TÍNH TOÁN và THIẾT kế hệ THỐNG THANH TRÙNG nước QUẢ SARI CÔNG SUẤT 1000 KGH

Phân loại TBTĐN theo công dụng - Thiết bị gia nhiệt dùng để gia nhiệt cho sản phẩm ví dụ nồi nấu, lò hơi - Thiết bị làm mát để làm nguội sản phẩm đến nhiệt độ môi trường ví dụ tháp gi

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM

(Hệ: Đại Học Chính Quy)

Tp.Hồ Chí Minh, Tháng 7/2017

MỤC LỤC

MỤC LỤC BẢNG

MỤC LỤC HÌNH ẢNH

LỜI MỞ ĐẦU

Công nghệ thực phẩm được xem là một trong những ngành học có tính ứngdụng cao và đa dạng, đóng góp vai trò khá quan trọng trong cuộc sống hiện đại ngàynay Nếu từ thuở xa xưa, con người chú trọng đến cái ăn là để sống trước mắt, thìngày nay, con người sống với nhau không chỉ là ăn để no, mà là để thoả mãn nhu cầucủa bản thân Ngoài ăn no, người ta còn mong ăn ngon, mặc đẹp Đó là những lí dogóp phần cho sự phát triển không ngừng của ngành và luôn được sự xem xét, chútrọng quan tâm của nhà nước, của các quốc gia trên thế giới và của cả hàng triệu conngười

Để hiểu rõ, hiểu sâu về kiến thức chuyên môn trong ngành công nghệthựcphẩm, mỗi cá nhân cần phải ra sức học hỏi, tìm hiểu từ thầy cô, từ bạn bè, từsách vở, từnhiều nguồn tài liệu và từ cả trong các hoạt động thực tiễn Học lí thuyết

là một chuyện,nhưng để hiểu và vận dụng được nó thì học trong thực tế sẽ hay hơnnhiều

Bởi nhận thức được điều đó, học phần “Đồ án kỹ thuật thực phẩm” đưa ra cácđềtài thiết kế thiết bị có tính ứng dụng cao trong thực phẩm nhằm đáp ứng nhu cầusản xuấtcủa con người Cũng vì lí do đó, nhóm chúng em đi tìm hiểu, nghiên cứu,thiết kế thiết bị ống lồng ống để gia nhiệt dịch sơri bằng tác nhân hơi bão hoà Thiết

bị gia nhiệt này có tính ứng dụng cao trong các nhà máy sản xuất nước quả và sữa,ngoài ra còn được nhiều doanh nghiệp sử dụng rộng rãi Ngoài ra, môn học giúp sinhviên giải quyết nhiệm vụ tính toán cụ thể về: yêu cầu công nghệ, kết cấu, giá thànhcủa một thiết bị trong sản xuất hoá chất - thực phẩm Đây là bước đầu tiên để sinhviên vận dụng những kiến thức đã học của nhiều môn học vào giải quyết những vấn

đề kỹ thuật thực tế một cách tổng hợp

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đồ án kỹ thuật thực phẩm với đề tài tài “Tính toán và thiết kếhệ thống thanh trùng nước quả sơ ri công suất 1000 kg/h”, bên cạnh sự nỗ lực củabản thân, nhóm luôn nhận được sự hướng dẫn tận tình của GVHD và sự giúp đỡ củacác bạn cùng khóa Thay mặt nhóm em xin gửi lời cảm ơn đến Ban chủ nhiệm khoaCông nghệ thực phẩm trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm Tp Hồ Chí Minh

đã tạo điều kiện cho nhóm được thực hiện đồ án này, xin chân thành cảm ơn CôTrần Lệ Thu đã tận tình hướng dẫn nhóm trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Khi thực hiện đề tài còn nhiều vấn đề chưa thể hiểu hết nên khó tránh được saisoát trong khi tính toán nên nhóm mong nhận được sự góp ý tận tình từ Thầy Cô để

có thể hoàn thiện bài tốt hơn

Xin chân thành cảm ơn!

- Dùng dấu “ ׳ “ để chỉ thông số vào thiết bị: φ1׳; φ2׳

- Dùng dấu “ ״ “ để chỉ thông số vào thiết bị: φ1״; φ2״

Ví dụ:

Hình 1.1Sơ đồ khối của thiết bị trao đổi nhiệt

a. Phân loại theo nguyên lý làm việc của TBTĐN

1) TBTĐN tiếp xúc (hay hỗn hợp), là loại TBTĐN trong đó chất gia công và môi chấttiếp xúc nhau, thực hiện cả quá trình trao đổi nhiệt và trao đổi chất, tạo ra một hỗnhợp Ví dụ bình gia nhiệt nước bằng cách sục 1 dòng hơi

2) TBTĐN hồi nhiệt, là loại thiết bị TĐN có mặt trao đổi nhiệt được quay, khi tiếp xúcchất lỏng 1 mặt nhận nhiệt, khi tiếp xúc chất lỏng 2 mặt tỏa nhiệt Quá trình TĐN là

không ổn định và trong mặt trao đổi nhiệt có sự dao động nhiệt Ví dụ: bộ sấy khôngkhí quay trong lò hơi nhà máy nhiệt điện.

