Link: https://maythucphamkag.com/
Hỗn hợp hơi nước – tinh dầu đi từ thiết bị chưng cất ra được cho vào thiết bị làm lạnh nhằm mục đích ngưng tụ và làm lạnh hỗn hợp nước chưng đi tới nhiệt độ cần thiết. Các thông số đã biết
˗ Lượng tinh dầu thu được sau quá trình chưng là: Gtinh dầu = 4,32 kg. ˗ Lượng nước bay hơi cần cho quá trình chưng là:Gnước = 220,32 kg. ˗ Thời gian cho quá trình ngưng tụ là 3h
˗ Lưu lượng hơi cần ngưng tụ là: L = = 74,88 (kg/h) ˗ Nhiệt độ nước mát đầu vào là 25°C
˗ Chọn nhiệt độ nước mát đầu ra là 45°C ˗ Nhiệt độ dầu ra là: tH = 100oC
˗ Nhiệt độ dầu ở cuối giai đoạn làm lạnh: tK = 35oC
2.7.2.6.1. Nhiệt lượng để ngưng tụ hơi tinh dầu-nước hoàn toàn lỏng
Lượng nhiệt cần để làm ngưng tụ hỗn hợp hơi nước và tinh dầu bay lên là: Qnt = Gnước.rnước + Gtinh dầu. rtinh dầu = 220,32.2258,36 + 4,32.288 = 498806 (KJ)
Trong đó:
˗ Gtinh dầu, Gnước : Lượng tinh dầu và lượng nước cất ra (Kg) ˗ cm : Nhiệt dung của tinh dầu
˗ rnước: ẩn nhiệt hóa hơi của nước rnước = 2258,36 (KJ/Kg) ˗ rtinh dầu: ẩn nhiệt hóa hơi của tinh dầu rtinh dầu = 288 (KJ/Kg)
Vậy nhiệt lượng để ngưng tụ hỗn hợp hơi tinh dầu – nước hoàn toàn thành lỏng:
Qnt = 498806 (KJ)
2.7.2.6.2. Nhiệt lượng để làm lạnh hỗn hợp tinh dầu-nước
Sau khi ngưng tụ thành dạng lỏng thì hỗn hợp tinh dầu – nước cần phải được làm lạnh xuống nhiệt độ tối ưu để thuận tiện cho quá trình phân ly, tách anethol khỏi nước sau này. Ta sẽ làm lạnh hỗn hợp dịch ngưng tới tC = 35°C.
Vậy nhiệt lượng để làm lạnh hỗn hợp tinh dầu – nước xuống tC = 35°C là: Lượng nhiệt làm lạnh hỗn hợp là:
Q2 = (Gnước + Gtinh dầu.Ctinh dầu).(TH-Tk) = (220,32 + 4,32.3020).(100-35) = 862337 (KJ)
2.7.2.6.3. Xác định bề mặt truyền nhiệt
Để tính tốn diện tích cần thiết của thiết bị làm lạnh (ngưng tụ) ta có thể dụa vào định luật Niuton và Furie. Theo định luật này: “Lượng nhiệt truyền qua theo hướng thẳng vng góc với mặt phẳng của thành ống của thiết bị làm lạnh sẽ tỷ lệ thuận với
diện tích làm lạnh F (m2) của thành ống, với thời gian (Z) mà nhiệt lượng đó đi quá với sự chênh lệch về nhiệt độ (Δt°C) giữa hai thành ống ở hai phía”.
F =
Trong đó:
˗ Qnt: Lượng nhiệt cần để ngưng tụ hơi tinh dầu và nước hoàn toàn thành lỏng ˗ F: diện tích truyền nhiệt (m2).
˗ Δt: Hiệu số nhiệt độ giữa hai phía thành ống (0C). + tw = 850C
+ tf = 350C
˗ nt: Hệ số truyền nhiệt (W/m2.độ).
Qua đó ta có, bề mặt truyền nhiệt được xác định: ˗ Chọn thiết bị ngưng tụ ống xoắn ruột già.
˗ Ống truyền nhiệt được làm bằng đồng, dngoài = 30mm, dtrong = 30 – 2.1 = 28 mm, độ dày δ = 1 mm.
˗ Đường kính vịng xoắn D = 500mm
˗ Chọn vận tốc nước đi trong ống: = 0,4 (m/s). ˗ Chọn Bước xoắn của ống ruột gà: x = 150 mm ˗ Chiều dài của một vịng xoắn là
= 1,6 (m)
Như vậy kích thước thiết bị ngưng tụ như sau: ˗ Đường kính vịng xoắn D = 500mm.
˗ Bước xoắn của ống ruột gà : x = 150 mm. ˗ Chiều dài của một vòng xoắn là l = 1,6 m.
˗ Số vòng xoắn của ống xoắn ruột già là n = 10 vịng. ˗ Đường kính vỏ ngồi Dn = 580mm.
