4.1. Khái niệm:
4.1.1. Các phương pháp thanh trùng:
Dựa vào phương pháp cấp nhiệt mà phân thành:
1. Phương pháp thanh trùng bằng nhiệt: dùng chất tải nhiệt là : nước nóng hay hơi nước bão hoà.
2. Phương pháp thanh trùng bằng dòng ựiện cao tần. 3. Phương pháp thanh trùng bằng các tia năng lượng.
Trong ựó phương pháp thanh trùng bằng nhiệt là ựược sử dụng phổ biến trong công nghiệp thực phẩm vì ựơn giản và hiệu quả cao (hiệu quả thanh trùng và hiệu quả kinh tế)
4.1.2. Phân loại thiết bị: 1. Theo phương thức làm việc;
- Thiết bị thanh trùng làm việc gián ựoạn: - Thiết bị thanh trùng làm việc liên tục
2. Theo áp suất tạo ra trong thiết bị.
- Thiết bị thanh trùng làm việc ở áp suất thường - Thiết bị thanh trùng làm việc ở áp suất cao. 3. Theo cấu tạo:
- Thiết bị thanh trùng kiểu ựứng, kiểu nằm ngang . - Thiết bị thanh trùng kiểu băng tải, kiểu trục quay. - Thiết bị thanh trùng kiểu bản mỏng.
4.2. Thiết bị:
4.2.1. Thiết bị thanh trùng làm việc gián ựoạn: 1. Thiết bị thanh trùng cao áp, kiểu nằm ngang:
a. Cấu tạo ( Hình 7.30)
1. Thân nồi 6. Ống phân phối hơi
2. Nắp cầu lõm 7. Xả khắ
3. Xe chứa sản phẩm 8. Van an toàn và áp kế 4. Cơ cấu tay quay 9. Xả nước ngưng
5. Van cấp hơi. 10. Bánh xe chốt
b. Nguyên tắc làm việc:
Xe chứa sản phẩm (3) ựược ựẩy vào thiết bị trên ựường ray, nắp dạng cầu lõm (2). đóng mở ựược nhờ cơ cấu tay quay (4) . được ựóng kắn nhờ bánh xe chốt (10). Hơi ựược cấp qua van (5) vào ống phân phối hơi (6) ựặt trên và dưới thiết bị, sau khi truyền nhiệt nước ngưng ựược tháo qua ựường xả (9). Ban xả khắ (7) dùng ựể xả khắ trước khi cấp hơi vào thanh trùng và ựể xả hơi thừa sau khi thanh trùng ựể cân bằng áp suất khắ quyển trước khi tháo sản phẩm.
- Ưu ựiểm:
+ Năng suất lớn.
+ Thao tác ựiều chỉnh ựơn giản.
- Nhược ựiểm:
+ Thiết bị cồng kềnh, chiếm nhiều diện tắch. + Chi phắ hơi và nước lớn .
+ Thời gian thao tác lâu.
2. Thiết bị thanh trùng cao áp, kiểu ựứng. a. Cấu tạo:( hình 7.31)
Hình 7.31. Thiết bị thanh trùng cao áp kiểu ựứng
1. Thân thiết bị 6. Ống cấp hơi 2. nắp 7.Van xả khắ 3. đối trọng 8. Xả nước ngưng 4. Giỏ ựựng sản phẩm 9. Ống nối
5. Chốt khóa 10. Nhiệt kế 11. Van an toàn
b. Nguyên tắc làm việc:
Giỏ ựựng sản phẩm (4) ựược tời ựiện hoặc cẩu ựưa vào thiết bị. Nắp (2) ựóng mở nhờ ựối trọng (3) và ựược ựóng kắn nhờ các chốt (5). Hơi ựược cấp vào theo ựường ống (6) và ống phun hơi ựặt dưới ựáy thiết bị có dạng hình chữ thập hoặc uốn vòng, nước ngưng ựược tháo theo ựường ống (8), van xả khắ (7) dùng ựể xả khắ trước khi cấp hơi thanh trùng và ựể xả hơi thừa sau khi thanh trùng nhằm cân bằng áp suất khắ quyển trước khi tháo sản phẩm.Ống nối (9) ựược nối giữa và ựáy nồi có gắn nhiệt kế (10) và áp kế nhằm ựảm bảo nhiệt kế chỉ ựúng nhiệt ựộ thanh trùng.
- Ưu ựiểm:
+ Cấu tạo gọn, chiếm ắt diện tắch. + Thao tác thuận lợi, dễ cơ giới hoá. + Làm việc tương ựối vạn năng. - Nhược ựiểm: Năng suất thấp
4.2.2. Thiết bị thanh trùng làm việc liên tục. 1. Thiết bị thanh trùng thủy lực:
a. Khái niệm:
- Thường ựược sử dụng ựể thanh trùng ựồ hộp.
- đây là thiết bị thanh trùng làm việc liên tục, hoạt ựộng ở áp suất cao hơn áp suất khắ quyển.
- Nguyên tắc áp suất cao trong thiết bị bằng chiều cao cột nước.
b. Cấu tạo:
c. Nguyên tắc làm việc:
Băng tải (5) chuyển ựồ hộp ựầu tiên qua nhánh (1), ở ựây ựồ hộp ựược ựun nóng dần, tiếp tục ựến phòng hơi (2) ựể thanh trùng, ựiều chỉnh áp suất trong phòng (2) bằng cách ựiều chỉnh chiều cao mực nước ở hai nhánh (1) và (3), ựồng thời ựiều chỉnh thời gian thanh trùng bằng vận tốc băng tải. Sau ựó sản phẩm ựến nhánh (3) ựể làm nguội dần và ựược ựưa ựến thùng lạnh (4) ựể làm nguội hẳn.
