4. Đề xuất quy trình và Thiết bị sử dụ ng
4.2.2. Thiết bị thuỷ phân
Trong sản xuất thường dùng các thiết bị thuỷ phân cĩ sức chứa 18, 30, 37, 50 và 80 m3. Kết cấu của các thiết bị thuỷ phân khác nhau cơ bản bởi kích thước hình học, các phương pháp thuỷ phân và sản phẩm thuỷ phân.
a. Cấu tạo:
Thiết bị chủ yếu là bình trụ bằng thép được hàn vớihai phần cơn trên và dưới. Đểngăn ngừa sự han gỉ, bề mặt bên trong của thiết bị được phủ lớp bêtơng (70 ÷ 90 mm) cĩ lớp phủ mặt. Lớp phủ mặt là những vật liệu chịu nhiệt và bền với axit - gạch gốm, bản grafit, gạch samot chịu lửa. Chống gỉ cửa trên và cửa dưới của vỏ bằng lớp đồng thanh, nắp thép ở trên cũng làm bằng lớp lĩt đồng thanh hay đồng thau. Tất cả các khớp nối tiếp với mơi trường ăn mịn (axit sunfuric lỗng và sản phẩm thuỷ phân) đều cĩ lớp lĩt bằng đồng thanh. Khớp nối cĩ thể làm bằng hai lớ p t hé p, mộ t lớ p chị u a xit .
Cấu tạo đặc biệt của nắp hoạt động nhanh là bảo đảm độ kín của thiết bị trong thời gian hoạt động, đảm bảo đĩng, mở nhanh. Kết cấu đặc biệt của van đĩng
kín ở dưới đảm bảo mở thiết bị nhanh khi tháo cặn và bảo đảm độ kín của nĩ trong thời gian hoạt động.
Để giảm sự mất mát nhiệt, bề mặt của thiết bị thuỷ phân được bao phủ lớp vật liệu cách nhiệt. Bố trí các ống bên trong của thiết bị thuỷ phân để nạp nước, axit và tháo sản phẩm thuỷ phân được xác định bằng các dịng chất lỏng.
Kết cấu thiết bị thuỷ phân
1) - Vỏ thép 7) - Van
2) - Lớp vỏ tráng men 8) - Cân đo
3) - Lớp đệm 9) - Cửa nạp nước
4) - Các ống lọc dài 10) - Cửa nạp xúc tác thuỷ phân 5) - Các ống lọc ngắn 11) - Nắp
6) - Cửa lấy sản phẩm thuỷ phân và nạp hơi
http://www.ebook.edu.vn
b. Nguyên tắc hoạt động:
Nguyên tắc hoạt động của thiết bị thuỷ phân như sau: băng tải chuyển nguyên liệu thực vật vào thiết bị qua cửa trên. Để nén và thấm ướt nguyên liệu cần nạp nước và tác nhân thuỷ phân vào đồng thời. Sau khi nạp liệu, đĩng nắp trên thiết bị và nạp trực tiếp hơi vào nắp dưới. Khi áp suất đạt gần 0,5 MPa thì tiến hành thổi khí thốt ra từ các bọt của nguyên liệu. Trong quá trình tăng nhiệt nguyên liệu và giữ một thời gian ngắn ở nhiệt độ gần 1400C xảy ra thuỷ phân các polysaccarit. Sau đĩ nạp tác nhân thuỷ phân vào thiết bị và đồng thời tháo sản phẩm chứa các hydratcacbon hồ tan. Khi đĩ duy trì quá trình thuỷ phân ở chế độ cao bằng cách tăng nhiệt độ trong thiết bị đến 1900C cho đến kết thúc quá trình. Kết thúc quá trình thuỷ phân thì dùng nước để tháo cặn , vắt khơ chất lỏng và tháo lignin ra khỏi thiết bị. Khi tháo thì mở van dưới và dưới áp suất 0,5 ÷ 0,7 MPa thì lignin sẽ theo đường ống tháo ra khỏi thiết bị vào xyclon.
c. Nhược điểm:
Lớp đệm chiếm 20 ÷ 30% thể tích. Cho nên những thiết bị làm bằng hợp kim titan khơng cĩ lớp đệm cĩ tính chất ưu việt và hồn hảo hơn.
4.2.3. Thiết bị trung hồ
Dung dịch nước và huyền phù của các cấu tử hữu cơ, muối, kiềm, axit... được chuẩn bị trong các thiết bị đứng cĩ cơ cấu đảo trộn cơ học hay đảo trộn bằng khí nén. Các thiết bị cĩ cửa nối để nạp các cấu tử và tháo mơi trường đã được chuẩn bị, cĩ các cửa, lỗ nhìn để quan sát, làm sạch và sửa chữa, để lắp các dụng cụ kiểm tra, đo và các cơ cấu khác để vận hành cĩ hiệu quả và an tồn. Phụ thuộc vào các điều kiện cơng nghệ các thiết bị cĩ thể cĩ áo hơi, bộ trao đổi nhiệt. Các thiết bị cần bền, khơng gỉ khi tiếp xúc với các cấu tử của mơi trường. Sự hoạt động của thiết bị cĩ lâu dài hay khơng phụ thuộc vào các yếu tố này.
a. Cấu tạo:
Thiết bị trung hồ dùng để trung hồ axit sunfuric và axit hữu cơ trong các sản phẩm thuỷ phân đối với nguyên liệu thực vật. Nạp tác nhân trung hồ và sản phẩm thuỷ phân vào thiết bị trung hồ cùng lúc để thực hiện quá trình.
http://www.ebook.edu.vn
Nồi trung hồ gồm: vỏ thép hàn cĩ đáy hình nĩn và nắp phẳng làm bằng thép chịu axit đậy kín bằng mặt lát gỗ. Bề mặt trong của thiết bị được chống gỉ bằng lớp chịu axit. Bề mặt ngồi được phủ lớp cách nhiệt. Trong nắp thiết bị đặt máy trộn bằng thép chịu axit để trộn sản phẩm thuỷ phân với dung dịch, cửa nối để nạp các chất sử dụng cần thiết và để thốt khí ra khỏi thiết bị. Trong phần nối phía dưới của thiết bị cĩ khớp nối để nhận sản phẩm trung hồ. Khớp nối bên trong dùng để nạp chất trung hồ khi nối liên tục các máy trung hồ lại. Ở nắp và phần nĩn bên dưới cĩ các cửa để sửa chữa, làm sạch và khảo sát thiết bị.
b. Nguyên tắc hoạt động
Cơ cấu chuyển đảo bằng khí nén như sau: khơng khí theo đường ống vào ống khuếch tán và khi chuyển đảo với chất trung hồ tạo ra hỗn hợp khí - chất lỏng, mật độ của hỗn hợp nhỏ hơn mật độ của chất trung hồ ngồi tường của ống khuếch tán. Do sự khác nhau về mật độ trong thiết bị làm xảy ra sự tuần hồn mạnh chất lỏng. Tiêu hao khơng khí để chuyển đảo khoảng 1m3/phút/1m3 chất trung hồ.
c. Ưu điểm.
Kết cấu cơ cấu khuấy trộn đơn giản, khơng cĩ những phần quay tạo ra tiếng ồn và địi hỏi phải sửa chữa, chất lượng sản phẩm cao do tách được phức của các cấu tử dễ bay hơi.
Tất cả các loại thiết bị này đều được sản xuất bằng thép chịu axit và được tráng bằng những nguyên liệu chống gỉ. Các thiết bị đều được trang bị các cơ cấu đảo trộn bằng cơ học, đo mức chất lỏng và những dụng cụ cần thiết khác.
http://www.ebook.edu.vn
Thiết bị trung hồ dạng máy bơm bằng khí nén
4.2.4. Thiết bị phối chế, đảo trộn
Đây là quá trình pha trộn giữa hai hay nhiều cấu từ (thành phần) khác nhau để thu được một hỗn hợp (sản phẩm) đáp ứng yêu cầu đã định. Cịn đảo trộn là quá trình cơ học nhằm khuấy trộn các thành phần trong hỗn hợp để chúng phân bố đều nhau. Tuỳ theo yêu cầu của quy trình cơng nghệ, các cấu tử cĩ thể phối chế ở những thời điểm khác nhau. Cấu tử cĩ thể phối chế cùng lúc hay ở nhiều thời điểm.
Trong cơng nghệ, quá trình phối trộn được thực hiện bằng nhiều cách khác nhau. Phổ biến nhất là thủ cơng gián đoạn. Sau khi phối chế, hỗn hợp phải được khuấy trộn đều và sau hoặc trong khi khuấy trộn cĩ thể kiểm tra độ đồng nhất của hỗn hợp.
Quá trình cĩ thể thực hiện trong các thiết bị chuyên dùng. Yêu cầu vật kiệu chế tạo khơng gây ảnh hưởng tới chất lượng của sản phẩm. Cơ cấu đảo trộn được sử dụng tuỳ theo nguyên liệu (độ nhớt, trạng thái…) mà chọn cho phù hợp.
