4.1. Khái ni$m:
4.1.1. Các phương pháp thanh trùng:
D"a vào phương pháp c p nhi!t mà phân thành:
1. Phương pháp thanh trùng bbng nhi!t: dùng ch t t9i nhi!t là : nư&c nóng hay hơi nư&c bão hoà.
2. Phương pháp thanh trùng bbng dòng ựi!n cao t n. 3. Phương pháp thanh trùng bbng các tia năng lư ng.
Trong ựó phương pháp thanh trùng bbng nhi!t là ựư c s d ng phO biJn trong công nghi!p th"c ph#m vì ựơn gi9n và hi!u qu9 cao (hi!u qu9 thanh trùng và hi!u qu9 kinh tJ)
4.1.2. Phân lo i thi t b : 1. Theo phương thBc làm vi!c;
* ThiJt b- thanh trùng làm vi!c gián ựo=n: * ThiJt b- thanh trùng làm vi!c liên t c
2. Theo áp su t t=o ra trong thiJt b-.
* ThiJt b- thanh trùng làm vi!c U áp su t thư4ng * ThiJt b- thanh trùng làm vi!c U áp su t cao. 3. Theo c u t=o:
* ThiJt b- thanh trùng ki$u ựBng, ki$u nbm ngang . * ThiJt b- thanh trùng ki$u băng t9i, ki$u tr c quay. * ThiJt b- thanh trùng ki$u b9n m?ng.
4.2. Thi't b*:
4.2.1. Thi t b thanh trùng làm vi"c gián ựo n: 1. Thi t b thanh trùng cao áp, ki u nHm ngang:
a. C u t=o ( Hình 7.30)
1. Thân nPi 6. kng phân ph6i hơi
2. N;p c u lõm 7. X9 khắ
3. Xe chBa s9n ph#m 8. Van an toàn và áp kJ 4. Cơ c u tay quay 9. X9 nư&c ngưng
5. Van c p hơi. 10. Bánh xe ch6t
b. Nguyên t"c làm vi#c:
Xe chBa s9n ph#m (3) ựư c ự#y vào thiJt b- trên ựư4ng ray, n;p d=ng c u lõm (2). đóng mU ựư c nh4 cơ c u tay quay (4) . đư c ựóng kắn nh4 bánh xe ch6t (10). Hơi ựư c c p qua van (5) vào 6ng phân ph6i hơi (6) ự2t trên và dư&i thiJt b-, sau khi truyAn nhi!t nư&c ngưng ựư c tháo qua ựư4ng x9 (9). Ban x9 khắ (7) dùng ự$ x9 khắ trư&c khi c p hơi vào thanh trùng và ự$ x9 hơi thva sau khi thanh trùng ự$ cân bbng áp su t khắ quy$n trư&c khi tháo s9n ph#m.
* Ưu ựi$m:
+ Năng su t l&n.
+ Thao tác ựiAu chcnh ựơn gi9n.
$ Như c ựi m:
+ ThiJt b- cPng kAnh, chiJm nhiAu di!n tắch. + Chi phắ hơi và nư&c l&n .
+ Th4i gian thao tác lâu.
2. Thi t b thanh trùng cao áp, ki u ựPng. a. C u t o:( hình 7.31)
Hình 7.31. Thi t b thanh trùng cao áp ki+u ự ng
1. Thân thi t b 6. Qng c p hơi 2. n"p 7.Van xS khắ 3. đGi trUng 8. XS nưWc ngưng 4. GiX ự>ng sSn phYm 9. Qng nGi
5. ChGt khóa 10. Nhi#t k 11. Van an toàn
b. Nguyên t"c làm vi#c:
Gi? ự"ng s9n ph#m (4) ựư c t4i ựi!n ho2c c#u ựưa vào thiJt b-. N;p (2) ựóng mU nh4 ự6i trCng (3) và ựư c ựóng kắn nh4 các ch6t (5). Hơi ựư c c p vào theo ựư4ng 6ng (6) và 6ng phun hơi ự2t dư&i ựáy thiJt b- có d=ng hình chL thEp ho2c u6n vòng, nư&c ngưng ựư c tháo theo ựư4ng 6ng (8), van x9 khắ (7) dùng ự$ x9 khắ trư&c khi c p hơi thanh trùng và ự$ x9 hơi thva sau khi thanh trùng nhbm cân bbng áp su t khắ quy$n trư&c khi tháo s9n ph#m.kng n6i (9) ựư c n6i giLa và ựáy nPi có g;n nhi!t kJ (10) và áp kJ nhbm ự9m b9o nhi!t kJ chc ựúng nhi!t ự: thanh trùng.
