Cô đặc và thiết bị cô đặc

Cô đặc là phương pháp dùng để nâng cao nồng độ các chất hòa tan trong dung dịch hai hay nhiều cấu tử. Quá trình cô đặc của dung dịch lỏng rắn hay lỏng lỏng có chênh lệch nhiệt độ sôi rất cao thường được tiến hành bằng cách tách một phần dung môi (cấu tử dễ bay hơi). Đó là các quá trình vật lý hóa lý. Tùy theo tính chất của cấu tử khóa bay hơi (hay không bay hơi trong quá trình đó), ta có thể tách một phần dung môi (cấu tử dễ bay hơi) bằng phương pháp nhiệt độ (đun nóng) hay là phương pháp làm lạnh kết tinh. Quá trình cô đặc được sử dụng nhiều trong công nghiệp đồ hộp để sản xuất cà chua cô đặc, mứt, nước quả cô đặc, sản xuất đường, sữa đặc...

MỤC LỤC MỞ ĐẦU NỘI DUNG Khái niệm cô đặc Mục đích q trình đặc .4 Các yếu tố kỹ thuật trình cô đặc 4 Phạm vi ứng dụng sản xuất thực phẩm .6 Các biến đổi xảy nguyên liệu .7 5.1 Biến đổi vật lý 5.2 Biến đổi hóa học 5.3 Biến đổi hóa lý .7 Công nghệ thiết bị cô đặc 6.1 Thiết bị cô đặc có ống tuần hồn tâm 6.1.1 Cấu tạo .8 6.1.2 Nguyên tắc hoạt động 6.1.3 Ưu, nhược điểm .9 6.1.4 Sự cố cách khắc phục 6.2 Thiết bị đặc phịng đốt ngồi kiểu nằm ngang 10 6.2.1 Cấu tạo 10 6.2.2 Nguyên tắc hoạt động 10 6.2.3 Ưu, nhược điểm .10 6.2.4 Sự cố cách khắc phục 11 6.3 Thiết bị cô đặc loại màng .11 6.3.1 Cấu tạo 11 6.3.2 Nguyên tắc hoạt động 12 6.3.3 Ưu, nhược điểm .12 6.3.4 Sự cố cách khắc phục 12 6.4 Thiết bị cô đặc nồi liên tục 13 6.4.1 Cấu tạo 13 6.4.2 Nguyên tắc hoạt động 14 6.4.3 Ưu, nhược điểm .14 6.4.4 Sự cố cách khắc phục 14 Quy trình sản xuất sản phẩm 15 7.1 Quy trình sản xuất nước dứa cô đặc .15 7.2 Thuyết minh quy trình 15 7.3 Yêu cầu sản phẩm 17 KẾT LUẬN 18 TÀI LIỆU THAM KHẢO 19 MỞ ĐẦU Ngày nay, khoa học kỹ thuật ngày phát triển vai trị đặc trở nên quan trọng dây chuyền sản xuất nên cô đặc sử dụng nhiều sản xuất đời sống Q trình đặc nhằm tạo sản phẩm mới, làm cho sản phẩm ngày phong phú, hỗ trợ nhiều cho công đoạn sau sấy… Trong sản xuất thực phẩm bao gồm chuỗi trình gia nhiệt, làm lạnh, sấy… Tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng, nhu cầu người tính chất nguyên liệu mà ta có q trình sản xuất khác Trong số đó, đặc q trình quan trọng ngành sản xuất thực phẩm đường, sữa, mứt, bánh kẹo, nước trái cô đặc… ngành sản xuất hoá chất Để hiểu rõ trình đặc, chúng em đưa quy trình sản xuất nước dứa cô đặc nhằm biết thêm công đoạn sản xuất, mục đích q trình đặc đưa số thiết bị cô đặc, làm rõ ưu, nhược điểm, ứng dụng thiết bị sản xuất NỘI DUNG TỔNG QUAN VỀ Q TRÌNH CƠ ĐẶC Khái niệm đặc Cô đặc phương pháp dùng để nâng cao nồng độ chất hòa tan dung dịch hai hay nhiều cấu tử Q trình đặc dung dịch