Cơ cấu thiết bịđảo trộn cĩ cánh khuấy
1) - Khớp nối để nạp nước chống bọt 5) - Các bản nối 2) và 3) - Cửa 6) - Ống khuếch tán
3) - Lớp đệm 7) - Cửa - khe nhìn
4) - Ống nối để nạp chất trung hồ khi nối liên tục các thiết bị lại
4.2.5. Thiết bị lọc
Trong sản xuất bằng phương pháp vi sinh, các máy lọc được ứng dụng trong các quá trình làm trong dung dịch chứa các chất hoạt hố sinh học, để lọc tiệt trùng, để tách các chất hoạt hố sinh học dạng kết tủa khỏi dung dịch...Tất cả các quá trình này cĩ thể được chia ra làm ba dạng cơ bản: tách huyền phù với mục đích loại pha lỏng khỏi pha rắn (hàm lượng cuối cùng của pha rắn trong huyền phù thường lớn hơn 10%); làm trong với mục đích làm sạch chất lỏng khỏi những hạt bẩn hay thu hồi pha rắn cĩ hàm lượng khơng nhỏ trong dung dịch; cơ đặc huyền phù với mục đích tăng nồng độ pha rắn.
Các quá trình làm trong và lọc tiệt trùng cĩ tầm quan trọng trước khi xác định khả năng làm việc của các tổ hợp siêu lọc, tuổi thọ của các màng xenluloza axetat, cũng như chất lượng làm sạch dung dịch khỏi vi khuẩn. Chuẩn bị dung dịch cho siêu lọc được tiến hành trong các bộ lọc đặc biệt.
Để làm trong và tiệt trùng các dung dịch chứa các chất hoạt hố sinh học trước khi cơ chúng bằng phương pháp siêu lọc thường sử dụng các bộ lọc nhiều khung bản
a. Cấu tạo:
Gồm bộ khung lưới cĩ bản tiệt trùng hay làm trong. Bộ lọc nằm trên khung máy gồm các trụ, được nối với các thanh giằng và cĩ các thanh ngang.
Giữa các nắp cố định và di động lắp các khung với những bản xen kẽ nhau. Các bản được chia làm hai bộ phận - cho chất lỏng được lọc và cho loại chưa được lọc. Dưới áp suất dư, chất lỏng chưa được lọc chảy vào khoang các nắp của các khung ba lưới và vào bộ chứa.
Các bản lọc amiăng - xenluloza làm trong dung dịch khỏi thể lơ lửng. Theo hình dạng bên ngồi các bản lọc và bản tiệt trùng là những đĩa phẳng trắng, dẻo, gợi sĩng một mặt. Các bản làm bằng hổn hợp xenluloza và amian. Các sợi xenluloza cĩ bề dày 30µm tạo ra màng lưới khơng gian thơ, các lỗ lưới được ép đầy sợi amiang. Khi bề dày của bản đạt 4 ÷ 5 mm thì dịng chất lỏng chảy qua một quãng đường dài ngoằn ngoèo của các sợi.
http://www.ebook.edu.vn
Các bộ lọc bản gồm các hạt và chúng hấp thụ trên tồn bộ bề mặt các sợi. Các bộ lọc bản cĩ thể tiệt trùng bằng hơi ở nhiệt độ 1500C. Chúng trơ với tất cả các dung mơi, nhưng rất nhạy với các kiềm mạnh và axit đặc. Thời gian hoạt động của các bản khoảng 6h. Ap suất lớn nhất cho phép khi lọc và tiệt trùng các dung dịch trong bộ lọc 147 kPa. Phụ thuộc vào các dạng bản được ứng dụng mà cĩ thể sử dụng hoặc là để làm trong hoặc là để tiệt trùng chất lỏng.
b. Nguyên tắc hoạt động:
Sơ đồ hoạt động của bất kỳ loại máy lọc nào cũng đều đơn giản: huyền phù được nạp vào màng xốp, pha lỏng sẽ qua màng xốp, cịn pha rắn được giữ lại ở dạng lớp kết tủa đặc.
Theo nguyên tắc tác động của các máy lọc, người ta chia ra làm hai loại: tác động tuần hồn và tác động liên tục. Các máy lọc hoạt động dưới áp suất của cột chất lỏng, lọc theo phương pháp trọng lực (cĩ lớp hạt mịn, lọc bằng màng mỏng, lọc túi, bể lọc); các máy lọc dưới chân khơng (lọc hút) đều thuộc loại máy lọc cĩ tác dụng tuần hồn. Các máy lọc làm việc dưới chân khơng (thiết bị lọc hình trống, thiết bị lọc kiểu đĩa, kiểu băng tải) thuộc loại máy lọc cĩ tác dụng liên tục.