$ Ưu ựi m:
+ C u t=o gCn, chiJm ắt di!n tắch. + Thao tác thuEn l i, d> cơ gi&i hoá. + Làm vi!c tương ự6i v=n năng. * Như c ựi$m: Năng su t th p
4.2.2. Thi t b thanh trùng làm vi"c liên t c. 1. Thi t b thanh trùng thNy lKc:
a. Khái ni#m:
* Thư4ng ựư c s d ng ự$ thanh trùng ựP h:p.
* đây là thiJt b- thanh trùng làm vi!c liên t c, ho=t ự:ng U áp su t cao hơn áp su t khắ quy$n.
* Nguyên t;c áp su t cao trong thiJt b- bbng chiAu cao c:t nư&c.
b. C u t o:
c. Nguyên t"c làm vi#c:
Băng t9i (5) chuy$n ựP h:p ự u tiên qua nhánh (1), U ựây ựP h:p ựư c ựun nóng d n, tiJp t c ựJn phòng hơi (2) ự$ thanh trùng, ựiAu chcnh áp su t trong phòng (2) bbng cách ựiAu chcnh chiAu cao m"c nư&c U hai nhánh (1) và (3), ựPng th4i ựiAu chcnh th4i gian thanh trùng bbng vEn t6c băng t9i. Sau ựó s9n ph#m ựJn nhánh (3) ự$ làm ngu:i d n và ựư c ựưa ựJn thùng l=nh (4) ự$ làm ngu:i h{n.
Nhi!t ự: thanh trùng cGa thiJt b- là 115 ọ 126 0C. Năng su t thiJt b- ự=t 200 . 360 h:p / phút .
* NJu c:t nư&c cao 10m thì áp su t dư ựư c t=o ra tăng 1at (≈ 9,8 . 104N/m2) nghĩa là áp su t tuy!t ự6i 19,6.104 N/m2. lúc này nư&c sôi U 120 0C.
NJu áp su t dư là 19,6.104 N/m2. áp tuy!t ự6i là 29,4.104 N/m2 ) thì nư&c sôi U 133 0C.
Hình 7.32 : Thi't b* thanh trùng thfy ldc Carvallo (Pháp) 2. Thi t b thanh trùng b9n m!ng:
a. Khái ni#m:
* đư c s d ng ự$ thanh trùng nư&c qu9, bia, sLa... * ThiJt b- làm vi!c U áp su t cao hơn áp su t khắ quy$n. * quá trình truyAn nhi!t d=ng khung b9n.
b. C u t o và nguyên t"c làm vi#c:
Các thiJt b- lo=i này tuy khác nhau vA c u t=o nhưng ựAu có nguyên t;c làm vi!c gi6ng nhau.
* Hình 7.33a là sơ ựP làm vi!c cGa thiJt b- (sơ ựP lưu thông cGa dung d-ch, ch t t9i nhi!t và nư&c làm ngu:i) .
Nâng nhi!t sơ b: cGa d-ch m&i vào bbng nhi!t to9 ra cGa d-ch ựã thanh trùng (tv nhi!t ự: t1 ựJn t2) t=i ngăn nâng nhi!t sơ b: (I), sau ựó d-ch ựư c nâng nhi!t ự: tv t2 ựJn nhi!t ự: thanh trùng t3 và ựư c duy trì U nhi!t ự: thanh trùng trong kho9ng th4i gian nh t ự-nh t=i ngăn thanh trùng và duy trì (II), tiJp t c d-ch ựư c làm ngu:i sơ b: bbng cách truyAn nhi!t cho d-ch m&i vào và h= nhi!t ự: tv t3 xu6ng t4 t=i ngăn làm ngu:i sơ b: (III) và cu6i cùng d-ch ựư c làm ngu:i h{n bbng ch t t9i l=nh (nư&c ho2c nư&c mu6i) h= nhi!t tv t4 xu6ng t5 t=i ngăn làm ngu:i (IV)
1,3. Hai nhánh c:t nư&c 2. phòng hơi 4. thùng nư&c l=nh 5. băng t9i 4 1 2
Hình 7.33a. Sơ ự8 làm vi$c cfa thi't b* thanh trùng bQn m2ng ThiJt b- thanh trùng b9n m?ng:
đây là lo=i thiJt b- làm vi!c liên t c U áp su t hơi nư&c cao hơn áp su t khắ quy$n. ThiJt b- thanh trùng này thư4ng ựư c dùng ự$ thanh trùng các lo=i nư&c qu9 trư&c khi cho vào bao bì (bao bì ựã ựư c thanh trùng trư&c). C u t=o chG yJu cGa nó là các b9n m?ng bbng thép không rc, lư n sóng ho2c ph{ng nhưng có v=ch ự-nh hư&ng khi xJp và ép các b9n m?ng l=i, các lg t=o thành rãnh thông kắn, có các khoang chBa s9n ph#m và các khoang chBa ch t t9i nhi!t ho2c nư&c làm ngu:i ựư c xen kh nhau.
