Tính toán và thiết kế hệ thống đồng hóa dịch cà chua công suất 1000kg h

Khi có sử dụng chất nhũ hóa, chúng sẽ phân bố tại vị trí bề mặt tiếp xúc pha trong hệ phân tán, nhờ đó mà độ bền pha phântán của sản phẩm sẽ gia tăng.[1] 6... Còn nếuchất béo là pha liên

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM

Tính toán và thiết kế hệ thống đồng hóa dịch cà

Tên sinh viên Lớp Mã sinh viên

Nguyễn Thị Liên 05DHTP3 2005140272

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - NĂM 2017

Trong kế hoạch đào tạo đối với sinh viên năm thứ ba, môn học Đồ án Quá trình

và Thiết bị là cơ hội tốt để hệ thống lại kiến thức về các quá trình và thiết bị trongcông nghệ thực phẩm Bên cạnh đó, môn học này còn là cơ hội để sinh viên tiếp cậnthực tế thông qua việc tính toán, thiết kế và lựa chọn các thiết bị của một hệ thống, cácchi tiết của một thiết bị với các số liệu cụ thể, thông dụng

“Tính toán và thiết kế hệ thống đồng hóa dịch cà chua công suất 1000

kg/h” là đồ án được thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS Trần Lệ Thu, bộ môn Quá

trình và Thiết bị, khoa Công nghệ Thực phẩm trường Đại học Công nghiệp ThựcPhẩm TP Hồ Chí Minh Đồ án này đề cập đến các vấn đề liên quan đến các kiến thức

cơ bản về quá trình đống hóa, quy trình công nghệ, tính toán chi tiết cho thiết bị chính

và dự trù những thiết bị phụ cần thiết theo yêu cầu

Trong quá trình thưc hiện đề tài này, em hiểu được: việc thiết kế hệ thống thiết

bị phục vụ cho nhiệm vụ kỹ thuật là một yêu cầu không thể thiếu đối với một kỹ sưcông nghệ thực phẩm Do đó để trở thành một người kỹ sư thực thụ, cần phải nắmvững các kiến thức về môn học Quá trình và thiết bị trong Công nghệ Thực phẩm.Ngoài ra, việc giải các bài toán công nghệ, hay thực hiện công tác thiết kế máy móc,thiết bị và dây chuyền công nghệ cũng rất cần thiết đối với một kỹ sư trong tương lai

Em xin chân thành cảm ơn cô Trần Lệ Thu đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn emtrong quá trình thực hiện và hoàn thành đồ án này Đây cũng là lần đầu tiên em tự thiết

kế một hệ thống thiết bị nên còn rất nhiều sai sót Nhưng sự xem xét và đánh giákhách quan của các thầy cô sẽ là nguồn động viên và khích lệ đối với em, để nhữnglần thiết kế sau được thực hiện tốt hơn

Xin chân thành cám ơn!

SVTH: Nguyễn Thị Liên

2

MỤC LỤC

PHẦN 1 TỔNG QUAN 5

1.1 Cơ sở lý thuyết của thiết bị chính 5

1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chính 7

1.3 Các thiết bị và mô tả đặc tính của từng thiết bị 8

1.4 Các hãng có thiết bị tương ứng 11

1.5 Ứng dụng trong chế biến thực phẩm 20

PHẦN 2 TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ THIẾT BI 21

2.1 Các thông số ban đầu 21

2.2 Sơ đồ công nghệ và giải thích công nghệ 21

2.3 Tính toán cho thiết bị chính 25

2.4 Sơ đồ thiết bị và giải thích thiết bị 33

2.5 Sơ đồ bố trí mặt bằng và diễn giải 39

2.6 Tài liệu tham khảo 41

KẾT LUẬN 42

PHỤ LỤC 1 CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO (Dạng các bài báo khoa học) 43

PHỤ LỤC 2 BẢN VẼ THIẾT BI CHÍNH (Bản in A3 - Autocad kèm theo đúng tiêu chuẩn vẽ kỹ thuật) 44

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Sự thay đổi kích thước các hạt rắn theo chiều tăng áp suất 10

