Tính toán và thiết kế hệ thống thanh trùng nước sơri công suất 250kg h

Thiết bị gia nhiệt này cótính ứng dụng cao trong các nhà máy sản xuất nước quả và sữa, ngoài ra còn được nhiềudoanh nghiệp sử dụng rộng rãi.. Ngoài ra, mật độ vi sinh vật trong mẫu ban

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM

(Hệ: Đại Học Chính Quy)

Tp.Hồ Chí Minh, Tháng 7/2017

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN

Cán Bộ hướng dẫn Nhận xét (CBHD ghi rõ đồ án được bảo vệ hay không)

………

………

………

Điểm:……… Chữ ký: ………

Cán Bộ chấm hay Hội Đồng bảo vệ Nhận xét: ………

………

………

………

………

Điểm:……… Chữ ký: ………

Điểm tổng kết:………

MỤC LỤC ii

DANH MỤC HÌNH ẢNH iv

DANH MỤC BẢNG v

LỜI MỞ ĐẦU vii

LỜI CẢM ƠN viii

PHẦN 1 TỔNG QUAN 1

1.1 C Ơ SỞ LÝ THUYẾT CU ̉ A THIÊ ́ T BI ̣ THANH TRÙNG 1

1.2 C ÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH THANH TRÙNG 1

1.3 C ÁC THIẾT BỊ THANH TRÙNG VÀ MÔ TẢ ĐẶC TÍNH CỦA TỪNG THIẾT BỊ 2

1.3.1 Thiết bị thanh trùng làm việc gián đoạn 3

1.3.2 Thiết bị thanh trùng làm việc liên tục 6

1.4 Ứ NG DỤNG CỦA THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THỰC PHẨM .12

PHẦN 2 TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ THIẾT BỊ 14

2.1 G IỚI THIỆU VỀ CÁC NGUYÊN LIỆU TRONG DỊCH NƯỚC QUẢ SƠRI 14

2.1.1 Nguyên liệu sơri 14

2.1.2 Các nguyên liệu khác 15

2.2 S Ơ ĐỒ CÔNG NGHỆ VÀ GIẢI THÍCH CÔNG NGHỆ 18

2.2.1 Quy trình công nghệ 18

2.2.2 Giải thích quy trình công nghệ 19

2.3 T I ́ NH TOA ́ N CHO THIÊ ́ T BI ̣ CHI ́ NH 25

2.3.1 Tính toán cho quá trình thanh trùng 25

2.3.2 Tính toán cho quá trình làm lạnh sau thanh trùng 39

2.4 T ÍNH TOÁN CƠ KHÍ 45

2.4.1 Mặt bích 45

2.4.2 Mặt vỉ ống 46

2.4.3 Ống dẫn vào và ra của hơi 46

2.4.4 Chọn cút ống 47

2.5 S Ơ ĐỒ THIẾT BỊ VÀ GIẢI THÍCH THIẾT BỊ 47

TÀI LIỆU THAM KHẢO 48

PHỤ LỤC 1 BẢN VẼ THIẾT BỊ CHÍNH 50

YYY

DANH MỤC HÌNH Ả

Hình 1 1 Thiết bị thanh trùng hơi cao áp làm việc gián đoạn nằm ngang 4

Hình 1 2 Thiết bị thanh trùng hơi dạng nằm ngang 4

Hình 1 3 Thiết bị thanh trùng dạng đứng 5

Hình 1 4 Thiết bị thanh trùng hãng Lagarde 5

Hình 1 5 Thiết bị thanh trùng làm việc liên tục kiểu băng chuyền 7

Hình 1 6 Sơ đồ thiết bị thanh trùng liên tục bằng khí nóng dạng băng tải 8

Hình 1 7 Thiết bị thanh trùng liên tục kiểu thủy tĩnh 8

Hình 1 8 Thiết bị thanh trùng tấm bản hãng APV 9

Hình 1 9 Nguyên lí hoạt động của thiết bị thanh trùng tấm bản 10

Hình 1 10 Thiết bị ống lồng ống 10

Hình 1 11 Cấu tạo thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống 11

Hình 1 12 Máy thanh trùng UHT sữa , nước hoa quả , trà xanh, rượu, bia 12

Hình 1 13 Thiết bị thanh trùng dạng ống chùm 12

Hình 1 14 Thiết bị tiệt trùng dạng bản được dùng trong quy trình sản xuất nước trà xanh tại IFOOD 13Y Hình 2 1 Quả sơri 27