Do có c u t=o như vEy nên nư&c qu9 ch9y trong khoang kắn thành l&p m?ng và ựư c truyAn nhi!t tv 2 m2t bên nên th4i gian thanh trùng nhanh, ắt làm biJn ựOi ch t lư ng s9n ph#m.
Nư&c qu9 vào
Nư&c qu9 ra Nư&c l=nh
Hình 7.33b: Thi't b* thanh trùng bQn m2ng Alfa Laval
3. Thi t b thanh trùng ki+u băng t9i: a. Khái ni#m:
* Thư4ng dùng ự$ thanh trùng s9n ph#m chBa trong bao bì (chai, lon, h:p) nh t là trong công ngh! bia.
* VEn chuy$n s9n ph#m là các băng t9i lư&i.
* D"a vào s" chuy$n ự:ng cGa s9n ph#m mà có th$ phân thành; + ThiJt b- thanh trùng ki$u tuyJn tắnh
+ ThiJt b- thanh trùng ki$u dắch d;c.
b. C u t o và nguyên t"c làm vi#c:
Hình 7.34. ThiJt b- thanh trùng ki$u Tunen phun tuyJn tắnh 1. Vùng nâng nhi!t sơ b: 6. Giàn 6ng phun nư&c 2. Vùng thanh trùng 7. băng t9i lư&i
3. Vùng làm ngu:i 8.Chai thành ph#m 4. Vùng làm mát 9. B$ thu hPi nư&c 1
5. Vùng làm l=nh
Hình 7.34. Thi't b* thanh trùng kiFu Tunen phun tuy'n tắnh
Ki$u máy tunen này ựư c gCi là tuyJn tắnh vì chai ch=y trong thiJt b- theo m:t ựư4ng th{ng vào U ự u máy và ra U cu6i máy.
Vì s d ng băng t9i lư&i, nên nư&c phun U vùng nào thì ựư c thu gom ngay vào b$ chBa tương Bng U phắa dư&i. Các b$ chBa nư&c ựư c trang b- ựư4ng 6ng dnn hơi ự$ thư4ng xuyên bO sung nhi!t b- th t thoát.
đ6i v&i s9n xu t bia thì nư&c phun U các vùng như sau: * Vùng 1 (Nâng nhi!t sơ b:) : 45 0C
* Vùng 2 (thanh trùng) : 600C * Vùng 3 (làm ngu:i) : 450C * Vùng 4 (làm mát) : 350C * Vùng 5 (làm l=nh) : 250C
Th4i gian s9n ph#m ựi trong máy kho9ng 90 phút.
1 2 3 4 6 9 8 7 5
5. THI T B LsNH: 5.1. Khái ni$m:
5.1.1. Chu trình máy l nh nén hơi: 1. Chu trình mYt c3p amoniac (Hình 7.35)
Hình 7.35. Chu trình mtt c6p amoniac
a) Sơ ự8: MN. Máy nén; NT. Bình ngưng t>; TL. Van ti't lưu; BH. Bình bay hơi b) Chu trình biFu divn trên ự8 th* T s; c) Chu trình biFu divn trên ự8 th* lgp h b) Chu trình biFu divn trên ự8 th* T s; c) Chu trình biFu divn trên ự8 th* lgp h
* Hình 7.35a : Sơ ựP thiJt b- ựơn gi9n cGa chu trình máy l=nh m:t c p ựư c s d ng cho môi ch t NH3.
