Tài liệu Thiết kế thiết bị cô đặc nước cam.

Ñoà aùn moân hoïc Quaù trình vaø Thieát bò Ñeà taøi : Thieát keá thieát bò coâ ñaëc nöôùc cam PHAÀN 1 TOÅNG QUAN VEÀ CAM VAØ COÂNG NGHEÄ SAÛN XUAÁT NÖÔÙC CAM COÂ ÑAËC I. TOÅNG QUAN VEÀ CAM I.1. Nguoàn goác Caây cam ñaõ ñöôïc bieát ñeán töø raát laâu khoaûng 2200 naêm tröôùc coâng nguyeân ôû Trung Quoác nhöng moät soá ngöôøi laïi cho raèng caây cam coù nguoàn goác töø daõy Himalayas (AÁn Ñoä). Cam ñöôïc troàng raát phoå bieán ôû AÁn Ñoä, sau ñoù lan roäng veà phía ñoâng, vaø ñeán caû vuøng Ñoâng Nam AÙ. Vaøo khoaûng theá kæ thöù 3 tröôùc coâng nguyeân, caây cam ñöôïc ñöa ñeán Chaâu AÂu vaø noù lan ra tôùi caû vuøng Ñòa Trung Haûi. Sau ñoù, caây cam ñöôïc Columbus mang ñeán Chaâu Myõ. Nhöõng naêm sau ñoù, nhöõng ngöôøi laøm vöôøn ôû Chaâu Myõ vaø Chaâu AÂu ñaõ ñem caây cam ñeán Chaâu UÙc vaø Chaâu Phi. Ngaøy nay caây cam ñöôïc troàng raát phoå bieán ôû nhieàu nôi treân theá giôùi. I.2. Phaân loaïi Coù nhieàu caùch phaân loaïi cam khaùc nhau, tuøy thuoäc vaøo töøng quoác gia vaø ñòa phöông. Trong thöông maïi, cam ñöôïc chia thaønh 2 loaïi: Cam ngoït (sweet orange) vaø cam chua (sour orange). Trong ñoù, cam chua thöôøng duøng trong saûn xuaát möùt cam. Moät soá loaïi cam ngoït thöôøng gaëp:  Cam troøn Cam troøn phoå bieàn nhaát laø loaïi Valencia, coù nguoàn goác töø ñaûo Azores vaø Boà Ñaøo Nha. Gioáng cam naøy coù khaû naêng thích öùng trong nhöõng vuøng noäi ñòa, nôi coù söï cheânh leäch saâu saéc giöõa ngaøy vaø ñeâm vaø laøm hoaït hoùa heä saéc toá cuûa voû taïo cho noù maøu saéc haáp daãn. Quaû coù côõ nhoû tôùi trung bình thích hôïp cho saûn xuaát coâng nghieäp. Voû moûng, da cam nhaün, maøu cam saùng. Quaû coù muøi vò ñaëc saéc ngay khi coøn töôi hay sau khi ñaõ ñöôïc cheá bieán nöôùc eùp. Khi quaû chín treân caây, noù chuyeån sang maøu cam saùng nhöng khi nhieät ñoä noùng leân laøm cho da haáp thuï laïi chlorophyl töø laù neân cam chín coù maøu xanh nhaït. Loaïi cam naøy chuû yeáu duøng laøm nöôùc quaû vôùi chaát löôïng nöôùc eùp toát nhaát do chöùa nhieàu dòch quaû coù maøu saäm vaø beàn , ít haït neân khoâng taïo vò ñaéng. Valencia cuõng coù theå duøng aên töôi.  Cam navel Tröôùc naêm1835, Cam navel ñöôïc troàng nhieàu ôû Florida nhöng bò phaù huyû trong chieán tranh theá giôùi thöù nhaát. Gioáng cam naøy cuõng ñöôïc troàng nhieàu ôû Brazil, Trung Quoác ... Cam navel coù quaû to hôn gioáng Valencia vaø caùc loaïi cam ngoït khaùc. Quaû coù maøu vaøng ñaäm saùng cho tôùi cam, SVTH : Ngoâ Laâm Tuaán Anh Trang 1 Ñoà aùn moân hoïc Quaù trình vaø Thieát bò Ñeà taøi : Thieát keá thieát bò coâ ñaëc nöôùc cam da hoà ñaøo daøy vaø deã loät voû, khoâng haït. Quaû cho chaát löôïng toát khi ñaït ñoä chaéc vaø khoái löôïng nhaát ñònh, cho nhieàu nöôùc quaû. Thôøi tieát laïnh laøm maøu quaû caøng vaøng saùng vì theá quaû coù theå chín vaø vaãn coøn maøu xanh nhaït treân da. Gioáng cam naøy ít ñöôïc duøng trong cheá bieán nöôùc quaû vì trong quaù trình cheá bieán deã phaùt sinh vò ñaéng.  Cam Blood ( Cam ñoû ) Ñaây laø loaïi quaû ñöôïc xem laø ngon vaø haáp daãn nhaát trong caùc loaïi quaû coù muùi ñöôïc tìm thaáy ñaàu tieân ôû Ñòa Trung Haûi. Quaû côõ trung bình vôùi voû moûng coù ít hoaëc khoâng haït. Coù maøu ñoû saäm saùng ñeïp. Nhöôïc ñieåm lôùn nhaát laø haøm löôïng anthocyanin taïo maøu ñoû ñaäm coù khuynh höôùng bò nhaït trong quaù trình cheá bieán vaø baûo quaûn. Anthocyanin coøn laø chaát choáng oxy hoùa maïnh taïo nhieàu goác töï do gaây ung thö, laõo hoùa, beänh nheï … Loaïi cam naøy thöôøng ñöôïc duøng ñeå aên töôi, aên keøm salad, duøng roâti hoaëc nöôùng thòt.  Cam ngoït (acidless orange) Loaïi naøy ñöôïc troàng chuû yeáu ôû Ñòa Trung Haûi. Do nöôùc quaû coù ñoä ngoït quaù cao vaø haøm löôïng acid thaáp khoâng ñuû khaû naêng öùc cheá vi sinh vaät neân loaïi cam naøy khoâng thích hôïp cho saûn xuaát nöôùc eùp. Valencia Orange Navel orange Blood orange Acidless orange Hình 1 – Caùc loaïi cam phoå bieán trong thöông maïi ÔÛ Vieät Nam, cam ñöôïc chia laøm 3 loaïi : cam chanh, cam saønh vaø cam ñaéng. Moät soá gioáng cam phoå bieán ôû nöôùc ta nhö cam Xaõ Ñoaøi ( Ngheä An ), cam Ñoäng Ñình, cam ñöôøng,…  Cam Xaõ Ñoaøi ( Ngheä An ) : Caây töông ñoái cao, ít caønh laù (caønh quaû), troàng ôû Xaõ Ñoaøi, xaõ Nghi Dieân, huyeän Nghi Loäc, tænh Ngheä An. Quaû ngon, thôm coù voû moûng vaø boùng, vò ngoït ñaäm, ít xô . Duøng chuû yeáu trong saûn xuaát nöôùc cam vaø möùt cam.  