lỏng- rắn hay lỏnglỏng có chênh lệch nhiệt độ sơi cao thường tiến hành cách tách phần dung mơi (cấu tử dễ bay hơi) Đó q trình vật lý- hóa lý Tùy theo tính chất cấu tử khóa bay (hay khơng bay q trình đó), ta tách phần dung môi (cấu tử dễ bay hơi) phương pháp nhiệt độ (đun nóng) phương pháp làm lạnh kết tinh Q trình đặc sử dụng nhiều công nghiệp đồ hộp để sản xuất cà chua cô đặc, mứt, nước cô đặc, sản xuất đường, sữa đặc Mục đích q trình cô đặc - Làm tăng nồng độ chất khô - Tách chất rắn hòa tan dạng tinh thể (kết tinh) - Thu dung môi dạng nguyên chất (cất nước) - Thu hồi cấu tử quý - Làm chín sản phẩm - Tăng chất lượng cảm quan cho sản phẩm thực phẩm - Giảm khối lượng vận chuyển - Loại bỏ khí khơng cần thiết khỏi dung dịch lỏng Các yếu tố kỹ thuật q trình đặc Q trình đặc thực phẩm có thơng số bản: nhiệt độ sôi, thời gian sản phẩm lưu lại thiết bị (thời gian cô đặc) cường độ bốc - Nhiệt độ sôi + Khi tiến hành trình đặc thực phẩm người ta đun nóng khối sản phẩm tới nhiệt độ sôi Nước sản phẩm bốc nồng độ chất khô đến nồng độ u cầu ngừng q trình đặc cho sản phẩm khỏi thiết bị + Nhiệt độ sôi sản phẩm phụ thuộc áp suất bề mặt, nồng độ chất khô tính chất vật lý, hóa học sản phẩm + Khi áp suất bề mặt sản phẩm thấp nhiệt độ sơi sản phẩm thấp Vì việc tạo độ chân khơng thiết bị cô đặc giảm nhiệt độ sôi sản phẩm Hay nói cách khác điều chỉnh nhiệt độ sôi cách thay đổi độ chân o Độ chân không (mmHg) Nhiệt độ sôi ( C) không Bảng Quan hệ chân không sôi + Khi chất khô sản phẩm lớn nhiệt cao q trình nồng độ khô tăng nhiệt độ sôi phẩm dần 100 126 95 234 90 326 85 405 80 430 75 526 70 572,5 65 610 60 642 667,6 690 55 50 44,5 1.1 độ độ nước nồng độ độ sôi Trong đặc, chất dần nên sản tăng Nồng độ chất khô (%) Nhiệt độ sôi 760 mmHg ( oC) 55 102,4 60 103,5 65 104,5 70 105,5 75 107,5 Bảng 1.2 quan hệ nồng độ chất khô nhiệt độ sơi 760mmHg + Nhiệt độ sơi thấp tính chất thực phẩm bị biến đổi sinh tố bị tổn thất, màu sắc bị biến đổi, mùi thơm bị bay Nhiệt độ sơi thấp cịn làm giảm tốc độ ăn mịn kéo dài thời gian bền vật liệu làm thiết bị cô đặc - Thời gian cô đặc + Là thời gian lưu lại sản phẩm thiết bị cô đặc cho bốc nước khỏi nguyên liệu để đạt đến độ khô yêu cầu + Thời gian cô đặc phụ thuộc vào phương pháp làm việc thiết bị cường độ bốc sản phẩm Các thiết bị cho nguyên liệu vào, sản phẩm liên tục sản phẩm có cường độ bốc lớn thời gian lưu lại sản phẩm thiết bị ngắn - Cường độ bốc Cường độ bốc sản phẩm phụ thuộc cường độ trao đổi nhiệt nóng sản phẩm bốc Cường độ trao đổi nhiệt đặc trưng hệ số truyền nhiệt q trình đặc Hệ số truyền nhiệt lớn, cường độ bốc cao Phạm vi ứng dụng sản