Nhiệt ựộ thanh trùng của thiết bị là 115 ọ 126 0C. Năng suất thiết bị ựạt 200 . 360 hộp / phút .
* Nếu cột nước cao 10m thì áp suất dư ựược tạo ra tăng 1at (≈ 9,8 . 104N/m2) nghĩa là áp suất tuyệt ựối 19,6.104 N/m2. lúc này nước sôi ở 120 0C.
Nếu áp suất dư là 19,6.104 N/m2. áp tuyệt ựối là 29,4.104 N/m2 ) thì nước sôi ở 133 0C.
Hình 7.32 : Thiết bị thanh trùng thủy lực Carvallo (Pháp) 2. Thiết bị thanh trùng bản mỏng:
a. Khái niệm:
- được sử dụng ựể thanh trùng nước quả, bia, sữa... - Thiết bị làm việc ở áp suất cao hơn áp suất khắ quyển. - quá trình truyền nhiệt dạng khung bản.
b. Cấu tạo và nguyên tắc làm việc:
Các thiết bị loại này tuy khác nhau về cấu tạo nhưng ựều có nguyên tắc làm việc giống nhau.
* Hình 7.33a là sơ ựồ làm việc của thiết bị (sơ ựồ lưu thông của dung dịch, chất tải nhiệt và nước làm nguội) .
Nâng nhiệt sơ bộ của dịch mới vào bằng nhiệt toả ra của dịch ựã thanh trùng (từ nhiệt ựộ t1 ựến t2) tại ngăn nâng nhiệt sơ bộ (I), sau ựó dịch ựược nâng nhiệt ựộ từ t2 ựến nhiệt ựộ thanh trùng t3 và ựược duy trì ở nhiệt ựộ thanh trùng trong khoảng thời gian nhất ựịnh tại ngăn thanh trùng và duy trì (II), tiếp tục dịch ựược làm nguội sơ bộ bằng cách truyền nhiệt cho dịch mới vào và hạ nhiệt ựộ từ t3 xuống t4 tại ngăn làm nguội sơ bộ (III) và cuối cùng dịch ựược làm nguội hẳn bằng chất tải lạnh (nước hoặc nước muối) hạ nhiệt từ t4 xuống t5 tại ngăn làm nguội (IV)
1,3. Hai nhánh cột nước 2. phòng hơi 4. thùng nước lạnh 5. băng tải 4 1 2
Hình 7.33a. Sơ ựồ làm việc của thiết bị thanh trùng bản mỏng Thiết bị thanh trùng bản mỏng:
đây là loại thiết bị làm việc liên tục ở áp suất hơi nước cao hơn áp suất khắ quyển. Thiết bị thanh trùng này thường ựược dùng ựể thanh trùng các loại nước quả trước khi cho vào bao bì (bao bì ựã ựược thanh trùng trước). Cấu tạo chủ yếu của nó là các bản mỏng bằng thép không rỉ, lượn sóng hoặc phẳng nhưng có vạch ựịnh hướng khi xếp và ép các bản mỏng lại, các lỗ tạo thành rãnh thông kắn, có các khoang chứa sản phẩm và các khoang chứa chất tải nhiệt hoặc nước làm nguội ựược xen kẽ nhau.
Do có cấu tạo như vậy nên nước quả chảy trong khoang kắn thành lớp mỏng và ựược truyền nhiệt từ 2 mặt bên nên thời gian thanh trùng nhanh, ắt làm biến ựổi chất lượng sản phẩm.
Nước quả vào
Nước quả ra Nước lạnh
Hình 7.33b: Thiết bị thanh trùng bản mỏng Alfa Laval
3. Thiết bị thanh trùng kiểu băng tải: a. Khái niệm:
- Thường dùng ựể thanh trùng sản phẩm chứa trong bao bì (chai, lon, hộp) nhất là trong công nghệ bia.
- Vận chuyển sản phẩm là các băng tải lưới.
- Dựa vào sự chuyển ựộng của sản phẩm mà có thể phân thành; + Thiết bị thanh trùng kiểu tuyến tắnh
+ Thiết bị thanh trùng kiểu dắch dắc.
b. Cấu tạo và nguyên tắc làm việc:
Hình 7.34. Thiết bị thanh trùng kiểu Tunen phun tuyến tắnh 1. Vùng nâng nhiệt sơ bộ 6. Giàn ống phun nước 2. Vùng thanh trùng 7. băng tải lưới
3. Vùng làm nguội 8.Chai thành phẩm 4. Vùng làm mát 9. Bể thu hồi nước 1
5. Vùng làm lạnh
Hình 7.34. Thiết bị thanh trùng kiểu Tunen phun tuyến tắnh
Kiểu máy tunen này ựược gọi là tuyến tắnh vì chai chạy trong thiết bị theo một ựường thẳng vào ở ựầu máy và ra ở cuối máy.
Vì sử dụng băng tải lưới, nên nước phun ở vùng nào thì ựược thu gom ngay vào bể chứa tương ứng ở phắa dưới. Các bể chứa nước ựược trang bị ựường ống dẫn hơi ựể thường xuyên bổ sung nhiệt bị thất thoát.
đối với sản xuất bia thì nước phun ở các vùng như sau: - Vùng 1 (Nâng nhiệt sơ bộ) : 45 0C
- Vùng 2 (thanh trùng) : 600C - Vùng 3 (làm nguội) : 450C - Vùng 4 (làm mát) : 350C - Vùng 5 (làm lạnh) : 250C
Thời gian sản phẩm ựi trong máy khoảng 90 phút.
1 2 3 4 6 9 8 7 5