3) TBTĐN vách ngăn, là loại TBTĐN có vách ngăn rắn cách chất lỏng nóng và chấtlỏng lạnh và 2 chất lỏng TĐN theo kiểu truyền nhiệt Loại TBTĐN đảm bảo độ kíntuyệt đối giữa 2 chất, làm cho chất gia công được tinh khiết và vệ sinh, an toàn, do đóđược sử dụng rộng rãi trong mọi công nghệ

4) TBTĐN kiểu ống nhiệt, là loại TBTĐN dùng ống nhiệt để truyền tải nhiệt từ chấtlỏng nóng đến chất lỏng lạnh Môi chất trong các ống nhiệt nhận nhiệt từ chất lỏng 1,sôi và hóa hơi thành hơi bão hòa khô, truyền đến vùng tiếp xúc chất lỏng 2, ngưngthành lỏng rồi quay về vùng nóng để lặp lại chu trình.Trong ống nhiệt, môi chất sôi,ngưng và chuyển động tuần hoàn, tải một lượng nhiệt lớn từ chất lỏng 1 đến chấtlỏng 2

b. Phân loại TBTĐN theo sơ đồ chuyển động chất lỏng, với loại TBTĐN có vách ngăn.

1) Sơ đồ song song cùng chiều

2) Sơ đồ song song ngược chiều

3) Sơ đồ song song đổi chiều

4) Sơ đồ giao nhau 1 lần

5) Sơ đồ giao nhau nhiều lần

c. Phân loại TBTĐN theo thời gian

Thường phân ra 2 loại:

1) Thiết bị liên tục (ví dụ bình ngưng, calorife)

2) Thiết bị làm việc theo chu kì (nồi nấu, thiết bị sấy theo mẻ)

d. Phân loại TBTĐN theo công dụng

- Thiết bị gia nhiệt dùng để gia nhiệt cho sản phẩm (ví dụ nồi nấu, lò hơi)

- Thiết bị làm mát để làm nguội sản phẩm đến nhiệt độ môi trường (ví dụ tháp giảinhiệt nước, bình làm mát dầu)

- Thiết bị lạnh để hạ nhiệt độ sản phẩm đến nhiệt độ nhỏ hơn môi trường (ví dụ tủ cấpđông, tủ lạnh)

1.2. Cơ sở lý thuyết của thiết bị thanh trùng

Thanh trùng là quá trình tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh trong thực phẩm và

ức chế quá trình sinh tổng hợp độc tố của chúng Chế độ xử lí trong quá trình thanhtrùng “nhẹ nhàng hơn” so với quá trình tiệt trùng Do đó, quá trình thanh trùng không

làm tổn thất đáng kể giá trị dinh dưỡng và cảm quan của thực phẩm Tuy nhiên, sauquá trình thanh trùng, hệ vi sinh vật trong thực phẩm vẫn chưa bị tiêu diệt hết, đặcbiệt là nhóm vi sinh vật trong thực phẩm vẫn chưa bị tiêu diệt hết, đặc biệt là nhóm

vi sinh vật chịu nhiệt và vi sinh vật có khả năng sinh bào tử

Phương pháp thanh trùng phổ biến hiện nay là phương pháp sử dụng nhiệt độcao và phương kết hợp nhiệt độ cao và áp suất cao

Qúa trình thanh trùng thường gồm 3 giai đoạn:

−GĐ1: gia nhiệt mẫu thực phẩm từ giá trị nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ thanh trùng

−GĐ2: giữ mẫu thực phẩm ở nhiệt độ thanh trùng đã chọn

−GĐ3: làm nguội thực phẩm từ nhiệt độ thanh trùng về nhiệt độ thích hợp cho quátrình chế biến tiếp theo trong quy trình sản xuất

Các phương pháp thanh trùng có thể dược chia thành 2 nhóm: xử lý thực phẩmtrong bao bì và xử lý thực phẩm ngoài bao bì Riêng phương pháp xử lý sản phẩmngoài bao bì thường áp dụng cho nhóm thực phẩm lỏng

1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thanh trùng

Có 2 thông số công nghệ quan trọng nhất trong qúa trình thanh trùng là nhiệt

độ và thời Các nhà sản xuất cần xác định một chế độ thanh trùng hợp lý để chấtlượng sản phẩm đảm bảo an toàn vệ sinh đồng thời giá trị dinh dưỡng và cảm quancủa sản phaatm cũng đạt yêu cầu Việc lựa chọn chế độ thanh trùng sẽ phụ thuộc vàocác yếu tố sau:

−Hệ vi sinh vật trong thực phẩm

Mẫu thực phẩm trước khi đưa vào thanh trùng luôn chứa một hệ vi sinh vật.Các nhà sản xuất cần quan tâm đến tên các loài ci sinh vật bị nhiễm và mật độ củachúng trong mẫu thực phẩm Theo lý thuyết, nếu các loài vi sinh vật bị nhiễm thuộcnhóm ưa nhiệt thì chế độ thanh trùng cần phải “nghiêm ngặt” mới tiêu diệt đượcchúng Khả năng chịu nhiệt của 1 loài vi sinh vật thường được đánh giá dựa trên giátrị “thời gian phá huỷ thập phân” VD: loài Clostridium thermosacharolyticum có giá

trị = 3 – 4, còn loài Clostridium botulinum có giá trị = 0,1 – 0,3 Ngoài

ra, mật độ vi sinh vật trong mẫu ban đầu càng cao thì việc tăng nhiêt độ và thời gian

xử lý là rất cần thiết để đảm bảo sản phẩm có xác suất tái nhiễm thấp

−Trạng thái vật lý của thực phẩm

Thực phẩm lỏng có hệ số truyền nhiệt cao hơn thực phẩm rắn vì trong quá trìnhthanh trùng sẽ xuất hiên các dòng đối lưu trong sản phẩm Các chỉ tiêu như hàmlượng chất khô, độ nhớt sẽ ảnh hưởng đến hệ số truyền nhiệt của thực phẩm lỏng.Đối với thực phẩm rắn, sự truyền nhiệt xảy ra chủ yếu là do sự dẫn nhiệt