Hình 1.2 Máy đồng hóa L5 MA Silverson 11

Hình 1.3 Máy khuấy trộn đồng hóa EX 60 Silverson 12

Hình 1.4 Tetra Pak® Homogenizers 400 12

Hình 1.5 Tetra Pak® Homogenizers 500 13

Hình 1.6 Hd 100 14

Hình 1.7 Máy đồng hóa áp lực cao Model FBF005 15

Hình 1.8 Van đồng hóa một và hai trạng thái 16

Hình 1.9 Thiết bị VialTweeter 17

Hình 1.10 Thiết bị VialTweeter 17

Hình 1.11 Bộ xử lý siêu âm UIP4000 UIP4000 (4.000 watt, 20kHz) 18

Hình 1.12 Bộ xử lí siêu âm UIP 6000 18

Hình 1.13 Máy nghiền keo (colloid milk) – Jimel Việt Nam 19

Hình 1.14 Đậu phộng sau khi nghiền keo 19

Hình 1.15 Các thông số máy nghiền keo 19

Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ 21

Hình 2.2 Quá trình phân loại 22

Hình 2.3 Sơ đồ thiết bị 34

Hình 2.4 Băng chuyền ống 34

Hình 2.5 Máy rửa băng chuyền 35

Hình 2.6 Máy hấp kiểu trục xoắn 35

Hình 27 Thiết bị xé tơi 36

Hình 2.8 Thiết bị chà 36

Hình 2.9 Thiết bị cô đặc ba nồi 37

Hình 2.10 Thiết bị rót chai 38

Hình 2.11 Thiết bị xoáy nắp chai tự động và thiết bị dán nhãn 38

Hình 2.12 Thiết bị hấp thanh trùng loại thẳng đứng 39

Hình 2.13 Sơ đồ bố trí mặt bằng 40

4

PHẦN 1 TỔNG QUAN

1.1 Cơ sở lý thuyết của thiết bị chính

1.1.1 Khái niệm đồng hóa

Trong công nghiệp thực phẩm, quá trình đồng hóa được thực hiện trên hệ nhũtương (emulsion) hoặc huyền phù (suspension) Đây là quá trình làm giảm kích thướccác hạt thuộc pha phân tán và phân bố đề chúng trong pha liên tục để hạn chế hiệntượng tách pha dưới tác dụng của trọng lực

Những hệ nhũ tương đơn giản gồm có hai thành phần: nước và dầu Thuật ngữ

“nước” chỉ một chất lỏng phân cực và thuật ngữ “dầu” chỉ một chất lỏng không phâncực Từ đó ta có hai dạng nhũ tương cơ bản:

- Nước trong dầu (w/o): nước ở dạng pha phân tán và dầu ở dạng pha liên tục

- Dầu trong nước (o/w): dầu ở dạng pha phân tán và nước ở dạng pha liên tục

- Ngoài ra còn có hệ bọt và hỗn hợp nhão, đặc quánh

Tuy nhiên, nước và dầu trong các hệ nhữ tương thực phẩm không tồn tại ởdạng tinh khiết mà còn chứa nhiều hợp chất tan và không tan khác Ngoài ra, đôi khichúng ta còn gặp những hệ nhũ tương rất phức tạp Ví dụ như hệ nước trong dầu trongnước (w/ow) bao gồm các hạt nước đường kình nhỏ được phân tán trong các hạt dầu

có kích thước lớn hơn và những hạt dầu này lại được phân tán trong pha liên tục lànước

Trong công nghiệp thực phẩm, pha liên tục thường gặp là huyền phù và phaphân tán là một số chất hòa tan Quá trình đồng hóa được sử dụng với mục đích ổnđịnh hệ huyền phù như nước quả đục… trong công nghệ chế biến rau quả Đối vớiquá trình đồng hóa các vật liệu nhão – quánh, mục đích nhằm tạo một hỗn hợp đồngnhất giữa pha rắn và pha lỏng Ngoài ra, quá trình đồng hóa được dùng để trộn cácloại bột làm bánh mì, bánh kẹo bằng cách nhào bột để trộn hay khuấy khối bánh kẹo(kem, váng sữa, trứng…)[1]

1.1.2 Mục đích của quá trình đồng hóa

- Chuẩn bị: trong một số trường hợp, quá trình đồng hóa có mục đích xử lýnguyên liệu để hỗ trợ cho các quá trình sản xuất tiếp theo được thực hiện tốt hơn

Ví dụ: trong công nghệ sản xuất sữa tiệt trùng, quá trình đồng hóa có thể được thực

hiện trước quá trình tiệt trùng Khi đồng hóa, các hạt cầu béo sẽ được xé nhỏ và phân

bố đều trong pha liên tục Biến đổi này làm tăng hệ số truyền nhiệt của sữa Do đó quátrình tiệt trùng sữa đã qua đồng hóa sẽ diễn ra tốt hơn Cần lưu ý là quá trình đồng hóa

trong sản xuất sữa tiệt trùng có nhiều mục đích công nghệ khác nhau Một trongnhững mục đích công nghệ đó là chuẩn bị cho quá trình tiệt trùng

- Bảo quản: Đồng hóa sẽ làm tăng độ bền của các thực phẩm dạng nhũ tương vàhuyền phù Nhờ đó, thời gian bảo quản sản phẩm sẽ gia tăng

Ví dụ: Trong công nghệ sản xuất các sản phẩm nhũ tương như sữa cô đặc,

mayonnaise, hoặc các sản phẩm huyền phù như nước trái cây dạng đục, puree… quátrình đồng hóa có mục đích có mục đích là bảo quản