Cam ñöôøng : Quaû trung bình 100g, voû moûng, maøu vaøng ñoû hay ñoû saãm, deã boùc, muùi deã chia. Coù ba loaïi chính laø Cam giaáy vôùi caùc gioáng Cam Canh (Haø Noäi), Cam Ñoàng duï (Haûi Phoøng), Cam Ngoïc cuïc vaø Cam Haønh Thieän (Nam Haø); Cam Buø, Cam Chua ôû Höông Sôn (Haø Tónh); Cam voi ôû Tuyeân Hoaù (Quaûng Bình).  Cam saønh : quaû coù voû saàn suøi vaø mòn; voû daøy, khi chín coù maøu vaøng hay ñoû saãm, tuy daøy nhöng deã boùc, ruoät ñoû, haït coù maøu naâu luïc, vò ngoït, hôi chua, höông vò ngon nhö quyùt OÂn Chaân (Nhaät Baûn). Thích hôïp laøm ñoà hoäp quaû nöôùc ñöôøng. Gioáng phoå bieán laø cam Boá Haï, troàng ôû baõi phuø sa Haø Baéc treân ñaát thoaùt nöôùc; quaû deït, naëng trung bình 200-250g, maøu vaøng ñoû ñeïp chín vaøo thaùng 11-12-1 naêm sau, dòp Teát Nguyeân ñaùn. Cam saønh coøn coù teân laø Citrus nobilis Lour. Quyùt tröôùc ñaây cuõng ñöôïc xem laø moät thöù trong Cam saønh. I.3. Caáu taïo cuûa quaû cam SVTH : Ngoâ Laâm Tuaán Anh Trang 2 Ñoà aùn moân hoïc Quaù trình vaø Thieát bò Ñeà taøi : Thieát keá thieát bò coâ ñaëc nöôùc cam Caáu taïo cuûa quaû cam goàm coù nhöõng phaàn sau :  Lôùp voû ngoaøi (flavedo) : coù maøu cam hoaëc maøu xanh tuøy theo gioáng. Lôùp voû ngoaøi coù chöùa raát nhieàu caùc tuùi tinh daàu.  Lôùp cuøi traéng (albedo) : coù chöùa pectin vaø cellulose.  Muùi cam : beân trong coù chöùa nhöõng teùp cam, trong coù chöùa dòch baøo.  Haït cam : chöùa maàm caây.  Loõi : laø phaàn naèm ôû trung taâm cuûa quaû cam, thaønh phaàn töông töï lôùp cuøi traéng. I.4. Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa cam Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa cam ñöôïc trình baøy trong baûng 2. Baûng 1 – Thaønh phaàn dinh döôõng cuûa cam töôi (tính treân 100g) Thaønh phaàn Nöôùc Thaønh phaàn chính Protein Tinh daàu Sacharose Haøm löôïng Muùi Voû 75,95 88,06 0.9 Muoái khoaùng Vitamine veát 3.59 2,4 1,22 Glucose 1.25 3,49 Frutose Acid höõu cô Cellulose 1.45 1,41 3,24 0,22 0,47 Pectin Ca 1,41 34 3,49 0,22 P Fe 23 0.4 A β-Carotene 0.09 0.4 B1 B2 0.04 0.06 PP C 0.75 65 0,09 0,02 1,27 170 Ñôn vò % % % % % % % mg% mg% mg% mg% mg% mg% mg% mg% mg% Baûng 2 – Ñaëc ñieåm kyõ thuaät cuûa cam, quyùt, chanh Vieät Nam ([13],244) Chæ tieâu SVTH : Ngoâ Laâm Tuaán Anh Cam saønh Cam chanh Quyùt Chanh Trang 3 Ñoà aùn moân hoïc Quaù trình vaø Thieát bò Ñeà taøi : Thieát keá thieát bò coâ ñaëc nöôùc cam (Boá Haï) (Xaõ Ñoaøi) (Lí Nhaân) (Hoaø Bình) Khoái löôïng quaû, g 260 240 40 64 Ñöôøng kính quaû, mm 88 80 45 5,1 11,5 11,5 10 7,0 - - 0,75 - 3,2 3,2 - 3,8 - 2,5 - 2,6 Haøm löôïng chaát khoâ, % Ñoä acid pH I.5. Thu hoaïch vaø baûo quaûn ÔÛ nöôùc ta, cam ñöôïc troàng roäng raõi treân khaép caû nöôùc. Caây ra hoa quanh naêm, thöôøng coù hoa vaøo thaùng 1-2, coù quaû vaøo thaùng 11-12. Cam cuõng nhö caùc loaïi quaû coù muùi khaùc thöôøng ñöôïc thu haùi khi môùi baét ñaàu chín. Coù theå duøng keùo caét cuoáng saùt maët quaû. Sau khi thu haùi neân ñeå quaû ôû ñieàu kieän bình thöôøng trong 12-14 giôø ñeå oån ñònh hoâ haáp. Trong thôøi gian ñoù, tieán haønh löïa choïn theo ñoä chín, kích thöôùc, loaïi boû nhöõng quaû baàm giaäp, saây saùt. Trong tröôøng hôïp quaû nhieãm baån nhieàu thì phaûi röûa roài ñeå khoâ raùo. Ñeå choáng nhieãm truøng coù theå boâi voâi vaøo cuoáng. Ñeå baûo quaûn cam trong thôøi gian daøi, ngöôøi ta thöôøng söû duïng moät soá phöông phaùp nhö: baûo quaûn trong caùt, baèng hoùa chaát, nhieät ñoä thaáp,… II. GIÔÙI THIEÄU QUY TRÌNH SAÛN XUAÁT NÖÔÙC CAM COÂ ÑAËC II.1. Sô ñoà quy trình coâng ngheä SVTH : Ngoâ Laâm Tuaán Anh Trang 4 Ñoà aùn moân hoïc Quaù trình vaø Thieát bò Ñeà taøi : Thieát keá thieát bò coâ ñaëc nöôùc cam Hình 2 – Sô ñoà quy trình coâng ngheä saûn xuaát nöôùc cam coâ ñaëc SVTH : Ngoâ Laâm Tuaán Anh Trang 5 Ñoà aùn moân hoïc Quaù trình vaø Thieát bò Ñeà taøi : Thieát keá thieát bò