xuất thực phẩm Thiết bị cô đặc ứng dụng rộng rãi ngành công nghệ thực phẩm dùng để cô đặc cà chua, cô đặc dứa, cô đặc đường, cô đặc sản phẩm sữa… 5 Các biến đổi xảy nguyên liệu 5.1 Biến đổi vật lý Trong q trình đặc, nhiều biến đổi vật lý xảy nguyên liệu hàm lượng chất khô tăng, độ nhớt tăng, tỷ trọng tăng…tuy nhiên, khối lượng thể tích nguyên liệu giảm đi, hoạt độ nước nguyên liệu giảm Khi nồng độ chất khô nguyên liệu tăng lên theo thời gian đặc nhiệt độ sơi ngun liệu tăng theo 5.2 Biến đổi hóa học Dưới tác dụng nhiệt q trình đặc, thành phần hóa học nguyên liệu phản ứng với bị phân hủy Trong q trình đặc nước trái cây, vitamin vitamin C bị phân hủy Biến đổi làm giảm giá trị sản phẩm Các loại đường rau quả, chịu tác dụng nhiệt độ cao bề mặt truyền nhiệt thiết bị cô đặc nên bị caramel hóa Hiện tượng caramel hóa tạo sản phẩm có màu đen vị đắng làm sản phẩm có chất lượng Hiện tượng xẫm màu phản ứng protein (nhóm –NH 2) đường khử (nhóm –CHO) tạo melanoidin Tinh bột bị hồ hóa Pectin bị phân hủy nên giảm tính tạo đơng nấu mứt Các chất thơm chất hữu dễ bay bốc theo nước làm giảm hương vị sản phẩm 5.3 Biến đổi hóa lý Biến đổi hóa lý quan trọng q trình đặc nhiệt chuyển pha nước Nước tồn trạng thái lỏng nguyên liệu trước cô đặc chuyển sang trạng thái mơi trường bên ngồi Trong q trình đặc, xảy đơng tụ protein nguyên liệu nhiệt độ cô đặc cao Công nghệ thiết bị cô đặc 6.1 Thiết bị đặc có ống tuần hồn tâm 6.1.1 Cấu tạo Buồng đốt Ống truyền nhiệt Ống tuần hoàn trung tâm Buồng bốc Bộ phận tách bọt I Cửa nguyên liệu vào II Nguyên liệu III Hơi vào IV Nước ngưng tụ V Hơi thứ Hình Thiết bị đặc có ống tuần hoàn tâm 6.1.2 Nguyên tắc hoạt động - Đầu tiên ta phải kiểm tra phận thiết bị để đảm bảo thiết bị vận hành bình thường Sau mở nhẹ van (III) để đốt vào buồng đốt, mở van cửa tháo nước ngưng (IV) Đóng van đốt lại sau báo cho phận chuẩn bị nguyên liệu - Dung dịch đưa vào cửa (I), dung dịch chảy xuống vào bên ống truyền nhiệt số (2) ống tuần hoàn số (3) Hơi vào cửa số (III) bên ống truyền nhiệt Hơi truyền nhiệt cho bề mặt ống truyền nhiệt, ống truyền nhiệt cho dung dịch làm cho dung dịch sôi, ống truyền nhiệt nhỏ ống tuần hoàn trung tâm nên dung dịch bên ống truyền nhiệt so với ống tuần hồn trung tâm lượng nhiệt dung dịch bên ống truyền nhiệt nhanh sôi bên ống tuần hoàn trung tâm Các cấu tử bay lên bề mặt ống truyền nhiệt, cịn ống tuần hồn trung tâm cấu tử nặng nên rơi xuống đáy sang ống truyền nhiệt, nhận nhiệt lớn cấu tử nhẹ dần bay lên, chưa đạt yêu cầu lại rơi xuống ống tuần hoàn trung tâm Cứ tuần hoàn lặp lại đạt nồng độ chất khô mong muốn đưa cửa số (II) Ở phòng đốt (1), thứ bay lên phòng bốc (4) vào phận tách bọt (5) Tại đây, phận tách bọt thu hồi cấu tử quý thứ theo Hơi thứ sau đưa ngồi cửa (V) đưa vào thiết bị baromet để tạo chân không sử dụng mục đích khác Trong q trình đốt nóng dung dịch đốt bị nhiệt, ngưng tụ lại thành nước tháo cửa (IV) 6.1.3 Ưu, nhược điểm  Ưu điểm: - Thiết bị có cấu tạo đơn giản, dễ sử dụng - Dễ dàng vệ sinh sửa chữa có hư hỏng  Nhược điểm: - Có tốc độ tuần hồn bé ống tuần hồn bị đun nóng nên hệ số truyền nhiệt thấp 6.1.4 Sự cố cách khắc phục  Sự đóng cặn bề mặt ống truyền nhiệt đường ống  Phải thường xuyên vệ sinh  Nước ngưng tụ bị nhiễm cấu tử ăn mòn học xảy thiết bị làm việc nhiệt độ cao áp xuất cao dẫn tới mối hàn bị hư hỏng dẫn đến nguyên liệu trộn vào  Ta phải theo dõi nhiệt độ áp xuất buồng đốt thường, thường xuyên kiểm tra mối hàn  Dễ cháy nguyên liệu phần miệng ống bề mặt ống truyền nhiệt  Làm cho nguyên liệu phủ kín  Vận tốc tuần hoàn giảm  Thay ống tuần hồn nhỏ 6.2 Thiết bị đặc phịng đốt ngồi kiểu nằm ngang 6.2.1 Cấu tạo Hình 6.2.2 Nguyên tắc hoạt động Dung dịch đưa vào buồng bốc (2) qua cửa tiếp liệu, đưa vào phòng đốt (1), dung dịch nhánh ống truyền nhiệt chuyển động từ trái sang phải, nhánh từ phải sang trái Dung dịch đốt trao đổi nhiệt cho sôi lên tạo thành hỗn hợp lỏng – sang phòng bốc (2), thứ tách lên phía trên, sản phẩm thu hồi đáy phịng bốc, nước ngưng tụ ngồi qua cửa bên phòng đốt, dung dịch lại tiếp tục vào phòng bốc để thực q trình đặc 6.2.3 Ưu, nhược điểm  Ưu điểm - Thiết bị làm việc liên tục, phòng bốc dễ dàng tách khỏi phòng đốt để làm sửa chữa  Nhược điểm - Cấu tạo phức tạp cồng kềnh, chiếm nhiều diện tích - Tổn thất nhiều lượng 6.2.4 Sự cố cách khắc phục • Ống truyền nhiệt bị mịn, thủng, hở mối hàn làm nước ngưng tụ bị nhiễm cấu tử  Kiểm tra, sửa chữa thay • Bị đóng cặn ống truyền nhiệt làm giảm suất truyền nhiệt  Vệ sinh sục rửa • Nước ngưng tụ khơng hết gây tượng thủy kích gây hư hỏng ống truyền nhiệt  Kiểm tra xả, điều chỉnh cho hợp lý 6.3 Thiết bị cô đặc loại màng 10 6.3.1 Cấu tạo Hình Thiết bị đặc loại màng Hơi thứ Phịng bốc Hơi đốt Màng chắn Phòng đốt Nước ngưng tụ Bơm Sản phẩm Khí khơng ngưng 6.3.2 Ngun tắc hoạt động Kiểm tra thiết bị, hệ thống van số phận phụ khác để đảm bảo an toàn q trình thực Hơi đốt vào phịng đốt theo cửa số phía ngồi ống, dung dịch vào đáy nhờ thiết bị bơm tuần hoàn số chiếm khoảng ¼ - 1/5 chiều cao ống truyền nhiệt Tại buồng đốt, nguyên liệu từ lên, đốt từ xuống Ở diễn trình đối lưu truyền nhiệt dung dịch đốt làm cho dung dịch sôi lên đến đạt nồng độ chất khô theo yêu cầu Các cấu tử nhẹ bay lên, cấu tử nặng rơi xuống tiếp tục cô đặc Khi