- Hoàn thiện: đồng hóa làm phân bố đều các hạt thuộc pha phân tán trong phaliên tục của nhũ tương và huyền phù Do đó, độ đồng nhất của sản phẩm sẽ gia tăng,đồng thời cải thiện một số chỉ tiêu cảm quan như trạng thái, vị…

Ví dụ: Trong công nghệ sản xuất sữa đậu nành, đồng hóa sẽ làm cho sản phẩm trở

đồng nhất Mục đích công nghệ của quá trình là hoàn thiện sản phẩm

1.1.3 Các biến đổi trong quá trình đồng hóa

Trong quá trình đồng hóa chủ yếu diễn ra sự biến đổi về vật lý và hóa sinh, cácbiến đổi hóa học, hóa sinh và sinh học xảy ra không đáng kể

Vật lý: đồng hóa làm giảm kích thước của các hạt phân tán trong hệ nhũ tươnghoặc huyền phù Đây là biến đổi quan trọng nhằm hạn chế hiện tượng tách pha trongquá trình bảo quản sản phẩm Kích thước của các hạt phân tán càng nhỏ thì khả năng

bị tách pha của huyền phù hoặc nhũ tương càng khó xảy ra Số lượng hạt vật liệu rắntrong huyền phù tăng lên, hình dạng và độ lớn của các hạt vật liệu sẽ thay đổi làm ảnhhưởng đến tính chất dẻo cũng như độ nhớt của huyền phù Đối với hệ nhũ tương, saukhi đồng hóa các chất lỏng trong hệ thì độ nhớt của hệ sẽ lớn hơn độ nhớt của hệ banđầu Kết quả đồng hóa chất lỏng làm cho sự tiếp xúc lẫn nhau giữa các cấu tử đượctăng lên và các cấu tử này có thể xảy ra các phản ứng hóa học với nhau Việc sử dụng

áp lực cao để thực hiện quá trình đồng hóa sẽ làm tăng nhiệt độ của nguyên liệu Kếtquả thực nghiệm cho thấy nếu như áp lực sử dụng tăng 40 bar thì nhiệt độ nguyên liệu

sẽ tăng 1oC Trong công nghiệp thực phẩm, giá trị áp lực sử dụng thường dao độngtrong khoảng 200 – 300 bar tương đương với khoảng tăng nhiệt độ nguyên liệu trongquá trình đồng hóa là (5,0 – 7,5)oC Như vậy, mức độ làm tăng nhiệt cho nguyên liệu

là không lớn

Hóa lý:đồng hóa làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc giữa hai pha phân tán vàliên tục trong hệ nhũ tương hoặc huyền phù Khi đó các giá trị như năng lượng bề mặt

và sức căng bề mặt trong hệ phân tán sẽ thay đổi Khi có sử dụng chất nhũ hóa, chúng

sẽ phân bố tại vị trí bề mặt tiếp xúc pha trong hệ phân tán, nhờ đó mà độ bền pha phântán của sản phẩm sẽ gia tăng.[1]

6

1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chính

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đồng hóa:

- Kích thước hạt phân tán và tỉ lệ phần trăm giữa hàm lượng pha phân tán và phaliên tục: nếu các hạt thuộc pha phân tán có kích thước càng nhỏ thì độ ổn định ủa hệnhũ tương hoặc huyền phù sẽ càng cao Nếu pha phân tán chỉ chiếm một lượng nhỏ sovới pha liên tục thì quá trình đồng hóa sẽ diễn ra dễ dàng và sản phẩm thu được có dộ

ổn dịnh cao Ngược lại, nếu pha phân tán chiếm một tỉ lệ lớn thì khả năng tách phatrong hệ sẽ rất dễ xảy ra

- Thành phần hóa học của hệ phân tán: những hệ phân tán trong công nghiệpthực phẩm thường chứa nhiều cấu tử khác nhau Có những cấu tử ảnh hưởng đến độnhớt của pha liên tục hay năng lượng bề mặt và sức căng bề mặt của hệ do đó, chúng

sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả quá trình đồng hóa

- Nhiệt độ: khi tăng nhiệt độ, các phân tử sẽ chuyển động nhanh hơn, các giá trịnhư độ nhớt, sức căng bề mặt và năng lượng bề mặt đều giảm, do đó việc phá vỡ kíchthước các hạt pha phân tán sẽ diễn ra dễ dang hơn Đối với hệ nhũ tương, nếu đồnghóa ở nhiệt độ thấp thì chất béo sẽ ở trạng thái rắn Khi đó, nếu chất béo ở trạng tháihạt phân tán thì việc làm giảm kích thước hạt của chúng sẽ kém hiệu quả Còn nếuchất béo là pha liên tục thì việc phân bố các hạt trong pha dầu sẽ trở nên khó khăn.Mặt khác, nếu ở nhiệt độ cao quá có thể làm xảy ra một số phản ứng không mongmuốn trong thực phẩm như phản ứng oxi hóa chất béo, phản ứng thủy phân, caramelhóa, Vì vậy, trong sản xuất công nghiệp, người ta cần thực hiện quá trình đồng hóa ởnhiệt độ thích hợp

