Sơ đồ nguyên tắc của quá trình ép thuỷ lực
2.3.4 Phương phỏp thực hiện quỏ trỡnh lắng, lọc, li tõm 1 Quỏ trỡnh lắng
2.3.4.1 Quỏ trỡnh lắng
Lắng trọng lực :
Trong sản xuất thực phẩm, lắng được tiến hành trong cỏc bể lắng xõy dựng bằng gạch (vớ dụ lắng bột). Dịch bào ở phỏi trờn được rỳt ra bằng cỏc ống xi phụng. Nồng độ dung dịch vào lắng n’≈ 18o Be với thời gian lắng τ = 7ữ8h. Tinh bột đó lắng xuống đỏy bể được hũa thành khối sữa đặc với độ ẩm ω≈ 42ữ52% được xắn đem ra khỏi bể. Đõy là phương phỏp thủ cụng đơn giản rẻ tiền, thao tỏc dễ dàng nhưng
nhược điểm là chu kỡ sản xuất kộo dài, năng suất thấp.
Trong cụng nghệ thực phẩm phổ biến là dựng cỏc thựng lắng bằng kim loại cú đỏy hỡnh cụn - thựng cú một ngăn hoặc nhiều ngăn. Dung dịch lấy ra bằng ống xi phụng, hoặc cỏc vũi thỏo dung dịch lắng lắng phớa trờn lớp cặn. Thời gian lắng khụng để lõu τ[ 45ữ60’. Cú cỏch nhiệt để giữ nhiệt độ trong quỏ trỡnh lắng khụng đổi.
Lắng cũn được thực hiện bằng hệ mỏng lắng, cỏc mỏng lắng thường cú chiều dài lớn (cú thể từ 12ữ33m), chiều rộng nhỏ (≈0,2ữ0,3m) vớ dụ cỏc mỏng
lắng trong sản suất tinh bột từ cỏc loại củ. Tốc độ chuyển động của cỏc dung dịch trong mỏng cố định ≈ 0,15ữ0,2 m/s.
Giữ tốc độ cố định bằng cỏc bố trớ độ dốc của mỏng (2mm/1m) và sau khi đó cú lớp cặn (bột) lắng ở đỏy mỏng ta giảm lượng dung dịch vào. Chỳ ý nồng độ dung dịch vào lắng bằng mỏng khụng cao (≈5o Be). Thường bố trớ 1 hệ thống 4 - 5 mỏng thay nhau làm việc, xắp xếp sao cho khi hệ lắng cuối cựng làm việc thỡ hệ lắng đầu đó kết thỳc (thực tế để lớp sản phẩm lắng trong mỏng với độ dày ≈ 100mm). Lấy sản phẩm ra bằng phương phỏp xối nước để hũa tan bằng dung dịch. Nước chảy trong mỏng với tốc độ lớn hơn 1,5 m/s.
Ngoài ra trong sản xuất lương thực - thực phẩm cũn dựng phũng lắng (vớ dụ tỏch trấu trong chế biến thúc gạo với vận tốc khụng khi trong phũng vào khoảng 1,0 ữ1,5 (m/s).
Lắng li tõm: Trong sản xuất thực phẩm sử dụng xyclon khụ hoặc xyclon nước.
Trấu
Trờn hỡnh 2-6 biểu diễn sơ đồ thu hồi trấu bằng xyclon. Thường được bố trớ theo kiểu hỳt để trỏnh quạt khỏi bị mũn.
Về phương thức sản xuất ta cú thể thực hiện quỏ trỡnh lắng giỏn đoạn, bỏn liờn tục hoặc liờn tục trong cả hai phương phỏp lắng trọng lực và lắng li tõm. Núi chung về thiết bị thường cấu tạo đơn giản khụng cần tiờu hao năng lượng hoặc tiờu hao rất ớt. Nhưng thường chiếm nhiều diện tớch và cần lưu ý đến phương diện vệ sinh trong nhà xưởng.
Yờu cầu của thiết bị là cần phải đủ năng suất. Đảm bảo tỏch triệt để hai pha, cú bảo ụn để giữ nhiệt độ lắng cố định và thuận lợi trong vận hành và điều chỉnh. Quy trỡnh lắng thường là quỏ trỡnh trung gian trong dõy chuyền sản xuất, cú liờn quan chặt chẽ đến cỏc quỏ trỡnh trước và sau đú trong phương ỏn trước và sau sản xuất.
