2 Công nghệ sản xuất
3.2. Hệ thống xử lý CO2
3.2.1. Cấu tạo hệ thống
Hệ thống bao gồm 3 thiết bị chính: Téc chứa CO2 lỏng, tháp hóa khí CO2 lỏng,
3.2.1.1. Téc chứa CO2 lỏng:
Tên thiết bị: Téc chứa CO2 lỏng.
Kí hiệu: L CO2 -40/22 – 0707
Tiêu chuẩn chế tạo: TCVN 6513 – 6156/96 Dung tích: 40.000 lít Trọng lượng rỗng: Áp suất (P) làm việc: 22 bar Áp suất thiết kế: 23 bar Nhiệt độ làm việc: -40oC Năm chế tạo: 2007 Vỏ chân không: + Áp suất làm việc: -1 bar + Áp suất màng phòng nổ: +0,5 bar + Nhiệt độ làm việc: +35oC 3.2.1.2. Tháp gia nhiệt:
Dạng tháp ống chùm thẳng đứng có cánh trao đổi nhiệt, bên trên có vòi nư
Vòi nước
Hình : Sơ đồ cấu tạo tháp hóa khí CO2 lỏng
Khí CO2
3.2.1.3 Nhóm 3 bình lọc khí CO2:
Bình thứ nhất chứa dung dịch Na2CO3: hòa 150g Na2CO3 trong 250 lít nước.
Dung dịch chiếm khoảng 2/3 thể tích bình.
Bình thứ hai chứa than hoạt tính chứa trong các bao tải.
Bình thứ ba chứa dung dịch KMnO4: liều lượng hòa thuốc tím như sau: hòa tan khoảng 3 muỗng cà phê trong 500 lít nước.
3.2.2. Nguyên tắc hoạt động:
CO2 lỏng có nhiệt độ -40oC từ téc chứa có áp suất cao sẽ theo ống dẫn đến tháp hóa khí và đi vào các ống chùm có cánh trao đổi nhiệt. Tại đây, CO2 lỏng có nhiệt độ
thấp sẽ nhận nhiệt của lớp không khí xung quanh cánh trao đổi nhiệt làm tăng nhiệt độ
và theo chiều dài đường ống nó sẽ dần chuyển sang trạng thái khí. Đến đoạn cuối đường ống của tháp hóa khí thì toàn bộ CO2 lỏng đã chuyển hết sang trạng thái khí và
theo đường ống dẫn đến các bình lọc.
Lớp không khí xung quanh cánh trao đổi nhiệt sẽ trao đổi nhiệt đối lưu với cánh trao đổi nhiệt làm nhiệt độ giảm xuống nhanh chóng, ẩm trong lớp không khí đó sẽ
hóa tuyết và bám lên cánh trao đổi nhiệt làm giảm hiệu quả trao đổi nhiệt của thiết bị. Để khắc phục tình trạng này người ta cho vòi nước chảy từ trên xuống dưới tháp để
làm tan chảy lớp tuyết bám, tăng hiệu quả trao đổi nhiệt.
Khí CO2 dẫn trước tiên qua bình chứa dung dịch Na2CO3 nhằm mục đích loại
tạp chất,tăng cường ion Na+ cho nước sô đa. Sau đó CO2được dẫn qua bình lọc bằng
than hoạt tính. Than hoạt tính sẽ đóng vai trò là lớp lọc có tác dụng hấp thụ các chất
mùi và các tạp chất bụi bẩn khác. Cuối cùng khí CO2 được dẫn qua bình chứa dung dịch KMnO4. Dung dịch này có tính oxy hóa rất mạnh sẽ oxy hóa các chất mùi, khử
mùi bụi than, tiêu diệt vi sinh vật. Khí CO2 sạch được dẫn theo đường ống đến nơi sử
3.3.Thiết bị trao đổi nhiệt
3.3.1.Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị trao đổi nhiệt
Thiết bị có cấu tạo dạng
các tấm được ghép song song
với nhau thành những hộp
rỗng và được nối với nhau tạo
thành lối chuyển động cho nước và chất tải lạnh. Giữa
tấm bản có các tấm đệm kín đảm bảo ngăn cách hai lớp
chất chuyển động. Bên ngoài
có các giá đỡ để ép chặt các
tấm bản lại với nhau. Nước và chất tải lạnh chuyển động ngược chiều do đó tốc độ trao đổi nhiệt cao, năng suất của thiết bị lớn. Thiết bị được sử dụng tốt với những thực
phẩm dạng lỏng, các loại đồ uống, nước ép trái cây, các sản phẩm sữa....