- Áp suất: khi sử dụng phương pháp đồng hóa áp lực cao, nếu tăng giá trị áp suấttrong một giới hạn nhất định thì càng dễ xuất hiện hiện tượng chảy rối và hiện tượngxâm thực khí Do đó kích thước của các hạt sẽ giảm xuống đáng kể và hệ phân tán thuđược có độ ổn định cao Tuy nhiên việc tăng áp lực của quá trình sẽ làm tăng chi phínăng lượng và giá thành thiết bị sử dụng

- Sử dụng các chất ổn định hệ phân tán: các nhà sản xuất thực phẩm luôn sủdụng các chất ổn định để hạn chế hiện tượng tách pha và kéo dài thời gian bảo quảncủa sản phẩm nhũ tương hoặc huyền phù Tùy theo từng trường hợp cụ thể mà bảnchất hóa học và liều lượng của chúng sé thay đổi

Trong công nghệ thực phẩm, người ta thường dùng phương pháp khuấy trộn

để xử lý sơ bộ hệ phân tán trước khi chuyển sang đồng hóa bằng phương pháp khác.[1]

1.3 Các thiết bị và mô tả đặc tính của từng thiết bị

1.3.1 Phương pháp khuấy trộn

Sử dụng cánh khuấy để phân bố đều các hạt phân tán trong pha liên tục của hệnhũ tương hoặc huyền phù là phương pháp đồng hóa đơn giản nhất Trong quá trìnhkhuấy trộn, một số hạt phân tán sẽ đập vào cánh khuấy và bị giảm kích thước, đồngthời vị trí của chúng sẽ được sắp xếp lại trong pha liên tục tuy nhiên, độ ổn định của

hệ nhũ tương trong hệ nhũ tương hay huyền phù sau khi đồng hóa bằng phương phápnày không cao

Để khắc phục nhược điểm này, người ta có thể sử dụng các biện pháp sau:

- Đối với hệ nhũ tương: bổ sung thêm chất nhũ hóa trước khi khuấy trộn chất nhũhóa có khả năng làm giảm sức căng bề mặt giữa hai pha trọng hệ nhũ tương, đồng thờitạo nên một màng bảo vệ bọc xung quanh các hạt thuộc pha phân tán, làm cho chúngkhông thể kết hợp với nhau để tạo nên những hạt phân tán lớn hơn Những chất nhũhóa phổ biến trong công nghiệp thực phẩm là chất hoạt động bề mặt và polymer sinhhọc lưỡng cực

+ Chất hoạt động bề mặt: phân tử của chúng thường có hai đầu, trong đó một đầuphân cực ưa nước và một đầu không phân cực ưa béo Khi phân bố tại bề mặt tiếp xúcgiữa hai pha trong hệ nhữ tương, đầu phân cực sẽ nằm trong pha nước và hướng vềpha nước, còn đầu không phân cực sẽ nằm trong pha dầu và hướng về pha dầu mỗichất hoạt động bề mặt đều có chỉ số cân bằng ưa nước – ưa béo HLBV (Hydrophile –Lipophile) Các chất có chỉ số HLBV thấp (3-6) thường được dùng để ổn định hệ nhũtương nước trong dầu Ngược lại, những chất có chỉ số HLBV cao (10-18) được dùng

để làm bền hệ nhũ tương dầu trong nước các chất thướng gặp là monoglyceride, estercủa polyol và acid béo,

+ Polymer sinh học lưỡng cực: chúng thường có hình cầu, hình que hoặc hoặc hìnhcuộn tròn Các chất này có hoặt tính bề mặt nên có chức năng ổn định hệ nhũ tương.Các polymer sinh học lưỡng cực thường gặp là casein, whey protein hoặc tinh bộtbiến tính

- Đối với hệ huyền phù, người ta thường bổ sung chất làm tăng độ nhớt cho phaliên tục trước khi khuấy trộn Tốc độ lắng của các hạt phân tán sẽ tỉ lệ nghịch với độnhớt của pha liên tục Các chất làm tăng độ nhớt trong côn nghiệp thực phẩm có thể làXanthan, một số loại Gum, agar, carboxymethylcellulose [1]

1.3.2 Bơm áp lực cao

Sử dụng áp lực cao là một trong số những phương pháp thông dụng nhất hiệnnay trong công nghiệp thực phẩm và được dùng để đồng hóa hệ nhũ tương lần huyền

8

phù Đối với hệ nhũ tương, kích thước các hạt phân tán sau quá trình xử lý áp suất caothường là 0.1-0.2, trong một số trường hợp, kích thước hạt phân tán có thể rất nhỏ,xấp xỉ 0.02.