Mục tiờu của quy trỡnh là đạt năng suất lắng cao. NS = Vm 3600.F.v
3
=
τ m
3/h. F: tiết diện lắng m2 τ: thời gian lắng (h)
v: tốc độ lắng m/s V: lượng dung dịch thu được (m3) Như vậy để tăng năng suất lắng cần tăng tiết diện thiết bị lắng và tăng tốc độ lắng. (xem cỏc biện phỏp ở phần trờn).
2.3.4.2 Quỏ trỡnh lọc
Cú thể thực hiện quỏ trỡnh lọc với cỏc phương ỏn sau:
- lọc với ∆P khụng đổi (∆P = const) trong quỏ trỡnh lọc, chiều dày lớp lọc tăng lờn, tốc độ lọc giảm đi, đõy quỏ trỡnh lọc khụng ổn định, ta gọi là lọc động.
- Lọc với tốc độ lọc khụng đổi (C = const), trong quỏ trỡnh lọc gradient ỏp suất trong quỏ trỡnh lọc
Ι ∆p
khụng thay đổi, ta gọi là lọc tĩnh. Đễ giữ được cho tốc độ lọc khụng đổi ta cần tăng ỏp suất lọc để thắng trở lực do lớp bó ngày càng tăng.
- Lọc ở nhiệt độ thấp vớ dụ lọc bia ở - 4oC.
- Lọc ở nhiệt độ thường đối với những dung dịch thực phẩm dẽ lọc, độ nhớt khụng cao. Núi chung lọc ở nhiệt độ thường tốc độ lọc khụng cao. Vớ dụ trong quỏ trỡnh lọc dầu thực vật ta đưa dung dịch đến nhiệt độ đụng tụ rồi lọc.
- Lọc ở nhiệt độ cao hay cũn gọi là lọc núng, phương phỏp này rất phổ biến, mục đớch là giảm độ nhớt dung dịch, tăng tốc độ lọc. Vớ dụ lọc dung dịch đường tốt nhất ở 60 - 70oC, lọc núng ăn dầu ở 55ữ60oC. Nhược điểm của lọc núng là dầu khụng tỏch được tạp chất nờn phải tiến hành lọc lại bằng phương ỏn lọc nguội.
- Lọc giỏn đoạn, là phương phỏp thụng thường, quỏ trỡnh lọc gồm 4 giai đoạn: chuẩn bị lọc, lọc, rửa bó và cạo bó
Giai đoạn rửa bó được tiến hành khi cần thu hồi bó sạch, hoặc cần tỏch hoàn toàn lượng dung dịch trong bó - quỏ trỡnh rửa được tiến hành bằng nước rửa cú nồng độ dung dịch loóng. Trong thời gian rửa bề dày lớp rửa khụng thay đổi; nước rửa chuyển động cựng chiều với dung dịch lọc, tốc độ rửa bằng tốc độ lọc. Tốc độ rửa tỉ lệ với độ nhớt dung dịch lọc và độ nhớt của dung dịch rửa. Ta viết:
Crửa = 2 1 à à k Cr - tốc độ rửa.
à1,à2 - độ nhớt của dung dịch lọc và độ nhớt của nước rửa. k - là hệ số.
Thời gian tiến hành quỏ trỡnh rửa (τ3ph).
τ3 = Γ Γ
FC V
47 VΓ- lượng nước rửa phụ thuộc vào yờu cầu làm sạch bó và khuếch tỏn của nước lọc trong bó vào nước rửa.
F - bề mặt lọc m2 CΓ - tốc độ rửa m/sec.
Chỳ ý: để tăng chất lượng dung dịch lọc thường tiến hành lọc lại nước đầu, vỡ lỳc mới lọc chưa cú lớp bó lọc, chỉ cú lớp vật ngăn nờn cỏc cặn nhỏ cú thể chui qua
- Lọc liờn tục: là phương ỏn cú nhiều tớnh ưu việt, cỏc giai đoạn lọc đều được thực hiện liờn tục.
2.3.4.3 Quỏ trỡnh li tõm
- Cú thể thực hiện bằng phương phỏp li tõm lắng hoặc li tõm lọc.
- Li tõm lắng thường dựng phõn li hỗn hợp cú ∆ρ nhỏ vớ dụ lắng cỏi men, thu nhận enzim, chế phẩm protit, axit amin vv... kế quả sau li tõm lắng trong ống li tõm được 2 pha riờng biệt, phải cú quỏ trỡnh gạn để tỏch pha. Pha rắn thường được bỏm chặt trong ống. Dựng dung mụi rửa (tốt nhất là sử dụng mỏy lắc) hũa tan lại. Sau
đú lại tiếp tục li tõm để rửa - cần lưu ý mức dung dịch trong ống (nờn ở mức 3/4 ống trỏnh bị văng ra ngoài mỏy do tốc độ li tõm cao).