coâ ñaëc nöôùc cam II.2. Thuyeát minh  Choïn löïa phaân loaïi Nguyeân lieäu cam ñöôïc löïa choïn nhaèm loaïi tröø nhöõng quaû khoâng ñaït tieâu chuaån nhö saâu beänh, men moác, thoái hoûng… cho cheá bieán nöôùc cam coâ ñaëc. Sau khi choïn löïa choïn, ta tieán haønh phaân loaïi nhaèm phaân chia thaønh nguyeân lieäu ñoàng ñeàu veà kích thöôùc, hình daùng, maøu saéc vaø ñoä chín…  Röûa Röûa coù theå tieán haønh tröôùc hoaëc sau khi phaân loaïi nhaèm loaïi tröø taïp chaát cô hoïc nhö ñaát, caùt buïi vaø laøm giaûm löôïng vi sinh vaät ôû ngoaøi voû nguyeân lieäu. Yeâu caàu cô baûn cuûa quaù trình röûa laø sau khi röûa saïch khoâng bò daäp naùt, caùc chaát dinh döôõng khoâng bò toån thaát, thôøi gian röûa ngaén vaø ít toán nöôùc. Nöôùc röûa cuõng nhö nöôùc duøng trong coâng ngheä cheá bieán (chaàn, naáu, pha cheá…) phaûi laø nöôùc aên, ñaûm baûo chæ tieâu Veä sinh dòch teã (Boä Y teá) quy ñònh. Nöôùc röûa ñöôïc söû duïng ôû ñaây coù theå taän duïng töø löôïng nöôùc sau khi röûa tinh theå nöôùc ñaù cuoái quaù trình coâ ñaëc.  EÙp Nguyeân lyù : eùp laø phöông phaùp chuû yeáu ñeå taùch dòch baøo ra khoûi nguyeân lieäu. Trong quaù trình eùp thì hieäu suaát eùp laø chæ tieâu quan troïng nhaát. Hieäu suaát eùp phuï thuoäc vaøo nhieàu yeáu toá : phaåm chaát nguyeân lieäu, phöông phaùp sô cheá, caáu taïo, chieàu daøy, ñoä chaéc cuûa lôùp nguyeân lieäu eùp vaø aùp suaát eùp. Dòch baøo chöùa trong khoâng baøo bò bao boïc bôùi chaát nguyeân sinh. Chaát nguyeân sinh cuûa quaû coù tính baùn thaám, ngaên caûn söï tieát dòch baøo. Vì vaäy, muoán naêng cao hieäu suaát eùp phaûi laøm giaûm tính baùn thaám cuûa chaát nguyeân sinh baèng caùch laøm bieán tính chaát nguyeân sinh hay laøm cheát teá baøo. Thoâng thöôøng ngöôøi ta söû duïng caùc phöông phaùp nhö sau : ñun noùng, söû duïng naám men chöùa hoãn hôïp pectinase, protease hoaëc duøng doøng ñieän… Thieát bò eùp : söû duïng thieát bò eùp lieân tuïc cuûa haõng FMC Hình 3 – Maùy eùp cam cuûa haõng FMC Food Tech SVTH : Ngoâ Laâm Tuaán Anh Trang 6 Ñoà aùn moân hoïc Quaù trình vaø Thieát bò Ñeà taøi : Thieát keá thieát bò coâ ñaëc nöôùc cam Caáu taïo cuûa maùy Maùy coù töø 3 ñeán 8 caëp cheùn eùp (tuøy naêng suaát cuûa maùy). Vd: maùy coù 5 caëp cheùn eùp coù theå eùp 350 – 500 traùi/ phuùt). Cheùn döôùi coá ñònh, cheùn treân coù theå chuyeån ñoäng leân xuoáng. ÔÛ giöõa cheùn treân vaø döôùi coù loã troøn, caïnh saéc ñeå taïo neân loã caét ñöôøng kính 1 inch ôû phaàn giöõa traùi cam. Dòch quaû ôû beân trong seõ thoaùt ra ngoaøi qua loã naøy trong quaù trình eùp.  OÁng loïc thoâ (Prefinisher tube): taùch caùc phaàn thòt quaû coù kích thöôùc lôùn ra khoûi dòch quaû.  OÁng goùp (Juice manifold): thu nhaän dòch quaû.  Piston (Orifice tube): taïo aùp suaát beân trong oáng loïc ñeå ñaåy dòch quaû ra ngoaøi, ñaàu oáng coù theå ñoùng môû ñöôïc coù taùc duïng thu nhaän vaø thaûi boû caùc phaàn töû lôùn coøn ôû beân trong oáng loïc. Nguyeân lyù hoaït ñoäng  Giai ñoaïn caét : cheùn phía treân di chuyeån xuoáng, taïo moät löïc neùn caét hai ñaàu cuûa quaû cam.  Giai ñoaïn eùp : phaàn truïc cuûa cheùn treân tieáp tuïc di chuyeån xuoáng phía döôùi, aùp löïc taêng, ñaåy phaàn dòch quaû ôû beân trong quaû ra, ñi vaøo oáng loïc thoâ. Phaàn voû thoaùt ra khoûi cheùn thoâng qua khe hôû giöõa dao caét vaø khung cuûa cheùn treân.  Giai ñoaïn keát thuùc : orifice tube chuyeån ñoäng leân phía treân taïo moät aùp löïc beân trong oáng loïc thoâ, dòch quaû vaø phaàn thòt quaû seõ ñöôïc eùp ra ngoaøi.  LoÏc thoâ Sau khi eùp, phaàn dòch quaû vaø thòt quaû coù kích thöôùc nhoû hôn caùc loã loïc treân oáng loïc thoâ seõ ñöôïc ñaåy ra vaø chaûy vaøo oáng goùp ôû phía döôùi. Nöôùc quaû seõ ñöôïc daãn qua thieát bò keá tieáp. Phaàn baõ coøn naèm ôû beân trong oáng loïc seõ ñöôïc huùt ra ngoaøi thoâng qua moät loã (ñoùng môû ñöôïc) ôû orifice tube. Phaàn loõi vaø voû quaû coù chöùa nhieàu tinh daàu cam. Trong quaù trình eùp vaø thoaùt ra ngoaøi cheùn eùp, phaàn voû quaû bò toån thöông, caùc tinh daàu seõ taäp trung treân beà maët voû. ÔÛ gaàn cuoái maùy coù moät boä phaän phun nöôùc coù taùc duïng röûa troâi caùc tinh daàu, taïo thaønh heä nhuõ töông vaø chaûy ra ngoaøi. Phaàn nhuõ töông naøy seõ ñi qua thieát bò loïc ñeå taùch caën, sau ñoù seõ ñöôïc li taâm ñeå taùch daàu ra khoûi nöôùc. Phaàn daàu seõ tieáp tuïc ñöôïc tinh cheá coøn phaàn nöôùc seõ ñöôïc tieáp tuïc söû duïng laøm nöôùc röûa tinh daàu.  