Tài liệu Bài giảng kỹ thuật thực phẩm 2 chương 3 - ths. trần văn hùng

  • Số trang: 58 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 81 |
  • Lượt tải: 0
nguyen-thanhbinh

Đã đăng 10809 tài liệu

Mô tả:

9/18/2014 BỐC HƠI (evaporation) Trần Văn Hùng ÁP SUẤT HƠI BÃO HOÀ Áp suất p, ở đó chất lỏng hoặc chất rắn cân bằng với hơi của nó ở nhiệt độ xác định. Khi ASHBH bằng áp suất khí quyển thì chất lỏng sôi. Nhiệt độ lúc đó là nhiệt độ sôi của chất lỏng. Trong sự thăng hoa, ASHBH là áp suất ở đó chất rắn cân bằng với hơi của nó. Nếu áp suất của hơi chưa tới giá trị ASHBH thì hơi gọi là hơi khô, các phân tử chất lỏng tiếp tục bay hơi. ASHBH là hàm đồng biến của nhiệt độ. Vd. nước có p = 17,5 mmHg ở 20 oC; p = 760 mmHg (1 atm) ở 100 oC; p = 2 atm ở 120 oC; p = 4 atm ở 143 oC. 1 9/18/2014 ĐIỂM SÔI Nhiệt độ bay hơi hay điểm bay hơi hay điểm sôi của một chất lỏng là nhiệt độ mà khi đạt tới ngưỡng đó thì chất chuyển trạng thái từ lỏng sang khí. Khi nói tới như nhiệt độ của thay đổi ngược lại (tức là từ trạng thái khí sang trạng thái lỏng), nó được coi là nhiệt độ ngưng tụ hay điểm ngưng tụ. NHIỆT LƯỢNG BAY HƠI Nhiệt lượng bay hơi hay nhiệt bay hơi của một hợp chất hóa học được định nghĩa là nhiệt lượng cần thiết để cung cấp cho một đơn vị đo về lượng chất đó (như đơn vị đo khối lượng hay số phân tử như mol) để nó chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái khí, tại nhiệt độ bay hơi. Nhiệt lượng bay hơi cũng đúng bằng nhiệt lượng tỏa ra bởi một đơn vị đo lượng vật chất khi nó chuyển từ trạng thái khí sang lỏng, tại nhiệt độ ngưng tụ. Trong hệ thống đo lường quốc tế, đơn vị đo của nhiệt lượng bay hơi là Joule trên kilôgam, J·kg-1 hay J/kg, hoặc Joule trên mol. 2 9/18/2014 Evaporator  Equipment used in evaporation, the process of boiling a liquid in order to reduce its volume  Need •Reduces transportation cost •Storage costs • Prepare for the next Unit operation – drying, crystallisation etc. • Reduces deteriorative chemical reactions • Better microbiological stability • Recovery of solvent Evaporator  Driving force: Temperature difference in between steam chest temperature and product temperature.  Result : Volatile solvent is removed from the feed. Solution (volatile solvent + non volatile solute) Concentrate (Higher solute Conc.) 3 9/18/2014 Examples  Concentration of milk to produce condensed milk  Concentration of juices  Concentration of NaOH, NaCl from aqueous solutions to produce salt.  