Hình 2 2 Đường saccharose 28

Hình 2 3 Sơ đồ quy trình sản xuất nước quả sơri trong [5] 31

Hình 2 4 Thiết bị ngâm rửa Hình 2 5 Thiết bị phun rửa 32

Hình 2 6 Thiết bị phân loại của GP Graders 33

Hình 2 7 Hệ thống thiết bị chần bằng hơi nước 33

Hình 2 8 Thiết bị ép 34

Hình 2 9 Hệ thống thủy phân bằng emzyme 34

Hình 2 10 Thiết bị lọc khung bản 34

Hình 2 11 Thiết bị phối trộn 35

Hình 2 12 Thiết bị thanh trùng ống lồng ống 36

Hình 2 13 Quy trình chiết rót trong điều kiện vô trùng 36

Hình 2 14 Quy trình dãn nhãn 37

Hình 2 15 Sản phẩm nước quả Sơri Vfresh 37

Hình 2 16 Trao đổi nhiệt 2 dòng lưu chất 43

Hình 2 17 Chiều di chuyển của 2 lưu chất trong thiết bị 44

Hình 2 18 Cách xếp 5 ống trong một hành trình 44

Hình 2 19 Sơ đồ nguyên lý thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống 60

DANH MỤC BẢNG Bảng 2 1 Thành phần hóa học có 100g thịt quả sơri 15

Bảng 2 2 Các chỉ tiêu của đường 16

Bảng 2 3 Các chỉ tiêu của acid citric 17

Bảng 2 4 Thành phần các thành phần trong 100g dịch sơ ri theo đơn vị % 25

Bảng 2 5 Khối lượng riêng của dịch sơ ri ở 570C (kg/m3) 26

Bảng 2 6 Khối lượng riêng của dịch sơ ri ở 59,320C (kg/m3) 26

Bảng 2 7 Nhiệt dung riêng của dịch sơ ri ở 570C (J/kg.độ) 27

Bảng 2 8 Nhiệt dung riêng của dịch sơ ri ở 59,32oC (J/kg.độ) 27

Bảng 2 9 Hệ số dẫn nhiệt của dịch sơ ri ở 59,320C (W/m.độ) 28

Bảng 2 10 Các thông số ống trong 34

Bảng 2 11 Các thông số của ống ngoài 34

Bảng 2 12 Các thống số chính của quá trình thanh trùng 38

Bảng 2 13 Khối lượng riêng của dịch sơ ri ở 43,90C (kg/m3) 39

Bảng 2 14 Nhiệt dung riêng của dịch sơ ri ở 500C (J/kg.độ) 40

Bảng 2 15 Nhiệt dung riêng của dịch sơ ri ở 43,9oC (J/kg.độ) 40

Bảng 2 16 Hệ số dẫn nhiệt của dịch sơ ri ở 43,90C (W/m.độ) 41

Bảng 2 17 Thông số vật lý của nước ở -40C 41

Bảng 2 18 Các thống số chính của quá trình làm lạnh 45

Bảng 2 19 Bảng tra khích thước bích nối ống ngoài và cút 46

Bảng 2 20 Bảng tra kích thước bích nối ống dẫn hơi 47

Bảng 2 21 Bảng thông số cút nối ống 47

Để hiểu rõ, hiểu sâu về kiến thức chuyên môn trong ngành công nghệ thực phẩm,mỗi cá nhân cần phải ra sức học hỏi, tìm hiểu từ thầy cô, từ bạn bè, từ sách vở, từ nhiềunguồn 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 hơn nhiều

Bởi nhận thức được điều đó, học phần “Đồ án kỹ thuật thực phẩm” đưa ra các đềtài thiết kế thiết bị có tính ứng dụng cao trong thực phẩm nhằm đáp ứng nhu cầu sản xuấtcủa con người Cũng vì lí do đó, nhóm chúng em đi tìm hiểu, nghiên cứu, thiết kế thiết bịống lồng ống để gia nhiệt dịch sơri bằng tác nhân hơi bão hoà Thiết bị gia nhiệt này cótính ứng dụng cao trong các nhà máy sản xuất nước quả và sữa, ngoài ra còn được nhiềudoanh nghiệp sử dụng rộng rãi Ngoài ra, môn học giúp sinh viên giải quyết nhiệm vụ tínhtoán cụ thể về: yêu cầu công nghệ, kết cấu, giá thành của một thiết bị trong sản xuất hoáchất - thực phẩm Đây là bước đầu tiên để sinh viên vận dụng những kiến thức đã học củanhiều môn học vào giải quyết những vấn đề kỹ thuật thực tế một cách tổng hợp

LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo trong trường Đại học CôngNghiệp Thực Phẩm TP.HCM nói chung và các thầy cô trong khoa Công nghệ thực phẩm,

bộ môn Kỹ thuật thực phẩm nói riêng đã tận tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức

và kinh nghiệm quý báu trong thời gian qua, giúp em hoàn thành đồ án này

Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn đến cô Trần Lệ Thu, cô đã giúp đỡ, hướng dẫn vàgiúp em hoàn thiện những thiếu sót trong suốt quá trình thực hiện đồ án học phần Mộtlần nữa, em xin chân thành cảm ơn cô

Trong quá trình làm đồ án khó tránh khỏi sai sót, rất mong các thầy (cô) bỏ qua.Đồng thời do chúng em thiếu kiến thức cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nênbài báo cáo không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được ý kiến đóng gópthầy cô để em học thêm nhiều kinh nghiệm và sẽ hoàn thành tốt hơn bài báo cáo sắp tới

PHẦN 1 TỔNG QUAN

Thanh trùng là quá trình tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh trong thực phẩm và ứcchế quá trình sinh tổng hợp độc tố của chúng Chế độ xử lí trong quá trình thanh trùng

“nhẹ nhàng hơn” so với quá trình tiệt trùng Do đó, quá trình thanh trùng không làm tổnthất đáng kể giá trị dinh dưỡng và cảm quan của thực phẩm Tuy nhiên, sau quá trìnhthanh trùng, hệ vi sinh vật trong thực phẩm vẫn chưa bị tiêu diệt hết, đặc biệt là nhóm visinh 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 độ cao

và phương kết hợp nhiệt độ cao và áp suất cao

Quá 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 phẩm ngoàibao bì thường áp dụng cho nhóm thực phẩm lỏng

Có 2 thông số công nghệ quan trọng nhất trong qúa trình thanh trùng là nhiệt độ vàthời gian Các nhà sản xuất cần xác định một chế độ thanh trùng hợp lý để chất lượng sảnphẩm đảm bảo an toàn vệ sinh đồng thời giá trị dinh dưỡng và cảm quan của sản phẩmcũng đạt yêu cầu Việc lựa chọn chế độ thanh trùng sẽ phụ thuộc vào các yếu tố sau:

Mẫu thực phẩm trước khi đưa vào thanh trùng luôn chứa một hệ vi sinh vật Cácnhà sản xuất cần quan tâm đến tên các loài vi sinh vật bị nhiễm và mật độ của chúng trongmẫu thực phẩm Theo lý thuyết, nếu các loài vi sinh vật bị nhiễm thuộc nhóm ưa nhiệt thìchế độ thanh trùng cần phải “nghiêm ngặt” mới tiêu diệt được chúng Khả năng chịu nhiệtcủa 1 loài vi sinh vật thường được đánh giá dựa trên giá trị “thời gian phá huỷ thập phân”.VD: loài Clostridium thermosacharolyticum có giá trị D 121 C0 = 3 – 4, còn loài Clostridiumbotulinum có giá trị D 121 C0 = 0,1 – 0,3 Ngoài ra, mật độ vi sinh vật trong mẫu ban đầucàng cao thì việc tăng nhiêt độ và thời gian xử lý là rất cần thiết để đảm bảo sản phẩm cóxác 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 hàm lượngchất khô, độ nhớt sẽ ảnh hưởng đến hệ số truyền nhiệt của thực phẩm lỏng Đối với thựcphẩm rắn, sự truyền nhiệt xảy ra chủ yếu là do sự dẫn nhiệt

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

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

gián đoạn) Loại thiết bị dùng băng tải, dây xích hay gàu tải (đối với thiết bị làm việc liêntục)