Theo nguyên lý hoạt động của phương pháp này, hệ phân tán sẽ được một bơmcao áp đưa vào một khe hệp dao động từ 15-30, tốc độ chuyển động của các hạt lên tới50-200m/s Lúc này, các hạt phân tán sẽ bị giảm kích thước bởi các nguyên lý sau:

- Nguyên lý chảy rối (turbulence theory): khi hệ phân tán bơm qua khe hẹp,những dòng chảy rối sẽ làm xuất hiện các vi lốc xoáy trong pha lỏng áp lực của bơmcàng lớn thì số lượng các vi lốc xoáy càng lớn và kích thước của chúng càng nhỏ Các

vi lốc xoáy này va đập vào hạt của pha phân tán làm chúng vỡ ra Trên cơ sở này, nếu

áp lực bơm càng lớn thì kích thước các hạt phân tán trong sản phẩm sẽ càng nhỏ và độbền hệ phân tán càng cao

- Nguyên lý xâm thực khí (cavitation theory): hệ phân tán được bơm vào khehẹp sẽ kèm theo những bong bóng hơi Chúng sẽ va đập vào các hạt phân tán và làm

vỡ hạt theo nguyên lý này, sự đồng hóa chỉ xảy ra khi hệ ohaan tán rời khỏi khe hẹp,

do đó đối áp giữ một vai trò quan trọng và ảnh hưởng lớn đến kết quả đồng hóa

- Tác động cơ học: khi rời khỏi khe hẹp, các hạt phân tán tiếp tục va đập vào bềmặt cứng Hiện tượng này góp phần làm qua trình đồng hóa trở nên hiệu quả hơn,kích thước các hạt nhỏ hơn

Sau khi đi qua khe hẹp, các hạt phân tán sẽ bị giảm kích thước và được phân bốđều trong pha liên tục.[1]

1.3.3 Phương pháp dùng sóng siêu âm

Phương pháp này dùng để đồng hóa hệ nhũ tương lẫn huyền phù Người ta sửdụng sóng siêu âm tần số khoảng 18-30KHz Dưới tác dụng của sóng siêu âm, các hạtphân tán sẽ bị tác động nén và kéo xen kẽ nhau liên tục Ngoài ra, hiện tượng xâmthực khí cũng xuất hiện Trong gia đoạn nén, các bọt hơi trở nên căng phồng, còntrong giai đoạn nén thì thể tích các bọt hơi bị giảm tối thiểu và bị vỡ đi

Kích thước của pha phân tán sau quá trình đồng hóa vào khoảng 1-2.[1] Siêu

âm đồng nhất là phương pháp rất hiệu quả để giảm các hạt mềm và cứng Khi tiếp xúcvới chất lỏng, các sóng âm thanh siêu âm cực mạnh lan truyền qua chất lỏng gây ranhững chu trình áp suất cao và áp suất thấp xen kẽ (khoảng 20000 chu kỳ / giây).Trong chu kỳ áp suất thấp, các bong bóng chân không có cường độ cao được tạo ratrong chất lỏng, vì áp suất hơi lỏng đạt được Khi các bong bóng đạt đến một kích cỡnhất định, chúng sẽ “nổ” một cách dữ dội trong một chu kỳ áp suất cao Trong quá

trình “nổ” này áp suất rất cao và tạo ra một phản lực của chất lỏng Kết quả là sự hỗnloạn dẫn đến va chạm dữ dội giữa các hạt cũng như phá vỡ các hạt rắn.

Hình 1.1 Sự thay đổi kích thước các hạt rắn theo chiều tăng áp suất

Một lợi thế lớn của đồng nhất bằng sóng siêu âm là làm giảm thời gian màimòn và làm sạch vì chỉ có hai bộ phận ướt Một ưu điểm nữa là việc kiểm soát chínhxác các thông số hoạt động ảnh hưởng đến quá trình đồng hóa

1.3.4 Thiết bị nghiền keo

Phương pháp nghiền keo được sử dụng để đồng hóa hệ nhũ tương có độ nhớtcao hoặc hệ nhũ tương có chứa chất không hòa tan Trong phương pháp này, người tađưa nguyên liệu qua một khe hẹp được tạo ra bởi hai bề mặt: một bề mặt đứng yên vàmột bề mặt chuyển động xoay Các hạt phân tán bị phá vỡ chủ yếu là do lực cắt kếthợp với sự chảy rối Kích thước nhỏ nhất mà các hạt phân tán có thể đạt được sau khiđồng hóa bằng phương pháp này là 1-2.[1]

10

1.4 Các hãng có thiết bị tương ứng (nếu có)

1.4.1 Máy khuấy trộn

1.4.1.1 Máy đồng hóa nhũ tương L5 MA Silverson

Hình 1.2 Máy đồng hóa L5 MA Silverson

Đây là máy khuấy trộn đặc biệt, nó có khả năng khuấy trộn, đồng hóa, nghiền,phân tán và hòa tan tất cả các thành phần có trong hệ nhũ tương (lỏng- lỏng) hoặc hệhuyền phù (lỏng-rắn), dạng bột, dạng hạt, để tạo ra một sản phẩm có độ đồng nhấtcao Thích hợp dùng trong khuấy trộn công nghiệp, mỹ phẩm, hóa chất, dầu nhờn,thực phẫm (có thể nghiền nhỏ thịt kích thước phù hợp thành rất mịn),…