Ether recovery from fat extraction Basic Parts of an Evaporator     Heat-exchanger Vacuum Vapour separator Condenser 4 9/18/2014 Evaporator Vaccum for non condensable Coolant In Vapor out Coolant out Condensor unit Vapor Separator Feed in Steam in (Saturated vapor) Heat Exchanger Condensate out (Saturated Liquid) Product out MỤC ĐÍCH & PHẠM VI ÁP DỤNG 5 9/18/2014 I. MỤC ĐÍCH - Làm tăng nồng độ chất tan Tách chất rắn hoà tan ở dạng tinh thể (kết tinh) Thu dung môi ở dạng nguyên chất Tiết kiệm năng lượng QUÁ TRÌNH BỐC HƠI (CÔ ĐẶC) TIẾN HÀNH Ở ÁP SUẤT? - Cô đặc ở áp suất chân không (âm) - Cô đặc ở áp suất dư (dương) - Cô đặc ở áp suất thường (áp suất khí quyển) 1 atmosphere = 760 mmHg = 29.92 inHg = 14.7 lb/in2 = 101.3 KPa II. PHẠM VI ÁP DỤNG     Sản xuất Sản xuất Sản xuất Sản xuất đường kẹo sữa chè 6 9/18/2014 Sö õa tö ôi Léïc 40-45oC Caën Câïakn âéaù Gia nâieät Ñéàná âéaù Thanh tìïø ná Siìé ñö ôø ná Maàm tinâ tâek To = 1370C t = 4s Coâ ñaëc To = 65-70oC P = 20-30KPa Laø m náïéäi Keát tinâ T10 = 300C T20 = 15-18oC Baé bì véâtìïø ná Câieát ìéùt Naép Gâeùp naép Qui trình sữa cô đặc To=55-80oC P= 10-25MPa To = 10oC Daùn nâaõn Baûé ëïaûn Saûn pâakm Sö õa náïóeân æieäï Câïakn âéùa Tâanâ tìïø ná Coâ ñaëc Qui trình sản xuất sữa bột Ñéàná âéùa Saáó Xö û æóù Baé bì Baé áéùi Sö õa béät náïóeân kem 7 9/18/2014 Dö ùa ñéùná âéäp Nö ôùc tâaûi Pâaân loaïi Dö ùa Rö ûa Caét goït Ñéùná hoäp Héäp Nước Lỏi, vụn Dòcâ ìæ EÙp Tìaùi nhoû Xö û æóù Phối trộn EÙp Baõ Caën Léïc Baø i kâs Caën Baõ Ló taâm Tâanâ trùng Bao bì Réùt baé bì Baûé éân Tâï âéài câaát tâôm Coâ ñaëc Pâéái tìéän Laø m æaïnâ Nö ôùc dö ùa céâñaëc Sản xuất bột cam 8 9/18/2014 Nö ôùc Ñö ôø ná Maïcâ nâa Câïakn bòsóìïp Naáï Laø m náïéäi nâanâ Câaát maø ï Pâéái tìéän Tinâ daàï baïc âaø Ñònâ âìnâ Pâeápâakm Laø m náïéäi Giaáó áéùi Baé áéùi Baé nâö ïa Ñéùná tïùi Tâïø ná Ñéùná tâïøná Sản xuất kẹo bạc hà Keïé baïc âaø Trà Trà hòa tan Nghiền Nước Trích ly Bã Lọc Bã Phối trộn Sấy tầng sôi Cô đặc Phối chế Đóng gói Sấy phun Làm ẩm 9 9/18/2014 Xö û æóùsô béä Msa Naáï ñö ôøná R2 Baõ Nö ôùc tâakm tâaáï EÙp,taùcâ baõ Sö õa véâi Gia véâi sô béä Saáó Tìôïtinâ câaân kâéâná Câö ùa vaø é cócæén Naáï ñö ôøná R1 Ñéùná baé Béác âôi Saûn pâakm Xéâná CO2 æaàn 1 Sö õa véâi Léïc æaàn 1 Xéâná CO2 æaàn 2 tâan âéaït tsnâ Kâs SO2 Naáï ñö ôø ná R3 Tìôïtinâ câaân kâéâná Ló taâm R3 Sản xuất đường mía Tìaé ñéki ién Gia nâieät æaàn II Kâs CO2 Ló taâm R2 Ló taâm R1 Gia nâieät æaàn I Kâs CO2 Tìôïtinâ câaân kâéâná Ñö ôø ná B Léïc Cacbénat âéùa Saáó Gia véâi Ló taâm Céâñaëc Xéâná SO2 æaàn 1 Héài dïná Béài tinâ Béài tinâ Céâñaëc Ló taâm Naáï ñö ôøná B Ló taâm Léïc æaàn 2 Maät B Maät A Nö ôùc Xéâná SO2 æaàn 2 Béài tinâ Léïc kiekm tìa Naáï ñö ôø ná A Ñö ôøná C câö a saáó Maät ìó Céâñaëc NƯỚC MÍA HỖN HỢP Bèc h¬i Läc MËt chÌ kh« (55 - 600 Bx) C©n X«ng SO2 mËt chÌ (pH = 5,8 - 6,2) Gia nhiÖt lÇn thø I (55 - 600C) SO2 Ca(OH)2 X«ng SO2 (pH = 3,0  4,00C) Trung hòa (pH = 3,0  4,00C) MËt chÌ tinh Gia nhiÖt II (t = 100 - 1040C) NÊu ®­êng L¾ng  N­íc bïn  Läc ch©n kh«ng  Bïn läc N­íc mÝa trong Gia nhiÖt III (115 - 1200C) N­íc läc trong Sản xuất đường mía 10 9/18/2014 