* Hình 7.35b : Chu trình bi$u di>n trên ựP th- T * S * Hình 7.35c : Chu trình bi$u di>n trên ựP th- Logp * h.
a/ Nguyên lý ho t ựYng:
Hơi môi ch t sinh ra U thiJt b- bay hơi ựư c máy nén hút vA và nén lên áp su t cao vào bình ngưng t . x bình ngưng hơi môi ch t th9i nhi!t và ngưng t thành l?ng. L?ng có áp su t cao ựi qua van tiJt lưu vào bình bay hơi. T=i bình bay hơi, l?ng môi ch t sôi U áp su t th p và nhi!t ự: th p thu nhi!t cGa môi trư4ng l=nh. Hơi ựư c hút vA máy nén, như vEy vòng tu n hoàn cGa môi ch t ựư c khép kắn.
b. SK thay ựTi tr ng thái môi ch3t trong chu trình:
1Ỗ *1 : Quá nhi!t hơi hút.
1 * 2 : Nén ựo=n nhi!t tv áp su t th p po lên áp su t cao Pk, và S1 = S2.
2 * 2' : Làm mát ự{ng áp hơi môi ch t tv tr=ng thái qúa nhi!t xu6ng tr=ng thái bão hòa.
2' * 3' :: Ngưng t môi ch t ự{ng áp và ự{ng nhi!t. 3' * 3 : Quá l=nh môi ch t l?ng ự{ng áp.
3 * 4 : Quá trình tiJt lưu ự{ng antapi U van tiJt lưu h3 = h4 .
4 * 1' : Quá trình bay hơi ự{ng áp và ự{ng nhi!t po = const, t0 = const . 2. Chu trình hai c3p nén, bình trung gian có ,ng xo6n: (hình 7.36)
Hình 7.36. Chu trình hai c3p nén bình trung gian có ,ng xo6n BH: Bình bay hơi; NHA: Máy nén h áp; NCA: Máy nén cao áp
NT: Bình ngưng t ; TL1,TL2: Van ti t lưu 1 và 2;BTG: Bình trung gian 1. Nguyên lý ho t ựYng:
Hơi môi ch t l=nh hình thành U bình bay hơi (BH) ựư c máy nén h= áp (NHA) hút vào và nén tv tr=ng thái 1 có áp su t po và nhi!t ự: t0 lên tr=ng thái 2 có áp su t trung gian Ptg và nhi!t ự: t2, sau ựó vào bình trung gian BTG, hơi ựư c làm mát xu6ng tr=ng thái bão hoà (làm mát hoàn toàn). Hơi U tr=ng thái 3 ựư c máy nén cao áp NCA hút và nén lên tr=ng thái 4 có áp su t ngưng t pk và nhi!t ự: cao t4, rPi ựư c ự#y vào thiJt b- ngưng t , t=i ựây hơi th9i nhi!t và ngưng t thành l?ng cao áp, m:t ph n l?ng ựi qua van tiJt lưu VTL1 vào bình trung gian nhbm làm mát hơi nóng U tr=ng thái 2 xu6ng tr=ng thái hơi bão hòa 3, còn ph n l?ng chắnh ựư c làm quá l=nh trong 6ng xo;n cGa bình trung gian và sau ựó qua van tiJt lưu VTL 2 vào bình bay hơi. T=i ựây l&p môi ch t bay hơi thu nhi!t cGa môi trư4ng. Hơi hình thành ựư c máy nén h= áp hút vA. Như vEy vòng tu n hoàn cGa môi ch t l=nh ựã khép kắn.
Khi δ = O K P P > 9 thì dùng c p 2, 3 c p . PK : Áp su t ngưng t PO : Áp su t bay hơi b. Các quá trình cNa chu trình:
1 * 2 : Nén ựo=n nhi!t c p h= áp tv po lên ptg.
2 * 3 : Làm mát hơi quá nhi!t h= áp xu6ng ựư4ng hơi bão hoà x = 1 3 * 4 : Nén ựo=n nhi!t c p cao áp tv ptg lên pk
4 * 5 : Làm mát ngưng t và quá l=nh l?ng trong bình ngưng 5 * 7 : TiJt lưu tv áp su t pk vào bình trung gian
5 * 6 : Quá l=nh l?ng ự{ng áp trong bình trung gian 6 * 10 : TiJt lưu tv áp su t Pk xu6ng po.
10 * 1' : Bay hơi thu nhi!t cGa môi trư4ng l=nh. 5.1.2 Thi t b trao ựTi nhi"t cNa h" th,ng l nh: 1/ Nhi"m v :
ThiJt b- trao ựOi nhi!t cGa máy l=nh theo chBc năng có th$ chia ra làm hai nhóm: thiJt b- chắnh và thiJt b- ph
Nhi!m v chG yJu cGa thiJt b- trao ựOi nhi!t là truyAn nhi!t tv m:t ch t này cho m:t ch t khác thông qua bA m2t ngăn cách ho2c bbng cách tiJp xúc tr"c tiJp .