−Thành phần hoá học của thực phẩm

Việc chọn chế độ thanh trùng sẽ phụ thuộc vào giá trị pH hay độ chua của sảnphẩm Những thực phẩm lỏng có giá trị pH cao như sữa tươi (pH ≥ 4,5) thì giá trịnhiệt độ xử lý thường không thấp hơn 1000C để sản phẩm đạt được độ vô trùng côngnghiệp Ngược lại những sản phẩm có pH khá thấp (pH = 3,7 – 4,5) như nước ép từnhóm trái cây có múi hoặc pH thấp < 3,7)một số loại rượu vang, rau trái dầm giấm thì có thể thanh trùng ở nhiệt độ thấp nhưng vẫn đảm bảo được độ vô trùng côngnghiệp

Trong các thành phần hoá học của thực phẩm, cần lưu ý đến chất béo vì chúng

có hệ số dẫn nhiệt thấp

1.4. Các thiết bị thanh trùng và mô tả đặc tính của từng thiết bị

Người ta có thể phân loại các thiết bị thanh trùng dùng nhiệt theo yếu tố sau:

− Theo phương thức làm việc: có thiết bị làm việc gián đoạn và thiết bị làm

việc liên tục

− Theo áp suất được tạo ra trong thiết bị: có thiết bị làm việc ở áp suất

thường và thiết bị làm việc áp suất Đối với thiết bị làm việc ở áp suất được chia ra: thiết bị

có dùng áp suất đối kháng và thiết bị không dùng áp suất đối kháng

− Theo cấu tạo: có hai loại thiết bị kiểu đứng và thiết bị nằm ngang (đối với

thiết bị gián đoạn) Loại thiết bị dùng băng tải, dây xích hay gàu tải (đối với thiết bị làmviệc liên tục)

Môi trường gia nhiệt được sử dụng trong thiết bị thanh trùng thường là hơinước bão hòa hay nước nóng Dùng hơi nước làm chất truyền nhiệt có lợi là tiết kiệmđược chi phí hơi ở nhiệt độ cao, được truyền trực tiếp cho hộp và quá trình nângnhiệt đến nhiệt độ cần thiết nhanh Nước nóng dùng để truyền nhiệt cho hộp trong

thiết bị thanh trùng đóng vai trò là chất truyền nhiệt trung gian và thường cũng đượcnâng nhiệt bằng hơi.

1.4.1. Thiết bị thanh trùng làm việc gián đoạn

1.4.1.1. Thiết bị thanh trùng làm việc gián đoạn ở áp suất khí quyển

Các thiết bị thanh trùng làm việc gián đoạn ở áp suất khí quyển là các thiết bịthanh trùng có cấu tạo đơn giản nhất thường làm bằng các thùng kim loại hay thùng

gỗ hở nắp, đun nóng trực tiếp bằng lửa hay phun hơi bằng các ống hơi đặt trong cácthùng đó Vì làm việc ở áp suất thường nên nhiệt độ thanh trùng không vượt quá100ᴼC Thiết bị thanh trùng hở nắp làm việc gián đoạn này được sử dụng phổ biếntrong các cơ sở chế biến đồ hộp rau quả với trang bị đơn giản hay bán cơ giới vớinăng suất nhỏ và trung bình

1.4.1.2. Thiết bị thanh trùng áp suất cao làm việc gián đoạn kiểu nằm ngang

− Cấu tạo: thiết bị thanh trùng kiểu nằm ngang gồm có thân hình trụ, nắp đậy kín

thiết bị có cơ cấu quay, miệng thùng tiếp xúc với nắp có gioăng cao su hoặc đệmamiăng Thùng được đặt nằm ngang trên chân đế Hơi nóng vào thùng theo ốngđặt phía trên thiết bị, nước ngưng theo ống thoát ra ngoài Các xe chở đồ được đẩyvào thùng trên các đường ray Phía trên thùng có lắp các thiết bị: áp kế, van xả khíkhông ngưng, đồng hồ nhiệt độ, van an toàn

− Nguyên lí hoạt động: cho xe chở hộp vào, đậy nắp kín Mở van xả khí cho hơi

nước vào để đuổi không khí không ngưng( 5 phút) Đóng van xả khí, tiếp tục chohơi vào đun nóng hộp cho đến khi đạt nhiệt độ thanh trùng Thanh trùng xongngưng cho hơi vào, xả từ từ hơi trong thiết bị cho đến khi đạt áp suất khí quyển