11 9/18/2014 12 9/18/2014 13 9/18/2014 III. ĐẶC TÍNH CỦA CHẤT LỎNG - Sự cô đặc (Concentration) Sự tạo bọt (Foaming) Tính nhạy cảm với nhiệt độ (Temperature Sensitivity) Sự hình thành muối(Salting) Sự hình thành cặn (Scaling) Sự bám bẩn (Fouling) Sự ăn mòn (Corrosion) Chất lượng sản phẩm (Product Quality) Và một vài thuộc tính khác: mối nguy về phóng xạ, đặc tính làm sạch, nhiệt độ dung dịch… 14 9/18/2014 ĐỐI LƯU CỦA DUNG DICH Dung dịch Gia nhiệt Dung dịch đạt trạng thái sôi Nước từ thể lỏng chuyển sang thể khí → tạo bọt Thể tích dung dịch nở ra do bị gia nhiệt Tỷ trọng dung dịch trong ống gia nhiệt thấp hơn dung dịch trên ống gia nhiệt chưa bị gia nhiệt ĐỐI LƯU 15 9/18/2014 IV. TRUYỀN NHIỆT TRONG HỆ THỐNG BỐC HƠI 16 9/18/2014 IV.1 Dẫn nhiệt (Heat Conduction). Dẫn nhiệt là quá trình truyền nhiệt từ phần tử này đến phần tử khác của vật chất khi chúng tiếp xúc trực tiếp với nhau. a. Định luật Fourier : dt .dF .dT , ( J ) dn dt Q   .F , (W ) dn dQ   dQ.dn  J .m W  2 0  0   dF .dt.dT  m .s. C m. C     b. Dẫn nhiệt ổn định qua tường phẳng một lớp và nhiều lớp Q  (t1  t 2).F , (W )  Q t1  t 2.F  , (W ) i n i  i 1 i 17 9/18/2014 c. Dẫn nhiệt ổn định qua tường ống với một lớp và nhiệt lớp Q 2. .L(t1  t 2 ) r 1 .2,3. log 2  r1 Q 2. .L(t1  t 2 ) r 1 .2,3. log i 1  ri i 1 i i n IV.2 Đối lưu (Heat Convection). Quá trình vận chuyển nhiệt lượng do các phần tử chất lỏng, khí có nhiệt độ khác nhau(khối lượng riêng khác nhau) đổi chỗ cho nhau. a. Định luật Newton dQ   (tT  t ).dF .dT , ( J ) Q   (tT  t ).F    W  Q 0 2  ( t  t ). F  T   C.m      18 9/18/2014 IV.3 Trao đổi nhiệt phức tạp a. Truyền nhiệt đẳng nhiệt Xảy ra trong trường hợp nhiệt độ của hai lưu thể đều không thay đổi theo cả vị trí và thời gian. Ví dụ trong trường hợp cô đặc b. Truyền nhiệt biến nhiệt - Truyền nhiệt biến nhiệt ổn định: Là trường hợp hiệu số nhiệt độ giữa hai lưu thể biến đổi theo vị trí nhưng không biến đổi theo thời gian. Xảy ra trong trường hợp trao đổi nhiệt liên tục - Truyền nhiệt biến nhiệt không ổn định: Là trường hợp hiệu nhiệt độ giữa hai lưu thể có biến đổi theo thời gian và không gian. Xảy ra trong trường hợp trao đổi nhiệt gián đoạn a1.Truyền nhiệt đẳng nhiệt qua tường phẳng - Nhiệt truyền từ lưu thể nóng đến bề mặt tường (cấp nhiệt). - Nhiệt dẫn qua tường (dẫn nhiệt) - Nhiệt truyền từ mặt tường đến lưu thể nguội (cấp nhiệt). Q (t1 - t2).F 1  1 (   ) 1   2 1 K 1  1   ) 1   2 1 K , (W/m 2 .0 C) n i 1 1 (   ) 1 i 1 i  2 ( Q   W   2 0  t.F   m . C  K    19 9/18/2014 a.2 Truyền nhiệt đẳng nhiệt qua tường ống Q K 1 1 1 r2 1   (2,3 lg .) 1.r1  2.r 2 r1  .2 .L(t1  t 2) 1 1 1 r2 1   (2,3 lg .) 1.r1  2.r 2 r1  Q   W   0   2 .L.t   m. C  K t    V. THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT - Thiết bị gia nhiệt - Thiết bị ngưng tụ 20
- Xem thêm -