Máy được kết nối với giá đỡ lưu động giúp người sử dụng có thể dễ dàng hạlên hạ xuống, nhằm chọn được vị trí khuấy trộn tối ưu

Thiết bị có công suất tiêu thụ: 750 W và tốc độ khuấy trộn tối đa : 10.000 vòng/phút(Có thể chỉnh tốc độ khuấy theo yêu cầu) Công suất motơ: 1 Hp

Thể tích khuấy trộn tối đa : 12lít và khả năng trộn với tốc độ dòng chảy lên đến

20 lít / phút Nếu muốn trộn thể tích lớn hơn thì phải sử dụng cánh khuấy chuyên biệt

1.4.1.2 Máy khuấy trộn đồng hóa EX 60 Silverson

Sức chứa 1-8000 gallon

Hình 1.3 Máy khuấy trộn đồng hóa EX 60 Silverson

Có thể thay đổi đầu cánh khuấy để phù hợp với nhiều dạng nguyên liệu có độnhớt khác nhau Nhừ vào thiết kế của đầu cánh khuấy, mỗi mẻ trộn được thực hiệnnhanh hơn các loại mấy khuấy thông thường, giúp nâng cao hiệu quả quá trình Mỗi

mẻ khuấy không chỉ bao gồm quá trình trộn mà còn làm nhũ hóa, phân tán, nghiềnnhỏ các hạt rắn

Công suất motor thiết bị lên tới 5Hp, tốc độ cánh khuấy 3600 RPM

1.4.2 Bơm áp lực cao Tet ra Pak® Homogenizers

Hình 1.4 Tetra Pak® Homogenizers 400

12

Hình 1.5 Tetra Pak® Homogenizers 500

Tetra Pak® Homogenizers được thiết kế phù hợp với bất kỳ nhu cầu công suấtnào, từ quy mô phòng thí nghiệm đến chế biến thức ăn công suất cao Các sản phẩmđược đồng nhất trong môi trường vô trùng Hiện tại Tetra Pak® Homogenizers có haiphiên bản thông dụng là Tetra Pak® Homogenizers 400 và Tetra Pak® Homogenizers

500 Chúng có cấu tạo cơ bản giống nhau nhưng có công suất khác nhau Tetra Pak®Homogenizers 400 xử lý khoảng 52300 l/h, còn Tetra Pak® Homogenizers 500 vàokhoảng 63600 l/h Tetra Pak® Homogenizers 500 sử dụng mức năng lượng thấp hơn:Chi phí điện năng thấp - chỉ 3 kWh / 1000 lít với 70% NIZO và hạn chế mức tiêu thụnước làm mát xuống 12,6 lít trên 1000 lít sản phẩm

Thiết bị sử dụng bộ phận đồng nhất là HD 100 gồm nhiều đĩa tạo khe hẹp với

bộ phận mài mòn có thể phục hồi và có tuổi thọ kép Bộ phận này cho phép các bộphận có thể bị mài mòn như van và đĩa đều có thể quay HD 100 giúp làm giảm tiêuthụ năng lượng lên đến 30% so với thiết kế thông thường Hiệu suất cao này đạt đượctrong việc đồng nhất toán bộ và một phần của sữa tiêu dùng đã khử trùng Đối với cácsản phẩm khác ngoài sữa, thiết bị HD 100 hiệu quả góp phần đảm bảo sự ổn định, độkết dính và độ nhớt tăng lên Thiết bị có khả năng đưa khe hẹp về tới khích thước 50,đảm bảo tất cả các cấu tử rắn đi qua đều bị vỡ ra

Hình 1.6 Hd 100

Máy bơm áp suất cao Homogenizers của Tetra Pak® thích hợp cho các sảnphẩm có độ nhớt cao và thấp, đặc biệt là sữa và nước giải khát Mọi HomogenizersTetra Pak có thể được trang bị để điều khiển từ xa Bên cạnh đó, các máy bơm áp suấtcao có van điều chỉnh áp suất dòng chảy được kiểm soát tự động trên đầu ra Một lợiích của thiết kế tiên phong này là nó có thể được mở ra để làm sạch tại chỗ bằng mộttín hiệu từ bảng điều khiển quá trình

Một lợi thế quan trọng nữa đó là là lượng nước tiêu thụ thấp Thiết kế của hệthống nước làm mát, cùng với điều khiển nhiệt tự động, giữ mức tiêu thụ nước làmmát ở mức tối thiểu Hơn nữa, sự tiêu thụ hơi nước của bạn trong các máy vô trùng sẽgiảm đi nhờ việc xả nước của con lăn piston trong quá trình