- Li tõm lọc được sử dụng phổ biến trong sản xuất. Trờn thành thựng quay của mỏy, cú đục lỗ và được bọc bằng cỏc lớp dưới hoặc vải cú kớch thước lỗ phự hợp với tớnh chất sản phẩm. Dưới tỏc dụng của lực li tõm pha lỏng bắn ra qua lỗ, pha rắn nằm lại trờn thành mỏy.
Cần chỳ ý pha rắn cũng là một lớp vật liệu lọc nú thay đổi trong quỏ trỡnh li tõm nờn cú ảnh hưởng đến hiệu suất li tõm.
Cú thể thực hiện ly tõm giỏn đoạn, bỏn liờn tục hoặc liờn tục. Chu kỡ li tõm gồm cỏc giai đoạn:
Mở mỏy và nạp liệu thời gian τ1
Phõn li hỗn hợp thời gian τ2
Hoàn thiện (rửa) thời gian τ3
Phanh mỏy và xả sản phẩm thời gian τ4
- Thời gian mở mỏy và nạp liệu hường ngắn, đặc biệt nếu đó được cơ giới húa
- Thời gian phõn li hỗn hợp là thời gian chủ yếu, nú phụ thuộc vào chiều dày lớp sản phẩm trờn thựng quay (s), hệ số hổng của sản phẩm (m), hệ số lọc qua (k). Hệ số này phụ thuộc vào đường kớnh pha rắn và độ nhớt động học của chất lỏng. K = f(d,λ). Thời gian phõn li cũn phụ thuộc vào kớch thước thựng quay và đường kớnh (D). Như vậy thời gian phõn li phụ thuộc vào tớnh chất vật liệu và tớnh chất của mỏy. Để khỏi quỏt ta viết:
). , , , , , ( 2 f s m α ω D τ = Κ
α - hệ số phụ thuộc kớch thước thựng quay.
τ3 là thời gian hoàn thiện, thực chất là thời gian rửa sản phẩm, cơ thể dựng nước hoặc hơi với lượng nhất định, nhằm mục đớch nõng cao chất lượng nhưng khụng hũa tan nhiều sản phẩm.
Ta viết τ3 = f(s,m,Κ,β,D,ω,q).
Trong đú β là hệ số, phụ thuộc vào nồng độ chất khụ dung dịch sau khi rửa và khối lượng riờng (ρ), (Bx) của nú β = f(Bx, ρ)
q - lượng nược rửa cú thể sử dụng từ 0,5 ữ1% so với trọng lượng sản phẩm trong mỏy. Thời gian τ3 khụng dài thường chỉ trong 0,5 đến 1 phỳt là cựng. τ4 là thời gian xả phụ thuộc vào phương phỏp xả: thủ cụng, cơ giới hoặc tự động, thường τ4 khụng dài. Chu kỡ li tõm
mức dd
pha rắn pha lỏng
τ = ∑τΙ phụ thuộc vào loại sản phẩm, thiết bị và tốc độ quay được sử dụng; cú thể từ 1 vài phỳt đến 45 ữ 60 phỳt.
Vớ dụ: để li tõm đường trắng với tốc độ mỏy li tõm là 150 vg/ph; τ li tõm chỉ cần 4 ữ 6 phỳt trong khi đú li tõm đường nõu (chất lượng thấp hơn, do độ nhớt cao, tinh thể nhỏ) nờn phải dựng mỏy li tõm tốc độ cao hơn ( ≥ 1450 vg/ph) mà τ cần đến từ 16 ữ 25 phỳt, li tõm tinh bột trong mỏy li tõm thường τ = 15 phỳt, li tõm cỏc loại enzim cần tốc độ cao hơn (> 3000 vg/ph), τ dài hơn cú thể 45 ữ 50 phỳt và phải li tõm ở nhiệt độ thấp.
- Với li tõm bỏn liờn tục cú thể cho vật liệu vào liờn tục, một thành phần ra liờn tục, cũn thành chủ yếu giỏn đoạn.
- Li tõm liờn tục: vật liệu vào cỏc thành phần ra đều liờn tục, trạng thỏi ổn định ở mọi điểm bất kỳ trờn thiết bị, cỏc thụng số vật lý khụng thay đổi theo thời gian.