Mở nắp thùng, kéo xe đến khu vực xối nước lạnh

Hình 1.2 Thiết bị thanh trùng hơi cao áp làm việc gián đoạn nằm ngang

1-Nắp thùng; 2- Cơ cấu treo nắp khi mở;3- Cửa hơi đốt vào; 4- Cửa xảkhí;5- nhiệt kế; 6- đồng hồ áp suất;7- van an toàn; 8- thân thiết bị;9- đườngray; 10- cửa xả nước ngưng;11- xe chở đồ

Thanh trùng nằm ngang có loại dùng nước, có loại dùng hơi nhưng loại dùnghơi được sử dụng phổ biến hơn

Hình 1.3 Thiết bị thanh trùng hơi dạng nằm ngang

1.4.1.3. Thiết bị thanh trùng áp suất cao làm việc gián đoạn kiểu đứng

Loại này tường tự loại nằm ngang, chỉ khác là đặt đứng Hộp được dặt trongcác giỏ, mỗi thùng chứa từ 1 đến 4 giờ

1 - đường cấp hơi; 2 - đường cấp nước;3 - ống dẫn khí; 4 - đường nước chảytràn;5 - đường nước nguội; 6 - giỏ đựng hộp tp;7 - khóa xả van ngoài; 8 -mống phânphối hơi và ống khí; 9 - nắp nồi;10 - Bầu lắp nhiệt kế và áp kế; 11 - Van khí khí;12 -ống nước đối lưu; 13 - Đối trọng.

Hình 1.4 Thiết bị thanh trùng dạng đứng

− Cấu tạo: thiết bị hình trụ chế tạo bằng thép đen, nắp và đáy hình elip hoặc

ovan Nắp đậy kín nhanh do có kết cấu đai xiết và mở nhanh được do có đối trọng Phía đáytrong thiết bị có ống hơi hình tròn hoặc chữ thập 8 và giá đỡ giỏ nguyên liệu Giỏ nguyênliệu 6 hình tròn làm bằng thép inox phía trên có quai, xung quanh có lỗ Trên nắp thiết bị cóvan xả khí 11 Giữa thiết bị có một bầu 10 nhô ra để lắp nhiệt kế (150ᴼC), áp kế (6at) Đáybầu được nối với đáy bằng ống dẫn 12 cho nước đối lưu, để nhiệt độ đo được chính xác

Thiết bị thanh trùng cao áp làm việc gián đoạn kiểu đứng có cấu tạo gọn hơn

so với kiểu nằm ngang Thiết bị thanh trùng này có thể làm việc với nhiều loại đồhộp khác nhau, ở nhiều nhiệt độ khác nhau và ngoài bao bì bằng kim loại còn có thểthanh trùng được bao bì thủy tinh

Tuy nhiên thiết bị thanh trùng loại này có nhược điểm là thao tác còn nặngnhọc, thời gian thanh trùng kéo dài, năng suất chỉ thích hợp với quy mô trung bìnhtrở xuống và được cơ khí hóa cao

1.4.1.4. Thiết bị thanh trùng Lagarde

Thiết bị thanh trùng nằm ngang Lagarde lại dùng cả hơi và không khí để thanhtrùng Hộp cũng được sắp xấp trước vào các giỏ lưới rồi mới đẩy vào thiết bị để sau

đó gia nhiệt

Hình 1.5 Thiết bị thanh trùng hãng Lagarde

Đặc điểm cơ bản của thiết bị này là hai thống số nhiệt độ và áp suất thay đổikhông phụ thuộc nhau và phải cùng lúc theo dõi hai thông số riêng biệt Sự khác biệtcủa thiết bị này so với những loại khác là bên trong có một quạt có nhiệm vụ trộn vàđẩy khí hòa lẫn với hơi nước chuyển động vòng như trong hình Ở đây, lượng hơinước được điều chỉnh để kiểm soát nhiệt độ trong thiết bị luôn đồng đều

Khi làm nguội, người ta dùng nước ở dạng phun tia vào hỗn hợp hơi không khí để hạn chế “ sốc nhiệt” cho bao bì, đặc biệt khi thanh trùng bao bì thủytinh

nước-1.4.2. Thiết bị thanh trùng làm việc liên tục

Trong sản xuất đồ hộp, các dây chuyền được cơ khí hóa và tự động hóa,thường được trang bị các thiết bị thanh trùng làm việc liên tục để đảm bảo chu kì làmviệc của dây chuyền liên tục Sử dụng thiết bị thanh trùng liên tục ngoài ra góp phầntăng năng suất lao động còn làm cho chất lượng sản phẩm tốt hơn, tiết kiệm nănglượng và điều kiện lao động của công nhân cũng nhẹ nhàng hơn đỡ vất vả hơn Cácthiết bị thanh trùng liên tục cho đồ hộp đựng trong bao bì thủy tinh và sắt tây được sửdụng phổ biến là thiết bị băng chuyền, kiểu thùng quay và kiểu thủy lực