- Tiến hành làm lạnh nước bằng thiết bị trao đổi nhiệt.
Téc chứa CO2 lỏng Bình chứa dd NaH CO3 Bình chứa than hoạt tính Bình chứa dung dịch KMn O4 Tháp hóa khí CO2 lỏng
Vòi phun nước
Khí CO2 sạch Hình : Sơ đồ hệ thống xử lý CO2 1 2 3 4 5 6 7 8 Nước vào TĐN Chất tải lạnh vào (Glycol) Chất tải lạnh ra (Glycol) Nước ra
Sơ đồ nguyên lý thiết bị trao đổi nhiệt
- Nước đã qua xử lí được đưa qua thiệt bị làm lạnh thứ nhất để làm lạnh
xuống nhiệt độ khoảng 10 , nước này được giữ ở bình trung gian sau đó đượcbơm vào thiệt bị làm lạnh thứ hai để làm lạnh xuống 1-2 rồi đi vào ba bồn chứa.
- Tại mỗi bồn chứa để đảm bảo nhiệt độ luôn đạt yêu cầu người ta bố trí
hệ thống làm lạnh kiểu ống xoắn ruột gà nằm phía trong lớp bảo ôn.
- Tại thiết bị làm lạnh dạng tấm, nước đi từ dưới lên và glycol (-23-20) đi
xuống để tăng diện tích tiếp xúc.
3.4. Thiết bị hấp3.4.1. Cấu tạo 3.4.1. Cấu tạo
- Máy hấp gồm:
Buồng 1: nhiệt độ từ 24-26 0C Buồng 2: nhiệt độ từ 25-27 0C Buồng 3: nhiệt độ từ 36-37 0C
Mỗi buồng đều có cấu tạo giống nhau là có 4 ống ruột gà để dẩn hơi nóng, nhiệt độ hơi nóng bằng 120 0C .Nước được phun từ trên giàn xuống nhờ 1 máy bơm 130 m 3/h.
dưới đáy buồng hấp có lưới lọc để lọc cặn cát ở trong nước tránh hiện tượng làm nghẹt các đầu phun và nghẹt bơm.
- Băng tải chai lon được chia làm 3 đoạn:
Đoạn 1: Từ máy chiết rót đến cửa buồng vào của máy hấp, được bôi xà phòng
để làm trơn giảm ma sát:
Đoạn 2: Dẫn chai từ lon đi bên trong các buồng của máy hấp, có kích thước
ngang rộng để đảm bảo chứa được lượng chai lon trong buồng hấp và tốc độ băng tải
rất chậm để đảm bảo thời gian hấp.
Đoạn 3: Từ cửa ra của buồng hấp đến mâm xoay, sản phẩm được dội nước lạnh
nhằm làm sạch chai lon lần cuối trước khi dán nhãn. Ngoài ra còn có máy thổi khô
chai, lon và máy in date.
3.4.2. Nguyên lý hoạt động
Chai lon sau khi chiết rót có nhiệt độ khoảng 8- 10 0C sẽ được băng tải chuyển
vào máy hấp. Tại đây chai, lon sẽ được tiếp xúc trực tiếp với nước làm nguội có nhiệt độ tăng dần ở mỗi buồng hấp. Khi đó xảy ra sự trao đổi nhiệt làm giảm nhiệt độ của nước và làm tăng nhiệt độ của chai, lon. Nước được bơm hồi lưu, sản phẩm chai pet được dội sạch bằng nước lạnh rồi đưa qua công đoạn thổi khô in date, dán nhãn. Còn lon sẽ được thổi khô in date.
3.4.3. Cách vận hành
Bước 1: Kiểm tra van hơi, hơi nén, van nước.
