Báo cáo môn kĩ thuật thực phẩm 2 đề tài cô đặc

1. Khái niệm về quá trình cô đặc: 6 2. Bản chất và mục đích của quá trình cô đặc 6  Mục đích: 6  Bản chất 6 3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cô đặc 7 4. Các phương pháp cô đặc. 8 4.1. Cô đặc một nồi. 8 4.2. Cô đặc nhiều nồi. 15 4.1.1. Sơ đồ hệ thống 15 4.1.2. Sơ đồ hệ thống cô đặc nhiều nồi cùng chiều 15 4.1.3. Sơ đồ cô đặc nhiều nồi ngược chiều 17 4.1.4. Số nồi trong hệ thống 18 4.1.5. Tính toán cô đặc nhiều nồi 18 5. Các thiết bị cô đặc dùng trong công nghệ thực phẩm 21 5.1. Thiết bị cô đặc có ống tuần hoàn trung tâm 21 5.2. Thiết bị cô đặc phòng đốt ngoài kiểu đứng 22 5.3. Thiết bị cô đặc phòng đốt ngoài kiểu nằm ngang 23 5.4. Thiết bị cô đặc tuần hoàn cưỡng bức 24 PHẦN 1: TỔNG QUAN 25 1. Tên đề tài: 25 2. Tổng quan về cô đặc 25 2.1. Định nghĩa 25 2.2. Các phương pháp cô đặc: 26 2.3. Bản chất của sự cô đặc do nhiệt 26 2.4. Ứng dụng của cô đặc 26 3. Thiết bị cô đặc 26 3.1. Phân loại và ứng dụng 26 4. Các thiết bị và chi tiết trong hệ thống cô đặc 27 5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chính 28 5.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ nhập liệu: 29 5.2. Ảnh hưởng của áp suất: 29 5.3. Ảnh hưởng của lượng hơi đốt: 29 PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ: 31 1. Cân bằng vật chất 31 2. Cân bằng nhiệt lượng 32 2.1. Xác định áp suất và nhiệt độ mỗi nồi: 32 2.2. Xác định tổn thất nhiệt trong hệ 33 2.2.1. Tổn thất do nồng độ 33 2.2.2. Tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh (∆’’) 34 2.2.3. Tổn thất do rở lực của đường ống,(Δ”’): 36 2.2.4. Tổn thất do toàn bộ hệ thống: 36 2.3. Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích trong toàn bộ hệ thống 36 2.4. Tính nhiệt dung riêng của từng nồi 37 3. Lập phương trình cân bằng nhiệt lượng và lượng hơi đốt cần thiết 38 4. Sơ đồ nguyên lý 40   1. Khái niệm về quá trình cô đặc:  Cô đặc là quá trình làm bốc hơi nước của sản phẩm bằng các đun sôi  Bốc hơi cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ dung dịch chất tanvkhoong bay hơi bằng cách bốc hơi dung môi khi đun sôi dung dịch.  Quá trình cô đặc được sử dụng nhiều trong công nghiệp đồ hộp để sản xuất cà chua đặc, mứt, nước quả cô đặc, các loại súp khô, sữa đặc,... 2. Bản chất và mục đích của quá trình cô đặc  Mục đích: • Làm tăng nồng độ dung dịch loãng • Để kết tinh • Chuẩn bị: quá trình cô đặc bằng nhiệt có thể có mục đích công nghệ là chuẩn bị, giúp cho các quá trình tiếp theo trong quy trình sản xuất được thực hiện dễ dàng và đạt hiệu quả kinh tế cao hơn. • Khai thác: quá trình cô đặc nhiệt sẽ tách bớt nước ra khỏi thực phẩm, do đó sản phẩm trở nên “nhẹ hơn” và nồng độ các chất dinh dưỡng trong sản phẩm sẽ gia tăng. • Bảo quản: quá trình cô đặc bằng nhiệt làm giảm lượng nước và tăng hàm lượng chất khô trong sản phẩm. Do đó, hoạt độ của nước trong sản phẩm sau cô đặc sẽ giảm đi. Đây là một yếu tố quan trọng gây ức chế hệ vi sinh vật trong sản phẩm và góp phần kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm.  