1.3.1 Thiết bị thanh trùng làm việc gián đoạn

1.3.1.1 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 bị thanhtrùng 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 các thùng đó Vì làmviệc ở áp suất thường nên nhiệt độ thanh trùng không vượt quá 1000C Thiết bị thanhtrùng hở nắp làm việc gián đoạn này được sử dụng phổ biến trong các cơ sở chế biến đồhộp rau quả với trang bị đơn giản hay bán cơ giới với năng suất nhỏ và trung bình

1.3.1.2 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 đệm amiăng.Thùng được đặt nằm ngang trên chân đế Hơi nóng vào thùng theo ống đặt phía trên thiết

bị, nước ngưng theo ống thoát ra ngoài Các xe chở đồ được đẩy vào thùng trên cácđường ray Phía trên thùng có lắp các thiết bị: áp kế, van xả khí không ngưng, đồng hồnhiệt 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 cho hơi vào đunnóng hộp cho đến khi đạt nhiệt độ thanh trùng Thanh trùng xong ngưng cho hơi vào, xả

từ từ hơi trong thiết bị cho đến khi đạt áp suất khí quyển Mở nắp thùng, kéo xe đến khuvực xối nước lạnh

Hình 1 1 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 xả khí;

5-nhiệt kế; 6- đồng hồ áp suất; 7- van an toàn; 8- thân thiết bị; 9- đường ray;

10-cửa xả nước ngưng; 11- xe chở đồThanh trùng nằm ngang có loại dùng nước, có loại dùng hơi nhưng loại dùng hơiđược sử dụng phổ biến hơn

Hình 1 2 Thiết bị thanh trùng hơi dạng nằm ngang

1.3.1.3 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 đặt trong cácgiỏ, mỗi thùng chứa từ 1 đến 4 giờ

1 đường cấp hơi; 2 đường cấp nước; 3 ống dẫn khí; 4 đường nước chảy tràn; 5 đường nước nguội; 6 - giỏ đựng hộp tp; 7 - khóa xả van ngoài; 8 - ống phân phối hơi vàống 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 3 Thiết bị thanh trùng dạng đứng

Thiết bị thanh trùng cao áp làm việc gián đoạn kiểu đứng có cấu tạo gọn hơn sovới kiểu nằm ngang Thiết bị thanh trùng này có thể làm việc với nhiều loại đồ hộp khácnhau, ở nhiều nhiệt độ khác nhau và ngoài bao bì bằng kim loại còn có thể thanh trùngđược bao bì thủy tinh Nhưng có nhược điểm là thao tác còn nặng nhọc, thời gian thanhtrùng kéo dài, năng suất chỉ thích hợp với quy mô trung bình trở xuống và được cơ khíhóa cao

1.3.1.4 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 đógia nhiệt

Hình 1 4 Thiết bị thanh trùng hãng Lagarde

Đặc điểm cơ bản của thiết bị này là hai thống số nhiệt độ và áp suất thay đổi khôngphụ thuộc nhau và phải cùng lúc theo dõi hai thông số riêng biệt Sự khác biệt của thiết bịnày so với những loại khác là bên trong có một quạt có nhiệm vụ trộn và đẩy khí hòa lẫnvới hơi nước chuyển động vòng như trong hình Ở đây, lượng hơi nước 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 nước- khôngkhí để hạn chế “ sốc nhiệt” cho bao bì, đặc biệt khi thanh trùng bao bì thủy tinh

1.3.2 Thiết bị thanh trùng làm việc liên tục

Trong sản xuất đồ hộp, các dây chuyền được cơ khí hóa và tự động hóa, thườngđược trang bị các thiết bị thanh trùng làm việc liên tục để đảm bảo chu kì làm việc củadây chuyền liên tục Sử dụng thiết bị thanh trùng liên tục ngoài ra góp phần tăng năngsuất lao động còn làm cho chất lượng sản phẩm tốt hơn, tiết kiệm năng lượng và điều kiệnlao động của công nhân cũng nhẹ nhàng hơn đỡ vất vả hơn Các thiết bị thanh trùng liêntục cho đồ hộp đựng trong bao bì thủy tinh và sắt tây được sử dụng phổ biến là thiết bịbăng chuyền, kiểu thùng quay và kiểu thủy lực