Bảng 1.1 Hiệu quả đồng nhất do thiết bị Tetra Pak mang lại

Sữa được thanh trùng Pasteur Sự ổn định của sản phẩm tốt hơn, tránh đóng kem

trên bao bìSữa được tiệt trùng UHT/ESL Khả năng lưu trữ lâu hơn, tránh tách kem

Sữa chua và các sản phẩm lên men Tránh tách béo, cải thiện cấu trúc

Các sản phẩm đậu nành Các hạt đậu nành bị vỡ, tránh tách lớp

Nước trái cây và nectar Ổn định và tránh tách lớp, cải thiện mùi, màu và vịCác sản phẩm từ cà chua Tăng độ nhớt và giảm lắng cặn

1.4.3 Máy đồng hoá áp lực cao – Model FBF005 (FBF ITALIA S.r.l.)

Hình 1.7 Máy đồng hoá áp lực cao – Model FBF005

14

Kích thước cực đại của các hạt : 500 micron

Kích thước hạt cuối cùng : <2 micron

Nhiệt độ làm việc cực đại : <900oC

Năng suất : Cố định, 400 lít/phút

Áp suất đồng hoá : 250 bar (25 Mpa – 3.625 psi)

Áp suất nạp liệu : 2 bar

Sự đồng hóa có thể sử dụng với van đồng hóa đơn hoặc 2 giai đoạn

Hình 1.8 van đồng hóa một và hai trạng thái

1.4.4 Đồng nhất bằng sóng siêu âm

Bộ vi xử lý siêu âm của thiết bị đồng nhất có thể được sử dụng ở biên độ daođộng từ khoảng 1 đến 200 micron Áp suất lỏng có thể dao động từ 0 đến xấp xỉ500psig Thiết bị siêu âm được kiểm soát biên độ để có thể duy trì trong tất cả cácđiều kiện hoạt động Điều này làm cho siêu âm có thể kiểm soát và lặp lại được Cácthiết bị đống nhất siêu âm phòng thí nghiệm có thể được sử dụng cho các thể tích từ1,5mL đến xấp xỉ 2L Thiết bị đống nhất siêu âm công nghiệp được sử dụng sản xuấtcác lô từ 0,5 đến khoảng 2000L hoặc tốc độ dòng chảy từ 0,1 l đến 20 m3/giờ Bảngdưới đây, cho thấy đề xuất thiết bị chung tùy thuộc vào khối lượng lô hoặc tốc độdòng chảy được xử lý

Bảng 1.2 Đề xuất thiết bị đồng nhất siêu âm theo khối lượng

 VialTweeter là thiết bị đồng nhất sử dụng trong

phòng thí nghiệm được trang bị bộ xử lý siêu âm

UIS250v (250 watt, 24kHz) Máy phát siêu âm được

điều chỉnh đến tần số một cách tự động, không cần điều

chỉnh bằng tay Để truyền một cách hiệu quả sự rung

16Hình1.9 Thiết bị VialTweeter

động siêu âm tới từng lọ riêng biệt, các lọ được đẩy nhẹ

nhàng vào các lỗ của VialTweeter Mỗi lỗ của VialTweeter

được thực hiện để chứa các lọ như:

- Lọ và ống nghiệm chứa 0,5ml, 1,0ml, 1,5ml hoặc 2,0ml thể tích

- Lọ của Eppendorf, Sun-SRI, Greenwood hoặc những loại lọ tương thích

- Lọ có đầu vít, uốn trên cùng hoặc kết thúc bằng vít

- Lọ kín / không kín

- Lọ đáy hình nón, lọ đáy phẳng, hoặc lọ hình chữ V phía dưới

- Lọ làm bằng polypropylene (PP), polyethylene (PE), polymethylpentene(TPX), polystyrene hoặc PTFE hoặc nhựa khác

Hình1.10 Thiết bị VialTweeter

VialTweeter có thể được sử để đồng nhất hóa nhũ tương phân tán, hòa tan, làmphân hủy chất gây nghiện và gây nên sự gián đoạn của tế bào, ví dụ như để táchprotein hoặc giảm sự giải phóng enzyme và giảm kích thước hạt để thu được các hạtphân tán đơn giản trước khi phân tích,

 UIP4000 (4.000 watt, 20kHz) được sử dụng chủ yếu để xử lý các chất lỏng

công nghiệp như làm đồng nhất, phân tán, phân hủy hoặc không hoà tan

Bộ xử lý siêu âm mạnh mẽ UIP4000 được sử dụng khi cần công suất cao đểhoạt động liên tục Nó được điều khiển bởi một bộ vi xử lý và được trang bị màn hìnhhiển thị trạng thái LCD cũng như với một giao diện cho các tín hiệu điều khiển bênngoài Hệ thống điện cao này đặc biệt thuận lợi, vì không cần thêm phương tiện làm

mát như nước hoặc khí nén Thiết kế đặc biệt của hệ thống này cho phép sử dụngtrong các điều kiện hoạt động cực trị, chẳng hạn như bụi, bẩn, nhiệt độ và độ ẩm Bộ

vi xử lý siêu âm bao gồm titan và thép không gỉ 1.4301 (các loại thép không gỉ khác

có sẵn theo yêu cầu)