2.8. MÁY PHÂN LY
2.8.1. Phương pháp tách tinh dầu
Sau quá trình chưng cất ta sẽ thu được hỗn hợp gồm nước chưng và tinh dầu thơ trộn vào nhau và một phần cặn. Do đó muốn muốn thu được tinh dầu ta phải tiếp tục phân ly.
Dung dịch lỏng sau ngưng tụ được tách tinh dầu bằng cách sau:
- Phương pháp lắng: Bản chất của phương pháp này là dựa vào sự khác nhau về tỷ trọng của tinh dầu và nước. Tinh dầu khi để lắng 1 thời gian, nhờ trọng lượng riêng khác nước sẽ lắng xuống tạo thành hai lớp và có thể tách ra dễ dàng. - Phương pháp lọc: Phương pháp này dựa trên tính thấm ướt chọn lọc của các
chất lọc khác nhau. Khi đó người ta cho hỗn hợp thu được một chất dễ thấm nước, dễ giữ nước và tách chúng ra khỏi tinh dầu. Phương pháp này đơn giản, đạt hiệu quả cao đồng thời có khả năng tách cả nước lẫn muối nhưng vấn đề khó là phải lien tục thay màng lọc. Sau khi lọc ta thu được tinh dầu thương phẩm. Tinh dầu thu được cho vào lọ thủy tinh màu nâu có nắp kín và được bảo quản ở nhiệt độ và độ ẩm thích hợp. Tinh dầu sả khử hết nước có màu sáng, được đóng chai bảo quản.
Ở 20 °C, khối lượng riêng của nước là 0,9982 g/ml. Khối lượng riêng của tinh dầu Sả khi đó là 0,881 g/ml. Ta nhận thấy, khối lượng riêng của tinh dầu Sả và nước không khác biệt nhau lớn, bởi vậy nếu dùng thiết bị phân ly theo nguyên lý li tâm thì hiệu quả sẽ khơng cao, gây lãng phí.
Ta đã biết, tinh dầu Sả không tan trong nước. Tinh dầu Sả chỉ lẫn trong nước bởi các tác động vật lý, khi khơng cịn chịu các tác động vật lý đó, tinh dầu Sả sẽ tách ra khỏi nước và nổi lên trên do có khối lượng riêng ở cùng nhiệt độ luôn nhỏ hơn
nước(889< 1000). Như vậy ta sẽ sử dụng thiết bị phân ly dạng lắng để tách tinh dầu Sả thô ra khỏi nước chưng. Ta chọn thiết bị phân ly hình trụ đứng, đáy thiết bị có dạng hình nón. Đáy hình nón có gắn ống thủy tinh để quan sát, rút tinh dầu Sả thô ra khỏi thiết bị phân ly. Phía trên có van để tháo tinh dầu.
2.8.2. Qúa trình làm mát tinh dầu
Sau khi ngưng tụ thành dạng lỏng thì hỗn hợp tinh dầu – nước cần phải được làm lạnh xuống nhiệt độ tối ưu để thuận tiện cho quá trình phân ly, tách anethol khỏi nước sau này. Ta sẽ làm lạnh hỗn hợp dịch ngưng tới tC = 35°C. Vậy nhiệt lượng để làm lạnh hỗn hợp tinh dầu – nước xuống tC = 35°C là:
Lượng nhiệt làm lạnh hỗn hợp là:
Q2 = (gb +gm.Cm).(TH-Tk) = (9,8 + 4,32.2000).(100-35) = 562237 (KJ) Trong đó gb,gm : Lượng nước và lượng tinh dầu cất ra (Kg)
cm : Nhiệt dung của tinh dầu Nhiệt độ dầu ra là: tH =
Nhiệt độ dầu ở cuối giai đoạn làm lạnh: tK =
2.8.3. Tính tốn và thiết kế các bộ phận của thiết bị phân ly
Q trình lắng được tiến hành nhanh chóng thuận lơi, tránh tình trạng nguyên liệu bị giữ lâu quá trong buồng lắng làm ảnh hưởng đến chất lượng tinh dầu.
2.8.3.1. Nắp thiết bị
Để tránh tổn thất tinh dầu và tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng, quá trình lắng cần phải được thực hiện trong thiết bị kín. Nắp thiết bị có thể có hình chóp hoặc chỏm cầu. Nắp thiết bị có thể đóng mở dễ dàng, kín. Mối nối giữa thiết bị và nắp có thể dùng bằng đệm và vặn bu lông; đệm tốt nhất là bằng sợi amiang bện, trong trường hợp khơng có amiang có thể dùng gioăng cao su.
Chọn nắp thiết bị có hình chỏm cầu và gioăng cao su chịu nhiệt. Trên nắp thiết bị cịn có một cửa nạp liệu để dẫn hỗn hợp tinh dầu và nước chưng vào bể lắng.