dung dịch cô đặc, sản phảm đưa cửa Nước ngưng tụ tháo qua cửa tháo nước ngưng số 7, khí khơng ngưng ngồi qua cửa số 11 Hơi thứ trình vào thiết bị ngưng tụ baromet qua cửa số để ngưng tụ cấu tử thứ mang theo, khí sau ngưng tự ưa vào bơm chân không để tạo chân khơng cho tồn hệ thống 6.3.3 Ưu, nhược điểm  Ưu điểm - Khi làm việc vận tốc màng lỏng lớn nên có hệ sổ trao đổi nhiệt cao - Tránh tượng bám cặn bề mặt truyền nhiệt - Thiết bị đơn giản, gọn, dễ sữa chữa lắp ráp - Áp suất thuỷ tĩnh nhỏ, tổn thất thủy tỉnh  Nhược điểm - Cần tốn lượng để bơm, thường sử dụng có độ bay lớn - Khó làm ống dài, khó điều chỉnh áp suất đốt mức dung dịch thay đổi, khơng thích hợp dung dịch nhớt dung dịch kết tinh - Khó điều chỉnh áp suất đốt mực dung dịch thay đổi - Không thích hợp dung dịch nhớt dung dịch kết tinh 6.3.4 Sự cố cách khắc phục  Hơi khơng đảm bảo: q trình truyền nhiệt xảy lâu hơn, làm cho sản phẩm không đảm bảo  Tăng tăng nguyên liệu vào  Hơi thừa: Gây phản ứng màu, phản ứng cháy, caramen hóa, làm hư hỏng bề mặt truyền nhiệt ống truyền nhiệt (làm lẫn lộn cấu tử nguyên liệu)  Giảm tăng nguyên liệu vào  Nước ngưng tụ: nước ngưng tụ khơng thể đưa ngồi, dâng lên làm triệt tiêu gây tổn thất nhiệt, sản phẩm không đảm bảo yêu cầu  Giảm nguyên liệu vào, sửa chữa bảo dưỡng hệ thống tháo nước ngưng thường xuyên  Bám cặn ống truyền nhiệt  Kiểm tra thường xuyên vệ sinh định kỳ 6.4 Thiết bị cô đặc nồi liên tục 12 6.4.1 Cấu tạo 10 Hình Sơ đồ hệ thống cô đặc nồi liên tục 1.Thiết bị đặc 2.Thiết bị đun nóng 3.Lưu lượng kế 4.Bơm 5.Thiết bị ngưng tụ 6.Thùng chứa sản phẩm 7.Thùng chứa dung dịch 8.Thùng cao vị 9.Ống baromet 10.Bộ phận thu hồi bọt 6.4.2 Nguyên tắc hoạt động Dung dịch đầu từ thùng (7) bơm vào thùng (8) sau chảy qua lưu lượng kế (3) vào thiết bị đun nóng (2) Ở dung dịch đun nóng đến nhiệt độ sôi vào thiết bị cô đặc (1) thực trình bốc Hơi thứ khí khơng ngưng qua phía thiết bị cô đặc vào thiết bị ngưng tụ (5) Trong thiết bị ngưng tụ nước làm lạnh từ xuống, thứ ngưng tụ lại thành lỏng chảy qua ống (9) ngồi, cịn khí không ngưng qua thiết bị thu hồi bọt (10) vào bơm hút chân không Dung dịch sau đặc bơm phía thiết bị cô đặc vào thùng (6) 13 6.4.3 Ưu, nhược điểm  Ưu điểm - Thiết bị có cấu tạo đơn giản, dễ sử dụng - Chế độ làm việc tương đối ổn định  Nhược điểm - Tổn thất nhiều lượng - Dung dịch cuối chưa đạt nồng độ chất khô lớn 6.4.4 Sự cố cách khắc phục  Hơi khơng đảm bảo: q trình truyền nhiệt xảy lâu hơn, làm cho sản phẩm không đảm bảo  Tăng tăng nguyên liệu vào  Nước ngưng tụ: nước ngưng tụ khơng thể đưa ngồi, dâng lên làm triệt tiêu gây tổn thất nhiệt, sản phẩm không đảm