Bước 2: Mở cầu dao, mở van bơm nước ở ngăn 1, 2, 3 chế độ tay khi nước đã
đủ, cho các bơm 1, 2, 3 hoạt động.
Bước 3: Chuyển các bơm 1, 2, 3 hoạt động tự động.
Bước 4: Mở van hơi nóng từ từ, điều chỉnh nhiệt độ hợp lý, buồng 1, 2, 3, canh
chế độ tự động qua đồng hồ nhiệt kế cảm ứng.
Bước 5: Cho băng tải chạy, tiếp chất bôi trơn (xà phòng).
3.4.4. Sự cố và cách khắc phục
Nhiệt độ của chai sau khi hấp vẫn chưa đạt yêu cầu (nhiệt độ còn quá thấp) do nhiệt độ của nước thấp hoặc tốc độ băng tải bên trong máy hấp
nhanh - tăng lưu lượng hơi nóng nước phun, giảm tốc độ băng tải.
Chai lon bị tắc, không di chuyển hay di chuyển rất chậm trên băng tải
do ma sát lớn - tăng lượng xà phòng trên băng tải để giảm ma sát.
Chai lon bị nghẹt bên trong buồng hấp - dùng thiết bị lấy sản phẩm ra.
1
2
4
3 3
3.5 .Thiết bị nấu siro
3.5.1.Sơ đồ thiết bị hệ thống nấu:
1. Nồi nấu đường 2. Bồn làm nguội
3. Bồn trung gian 4. Bơm
3.5.2. Quá trình nấu sirô được tiến hành như sau.
Đầu tiên nước được bơm vào thiết bị nấu là nồi 2 vỏ (1) , mở van hơi, đun nước lên đến nhiệt độ 60-70 0C.Sau đó, cho đường vào tiếp tục gia nhiệt độ nước lên đến
90-95 0C, duy trì nhiệt độ này trong thời gian khoảng10-15 phút. Trong quá trình cho cánh khuấy hoạt động liên tục nhằm tránh hiện tượng gia nhiệt cục bộ gây hiện tượng
caramen làm xấu màu sirô. Quá trình nấu lượng acid được bổ sung vào nhằm tạo môi trường acid cho các phản ứng chuyển hoá diễn ra dễ dàng hơn tạo ra vị thanh dịu cho nước giải khát, đồng thời có thể thêm chất bảo quản nhằm tăng thời gian bảo quản sản
phẩm.
Sau khi hoà tan ta đem lọc và được làm nguội (2) là nồi 1 vỏ, bên trong có ống
xoắn ruột gà qua thiết bị này nước sẽ làm giảm nhiệt độ của dịch được làm nguội
xuống 30- 45 0C.
Siro trắng được hệ thống bơm (4) bơm vào nồi chứa (3) và chuẩn bị cho quá
trình tiếp theo. Ở đây ta cũng cho cánh khuấy hoạt động để tránh hiện tượng đường bị
kết lắng ở đáy bồn.
3 3
4 Sơ đồ hệ thống nấu đường 1
3.5.3.Các thiết bị trong hệ thống nấu3.5.3.1.Thiết bị nồi nấu đường: 3.5.3.1.Thiết bị nồi nấu đường:
- Cấu tạo là nồi 2 vỏ ở giữa 2 lớp là lớp bảo ôn có tác dụng giữ nhiệt cho nồi nấu đường, đồng thời hơi cũng được cấp vào giữa 2 lớp này. Bên trên nồi có gắn motơ nó được gắn với cánh khuấy trộn hoà tan đường vào trong nước, tránh hiện tượng đường
bị cháy và vón cục ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm sau này. Tốc độ cánh
khuấy trung bình 50-60 vòng/ phút.
3.5.3.2.Thiết bị làm nguội
- Cấu tạo là nồi 1 vỏ bên trong là nồi 1 vỏ, bên trong có ống xoắn ruột gà nước được
làm nguội xuống 30- 40 0C. Bên trong thiết bị cũng có cánh khuấy cấu tạo giống như
nồi nấuđường, cánh khuấy có tác dụng đảo trộn nhằm làm nguội dịch đường nhanh hơn, đều hơn. Bên ngoài có ống thuỷ tinh nhằm quan sát dịch đường chứa bên trong.