Gia nhieät Tieán haønh gia nhieät dòch eùp baèng thieát bò gia nhieät daïng oáng chuøm hay oáng loàng oáng. Muïc ñích cuûa quaù trình gia nhieät laø laøm keát tuûa caùc thaønh phaàn khoâng tan trong dòch quaû laøm aûnh höôûng ñeán tính chaát caûm quan cuûa saûn phaåm. Caùc thaønh phaàn naøy bao goàm protid, chaát ñaéng… Nhieät ñoä coù theå laøm protid bò bieán tính vaø taïo tuûa. Keát tuûa seõ ñöôïc laéng xuoáng ñaùy boàn vaø keùo theo caùc hôïp chaát gaây vò ñaéng. Quaù trình naøy goùp phaàn laøm cho dung dòch coù ñoä ñoàng nhaát cao vaø trong hôn. Coù theå boå sung chaát trôï laéng ñeå taêng hieäu quaû cuûa quaù trình. Löu yù caàn gia nhieät thaät nhanh ôù nhieät ñoä 70-75oC töø 5-10 phuùt ñeå traùnh toån thaát chaát khoâ.  Ly taâm Quaù trình ly taâm nhaèm muïc ñích taùch baõ vaø caùc chaát chaát keo ñaõ keát tuûa sau quaù trình gia nhieät laøm cho dòch quaû ñem coâ ñaëc coù ñoä ñoàng nhaát cao vaø loaïi boû nhöõng aûnh höôûng xaáu cuûa saûn phaåm coâ ñaëc sau naøy.  Coâ ñaëc SVTH : Ngoâ Laâm Tuaán Anh Trang 7 Ñoà aùn moân hoïc Quaù trình vaø Thieát bò Ñeà taøi : Thieát keá thieát bò coâ ñaëc nöôùc cam Nguyeân taéc : khi giaûm nhieät ñoä cuûa dung dòch nöôùc cam chöa baõo hoaø xuoáng döôùi nhieät ñoä ñoùng baêng cuûa noù thì dung moâi (nöôùc) seõ ñoùng baêng tröôùc, coøn chaát hoaø tan (ñöôøng, acid, caáu töû höông…) vaãn coøn ôû daïng dung dòch. Taùch pha raén khoûi pha loûng baèng caùch ly taâm keát hôïp vôùi dao caïo nöôùc ñaù, dòch quaû thu ñöôïc chính laø nöôùc cam coâ ñaëc. Nhieät ñoä coâ ñaëc ñöôïc ñöa xuoáng khoaûng -10oC  -15oC. Ñeå ñaûm baûo hieäu suaát coâ ñaëc cao ta coù theå tieán haønh coâ ñaëc nhieàu caáp. So vôùi phöông phaùp boác hôi thì phöông phaùp laïnh ñoâng tuy coù toån thaát chaát hoaø tan nhieàu hôn nhöng saûn phaåm coù chaát löôïng cao, giöõ ñöôïc nhieàu chaát dinh döôõng hôn vaø ñaëc bieät laø nhöõng tính chaát caûm quan ñaëc tröng cuûa nöôùc quaû maø phöông phaùp boác hôi khoâng coù ñöôïc. Maët khaùc ñeå saûn phaåm ñaït noàng ñoä cao baèng caùch keát hôïp hai phöông phaùp : luùc ñaàu coâ ñaëc baèng chaân khoâng, sau ñoù laøm laïnh ñoâng tieáp tuïc ñeán noàng ñoä chaát khoâ caàn thieát.  Roùt chai, gheùp naép Nöôùc cam trong quaù trình baûo quaûn vaø toàn tröõ thì höông vò giaûm suùt roõ reät. Ñeå haïn cheá tình traïng naøy, ngöôøi ta duøng chai thuûy tinh maøu vaø baûo quaûn ôû nhieät ñoä 0-5 oC. Sau khi roùt xong caàn phaûi gheùp naép, quaù trình gheùp kín nhaèm caùch li hoaøn toaøn vôùi moâi tröôøng khoâng khí vaø vi sinh vaät gaây hö hoûng, laøm giaûm phaåm chaát cuûa saûn phaåm. Maët khaùc naép chai phaûi ñöôïc gheùp thaät kín vaø thaät chaéc coøn nhaèm muïc ñích ñaûm baûo quaù trình thanh truøng khoâng bò baät naép hay hôû moái gheùp.  Thanh truøng Thanh truøng laø moät quaù trình quan troïng coù tính chaát quyeát ñònh tôùi khaû naêng baûo quaûn chaát löôïng cuûa saûn phaåm. Quaù trình thanh truøng nhaèm tieâu dieät hoaøn toaøn hay öùc cheá caùc vi sinh vaät gaây hö hoûng vaø caùc nha baøo cuûa chuùng. Yeâu caàu cuûa kyõ thuaät thanh truøng laø vöøa ñaûm baûo tieâu dieät vi sinh vaät coù haïi coøn laïi ít ñeán möùc ñoä khoâng theå phaùt trieån ñeå laøm hoûng ñoà hoäp vaø laøm haïi söùc khoeû ngöôøi tieâu duøng, laïi vöøa ñaûm baûo cho ñoà hoäp coù chaát löôïng toát nhaát veà giaù trò caûm quan vaø dinh döôõng.  Baûo quaûn Muïc ñích cuûa quaù trình baûo quaûn laø nhaèm theo doõi söï oån ñònh cuûa saûn phaåm, sôùm phaùt hieän caùc ñoà hoäp bò hö hoûng. Thôøi gian oån ñònh cuûa nöôùc quaû ít nhaát laø 15 ngaøy. Tieán haønh baûo quaûn baèng caùch laáy rieâng 1% soá löôïng ñoùng chai, baûo quaûn taïi phong kieåm tra ôû nhieät ñoä 37 oC ñeå phaùt hieän söï hoaït ñoäïng cuûa moät soá vi sinh vaät coù haïi (phöông phaùp baûo oân saûn phaåm).  