bảo yêu cầu  Giảm nguyên liệu vào, sửa chữa bảo dưỡng hệ thống tháo nước ngưng thường xun Ngồi ra, cịn có số thiết bị cô đặc khác như: - Cô đặc nhiều nồi xuôi chiều/ngược chiều - Thiết bị cô đặc phịng đốt ngồi kiểu đứng - Thiết bị đặc tuần hồn cưỡng thẳng đứng, phịng đốt ngồi - Thiết bị đặc phịng đốt treo… Quy trình sản xuất sản phẩm 7.1 Quy trình sản xuất nước dứa cô đặc Nguyên liệu (dứa) Cô đặc Rửa Làm nguội Phân loại, cắt gọt Phối hương Trích ép Thanh trùng Gia Ly nhiệt tâm 14 Thanh trùng Thành Đóngphẩm gói Hình Sơ đồ quy trình sản xuất nước dứa đặc 7.2 Thuyết minh quy trình  Rửa Dứa đưa vào bồn ngâm rửa sơ có cánh khuấy đảo trộn Yêu cầu dứa sau rửa khơng cịn bụi phấn, bùn đất  Phân loại, cắt gọt Dứa sau rửa lựa chọn để loại bỏ xanh, dập nát, sâu bệnh, phân loại theo độ chín, kích thước đem cắt gọt  Trích ép Trích ép để tách phần dịch bào khỏi nguyên liệu  Lọc sơ Nước dứa sau ép lọc sơ để tách phần chất xơ  Gia nhiệt Nước dứa sau lọc sơ gia nhiệt nhiệt độ từ 60 – 65oC  Ly tâm Ly tâm để tách phần thịt thô tạp chất nhằm thu nước dứa có thịt mịn hàm lượng thịt theo yêu cầu 15  Thanh trùng Trước cô đặc nước dứa trùng nhiệt độ từ 92 – 100 oC thời gian 30 giây  Cô đặc Nước dứa sau trùng bơm trực tiếp vào thiết bị cô đặc Sản phẩm sau khỏi hệ thống đặc có hàm lượng chất khơ hịa tan từ 60 – 65oBx  Làm nguội Nước dứa sau cô đặc làm nguội khoảng 20 – 30oC  Phối hương Hương dứa thu hồi q trình đặc làm sạch, làm lạnh phối trở lại vào nước dứa cô đặc  Thanh trùng Nước dứa cô đặc trùng 95 oC thời gian 30 giây sau làm nguội xuống 30 – 35oC  Đóng gói Nước dứa đặc đóng gói bao vơ trùng (Aseptic) Ghi nhãn hàng hóa 7.3 Yêu cầu sản phẩm  Chỉ tiêu cảm quan - Trạng thái: Sản phẩm đồng nhất, khơng vón cục - Màu sắc: Vàng sánh đặc trưng sản phẩm (sau pha loãng trở lại đến 12,8oBx) - Hương vị: Thơm đặc trưng - Tạp chất: Không cho phép  Chỉ tiêu hóa lý - Hàm lượng thịt quả: Không lớn 12% - Hàm lượng chất khơ hịa tan: 60 – 65% 16 - Hàm lượng acid: 2.0 – 4%  Chỉ tiêu vi sinh - TSVSVHK: < 1000/ml - Bào tử nấm men, nấm mốc: < 100/ml - E.Coli: Không - Vi sinh vật gây bệnh: Khơng KẾT LUẬN Sau tìm hiểu q trình đặc chúng em hiểu biết thêm trình, đúc kết số kiến thức như: - Cơ đặc gì, mục đích q trình đặc u cầu kỹ thuật trình Những biến đổi xảy trình đặc Các thiết bị đặc Biết thêm quy trình sản xuất nước dứa đặc TÀI LIỆU THAM KHẢO Bài giảng Kỹ thuật thực phẩm (THS Trần Ngọc Khiêm) Bài giảng Quá trình thiết bị truyền nhiệt công nghệ thực phẩm (PGS.TS Nguyễn Văn Toản) https://tailieu.vn/tag/quy-trinh-che-bien-nuoc-dua-co-dac.html http://doc.edu.vn/tai-lieu/tong-quan-ve-co-dac-69621/ 17