Bản chất • Cô đặc bằng nhiệt (hay cô đặc bốc hơi) là quá trình làm bay hơi nước trong thực phẩm dưới tác dụng của nhiệt nhằm mục đích làm tang nồng độ chất khô của thực phẩm của thực phẩm. Cần phân biệt sự khác nhau giữa hai quá trình cô đặc và sấy. Trong quá trình cô đặc bằng nhiệt, nguyên liệu đầu vào luôn có dạng lỏng, như syrup, nước trái cây, sữa… Nồng độ chất khô của nguyên liệu thường dao động trong khoảng 10-35%. Sau quá trình cô đặc, sản phẩm thu được cũng có dạng lỏng và nồng độ chất khô có thể lên đến 80%. • Hiện nay có nhiều phương pháp khác nhau để tách nước ra khỏi thực phẩm lỏng như thẩm thấu ngược - sử dụng membrane (reverse osmosis), cô đặc lạnh đông (freeze concentration), cô đặc bằng

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TPHCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM MÔN: KĨ THUẬT THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: CÔ ĐẶC GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN Nhóm thực hiện: nhóm Thành viên nhóm: Mục lục Khái niệm q trình đặc: Bản chất mục đích q trình đặc .6  Mục đích: .6  Bản chất Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình đặc Các phương pháp cô đặc 4.1.Cô đặc nồi .8 4.2.Cô đặc nhiều nồi 15 4.1.1 Sơ đồ hệ thống 15 4.1.2 Sơ đồ hệ thống cô đặc nhiều nồi chiều 15 4.1.3 Sơ đồ cô đặc nhiều nồi ngược chiều 17 4.1.4 Số nồi hệ thống 18 4.1.5 Tính tốn đặc nhiều nồi 18 Các thiết bị cô đặc dùng công nghệ thực phẩm .21 5.1.Thiết bị đặc có ống tuần hoàn trung tâm 21 5.2.Thiết bị đặc phịng đốt ngồi kiểu đứng 22 5.3.Thiết bị cô đặc phịng đốt ngồi kiểu nằm ngang .23 5.4.Thiết bị đặc tuần hồn cưỡng 24 PHẦN 1: TỔNG QUAN .25 Tên đề tài: .25 Tổng quan cô đặc 25 2.1 Định nghĩa .25 2.2 Các phương pháp cô đặc: .26 2.3 Bản chất cô đặc nhiệt .26 2.4 Ứng dụng cô đặc .26 Thiết bị cô đặc 26 3.1 Phân loại ứng dụng 26 Các thiết bị chi tiết hệ thống cô đặc .27 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình 28 5.1 Ảnh hưởng nhiệt độ nhập liệu: 29 5.2 Ảnh hưởng áp suất: 29 5.3 Ảnh hưởng lượng đốt: .29 PHẦN 2: TÍNH TỐN THIẾT BỊ: .31 Cân vật chất 31 Cân nhiệt lượng 32 2.1 Xác định áp suất nhiệt độ nồi: 32 2.2 Xác định tổn thất nhiệt hệ 33 2.2.1 Tổn thất nồng độ 33 2.2.2 Tổn thất nhiệt độ áp suất thủy tĩnh (∆’’) 34 2.2.3 Tổn thất rở lực đường ống,(Δ”’): 36 2.2.4 Tổn thất toàn hệ thống: 36 2.3 Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích tồn hệ thống 36 2.4 Tính nhiệt dung riêng nồi 37 Lập phương trình cân nhiệt lượng lượng đốt cần thiết .38 Sơ đồ nguyên lý 40 Khái niệm q trình đặc:  Cơ đặc q trình làm bốc nước sản phẩm đun sơi  Bốc đặc q trình làm tăng nồng độ dung dịch chất tanvkhoong bay cách bốc dung môi đun sôi dung dịch  Q trình đặc sử dụng nhiều công nghiệp đồ hộp để sản xuất cà chua đặc, mứt, nước cô đặc, loại súp khô, sữa đặc, Bản chất mục đích q trình đặc  Mục đích:  Làm tăng nồng độ dung dịch loãng  Để kết tinh  Chuẩn bị: q trình