1.3.2.1 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 caotrên 1000C và thời gian ngắn thì có thể sử dụng băng chuyền kín làm việc liên tục đi quacác thùng chứa nước nóng để nâng nhiệt và thanh trùng, sau đó qua bộ phận nước làmlạnh hay bộ phận phun nước làm lạnh Thời gian thanh trùng và làm nguội được điềuchỉnh vận tốc của băng chuyền thiết bị thanh trùng liên tục tương đối đơn giản, dễ dàngđiều chỉnh năng suất, thuận lợi cho việc thanh trùng các loại sản phẩm như cà chua côđặc, vải, sari,…

1-Động cơ, hộp giảm tốc dẫn động; 2- Xích vận chuyển; 3- Lớp nước thanh trùng; 4- Ốngphun 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

Hình 1 5 Thiết bị thanh trùng làm việc liên tục kiểu băng chuyền

 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 Bể thanhtrùng có đáy gồm hai lớp, lớp ngoài kín, lớp trên tiếp giáp với nước, hộp, bằng lưới Ốngcấp 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

để làm nguội tiếp đến nhiệt độ 35-400C rồi đưa đi làm khô

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

1.3.2.2 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 dùng chocác 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

3 vùng: vùng thanh trùng 5 có nhiệt độ không khí cao do quạt 6 cung cấp- vùng làmnguội bằng khí trời 3 do quạt 4 cung cấp, kết hợp với nước phun thành tia nhỏ do vòi 2cung cấp- và vùng sấy khô cuối thiết bị bằng khí trời do quạt 1 cung cấp

Hình 1 6 Sơ 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 Băng tải

 Nguyên lí hoạt động: nước quả được gia nhiệt lên 85- 950C rồi rót hộp, ghép mí vàđưa 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

đi dán nhãn và bảo quản

1.3.2.3 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 1200C có thể điều chỉnh áp suất của hơi trong thiết bị bằng cách tănghay giảm 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 bị củahãng Cavallo, Mỹ

1.3.2.4 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 làthép 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 đốtnóng hay làm lạnh lưu chất Các tấm thường dặt sông song với nhau tạo ra các khoảngkhông 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 hoặc giảm 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

1.3.2.5 Thiết bị thanh trùng ống lồng ống

1.Ống trong 3 Khủy nối 5 Mối hàn

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 đường kínhnhỏ 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

 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 ănmòn, ) và các vấn đề an toàn lao động Quá trình truyền nhiệt có thể là cùng chiều hoặc

ngược chiều 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

1.4 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 chất lạnh,làm quá lạnh môi chất lạnh ở thể lỏng, hay dùng đun nóng nước, làm mát dầu, thanhtrùng nước trái cây, sữa…

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

Hình 1 13 Thiết bị thanh trùng dạng ống chùm Hình 1 12 Máy thanh trùng UHT sữa , nước hoa quả , trà xanh, rượu, bia

 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm thường dùng trong bia: gia nhiệt, giải nhiệt dịch nhatrước lên men, Sữa: thanh trùng sữa (pasteurizer), Nước giải khát: gia nhiệt syrup …

[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

Hình 1 14 Thiết bị tiệt trùng dạng bản được dùng trong quy trình sản xuất nước

trà xanh tại IFOOD

PHẦN 2 TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ THIẾT BỊ

2.1.1 Nguyên liệu sơri

Quả sơri (tên gọi khoa học là

Malpighia glabra L hay là Malpighia

emarginata) là loại cây bụi hay cây thân

gỗ nhỏ, bắt nguồn từ khu vực nhiệt đới

và cận nhiệt đới Và họ hàng gần nhất

với loài M.glabra là loại M punnicifolia

được trồng phổ biến ở Floria và Texas

Cả hai loài này được gọi chung dưới cái

Ở Việt Nam, sơri được trồng từ rất lâu đời, tập trung chủ yếu ở đồng bằng sôngCửu Long Tại đây sơri được trồng ở khắp các địa phương nhưng tập trung nhiều nhất là ở

Gò Công tỉnh Tiền Giang và Bình Phú thị xã Bến Tre

Giống sơri chua (sơri Gò Công) là giống đang được ưa chuộng vì năng suất cao, có

vị chua ngọt thích hợp cho thị hiếu người tiêu dùng Được tiêu thụ trong nội địa, sơri chuathích hợp để làm sản phẩm nước ép hay xuất khẩu sang các nước như Singapore, HồngKông dưới dạng đông lạnh quả tươi