Các lo=i bình ngưng và dàn bay hơi là nhLng thiJt b- trao ựOi nhi!t b;t bu:c ph9i có trong máy l=nh, nên chúng là nhLng thiJt b- chắnh
2/ Thi't b* ngưng t> a) đJc ựi+m :
ThiJt b- ngưng t là thiJt b- ự$ biJn hơi môi ch t l=nh có áp su t và nhi!t ự: cao sau quá trình nén thành tr=ng thái l?ng. Hơi ựi vào thiJt b- là hơi quá nhi!t cho nên trư&c tiên nó ph9i ựư c làm l=nh ựJn nhi!t ự: b9o hòa, rPi ựJn quá trình ngưng t , sau cùng là b- quá l=nh vài ự: trư&c khi ra kh?i bình ngưng.
b) Yêu c2u ự,i vLi thi t b :
Nhanh chóng tách tác nhân l=nh ựã ngưng t ra kh?i bA m2t truyAn nhi!t. Tách không khắ và các lo=i khắ không ngưng t6t.
Tách d u ra kh?i bình ngưng NH3
Làm s=ch cáu b#n vA phắa nư&c gi9i nhi!t ho2c không khắ gi9i nhi!t như bùn ự t, canxi, b i, sét rc...
c) Phân lo i thi t b ngưng t :
D"a vào môi trư4ng giL nhi!t mà phân thành
* ThiJt b- ngưng t làm mát bbng nư&c (gi9i nhi!t bbng nư&c ).
* ThiJt b- ngưng t làm mát bbng không khắ (gi9i nhi!t bbng không khắ) * ThiJt b- ngưng t ki$u kJt h p (gi9i nhi!t bbng nư&c và không khắ
Trong các h! th6ng l=nh trung bình và l&n thư4ng s d ng thiJt b- ngưng t làm mát bbng nư&c ho2c ki$u kJt h p .
Nư&c làm mát có th$ s d ng m:t l n ho2c tu n hoàn 3/ Thi't b* bay hơi :
a. đJc ựi+m :
ThiJt b- bay hơi là thiJt b- trao ựOi nhi!t mà t=i ựó l?ng tác nhân sau khi qua van tiJt lưu sh th"c hi!n quá trình bay hơi ự$ thu nhi!t cGa môi trư4ng c n làm l=nh. Môi trư4ng có th$ là không khắ ho2c l?ng
b. Phân lo i thi t b bay hơi:
* D"a vào tắnh ch t cGa môi tru4ng làm l=nh:
+ ThiJt b- bay hơi làm l=nh ch t t9i l=nh l?ng ( nư&c, dung d-ch nư&c mu6i, dung d-ch rư u ..)
+ ThiJt b- bay hơi làm l=nh không kh. Trong lo=i này thư4ng chia thành hai nhóm: dàn l=nh ựông không khắ ự6i lưu t" nhiên (dàn l=nh tĩnh) và dàn l=nh không khắ ự6i lưu cưKng bBc (dàn l=nh qu=t).
* D"a theo mBc ự: choán chO cGa môi ch t l=nh l?ng trong thiJt b-:
+ ThiJt b- bay hơi ki$u ngEp mgi ch t l=nh l?ng bao phG toàn b: bA m2t trao ựOi nhi!t (thư4ng là lo=i c p l?ng tv dư&i lên)
+ ThiJt b- bay hơi ki$u không ngEp: mgi ch t l=nh l?ng không bao phG toàn b: bA m2t trao ựOi nhi!t. M:t ph n bA m2t trao ựOi nhi!t dùng ự$ quá nhi!t hơi hút vA máy nén (thư4ng là lo=i c p l?ng tv trên tv dư&i xu6ng lên)
5.2. Thi't b* ngưng t>
5.2.1. Thi t b ngưng t làm mát bUng nưLc: 1/Thi t b ngưng t ki+u ,ng v! nUm ngang NH3
đây là lo=i thiJt b- ngưng t ựư c s d ng phO biJn hi!n nay cho các h! th6ng l=nh năng xu t vva và l&n
Hình 7.37. Bình ngưng 6ng v? nbm ngang
1* Van an toàn 6 * X9 không khắ cGa nư&c