Hình 1.11 Bộ xử lý siêu âm UIP4000 UIP4000 (4.000 watt, 20kHz)

 UIP16000: siêu âm điện làm có bộ vi xử lý siêu âm mạnh mẽ nhất trên thế

giới Ở cấp độ sản xuất, các quy trình thường đòi hỏi nhiều năng lượng hơn 40kW nên

nó được thiết kế để làm việc trong các cụm từ ba trở lên để chế biến khối lượng lớn

Mỗi UIP16000 hoạt động như một đơn vị tự chứa, bao gồm máy phát điện,máy biến năng, sonotrode và làm lạnh khép kín Các tủ thép không gỉ đi kèm với bứctường cách âm để giảm phát thải tiếng ồn bên ngoài tủ Mỗi ứng dụng siêu âm đòi hỏimột sự kết hợp tối ưu nhất định của biên độ sóng, áp suất lỏng và nhiệt độ Khi cấuhình tham số tối ưu đã được xác định, hiệu suất của quá trình có thể được mở rộngtheo tuyến tính

Hình 1.12 bộ xử lí siêu âm UIP 6000

1.4.5 Máy nghiền keo (colloid milk) – Jimel Việt Nam

Là thiết bị sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp trong đó có thựcphẩm (mứt, nước trái cây, sữa, siro, ) Máy nghiền keo sử dụng để nghiền các loạihạt như đậu nành, đậu phộng, bơ, với các tác động: dập, phay, phân tán, đồng hóa,hòa tan, nhũ hóa

Hình 1.13 Máy nghiền keo (colloid milk) – Jimel Việt Nam

18

Khác với các thiết bị trên, thiết bị nghiền keo cho sản phẩm dạng bột nhão:

Hình 1.14 Đậu phộng sau khi nghiền keo

Hình 1.15 Các thông số máy nghiền keo

Với sữa tươi thì khi uống sẽ không còn cảm giác lạo xạo ở đầu lưỡi.

Xốp hơn và ăn ngon hơn, cải thiện được nhiệt độ nóng chảy

1.5.6 Mayonnaise, các sản phẩm huyền phù như nước trái cây dạng đục, puree…

Đồng hóa sẽ làm tăng độ bền của các thực phẩm dạng nhũ tương và huyền phù.Nhờ đó, thời gian bảo quản sản phẩm sẽ gia tăng

20

Cô đặc

Khuấy trộnChiết rótBài khí

Thanh trùng

Cà chua quả tươi

Vỏ, hạtChần

2.2.2 Giải thích qui trình

2.2.2.1 Phân loại

Mục đích của việc phân loại là loại bỏ các thành phần nguyên liệu không đủquy cách để chế biến như bị sâu bệnh, thối hỏng, hoặc những quả có độ chín, màusắc không thích hợp Ngoài ra người ta còn có thể cắt bỏ những chỗ bầm dập, các vếtnám, núm quả, để tranh lãng phí mà vẫn không ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm

Cách tiến hành: Nguyên liệu được phân loại theo kích thước bằng sàng phânloại và đồng thời được lựa chọn bằng tay ngay trên băng tải để phân loại theo độ chín

và màu sắc Công nhân đứng hai bên băng tải loại ra những quả cà chua không hợpquy cách

Hình 2.2 Quá trình phân loại

2.2.2.2 Rửa

Mục đích của quá trình rửa nhằm loại trừ các tạp chất, bụi, đất cát bám xungquanh cà chua Mặt khác giúp giảm hàm lượng vi sinh vật và tẩy sạch một số chất hóahọc gây độc hại được dùng trong kĩ thuật nông nghiệp như thuốc trừ sâu, thuốc bao vệthực vật,

Quá trình rửa nhằm đảm bảo hai giai đoạn:

- Ngâm cho bở các cáu bẩn: là quá trình làm cho nước thấm ướt cà chua, các chất bẩn hút nước trương lên, làm giảm lực bám của chúng lên bề mặt quả cà chua

- Xối nước cho sạch vết bẩn: dùng tác dụng của dòng chảy để kéo các chất bẩn còn lại trên bề mặt cà chua sau khi ngâm

Thời gian rửa phụ thuộc vào tính chất hóa lý của chất bẩn, sức bám của nó vào

bề mặt qur cà chua và khả năng tác dụng của dung dịch rửa Cách tiến hành: cà chua

là nguyên liệu rau quả có cấu tạo mềm, dễ bị giập nát Do đó, ta sử dụng máy rửa thổikhí hoặc máy rửa băng chuyền Trên thực tế, người ta thường sử dụng máy rửa băngchuyền vì mục đích kinh tế

22