết kiệm Người ta cô đặc chân không, cô đặc áp lực hay phối hợp hai phương pháp với đặc biệt sử dụng thứ cho mục đích khác để nâng cao hiểu kinh tế − Cô đặc liên tục: cho kết tốt cô đặc gián đoạn Có thể điều khiển tự động chưa có cảm biến đủ tin cậy Đối với nhóm thiết bị, ta thiết kế buồng đốt trong, buồng đốt ngồi, có khơng có ống tuần hoàn Tùy theo điều kiện kỹ thuật tính chất dung dịch, ta áp dụng chế độ cô đặc áp suất chân không, áp suất thường áp suất dư 2.2 + + + + 2.3 + + + Thiết bị Ống nhập liệu, ống tháo liệu Ống tuần hoàn, ống truyền nhiệt Buồng đốt, buồng bốc, đáy nắp Các ống dẫn: đốt, thứ, nước ngưng, khí khơng ngưng Thiết bị phụ Bể chứa nguyên liệu Bể chứa sản phẩm Bồn cao vị + + + + + + + + + Lưu lượng kế Thiết bị gia nhiệt Thiết bị ngưng tụ baromet Bơm nguyên liệu bồn cao vị Bơm tháo liệu Bơm nước vào thiết bị ngưng tụ Bơm chân không Các van Thiết bị đo nhiệt độ, áp suất Lựa chon thiết bị cô đặc dung dịch mía đường Theo tính chất nguyên liệu sản phẩm, điều kiện kỹ thuật lựa chọn thiết bị cô đặc chân không nồi liên tục có buồng đốt ống tuần hồn trung tâm Mục đích - Để giữ chất lượng sản phẩm thành phần quý (tính chất tự nhiên, màu, mùi, vị, đảm bảo lượng vitamin,…) nhờ nhiệt độ thấp không tiếp xúc oxy Ưu điểm - Nhập liệu đơn giản: nhập liệu liên tục bơm độ chân không thiết bị - Tránh phân hủy sản phẩm, thao tác, khống chế dễ dàng - Cấu tạo đơn giản, dễ sửa chữa, làm Nhược điểm: - Năng suất thấp tốc độ tuần hồn nhỏ ống tuần hồn bị đốt nóng - Nhiệt độ thứ thấp, khơng dung cho mục đích khác - Hệ thống phức tạp, có thiết bị ngưng tụ chân khơng u cầu thiết bị vấn đề lượng 10 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nhiều tác giả, Sổ tay Quá trình Thiết bị Cơng nghệ Hóa chất, tập 1, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2006 [2] Nhiều tác giả, Sổ tay Q trình Thiết bị Cơng nghệ Hóa chất, tập 2, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2006 [3] Phạm Văn Bơn, Q trình Thiết bị Cơng nghệ Hóa học & Thực phẩm, tập 10, Ví dụ tập, NXB ĐHQG TP.HCM, 2010 [4] Nguyễn Văn May, Thiết bị truyền nhiệt chuyển khối, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2006 [5] Phạm Văn Bơn, Nguyễn Đình Thọ, Q trình Thiết bị Cơng nghệ Hóa học & Thực phẩm, tập 5, Quá trình thiết bị truyền nhiệt, Quyển 1: Truyền nhiệt ổn định, NXB ĐHQG TP.HCM, 2006 [6] Hồ Lê Viên, Tính tốn, Thiết kế chi tiết thiết bị hóa chất dầu khí, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2006 [7] Phan Văn Thơm, Sổ tay thiết kế Thiết bị hóa chất chế biến thực phẩm đa dụng, Bộ Giáo dục Đào tạo, Viện Đào tạo mở rộng [8] Bộ môn máy thiết bị, Bảng tra cứu Quá trình học – Truyền nhiệt – Truyền khối, NXB ĐHQG TP.HCM, 2009 Tài liệu internet: http://luanvan.net.vn/luan-van/do-an-co-dac-mia-duong-mot-noi-lien- tuc-35576/ http://luanvan.net.vn/luan-van/do-an-co-dac-mia-duong-58243/ 74 http://doc.edu.vn/tai-lieu/do-an-thiet-ke-day-chuyen-co-dac-mia-duong- 9063/ 75 ... S’ + C = 12 ,5 + 1, 8 = 14 ,3 mm Chọn S= 15 mm Kiểm tra bề dày buồng bốc: = = 1, 11 Kiểm tra công thức 5 -15 , trang 99, [6]: 1, 5 ⇔ 1, 5 1, 11 ⇔ 0 ,15 3 1, 11 9,82 (thỏa) Kiểm tra công thức 5 -16 , trang... vào (1) , ta có: QD = Qđ + Qbh + Qkn + Qtt QD = 1, 228 .10 9 + 1, 174 .10 10 + 5% QD ⇔ (1 – 0,005) QD = 1, 2968 .10 10 ⇔ QD = 1, 303 .10 10 (J/h) = 3 619 444,4 (J/s) Vậy lượng nhiệt tiêu thụ cho cô đặc 36 914 44,4... thích: 1. Bồn cao vị 2 .Thiết bị gia nhiệt 8.Thuyết minh sơ đồ Thiết bị phân li 3.Lưu lượng kế 10 Bơm chân không 4 .Nồi cô đặc 11 Bồn chứa nước ngưng 5.Cửa nhập liệu 12 Bơm sản phẩm 11 6.Áp kế 13 Bồn