Hình 1.6 Thiết bị thanh trùng làm việc liên tục kiểu băng chuyền

1.4.2.1. Thiết bị thanh trung bằng nước làm việc liên tục kiểu băng tải ở áp suất thường

Đối với các loại đồ hộp có kích thước nhỏ và không cần thanh trùng ở nhiệt

độ cao trên 100ᴼC và thời gian ngắn thì có thể sử dụng băng chuyền kín làm việc liêntụcđi qua các thùng chứa nước nóng để nâng nhiệt và thanh trùng, sau đó qua bộphận nước làm lạnh hay bộ phận phun nước làm lạnh Thời gian thanh trùng và làmnguội được điều chỉnh vận tốc cảu băng chuyền thiết bị thanh trùng liên tục tươngđối đơn giản, dễ dàng điều chỉnh năng suất, thuận lợi cho việc thanh trùng các loạisản phẩm như cà chua cô đặc, vải, sari,…

1-Động cơ, hộp giảm tốc dẫn động; 2- Xích vận chuyển; 3- Lớp nước thanhtrùng; 4- Ống phun nước lạnh làm nguội; 5- Ống thoát hơi; 6- Thân thiết bị; 7- Đĩa

xích; 8- Ống hơi vào; 9- khung máy; 10- thanh gạt hộp

− Cấu tạo: thiết bị cấu tạo tương đối đơn giản gồm hai bể chứa nước để thanh

trùng và làm nguội dài 12m và 6m Giữa hai bể có đoạn trung gian dài 1m để phun nước Bểthanh trùng có đáy gồm hai lớp, lớp ngoài kín, lớp trên tiếp giáp với nước, hộp, bằng lưới.Ống cấp hơi nước được bố trí giữa hai lớp này để đốt nóng nước cho quá trình thanh trùng

− Nguyên lí hoạt động: hộp sau khi ghép mí, cho vào bể thanh trùng, được các

thanh gạt gạt đi Tốc độ chuyển động của hộp được quyết định bởi thời gian thanh trùng Rakhỏi bể thanh trùng, hộp được phun nước làm nguội bớt trước khi cho vào bể nước lạnh đểlàm nguội tiếp đến nhiệt độ 35-40ᴼC rồi đưa đi làm khô

Loại thiết bị này được sử dụng thích hợp cho nhà máy có đồ hộp có năng suấtlớn Tuy nhiên thiết bị đơn giản song diện tích chiếm chỗ lớn

1.4.2.2. Thiết bị thanh trùng liên tục bằng khí nóng dạng băng tải ở áp suất thường

Loại thiết bị này thường thanh trùng cho sản phẩm ở nhiệt độ dưới 1000C dùngcho các nước quả Có thể thanh trùng được nhiều loại đồ hộp bằng sắt hay thủy tinh

−Cấu tạo: bộ phận chính của thiết bị là bằng tải 7 chuyển động tròn nhờ động cơ và

hộp giảm tốc 9 Nhánh trên của băng tải được bọc trong hộp kín 8 Trong hộp 8 chia làm 3vùng: vùng thanh trùng 5 có nhiệt độ không khí cao do quạt 6 cung cấp- vùng làm nguội

bằng khí trời 3 do quạt 4 cung cấp, kết hợp với nước phun thành tia nhỏ do vòi 2 cung

cấp-và vùng sấy khô cuối thiết bị bằng khí trời do quạt 1 cung cấp

Hình 1.6Sơ đồ thiết bị thanh trùng liên tục bằng khí nóng dạng băng tải

1.Quạt gió; 2.Vòi phun nước tia nhỏ làm nguội; 3 Vùng làm nguội bằng khôngkhí; 4 Quạt; 5 Vùng thanh trùng bằng không khí nóng; 6 Quạt gió nóng; 7 Băngtải

−Nguyên lí hoạt động: nước quả được gia nhiệt lên 85-95ᴼC rồi rót hộp, ghép mí và

đưa vào thiết bị thanh trùng băng tải Qua vùng đầu tiên, hộp được thanh trùng ở nhiệt độcao, tiếp đến vùng hộp được làm nguội và cuối cùng là sấy khô, ra khỏi thiết bị hộp được đidán nhãn và bảo quản

1.4.2.3. Thiết bị thanh trùng liên tục với áp lực thủy lực

Hình 1.7 Thiết bị thanh trùng liên tục kiểu thủy tĩnh

−Cấu tạo:Thiết bị gồm 2 nhánh cột nước 2a và 2b nối với phòng hơi 3 Áp suất trong

vòng hơi được điều chỉnh bằng chiều cao cột nước ở hai nhánh trên Ở đây thiết bị có bộphận đun nước nóng Dây xích vô tận 1 làm nhiệm vụ chuyển giá đồ hộp từ nhánh 2a quaphòng hơi 3 để thanh trùng sau đó qua nhánh 2b để giảm nhiệt độ từ từ và qua thùng làmnguội 4 rồi đưa hộp ra ngoài

−Nguyên lí hoạt động:tạo ra áp suất cao trong thiết bị thanh trùng bằng cột nước Nếu

cột nước cao 10m thì tương áp suất dư 1at, tức là áp suất tuyệt đối 2at, như vậy tương ứngnhiệt độ của hơi là 120ᴼC có thể điều chỉnh áp suất của hơi trong thiết bị bằng cách tăng haygiảm chiều dài của cột nước

−Ưu điểm: năng suất cao đến rất cao, có thể lên tới 100-200 hộp/ph

−Nhược điểm: thiết bị cồng kềnh, có chiều cao lớn.