đặc nhiệt có mục đích cơng nghệ chuẩn bị, giúp cho trình quy trình sản xuất thực dễ dàng đạt hiệu kinh tế cao  Khai thác: q trình đặc nhiệt tách bớt nước khỏi thực phẩm, sản phẩm trở nên “nhẹ hơn” nồng độ chất dinh dưỡng sản phẩm gia tăng  Bảo quản: q trình đặc nhiệt làm giảm lượng nước tăng hàm lượng chất khô sản phẩm Do đó, hoạt độ nước sản phẩm sau cô đặc giảm Đây yếu tố quan trọng gây ức chế hệ vi sinh vật sản phẩm góp phần kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm  Bản chất  Cô đặc nhiệt (hay cô đặc bốc hơi) trình làm bay nước thực phẩm tác dụng nhiệt nhằm mục đích làm tang nồng độ chất khô thực phẩm thực phẩm Cần phân biệt khác hai q trình đặc sấy Trong q trình đặc nhiệt, ngun liệu đầu vào ln có dạng lỏng, syrup, nước trái cây, sữa… Nồng độ chất khô nguyên liệu thường dao động khoảng 10-35% Sau q trình đặc, sản phẩm thu có dạng lỏng nồng độ chất khơ lên đến 80%  Hiện có nhiều phương pháp khác để tách nước khỏi thực phẩm lỏng thẩm thấu ngược - sử dụng membrane (reverse osmosis), cô đặc lạnh đông (freeze concentration), đặc nhiệt… Trong đó, phương pháp đặc nhiệt tốn nhiều chi phí lượng Tuy nhiên, ưu điểm vượt trội phương pháp đặc tang lên cao so với phương pháp tách nước khác  Trong trình cô đặc nhiệt, người ta thường sử dụng nước bão hịa để nâng nhiệt độ ngun liệu cần đặc đến điểm sơi Khi đó, nước từ trạng thái lỏng chuyển qua trạng thái thoát vào môi trường xung quanh Tốc độ bốc nước phụ thuộc vào tốc độ truyền khối bọt Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình đặc  Sự chênh lệch nhiệt độ bão hòa (tác nhân gia nhiệt) nhiệt độ sôi nguyên liệu Nếu chênh lệch nhiệt độ bão hịa nhiệt độ sơi ngun liệu lớn tốc độ truyền nhiệt lớn Để tăng chênh lệch nhiệt độ nói trên, nhà sản xuất sử dụng hai phương pháp sau đây:  Tăng nhiệt độ áp suất bão hịa: phương pháp có nhược điểm nhiệt độ bão hịa q cao cấu tử mẫn cảm nhiệt có nguyên liệu cần cô đặc bị biến đổi ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm  Giảm nhiệt độ sôi nguyên liệu cách cô đặc môi trường chân khơng: đó, nhiệt độ sơi ngun liệu cần cô đặc phụ thuộc vào áp lực bề mặt dung dịch, nồng độ chất khô nguyên liệu chiều cao cột thủy tinh tong thiết bị cô đặc  Tổn thất nhiệt nồng độ:  Ở áp suất chênh lệch nhiệt độ sôi dung dịch dung môi nguyên chất gọi tổn thất nhiệt nồng độ  Tổn thất nhiệt độ nồng độ phụ thuộc vào chất chất tan nồng độ dung dịch Được xác định thưc nghiệm tính theo cơng thức Lisenco 0’= Ks.x 0’=tsdd – tsdm Trong đó: 0’ – độ tăng phí điểm áp suất khí quyển,[độ], tra theo nồng độ áp suất khí số chat hịa tan Ks – số nghiệm sơi dung mơi x – nồng độ chất tan, [mol/lít] Trường hợp áp suất đặc khác áp suất khí ’ = f 0’ Trong ’ – độ tăng phí điểm áp suất đặc, [độ C] f – hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc nhiệt độ sôi dung môi áp suất khác f =16,14.Tm2/r Tm - nhiệt độ sôi dung môi nguyên chất [độ K] nhiệt độ thứ r - ẩn nhiệt hóa dung mơi, [J/Kg] (Chú ý: Tm tính °K ∆ ' tính °C)  