Hoaøn thieän saûn phaåm Ñaây laø khaâu cuoái cuøng cuûa quy trình saûn xuaát. Caùc chai ñöôïc ñoùng goùi, daùn nhaõn vaø xuaát xöôûng. Saûn phaåm ñöôïc phaân phoái ra thò tröôøng vaø ñeán tay ngöôøi tieâu duøng. SVTH : Ngoâ Laâm Tuaán Anh Trang 8 Ñoà aùn moân hoïc Quaù trình vaø Thieát bò Ñeà taøi : Thieát keá thieát bò coâ ñaëc nöôùc cam PHAÀN 2 TÍNH CAÂN BAÈNG VAÄT CHAÁT CHO THIEÁT BÒ KEÁT TINH I. TÍNH CAÂN BAÈNG VAÄT CHAÁT CHO QUY TRÌNH I.1. Sô ñoà quy trình coâ ñaëc Hình 4 - Sô ñoà quy trình coâng ngheä coâ ñaëc keát tinh 2 caáp I.2. Ñaët vaán ñeà  Tính toaùn caân baèng vaät chaát cho 1kg nhaäp lieäu (vaøo noài coâ ñaëc) vôùi noàng ñoä chaát khoâ ban ñaàu laø x = 10%. Saûn phaåm coù noàng ñoä chaát khoâ laø 30%. Naêng suaát 5000T/naêm.  Vì khoâng coù giaûn ñoà keát tinh cuûa nöôùc cam neân ta coù theå choïn giaûn ñoà keát tinh cuûa nöôùc taùo laøm cô sôû ñeå xaùc ñònh nhieät ñoä keát tinh cuûa nöôùc cam theo noàng ñoä (vì thaønh phaàn hoaù hoïc nöôùc taùo gaàn vôùi thaønh phaàn hoaù hoïc cuûa nöôùc cam)  Trong thöïc teá, löôïng chaát khoâ trong dòch nöôùc cam laø hoãn hôïp phöùc taïp nhieàu caáu töû nhöng ñeå ñôn giaûn ta xem dòch nöôùc cam eùp laø hoãn hôïp hai caáu töû tan laãn goàm nöôùc vaø chaát khoâ tan trong nöôùc. SVTH : Ngoâ Laâm Tuaán Anh Trang 9 Ñoà aùn moân hoïc Quaù trình vaø Thieát bò Ñeà taøi : Thieát keá thieát bò coâ ñaëc nöôùc cam Baûng 3 – Thaønh phaàn chaát khoâ cuûa moät soá dòch eùp traùi caây Thaønh phaàn Ñôn vò Cam Taùo Daâu taây Nöôùc g 88.8 87.5 84 Protein g 0.9 0.5 1.8 Lipid g - - - Glucid g 8.4 11.3 9.4 Cellulose g 1.4 0.6 4.0 Baûng 4 – Nhieät ñoä keát tinh vaø khoái löôïng rieâng cuûa dòch cam eùp theo noàng ñoä Noàng ñoä phaàn khoái löôïng, x% Nhiệt độ kết tinh, oC Khoái löôïng rieâng kg/m3 2 0 994 10 -1 1037 20 -2 1089 30 -5 1142  Treân giaûn ñoà ta xaùc ñònh ñöôïc nhieät ñoä keát tinh cuûa nöôùc cam theo ñöôøng keát tinh cuûa taùo  Nhieät ñoä baét ñaàu keát tinh : t1 (x = 0,12) = -1oC ; kg/m3  Nhieät ñoä cuûa keát thuùc quaù trình coâ ñaëc (x=0.3) : t2 = -5oC ; 1142 kg/m3.  Khoái löôïng rieâng coù theå tính theo coâng thöùc : (xem baûng 4) = 1766 – 6.8W – 0.97T + 0.006WT ([4],2.32,tr.83) SVTH : Ngoâ Laâm Tuaán Anh Trang 10 Ñoà aùn moân hoïc Quaù trình vaø Thieát bò  Ñeà taøi : Thieát keá thieát bò coâ ñaëc nöôùc cam Choïn moâ hình keát tinh 2 caáp  Caáp 1 : töø -1oC (x=0.1) ñeán -2oC (x=0.2)  Caáp 2 : töø –2oC (x=0.2) ñeán -5oC (x=0.3) I.3. Tính caân baèng vaät chaát cho quaù trình coâ ñaëc Choïn moâ hình coâ ñaëc keát tinh giaùn ñoaïn 2 caáp. Goïi : Gñ, xñ : Khoái löôïng vaø noàng ñoä chaát khoâ trong hoãn hôïp nhaäp lieäu Gc, xc : Khoái löôïng dòch caùi vaø noàng ñoä chkhoâ töông öùng thu ñöôïc (saûn phaåm) M1, x1 :Khoái löôïng dòch caùi vaø noàng ñoä chaát khoâ trong dòch caùi thu ñöôïc sau keát tinh 1 M2, x2 : Khoái löôïng dòch caùi vaø noàng ñoä chaát khoâ trong dòch caùi sau KT 2 M1, M2 = Toån thaát sau loïc do dich eùp baùm leân tinh theå K1, K2 sau KT1 vaø KT2 K1, xk1 : Khoái löôïng tinh theå thoâ vaø noàng ñoä chaát khoâ baùm leân tinh theå thoâ sau KT1 K2, xk2 : Khoái löôïng tinh theå thoâ vaø noàng ñoä chaát khoâ baùm leân tinh theå thoâ sau KT2 K3 : khoái löôïng tinh theå nöôùc ñaù coøn sau thieát bò röûa M3 : Löôïng nöôùc röûa taïi thieát bò röûa I.3.1. Taïi thieát bò keát tinh 1 : CBVC tính cho 1 kg dòch nhaäp lieäu  Gd  K1  M 1  G d x d  K 1 x1  M 1 x1 Trong ñoù K1 Gd x1  xd 0, 2  0,1 1. 0,556 kg x1  xk1 0, 2  0, 02 M 1 Gd xd  xk 1 0,1  0, 02 1. 0, 444 kg x1  xk1 0, 2  0, 02 => xñ = 0,1, x1 = 0,2, xk1 = 0,02 ; Gñ = 1 kg/h I.3.2. Taïi thieát bò loïc 1  Muïc ñích : Loïc dòch caùi 1 vaø tinh theå nöôùc thoâ. Sau ñoù ñöa tinh theå nöôùc ñaù thoâ ñi qua maùy röûa  Choïn thieát bò loïc ly taâm ñeå loïc tinh theå  Choïn caùc thoâng soá cho quaù trình loïc  d1 : khoái löôïng rieâng cuûa dòch caùi sau keát tinh 1  1 : khoái löôïng rieâng  f1 : tyû leä dieän tích beà maët xung quanh töï do cuûa tinh theå coù dòch baùm vaøo  1 : beà daøy lôùp dòch baùm  d1 : ñöôøng kính trung bình (caïnh tinh theå laäp phöông)  Caàn tính ñöôïc :  Löôïng dòch coøn soùt laïi trong baõ loïc tinh theå SVTH : Ngoâ Laâm Tuaán Anh Trang 11 Ñoà aùn moân hoïc Quaù trình vaø Thieát bò M 1  1Gd  Ñeà taøi : Thieát keá thieát bò coâ ñaëc nöôùc cam 6 f 1 1  d 1 x1  x d 6.0,7.10  5.1089 0.2  0.1 . .Gd  . .1 8,17.10  3 kg / h 1 d1 x1  x k1 0.2  0.02 1037.3.10  3 Trong ñoù d1 = 1089 kg/m3; d1 = 1037 kg/m3; f1 = 0.7; 1 = 10-5 m; d1 = 3.10-3m.  