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

Sơri là loại cây ăn trái đa niên, có thể sống từ 30 – 40 năm, ưa nắng, chịu hạn, pháttriển tốt trên đất cát Quả khi chín chuyển từ màu xanh sang màu đỏ tươi, có khi vàng, thịt

quả màu vàng nhạt, hạt trắng ngà, mùi thịt quả được đánh giá giống mùi thịt quả khế Nó

là loại quả mọng, vỏ nhẵn bóng và có vị ngọt, với hàm lượng vitamin C (chiếm tới 4%)gấp 20-40 lần cam, chanh Sơ ri còn chứa nhiều vi chất tốt cho sức khỏe như A, K, E, B1,B2, B3, B6, B12, sắt, magie, kali, canxi, kẽm, phospho, chất xơ, các a.a và một số axitbéo và nhiều chất dinh dưỡng khác Nhiệt độ thích hợp để cây phát triển là 24 – 280C

Bảng 2 1 Thành phần hóa học có 100g thịt quả sơri 2.1.2 Các nguyên liệu khác

Hình 2 2 Đường saccharose

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

 Các chỉ tiêu của đường trắng:

nước cất có vị ngọt, không có mùi lạ.

Bảng 2 2 Các chỉ tiêu của đường

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

 Dạng kết tinh khan hoặc với một phân tử nước, không màu, không mùi Loại khanphải chứa không ít hơn 99,5% C6H8O7, 1g tan trong 0,5 ml nước hoặc trong 2ml ethanol

Ta sử dụng acid citric dưới dạng ngậm một phân tử nước

Chỉ tiêu Tên chỉ tiêu Yêu cầu

Bảng 2 3 Các chỉ tiêu của acid citric

Vitamin C là một trong những vitamin rất cần thiết cho cơ thể, đồng thời cũng làmột chất chống oxy hoá tốt Trong dịch quả, vitamin C có thể bị oxy hoá gián tiếp bởienzym phenoloxydaza Chính vì vậy khi có mặt vitamin C, dịch quả sẽ sẫm màu chậmhơn do quá trình ngưng tụ các hợp chất quinol

Polyphenol + O2 -> Quinol + H2OQuinol + acid ascorbic -> Polyphenol + acid dehydroascorbicTrong sản xuất nước quả sởi ta bổ sung Vitamin C để bù lại phần đã mất đi trongquá trình chế biến đồng thời giúp bảo vệ màu sáng của dịch quả, quá trình sẫm màu sẽchậm hơn 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 vị chuagắt và hắc

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 thể trắng,

vị chua, không mùi Trong 100ml nước quả nếu chứa khoảng 1mg acid ascorbic thì nướcqủa đó có thể để ngoài không khí trong 30 phút mà không bị biến màu.

2.2.2 Giải thích quy trình công nghệ

Quá trình này giúp loại bỏ đất cát, rơm rạ dính trên quả sơri trong khi thu hái, vậnchuyển Ngoài ra, làm sạch còn giúp loại bỏ một phần các hợp chất hoá học có trên bềmặt quả giúp hạn chế đến mức thấp nhất các tác động xấu đến hiệu quả sản xuất cũng nhưchất lượng sản phẩm

Hình 2 6 Thiết bị phân loại của GP Graders

Chần là một quá trình xử lí nguyên liệu ở nhiệt độ cao, sử dụng nước nóng hoặchơi nước Chần có mục đích là chuẩn bị, tác dụng làm mềm sơ bộ quả sơri chuẩn bị choquá trình tiếp theo Một phần làm giảm mật độ tế bào vi sinh vật trong nguyên liệu

Hình 2 7 Hệ thống thiết bị chần bằng hơi nước

Là quá trình thu hồi các thành phần giá trị bên trong quả sơri bằng cách sử dụng áplực để phá vỡ cấu trúc của nguyên liệu và làm cho các cấu tử cần thu hồi thoát ra ngoài

Hình 2 8 Thiết bị ép

Sử dụng emzyme pectinase Việc sử

lý enzyme có mục đích là ắt mạch pectin

nên giảm cấu trúc phân tử pectin làm giảm

độ nhớt của dịch quả, hỗ trợ cho quá trình

lọc dễ dàng hơn Tăng hiệu suất thu hồi

trong quá trình lọc Ổn định cấu trúc sản

phẩm, giảm hiện tượng kết lắng trong quá