Bộ lọc khung bản để làm trong dung dịch
1- Bánh xe; 2- Khung máy; 3- Trục ; 4- Khay; 5- Ống mềm; 6, 9,10,16, 20 - Các van; 7- Thanh ngang; 8- Van; 11- Khung hai lưới; 12; Khung ba lưới; 13- Bản tiệt trùng; 14- Nắp cố định; 15- Ap kế; 17- Ống cao su; 18- Vít ép; 19- Vơ lăng lái; 21- Thanh giàng; 22- Ống lấy mẫu thí nghiệm; 23- Thùng két
4.2.6. Thiết chiết rĩt chân khơng a. Cấu tạo:
Trong cơ cấu rĩt chân khơng hiện nay dùng van bi hoặc van trượt. Trong thân của cơ cấu rĩt cĩ hai rãnh. Một trong hai rãnh đĩ được nối với bơm chân khơng, rãnh cịn lại nối với bình chứa sản phẩm.
b. Nguyên tắc hoạt động:
Ở vị trí đĩng, van trượt (hoặc van bi) đĩng cả hai đường thơng với bơm chân khơng và sản phẩm. Khi cĩ chai đưa vào, van được nâng lên và quá trình rĩt bắt đầu. Khơng khí trong chai được bơm chân khơng hút làm áp suất giảm. Khi đĩ sản phẩm từ bình chứa sẽ chảy vào trong chai. Quá trình diễn ra liên tục đến khi chai được nạp đầy sản phẩm. Khi đĩ đường ống hút khí sẽ bị ngắt khỏi bơm chân khơng, bên trong chai được thơng áp và sản phẩm ngừng chảy vào trong chai. Tuy nhiên sẽ cĩ một lượng nhỏ sản phẩm bị hút theo khơng khí, phần sản phẩm nầy sẽ được tách ra ờ bình tách lỏng đặt trước máy hút chân khơng. Thơng thường người ta điều chỉnh lượng sản phẩm trong chai bằng cách sử dụng ống thơng áp cĩ thể dịch chuyển được hoặc thay đổi thời gian hút chân khơng
Cơ cấu rĩt chân khơng được dùng để rĩt các sản phẩm dễ hư hỏng hoặc giảm chất lượng khi tiếp xúc với khơng khí, hoặc được sử dụng trong các trường hợp các sản phẩm dễ rĩt và yêu cầu năng suất rĩt lớn, thời gian rĩt cho một chai nhanh.
1. Thùng chứa chất lỏng; 2. Bơm chân khơng;
3. Ống dẫn chất lỏng vào thùng; 4. Phao ; 5. Mâm ; 6. Đường ray ; 7. Bánh xe ; 8. Piston ; 9. Soupap ; 10. Lị xo 11. Ống dẫn chất lỏng vào chai
http://www.ebook.edu.vn
5. Kết Luận
5.1. Kết luận
Từ phương pháp nghiên cứu trên, tơi thu được các kết quả thực tế cho việc sản xuất nước tương, đĩ là:
– Tỷ lệ của 3 loại enzyme sử dụng.
– Tỷ lệ acid HCl dùng thuỷ phân và tỷ lệ Na2CO3 dùng để trung hồ. – Thời gian và nhiệt độ của từng giai đoạn thuỷ phân.
– Tỷ lệ các phụ gia, gia vị và chất bảo quản dùng trong việc hồn thiện sản phẩm.
5.2. Đề xuất
– Cần nghiên cứu thêm phần xử lý nguyên liệu ban đầu, đĩ là việc sử dụng muối để bổ sung vào trong quá trình hấp nhằm mục đích tạo áp suất thẩm thấu trích ly một phần các chất cĩ trong nguyên liệu ra mơi trường ngồi.
– Cần thời gian xem xét sản phẩm trong quá trình bảo quản, tìm hiểu thêm về sự biến đổi cĩ thể xảy ra trong thời gian này.
– Sinh viên cần được tiếp xúc trực tiếp với các thiết bị sản xuất thực tế để nắm vững hơn về vấn đề và học được cách sử dụng các trang thiết bị.
Tài liệu tham khảo:
1). Lê Văn Nhương, Quảng Văn Thịnh - Kỹ thuật sản xuất tương và nước chấm - NXB Khoa học Kỹ thuật, 1986.
2). Nguyễn Đức Lượng - Thực phẩm lên men truyền thống - NXB ĐHQG Tp.HCM, 2003.
3). Phạm Thị Ánh Hồng - Kỹ thuật sinh hố - NXB ĐHQG Tp.HCM, 2003 4). Trần Minh Tâm - Cơng nghệ vi sinh ứng dụng - NXB Nơng nghiệp, 2000 5). http://www.thuvienhoasen.org/05Soygiatridduong.htm