Tyû leä dòch caùi thu ñöôïc sau thieát bò loïc 1 m1 = M 1  M 1 0.444  8,17.10  3  0.4363 kg dòch loïc/kg dòch eùp ñaàu Gd 1 I.3.3. Taïi thieát bò keát tinh 2 ÔÛ ñaây, dòch M1 sau khi loïc (khoái löôïng coøn M 1 - M1) seõ ñöôïc ñem keát tinh laàn 2 thu ñöôïc dòch M2 vaø khoái tinh theå thoâ K2 vôùi noàng ñoä chaát khoâ töông öùng laø x2, xk2. Ta coù x 2  x1  K  ( M   M ). 0.1558 kg 2 1 1  M 1  M 1  K 2  M 2  x2  xk 2  =>  x  x ( M 1  M 1 ) x1  K 2 x k 2  M 2 x 2  M 2 ( M 1  M 1 ). 1 k 2 0.286 kg  x2  xk 2 I.3.4. Taïi thieát bò loïc 2 – Loïc ly taâm Löôïng dòch caùi M2 coøn soùt trong khoái tinh theå laø M 2  6 f 2 . 2 . d 2 x 2  x1 6.0,7.10  5.1142 . .(M 1  M 1 )  .0,1558 2,402.10  3 kg 3 2d2 x2  xk 2 1037.3.10 I.3.5. Taïi thieát bò röûa  Cho tinh theå K1 vaø K2 coù chöùa dòch soùt M1, M2 vaøo thieát bò röûa R3 vôùi löôïng nöôùc röûa laø M3. Löôïng tinh theå sau röûa coù khoái löôïng laø K 3, trong ñoù coù tích moät löôïng nöôùc röûa laø M3 , nöôùc röûa naøy coù theå xem nhö khoâng coù chaát khoâ hoaø tan trong ñoù. Coøn löôïng nöôùc nöôùc thu hoài M’ 3 coù noàng ñoä x3 coù theå ñöôïc ñöa vaø hoãn hôïp dòch eùp luùc ban ñaàu ñeå giaûm maát maùt chaát khoâ.  Trong thieát bò röûa caùc tinh theå K 1 vaø K2 chæ bò maøi moøn veà kích thöôùc chöù khoâng bò giaûm veà soá löôïng tinh theå, do ñoù noù thay ñoåi kích thöôùc (d 1’, d2’), ñoä baùm dính beà maët (f1’, f2’) theo tyû leä toån hao khoái löôïng tinh theå (. Thoâng thöôøng neân ta choïn   Tính caân baèng vaät chaát  Theo khoái löôïng : K1 + K2 + M3 + M1+ M2 = K3 + M’3 + M3 = (1 - (K1 + K2) + M’3 Vôùi K3 = (1 - (K1 + K2)  Theo chaát khoâ K1xk1 + K2xk2 + 0 + M1x1 + M2x2 = (1 - K1xk1 + (1 - K2xk2 + M’3x3 + 0  Löôïng tinh theå sau röûa laø K3 = (1 – 0.1).(0,5556 + 0,1558) = 0.64 kg SVTH : Ngoâ Laâm Tuaán Anh Trang 12 Ñoà aùn moân hoïc Quaù trình vaø Thieát bò Ñeà taøi : Thieát keá thieát bò coâ ñaëc nöôùc cam Löôïng nöôùc röûa laáy theo tyû leä löôïng tinh theå caàn röûa vôùi heä soá tyû leä 0 (thöôøng 0 = 0.2– 1). Choïn 0 = 0,6  M3 = 0 (K1 + K2) = 0,6.(0.5556 + 0.1558) = 0,42684 kg Löôïng nöôùc tích laïi trong khoái tinh theå  = M3 2/3  6. .Gd  6 f 1 1  d 1 b f ' ( x  x1 )  .b1 f '1 ( x1  x d )  2 2 2 . x d  x k1   x1  xd    x1  x k 1  x2  xk 2 1 d1   Vôùi b1 = ’1/d1 ; b2 = ’2/d2 d’1/d1 = d’2/d2 = 2/3 = (0,1)2/3 = 0,21544 => d’1 = d’2 = 6,4632.10-4 m Giaû söû : d1  d   1 vaø 2  2 d '1  '1 d '2  '2 => ’1 = ’2 = 2,1544.10-6 m => b1 = b2 = 7,1813.10-3 Vaäy löôïng nöôùc röûa tích laïi trong khoái tinh theå sau cuøng laø M3 = 7,18.10  3.0,7.(0.2  0.1)   6.0,21544.1   . 7,18.10  3.0.7.(0,3  0, 2)   6.0,7.10  5.1089 0,2  0,02  . 0,1  0,02   0,2  0.1    3 0 , 3  0 , 02 1037 . 3 . 10     = 0.000464 kg/h  Löôïng nöôùc ra khoûi thieát bò röûa M’3 Töø phöông trình caân baèng vaät chaát M3 + K1 + K2 + M1 + M2 = K3 + M’3 + M3 K1xk1 + K2xk2 + 0 + M1x1 + M2x2 = (1 - K1xk1 + (1 - K2xk2 + M’3x3 Suy ra : M’3 = M3 + K1 + K2 + M1 + M2 - M3 - K3 = 0.5081 kg/h Vaø x3   .( K1 xk 1  K 2 xk 2 )  M 1 x1  M 2 x2 M '3 0,1.(0,5556.0,02  0.1558.0,02)  0,0082.0,2  0,0024.0,3 0,74% 0,5081 Suy ra löôïng chaát khoâ thaát thoaùt theo nöôùc röûa laø 0,74%.0,5081 = 3,76.10 -3 kg/h. So vôùi löôïng chaát khoâ hoãn hôïp ñaàu (0,1 kg/h) thì tyû leä thaát thoaùt laø : 3,76%. Vì tyû leä thaát thoaùt naøy laø khoâng ñaùng keå neân ta khoâng caàn hoài löu nöôùc röûa naøy vaøo hoãn hôïp ñaàu. Löôïng nöôùc röûa naøy coù theå ñöôïc taùi söû duïng ñeå röûa nguyeân lieäu ñaàu vaøo. II. TÍNH CAÂN BAÈNG VAÄT CHAÁT CHO CAÛ QUY TRÌNH II.1. Naêng suaát thaønh phaåm 5000T/naêm = 5000.103kg/(300ngaøy*16giôø/ngaøy) = 1041,7 kg/h II.2. Naêng suaát thieát bò coâ ñaëc:  Neáu toån thaát sau quaù trình thanh truøng vaø roùt chai laø 1% SVTH : Ngoâ Laâm Tuaán Anh Trang 13 Ñoà aùn moân hoïc Quaù trình vaø Thieát bò  Ñeà taøi : Thieát keá thieát bò coâ ñaëc nöôùc cam Gc = 1041,7/0,99 = 1052,2 kg/h II.3. Naêng suaát