3.5.3.3.Bồn chứa:
- Cấu tạo là nồi 1 vỏ, tác dụng là sau khi dịch đường được làm nguội sẽ đưa qua đây để chuẩn bị cho quá trình pha chế ở giai đoạn tiếp theo.
Thiết bị cũng có cánh khuấy, cánh khuấy hoạt động nhằm tránh cho dịch đường bị lắng dưới đáy bồn. Bên ngoài bồn có ống thuỷ giống thiết bị
làm nguội nhằm mục đích giúp cho công nhân quan sát mức dịch còn lại
trong bồn. Bên dưới đáy bồn có van xả cặn nhờ có van này cặn sẽ được
loại bỏ ra ngoài.
3.5.3.4.Thiết bị bão hòa CO2
Có 2 cách bão hòa CO2: bão hòa tĩnh và bão hòa động.
- Bão hòa tĩnh: nước đã xử lí sau khi làm lạnh được đưa vào bồn chứa có bảo ôn
và hệ thống làm lạnh. Tại đây CO2được đưa vào để bão hòa. Trong các bồn chứa này có chứa 100 cái phin trên phin có các lỗ nhỏ CO2được sục vào bồn qua các lỗ này đi
vào hòa với nước.
Bão hòa bằng cách này để đạt được lượng CO2dư phải qua 3 cấp bão hòa: đầu tiên
người ta bão hoà cấp 1 ở bồn số 3 sau đó bơm sang bồn số 2 để bão hoà cấp 2 và đi
Được sử dụng khi hệ thống bão hòa động đang sản xuất nước ngọt có gaz chiết lon.
- Bão hòa động: Tiến hành tại thiết bị bão hòa CO2 bão hòa sử dụng cả chiết
chai và chiết lon.
3.6. Hệ thống sục rửa thiết bị3.6.1. Vệ sinh thiết bị. 3.6.1. Vệ sinh thiết bị.
3.6.1.1. Cơ sở lý thuyết của quá trình tẩy rửa và khử trùng
+ Tẩy rửa: Là quá trình lấy các vết bẩn ra khỏi hệ thống sản xuất.
+ Khử trùng: Là quá trình tiêu diệt vi sinh vật: Vi khuẩn, nấm mốc, bào tử còn lại trong quá trình sản xuất.
- Mục đích của quá trình tẩy rửa và khử trùng: + Làm sạch bề mặt thiết bị nhà xưởng.
+ Loại trừ vi sinh vật nhiểm tạp. + Đảm bảo chất lượng sản phẩm.
+ Đảm bảo cho sức khoẻ người tiêu dùng. - Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình: + Chất lượng nước.
+ Bề mặt tẩy rửa.
+ Nhiệt độ tẩy rửa
+ Thời gian tẩy rửa
+ Nồng độ chất tẩy rửa.
STT Tên hoá chất Công dụng Ưu điểm
1 Cồn Tẩy rửa, sát trùng. Hiệu quả rửa tốt
2 H2O2 Ngâm tẩy rửa ống lọc tinh
Sát trùng hộp
Rẻ có khả năng sát
trùng cao
3 Cloramin B Sát trùng các bao bì nhựa bền dễ sử dụng
4
NaOH Tái chế Anion
vệ sinh thiết bị bảo hoà CO2 Vệ sinh máy
5 HCl Tái chế cation
6 HNO3 V ệ sinh thiết bị tiệt trùng
UHT
Có khả năng loại
3.6.1.2. Vệ sinh thiết bị trong xử lý nước:
+ Lọc sơ bộ: Sau 3 tháng vệ sinh 1 lần bằng cách: Thay lớp cát mới, than và đá
tái chế sử dụng lại.
+ Bồn chứa: mỗi tuần vệ sinh 1 lần bằng cách rửa bằng nước sạch, rửa cloramin
B, rồi rửa lại bằng nước sạch.
+ Lọc thô: Vệ sinh mỗi ngày sau ca sản xuất.