Các thiết bị thanh trùng kiều này tuy có khác nhau về cấu tạo chi tiết nhưngnguyên tác cấu tạo và làm việc thì giống nhau Thiết bị có cấu tạo đơn giản là thiết bịcủa hãng Cavallo, Mỹ

1.4.2.4. Thiết bị thanh trùng tấm bản

Hình 1.8 Thiết bị thanh trùng tấm bản hãng APV

Thiết bị thanh trùng tấm bản là thiết bị trao đổi nhiệt Trong một số nhà máy,người ta sử dụng thiết bị này để thanh trùng sản phẩm như: thanh trùng dịch hoa quả,thanh trùng sữa,…

− Cấu tạo: có thành phần cơ bản là các tấm trao đổi nhiệt Bề mặt gồm nhiều

tấm xếp lên một khung đỡ, bên trong co các rãnh để lưu chất chuyển động Vật liệu thường

là thép không gỉ, nhôm,

Hình 1.9 Nguyên lí hoạt động của thiết bị thanh trùng tấm bản

− Nguyên lí hoạt động: khi chất lỏng lưu dộng qua các khe rãnh, môi chất sẽ

chuyển động duới dạng màng mỏng nên tạo ra hệ số trao đổi nhiệt rất cao tạo điều kiện tốt

để đốt nóng hay làm lạnh lưu chất Các tấm thường dặt sông song với nhau tạo ra cáckhoảng không gian hẹp tạo nên các kênh dẫn riêng biệt cho các môi chất khác nhau

− Ưu điểm :

+ Có hệ số truyền nhiệt rất cao

+ Có thể tăng thêm hay giảm bớt bề mặt truyền nhiệt bằng cách lắp thêm hoặcgiảm bớt số tấm truyền nhiệt một cách nhanh chóng và dễ dàng.

+ Dễ tháo lắp khi làm vệ sinh bề mặt truyền nhiệt bằng phương pháp cơ học

− Nhược điểm:

+ Chế tạo các tấm truyền nhiệt thường phải qua xử lí nhiệt và gia công phức tạp

1.4.2.5. Thiết bị thanh trùng ống lồng ống

Hình 1.10 Thiết bị ống lồng ống

− Cấu tạo: gồm 2 phần chính

+ Vỏ thiết bị: là phần không gian ba ngoài, có thể tích và đường kính lớn

+ Ống thiết bị: là phần các ống nằm bên trong vỏ có cùng chiều dài, có đườngkính nhỏ hơn vỏ được bố trí lắp đặt theo một quy luật nhất định

Hình 1.11 Cấu tạo thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống

1.Ống trong 3.Khủy nối 5 Mối hàn

2 Ống ngoài 4 Ống nối

Hình 1.13 Máy thanh trùng UHT sữa , nước hoa quả , trà xanh, rượu, bia

− Nguyên lí hoạt động: làm việc theo nguyên lý trao đổi nhiệt gián tiếp (sản

phẩm gia nhiệt và môi chất không tiếp xúc với nhau mà thông qua một bề mặt truyền nhiệt).Môi chất nóng có thể bố trí hướng ống hoặc hướng vỏ sao cho có lợi về mặt truyền nhiệtnhất, ngoài ra còn phải chú trọng đến dặc tính chất lỏng (độ nhớt, độ bám bẩn, sự ăn mòn, )

và các vấn đề an toàn lao động Qúa trình truyền nhiệt có thể là cùng chiều hoặc ngượcchiều.Thiết bị thường được dùng nhiều trong các nhà máy sữa, nước quả,

− Ưu điểm:

+ Có hệ số truyền nhiệt lớn

+ Dễ điều chỉnh tốc độ chảy của môi chất

+ Chế tạo đơn giản, gọn gàng

− Nhược điểm:

+ Cồng kềnh, giá thành cao

+ Khó vệ sinh, sửa chữa

1.5. Ứng dụng của thiết bị truyền nhiệt trong công nghệ sản xuất thực phẩm [1]

Thiết bị trao đổi nhiệt trong thực phẩm dùng để đun nóng, làm nguội trong các quytrình công nghệ thực phẩm, thực hiện các quá trình bốc hơi, ngưng tụ, chưng cất, sấy, nấuchín, làm lạnh, gia nhiệt, thanh trùng và thu hồi nhiệt,…

Ví dụ:

− Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lồng ống dùng để ngưng tụ hoặc bay hơi môi chấtlạnh, làm quá lạnh môi chất lạnh ở thể lỏng, hay dùng đun nóng nước, làm mátdầu, thanh trùng nước trái cây, sữa…

− Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm dùng làm bình ngưng tụ và hơi môi chất,làm bình quá lạnh

Hình 1.15 Thiết bị tiệt trùng dạng bản được dùng trong quy trình sản xuất nước trà xanh tại IFOOD