nhaäp lieäu vaøo thieát bò coâ ñaëc  Tyû leä dòch coâ thu ñöôïc so vôùi dòch ñaàu laø 0,286  Gñ = 1052,2/0,286 = 3679,1 kg/h II.4. Khoái löôïng nöôùc eùp vaøo maùy ly taâm (loïc tinh),  Choïn toån thaát laø 0,5%  Gv(loïc tinh) = 3679,1/0,995 = 3697,6 kg/h II.5. Khoái löôïng nöôùc eùp vaøo thieát bò gia nhieät  Choïn toån thaát trong quaù trình gia nhieät laø 0,5%  Gv(gia nhieät) = 3697,6/0.995 = 3716,2 kg/h II.6. Khoái löôïng nöôùc eùp vaøo thieát bò loïc thoâ,  Choïn toån thaát laø 1,0%  Gv(loïc thoâ) = 3753,7 kg/h II.7. Khoái löôïng nguyeân lieäu vaøo maùy eùp,  Bieát hieäu suaát eùp laø 85%  Cho tyû leä baõ (bao goàm voû, haït, …) vaø dòch taùch ra trong quaû laø 5/3 = 1.667  Khoái löôïng dòch eùp ra = 3753,7 kg/h  Khoái löôïng dòch eùp coù trong quaû = 3753,7/0,85 = 4416,1 kg/h  Khoái löôïng baõ (bao goàm voû, haït, taïp chaát…) vaøo = 1,667.4416,1 = 7360,2 kg/h → Khoái löôïng nguyeân lieäu vaøo maùy eùp = 4416,1 + 7360,1 = 11776,3 kg/h II.8. Khoái löôïng nguyeân lieäu (G) vaøo  Quaù trình röûa (toån thaát 0,5%) = 11776,3/0,995 = 11835,5 kg/h  Quaù trình choïn loïc, phaân loaïi (toån thaát 3%) = 11835,5/0,97 = 12201,6 kg/h Baûng 5 - Toång keát caân baèng vaät chaát cho quaù trình coâ ñaëc (theo 1kg hoãn hôïp ñaàu) Thaønh phaàn Khoái löôïng, kg Noàng ñoä, %kl 1. Nhaäp lieäu Dòch eùp Gñ 1 0.1 2. Thieát bò KT1 Tinh theå thoâ K1 0.5556 0.02 Dòch caùi 1 M1 0.4444 0.2 3. Thieát bò loïc 1 Dòch soùt 1 M1 0.0082 0.2 4. Thieát bò KT2 Tinh theå thoâ K2 0.1558 0.02 Dòch caùi 2 M2 0.2910 0.3 5. Thieát bò loïc 2 Dòch soùt 2 M2 0.0024 0.3 6. Thieát bò röûa Tinh theå ñaù K3 0.6402 0 SVTH : Ngoâ Laâm Tuaán Anh Trang 14 Ñoà aùn moân hoïc Quaù trình vaø Thieát bò 7. Saûn phaåm Ñeà taøi : Thieát keá thieát bò coâ ñaëc nöôùc cam Nöôùc röûa M3 0.4268 0 Nöôùc tích laïi M3 0.000464 0 Nöôc thu hoài M'3 0.5081 0.0074 Dòch coâ ñaëc Gc 0.2860 0.3 Bảng 6 – Toång keát caân baèng vaät chaát cho caû quy trình saûn xuaát Quaù trình Toån hao (%) Ñaàu vaøo (kg/h) Ñaàu ra (kg/h) 12201.6 1 Nhaäp nguyeân lieäu 5.0% 2 Choïn loïc, phaân loaïi 3.0% 12201.6 11835.5 3 Röûa 0.5% 11835.5 11776.3 11776.3 11113.9 7360.2 7360.2 4416.1 3753.7 Nguyeân lieäu 4 EÙp Baõ 15.0% Dòch eùp 5 Loïc thoâ 1.0% 3753.7 3716.2 6 Gia nhieät 0.5% 3716.2 3697.6 7 Ly taâm - loïc tinh 0.5% 3697.6 3679.1 8 Coâ ñaëc 71.4% 3679.1 1052.2 9 Roùt chai, ñoùng naép, thanh truøng, baûo quaûn 1.0% 1052.2 1041.7 0.0% 1041.7 1041.7 12 Baûo quaûn 13 Thaønh phaåm SVTH : Ngoâ Laâm Tuaán Anh 1041.7 Trang 15 Ñoà aùn moân hoïc Quaù trình vaø Thieát bò Ñeà taøi : Thieát keá thieát bò coâ ñaëc nöôùc cam PHAÀN 3 TÍNH CAÂN BAÈNG NAÊNG LÖÔÏNG CHO THIEÁT BÒ KEÁT TINH I. CAÙC THOÂNG SOÁ CAÀN TÍNH I.1. Nhieät dung rieâng cuûa dòch eùp Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc cam eùp theo nhieät ñoä ñöôïc tính gaàn ñuùng theo coâng thöùc : ([3], I.50, 153) c = 4190 – (2514 – 7,542t)x , J/kg.ñoä Trong ñoù : c : nhieät dung rieâng cuûa dung dòch nöôùc ñöôøng, J/kg.ñoä t : nhieät ñoä dung dòch, oC. x : noàng ñoä cuûa dung dòch, phaàn khoái löôïng. Söï thay ñoåi cuûa nhieät dung rieâng trong quaù trình coâ ñaëc : Nhaäp lieäu (1) Laøm laïnh Baét ñaàu keát tinh (2) Keát thuùc KT 1 (3) Keát thuùc KT2 (4) (5) I.2. Ñoä nhôùt ñoäng löïc cuûa dòch eùp Ñoä nhôùt cuûa dung dòch nöôùc eùp laáy gaàn ñuùng theo dung dòch ñöôøng mía theo [3,I.112,114) I.3. Heä soá daãn nhieät cuûa dung dòch vaø tinh theå nöôùc ñaù  Heä soá daãn nhieät cuûa dung dòch ñöôïc tính theo coâng thöùc : [3,I.32,123] λ dung dòch = A.Cp.ρ. 3 ρ M hh ( W ) mK Trong ñoù : Cp – nhieät dung rieâng ñaúng aùp cuûa dòch eùp, J/kg.ñoä; r – khoái löôïng rieâng cuûa dòch eùp, kg/m3; M – khoái löôïng mol hoãn hôïp. Vôùi dung dòch ñang eùp thuoäc loaïi chaát loûng lieân keát neân A = 3,58.10 -8.  Heä soá daãn nhieät cuûa tinh theå nöôùc ñaù : [3, I.128, 132] ñaù1 (-2oC) = 2,532 W/mK ñaù2 (-5oC) = 2,566 W/mK I.4. Nhieät keát tinh cuûa nöôùc ñaù SVTH : Ngoâ Laâm Tuaán Anh Trang 16 Ñoà aùn moân hoïc Quaù trình vaø Thieát bò Ñeà taøi : Thieát keá thieát bò coâ ñaëc nöôùc cam Nhieät keát tinh trung bình cuûa nöôùc (ôû 0oC) laø 1434,6 cal/mol = 333608,3 J/kg ([10],23) Baûng 7 - Toång keát caùc thoâng soá nhieät lyù cuûa dòch eùp vaø nöôùc ñaù Quaù trình x t  kg/m3 cdd J/kg.