Tổn thất nhiệt lượng đặc Trong q trình cô đặc , nồng độ tăng nên nhiệt tiêu hao để bốc thay đổi lượng ∆ q gọi tổn thất nhiệt lượng cô đặc (Tổn thất nhiệt cô đặc hiệu nhiệt hịa tan nồng độ đặc nồng độ lỗng Nhiệt hịa tan tổng nhiệt nóng chảy nhiệt solvat) ∆ q = q2 - q1 (J/kg) q1, q2 nhiệt hịa tan tích phân nồng độ đầu cuối (J/kg)  Tổn thất nhiệt áp suất thủy tĩnh Do chênh lệch cột áp nên có phần nhiệt lượng tiêu hao để vượt qua chiều cao lớp chất lỏng  Tổn thất nhiệt sức cản thủy lực Một phần tiêu hao nhiệt lượng lực cản trở thủy lực thoát qua lớp chất lỏng Nó phụ thuộc vào loại lưu chất độ nhớt chất lỏng Các phương pháp cô đặc - Cô đặc nồi nhiều nồi - Cô đặc liên tục hay gián đoạn - Cô đặc áp suất chân không, áp suất dư áp suất thường 4.1 Cô đặc nồi Hệ nồi hoạt động theo phương thức gián đoạn hay liên tục Phương pháp gián đoạn dùng cần nâng cao nồng độ sản phẩm, phương pháp liên tục dùng dung dịch có nồng độ nhớt tương đối thấp Nguyên lý làm việc: Dung dịch loãng từ bể (1) bơm (2) bơm lên thùng cao vị (3) để ổn áp Từ thùng cao vị số (3), dung dịch định lượng lưu kuongwj kế (4) đưa vào thiết bị đun nóng (5) để đun nóng dung dịch tới nhiệt độ sơi nồi cô đặc đưa vào nồi cô đặc (6) Trong nồi cô đặc, dung dịch đun sôi, bốc cô đặc chân không Hơi thứ đưa qua ngưng tụ baromet số (8) để tạo chân không cho nồi cô đặc Sản phẩm đặc bơm đưa đến bồn (7) Cân vật liệu: Xét hệ thống nồi: Trong Gđ: khối lượng nguyên liệu, [kg, kg/s] Gc: khối lượng sản phẩm, [kg, kg/s] W: lượng thứ, [kg, kg/s] xđ: nồng độ chất khô nguyên liệu, [% khối lượng] xc: nồng độ chất khô sản phẩm, [% khối lượng] Theo định luật bảo toàn vật chất Bảo toàn khối lượng: Gđ = Gc + W Bảo tồn chất khơ: Gđ.xđ = Gc.xc Giải ta có: Lượng thứ Xđ W = Gđ (1 - X ¿ c Nồng độ sản phẩm cuối x c= Gđ x đ Gđ x đ = Gc G đ −W Cân nhiệt lượng: Ký hiệu tđ: nhiệt độ nguyên liệu, [độ] tc: nhiệt độ sản phẩm, [độ] tn: nhiệt độ nước ngưng, [độ] cđ: nhiệt dung riêng nguyên liệu, [J/kg.độ] cc: nhiệt dung riêng sản phẩm, [J/kg.độ] cn: nhiệt dung riêng nước ngưng, [J/kg.độ] i1: hàm nhiệt đốt, [J/kg] i2: hàm nhiệt thứ, [J/kg] Qcđ: tổn thất nhiệt cô đặc, [J] q; tổn thất nhiệt cô đặc riêng, [J/kg] Qmt: tổn thất nhiệt môi trường, [J] Theo định luật bảo toàn nhiệt ∑ Q v =∑ Qr G đ c đ t đ + D i 1=G c c c t c +W i2 + D c n t n+ Q cđ +Q mt Rút ra: Lượng đốt tiêu tốn D= W i 2+G c c c t c −G đ c đ t đ +Q cđ +Q mt i 1−c n t n Trong q trình tính tốn nhiệt xem c c ≈ c đ - Tính bề mặt truyền nhiệt 10 ... .25 2. 2 Các phương pháp cô đặc: .26 2. 3 Bản chất cô đặc nhiệt .26 2. 4 Ứng dụng cô đặc .26 Thiết bị cô đặc 26 3.1 Phân loại ứng dụng 26 Các thiết... tốn đặc nhiều nồi 18 Các thiết bị cô đặc dùng công nghệ thực phẩm .21 5.1.Thiết bị đặc có ống tuần hồn trung tâm 21 5 .2. Thiết bị cô đặc phịng đốt ngồi kiểu đứng 22 5.3.Thiết... 5.3.Thiết bị đặc phịng đốt ngồi kiểu nằm ngang .23 5.4.Thiết bị cô đặc tuần hoàn cưỡng 24 PHẦN 1: TỔNG QUAN .25 Tên đề tài: .25 Tổng quan cô đặc 25 2. 1 Định