Hình 1.12 Thiết bị thanh trùng dạng ống chùm

− Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm thường dùng trong: Bia: gia nhiệt, giải nhiệt dịch

nha trước lên men, Sữa: thanh trùng sữa (pasteurizer), Nước giải khát: gia nhiệt

syrup …

1.6. Các tài liệu tham khảo và website

[1].Lê Văn Việt Mẫn (chủ biên), Công nghệ chế biến thực phẩm, NXB Đại học Quốc

gia Tp HCM,2011

[2].Tôn Thất Minh (chủ biên) – Phạm Anh Tuấn – Nguyễn Tấn Thành,Giáo trình các

quá trình và thiết bị trong công nghệ thực phẩm – công nghệ sinh học-Tập 2, Nhà

xuất bản Bách khoa Hà Nội,2015

[3].Đặng Thị Yến(Biên soạn),Bài giảng Công nghệ chế biến rau quả, Trường đại học

công nghiệp thực phẩm HCM,2013

PHẦN 2 TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ THIẾT BI

2.1. Sơ đồ công nghệ và giải thích công nghệ

2.1.1 Giới thiệu về thành phần nguyên liệu của sản phẩm nước quả sơri

Việt Nam là một nước nhiệt đới có nền nông nghiệp phát triển, hoa quả phongphú với sản lượng dồi dào Nhưng quả chỉ có theo mùa, lại dễ dập nát nên rất khóbảo quản dẫn đến giá thành cao gây nhiều bất lợi cho người trồng và người tiêuthụ.Mặt khác, trong những năm gần đây, nhu cầu về đồ uống có cồn ở nước ta ngàymột tăng cao Để giải quyết vấn đề đầu ra cho một số mặt hàng nông sản cũng nhưđáp ứng nhu cầu đa dạng hoá sản phẩm đồ uống trên thị trường thì định hướng ưutiên trong quy hoạch tổng thể phát triển ngành Rượu- Bia- Nước giải khát Việt Namđến năm 2010 của Thủ Tướng Chính phủ ban hành ngày 06/02/2002 là ưu tiênnghiên cứu phát triển sản phẩm đồ uống từ nguồn nguyên liệu sẵn có ở Việt Nam

Trong đó, Sơri là một loại trái nhỏ, vỏ mỏng dễ dập, dễ hư nên phần lớn để ăn,phần còn lại để sản xuất nước ép sơri và rượu vang Quả sơri chứa nhiều thành phầndinh dưỡng tốt với nhiều vitamin có lợi cho sức khoẻ và đặc biệt có chất chống oxyhoá tốt cho làn da phụ nữ cũng như giúp chống ưng thư nên sản phẩm nước ép sơringày càng được người tiêu dùng ưa thích

a) Nguyên liệu quả sơri

 Nguồn gốc

Quả sơri (tên gọi khoa học là Malpighiaglabra L.hay là Malpighia emarginata)

là một loại cây bụi hay cây thân gỗ nhỏ, bắt nguồn từ khu vực nhiệt đới và cận nhiệtđới Và họ hàng gần nhất với loài M.glabra là loại M punnicifolia được trồng phổbiến ở Floria và Texas Cả hai loài này được gọi chung dưới cái tên là acerola ( hayBarbados cherry ) Đây là loại trái cây thuộc họ Mango

Sơri chỉ là một loại cây trồng bình thường cho đến khi trường đại học y PuertoRico ở Rio Piedras ( Tây Ban Nha ) công bố kết quả phân tích từ trái Sơri vào năm1945: hàm lượng vitamin C trong trái Sơri chiếm đến 4% ( khoảng 4000mg/100gtrái tươi) nhưng trung bình là 1500mg vitamin C Trong khi đó lượng vitamin C trong

Ở Việt Nam, sơri được trồng từ rất lâu đời, tập trung chủ yếu ở đồng bằngsông Cửu Long Tại đây sơri được trồng ở khắp các địa phương nhưng tập trungnhiều nhấ là ở Gò Công tỉnh Tiền Giang và Bình Phú thị xã Bến Tre.

 Phân loại:

Theo kết quả nghiên cứu phân loại thì ở nước ta có hai giống sơri :

− Giống sơri chua(sơri Gò Công) là giống đang được ưa chuộng vì năng suấtcao, có vị chua ngọt thích hợp cho thị hiếu người tiêu dùng Được tiêu thụ trong nội địa, sơrichua thích hợp để làm sản phẩm nước ép hay xuất khẩu sang các nước như Singapore, HồngCông dưới dạng đông lạnh quả tươi

− Giống sơri ngọt(sơri Binh Phú ) cho trái nhỉn hơn và vỏ bóng đẹp hơn sơrichua Sơri ngọt cho năng suất cao hơn sơri chua, chủ yếu cung cấp cho thị trường nộiđịa(không dùng để xuất khẩu) và sản xuất rượu vang quả

 Đặc điểm sinh lý:

Sơri là loại cây ăn trái đa niên, có thể sống từ 30 – 40 năm, ưa nắng, chịu hạn,phát triển tốt trên đất cát Quả khi chín chuyển từ màu xanh sang màu đỏ tươi, có khivàng, thịt quả màu vàng nhạt, hạt trắng ngà Là loại quả mọng nước có vị ngọt, chứanhiều nước(80%), hàm lượng vitamin C rất cao(chiếm tới 4%) và nhiều chất dinhdưỡng khác Cây sơri cho hoa trái quanh năm ở điều kiện khí hậu miền Nam và nhất

là đồng bằng sông Cửu Long, mỗi tháng cho một lứa hoa trái Nhiệt độ thích hợp đểcây phát triển là 24 – 280C

 Thành phần hóa học của trái sơri

Thành phần hóa học của trái sơri chín gồm:

Bảng 2.1Thành phần hóa học của trái sơri trong 100g

Độ Brix của dịch quả 5,76 – 7,00 %

− Nước chiếm 80 – 91% trọng lượng quả Hàm lượng nước trong trái sơri tươngđối cao nên gây khó khăn trong quá trình bảo quản vì nước chính là môi trường thuận lợi để

vi sinh vật hoạt động Trọng lượng quả từ 3,8 – 5,5g trong đó phần ăn được chiếm khoảng80% trọng lượng quả tươi

− Có thể nói sơri là loại quả giàu glucid nhất trong các loại trái cây màu đỏ.Hàm lượng glucid trong sơri ngọt tương đối cao hơn sơri chua Hàm lượng glucid trong trái

sơri chua chiếm 15% chủ yếu là glucose (2,22%), fructose (3,21%), saccharose và dextrose.Ngoài ra còn có(0,56 ÷ 0,65%) pectin và (0,6÷1,2%) cellulose.

− Protein chiếm khoảng 0,4%

− Lipid : hàm lượng không đáng kể

− Hàm lượng tro chứa trong nguyên trái 0,15g và trong phẩn thịt là 0,49g

− Acid hữu cơ chiếm khoảng 1÷1,5% chủ yếu là acid malic, acid citric, acidtartric

− Vitamin: trái sơri chứa nhiều loại vitamin, nhiều nhất là vitamin C, vitamin A

và một lượng nhỏ mỗi loại vitamin nhóm B Các vitamin nhóm B tuy chiếm một lượng rấtnhỏ nhưng hàm lượng rất cân đối Trái xanh có lượng vitamin C cao gấp 2 lần trái chín Một

ly nước ép sơri 180ml có thể chứa một lượng vitamin bằng với 14 lít nước cam ép Chỉ cần

ăn khoảng 125g sơri là đã cung cấp cho cơ thể 20÷30% lượng vitamin C, 25% lượngvitamin A, 15% lượng vitamin B9 và acid folic

Bảng 2.2 Thành phần vitamin và khoáng chất trong 100g sơri

Vitamin C 1677,6 mgVitamin A, IU 767 IUVitmin B3 (Niacin) 0,4 mgAxit Folic 14mg

b) Các nguyên liệu khác.

 Đường

Sử dụng đường trắng, là đường saccharose được tinh chế và kết tinh.

− Các chỉ tiêu của đường trắng:

Bảng 2.3Các chỉ tiêu của đường trắng

Hình dạng Tinh thể đồng đều tơi khô, không vón cục

Mùi vị Tinh thể đường và dung dịch đường trong

nước cất có vị ngọt, không có mùi lạ

Màu sắc Trắng

 Acid Citric (E330) :

− Công thức cấu tạo: HOOC-CH2-C(OH)(COOH)-CH2-COOH

− Tính chất:

Có hầu hết trong các loại quả, đặc biệt trong quả citrus nên còn gọi là acidchua, vị chua thanh, dễ chịu, nếu sử dụng nồng độ cao sẽ gây vị chát

Tỉ lệ sử dụng trong khoảng 1%

Dạng kết tinh khan hoặc với một phân tử nước, không màu, không mùi Loạikhan phải chứa không ít hơn 99,5% C6H8O7, 1g tan trong 0,5 mL nước hoặc trong2ml ethanol Ta sử dụng acid citric dưới dạng ngậm một phân tử nước

Bảng 2.4 Các chỉ tiêu của acid citric

Cảm quan Dạng bên ngoài, Tinh thể không màu hay bột trắng, không

Hình 2.1 Đường trắng

vón cục Dung dịch trong nước cất 20g/L

phải trong suốtChua, không có vị lạ

Dung dịch 20g/L phải không có mùi

Rời và khô

Không có được

Hoá học A.citric

monohydrat(C5H8O7.H2O),%

Vitamin C là một trong những vitamin rất cần thiết cho cơ thể, đồng thời cũng

là một chất chống oxy hoá tốt Trong dịch quả, vitamin C có thể bị oxy hoá gián tiếpbởi enzym phenoloxydaza Chính vì vậy khi có mặt vitamin C, dịch quả sẽ sẫm màuchậm hơn do quá trình ngưng tụ các hợp chất quinol

Polyphenol + O2 -> Quinol + H2O

Quinol + acid ascorbic -> Polyphenol + acid dehydroascorbic

Trong sản xuất nước quả sởi ta bổ sung Vitamin C để bù lại phần đã mất đitrong quá trình chế biến đồng thời giúp bảo vệ màu sáng của dịch quả, quá trình sẫmmàu sẽ chậm hơn

Vitamin C tồn tại trong tự nhiên dưới 3 dạng phổ biến là acid ascorbic, aciddehydroascorbic và dạng liên kết ascorbigen (chiếm 70% tổng hàm lượng vitaminC).Vitamin C được sử dụng trong sản xuất nước quả ở dạng acid ascorbic, tinh thểtrắng, vị chua, không mùi Trong 100ml nước quả nếu chứa khoảng 1mg acidascorbic thì nước qủa đó có thể để ngoài khong khí trong 30 phút mà không bị biếnmàu

Lượng vitamin C cho vào khi phối chế cần đủ để ức chế các men xúc tác phảnứng biến màu và còn dư khoảng 100mg/l nước quả Nếu dư quá sản phẩm sẽ có vịchua gắt và hắc