Lấy cột lọc ra khỏi bồn
Tháo dây thun, vải quấn và lớp bông gòn.
Dùng vòi nước có áp suất cao để rửa sạch dây thun, vải, bông gòn.
Để ráo
Trục inox cũng được rửa sạch bằng vòi nước trên. Vệ sinh xong tiến hành quấn lại cây cột lọc.
+ Lọc tinh: Vệ sinh sau mỗi ca làm việc:
Lấy cột lọc ra khỏi thiết bị lọc.
Ngâm cây lọc trong H2O2 5-6 %, trong 7-8 giờ.
Sau đó dùng vòi nước sạch. + Trao đổi ion:
1 tuần tái sinh hạt nhựa 1 lần.
Đối với cột cation: Sử dụng dung dịch HCl 1-1,5 % ( 30 lít + 170 lít nước).
Đối với cột anion: Sử dụng dung dịch NaOH 1-1,5 % ( 7kg + 300 lít nước)
Tiến hành xả ngược dung dịch HCl, NaOH vào 2 cột cation và anion.
Rồi xả ngược bằng nước.
Sau đó xả thuận bằng nước 1 lần nữa
Thời gian tái sinh là 4 giờ.
+ Lọc than hoạt tính: 2- 3 lần/ tuần.Than được lấy ra phơi ráo nước rồi đem rang
thật khô.
+ Ống lọc vi sinh: Mỗi ngày vệ sinh 1 lần bằng cách ngâm trong dung dịch H2O2 trong thời gian 1 ngày. Các đường ống phải được ngâm định kì bằng H2O2 cuối mỗi
3.6.1.3. Vệ sinh thiết bị chiết rót nước tinh khiết:
Cuối ca làm việc vệ sinh bằng nước tinh khiết. Cuối tuần, ngâm bồn chứa nước tinh
khiết và rửa máy chiết rót bằng H2O2 trong 24 h.
3.6.1.4. Vệ sinh Thiết bị lên men: Sau mỗi ca sản xuất nồi lên men được rửa bằng nước nóng 80 0C.
3.6.1.5. Vệ sinh thiết bị thanh trùng:
Vệ sinh bằng nước nóng 80 0C.
Nếu để lâu không nấu thì dùng H2O2 35% ngâm trong thời gian 6- 12 h. Sau
đó rửa lại bằng nước đã xử lý, cuối cùng rửa lại bằng nước nóng.
3.6.1.6. Vệ sinh máy đồng hoá:
Dùng nước nóng 80 0C
3.6.1.7. Vệ sinh máy chiết rót:
Thùng chứa được vệ sinh bằng nước nóng 80 0C.
Hệ thống thiết bị bên ngoài được vệ sinh bằng nước đã xử lý
3.6.1.8. Vệ sinh thiết bị làm sạch CO2:
Bồn chứa bột trợ lọc và thuốc tím: 1 ngày /lần vào cuối ngày. Vệ sinh bằng nước
sinh hoạt. Đầu tiên xả đáy các dung dịch trong bồn, đóng lại rồi bơm nước sinh hoạt vào đầy bồn rồi xả đáy đến khi sạch.
Bồn chứa than hoạt tính: 2-3 ngày/ lần. Sau 1 thời gian làm việc khả năng hấp phụ
mùi của than hoạt tính giảm do đó cần phục hồi khả năng hấp phụ mùi của than bằng
cách lấy than ra khỏi bồn và ngâm than trong nước khoảng 24h, sau đó phơi nắng cho ráo nước rồi đem đi rang thật khô bằng trống rang.
3.6.1.9. Vệ sinh máy bão hoà CO2:
Vệ sinh định kỳ: 1 tuần / lần. qua 4 lần:
Lần 1: 1000 lít nước nóng 80 0C pha với 2,5 kg NaOH.
Lần 2: rửa bằng nước nóng 80 0C. Lần 3: rửa bằng nước nóng 80 0C. Lần 4 : rửa bằng nước lạnh.
Bên ngoài thiết bị cọ rửa bằng xà phòng rồi rửa lại bằng nước sinh hoat.
Máy hấp:
Máy hấp sẽ được vệ sinh mỗi tuần 1 lần.