ñoä cñaù J/kg.ñoä  Pa.s (1) Nhaäp lieäu (2) Laøm laïnh (3) Baét ñaàu keát tinh (4) Keát thuùc KT1 (5) Keát thuùc KT2 0.10 0.10 0.10 0.20 0.30 30 3 -1 -2 -5 1037 1037 1037 1089 1142 3961.23 3940.86 3937.85 3684.18 3424.49 2090.3 2090.3 1.792E-03 1.792E-03 1.792E-03 3.804E-03 9.287E-03 dd, ñaù, W/mK W/mK 0.3415 0.3398 0.3395 0.3390 0.3358 2.532 2.566 II. TÍNH CAÂN BAÈNG NAÊNG LÖÔÏNG Nhieät löôïng Q (tính treân 1 kg dòch eùp ban ñaàu) caàn cung caáp cho toaøn quaù trình coâ ñaëc keát tinh bao goàm (löôïng nhieät naøy ñöôïc cung caáp cho taùc nhaân laïnh) Qo : nhieät löôïng caàn thieát ñeå laøm laïnh sô boä dòch eùp ban ñaàu töø 30 oC → 3oC; Q1 : nhieät löôïng caàn thieát ñeå laøm laïnh (trong TBKT) dòch eùp töø 3 oC → -1oC; Qkt : nhieät löôïng caàn thieát ñeå keát tinh nöôùc; Qdd : nhieät löôïng caàn thieát ñeå laøm laïnh dòch eùp töø -1oC → -5oC; Qñaù : nhieät löôïng caàn thieát ñeå laøm laïnh nöôùc ñaù töø -1oC → -5oC. II.1. Nhieät löôïng caàn cho quaù trình laøm laïnh sô boä dòch eùp ban ñaàu  Nhieät ñoä ñaàu vaø cuoái quaù trình : tñ = 30oC → t’ñ = 3oC  Khoái löôïng dòch eùp : Gñ = 1kg/h  Nhieät dung trung bình L : cñ = (3961.23 + 3940.86)/2 = 3951,05 J/kg.ñoä  Löôïng nhieät cung caáp : Qo = Gñcñ(tñ – t’ñ) = 1.3951,05.(30 - 3) = 106678.2 J/kg dòch ñaàu.h II.2. Nhieät löôïng caàn thieát ñeå laøm laïnh (trong TBKT) dòch eùp töø 3oC → -1oC  Nhieät dung trung bình cuûa dòch eùp : c1 = (3940.86 + 3939.36)/2 = 3939.36 J/kg/ñoä  Löôïng nhieät caàn cung caáp laø : Q1 = Gñc1(t’ñ – t1) = 15757.4 J/kg dòch ñaàu.h II.3. Nhieät löôïng cung caáp cho quaù trình keát tinh nöôùc  Nhieät keát tinh trung bình cuûa nöôùc laø kt = 333608,3 J/kg  Khoái löôïng tinh theå taïo thaønh K = K1 + K2 = 0,5556 + 0,1558 = 0,7114 kg/kg dòch ñaàu.h  Nhieät löôïng cung caáp  Keát tinh 1 : Qkt1 = K1.kt = 0,5556. 333608,3 = 185352.8 J/kg dòch ñaàu.h  Keát tinh 2 : Qkt2 = K2.kt = 0,1558. 333608,3 = 51976.2 J/kg dòch ñaàu.h => Qkt = Qkt1 + Qkt2 = 185352,8 + 51976,2 = 237329 J/kg dòch ñaàu.h II.4. Nhieät löôïng caàn thieát ñeå laøm laïnh dòch eùp töø -1oC → -5oC  Ta coù : Qdd = Qdd1 + Qdd2 SVTH : Ngoâ Laâm Tuaán Anh Trang 17 Ñoà aùn moân hoïc Quaù trình vaø Thieát bò  Trong ñoù : Ñeà taøi : Thieát keá thieát bò coâ ñaëc nöôùc cam Qdd1 : nhieät löôïng cung caáp cho dòch caùi M1 (töø -1oC → -2oC) Qdd2 : nhieät löôïng cung caáp cho dòch caùi M2 (töø -2oC → -5oC)  Khoái löôïng vaø nhieät dung rieâng cuûa dòch caùi  M1 = 0,4444 kg/kg dòch ñaàu; cM1 = 3864,18 J/kg.ñoä  M2 = 0,29 kg/kg dòch ñaàu; cM2 = 3424,49 J/kg.ñoä  Nhieät löôïng cung caáp  Qdd1 = M1cM1.(t1 – t2) = 0,4444.3864,18 = 1717,24 J/kg dòch ñaàu.h  Qdd2 = M2c M2.(t3 – t2) = 0,29. 3424,49.3 = 2979.3 J/kg dòch ñaàu.h => Qdd = 1717,24 + 2979,3 = 4696,54 J/kg dòch ñaàu.h II.5. Nhieät löôïng caàn cho quaù trình laøm laïnh tinh theå ñaù töø -1oC → -5oC Qñaù = Qñaù 1 + Qñaù 2 = K1cñaù1.(t1 - t2) + K2cñaù 2.(t2 – t3)  Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc ñaù laáy gaàn ñuùng laø 2090,3 J/kg  Nhieät löôïng caàn laø :  Taïi keát tinh 1 (töø -1oC → -2oC) : Qñaù1 = 0,5556.2090,3.1 = 1161,4 kJ/kg dòch ñaàu.h  Taïi keát tinh 2 (töø -2oC → -5oC) : Qñaù2 = 0.1558.2090,3.3 = 977 J/kg dòch ñaàu.h => Qñaù = 2138,4 J/kg dòch ñaàu.h II.6. Toång nhieät löôïng thöïc teá Choïn toån thaát nhieät laáy baèng 15% löôïng nhieät thöïc teá  Toång nhieät löôïng caàn thieát cho quaù trình keát tinh 1 : Qkt1 = 1,15 (Q1 + Qdd1 + Qkt1 + Qñaù1) = 1,15 (15757,4 + 1717,24 + 185352,8 + 1161,4) = 234587,1 J/kg dòch ñaàu.h  Toång nhieät löôïng caàn thieát cho quaù trình keát tinh 2 : Qkt2 = 1,15 ( Qdd2 + Qkt2 + Qñaù2) = 1,15 (2979,3 + 51976,2 + 977) = 64322,4 J/kg dòch ñaàu.h  Vaäy nhieät caàn cung caáp cho toaøn quaù trình laø Q = 1,15 Q = 1,15 (Qo + Q1 + Qdd + Qñaù + Qkt) = 1,15.(106678,2 + 15757,4 + 4696,54 + 2138,4 +237329) = 421589,5 J/kg dòch ñaàu Baûng 8 – Toång keát caân baèng nhieät löôïng cho quaù trình coâ ñaëc Nhieät löôïng rieâng J/kg dòch ñaàu.h Nhieät löôïng toång kJ/h Nhieät löôïng toång kW 1. Laøm laïnh sô boä 111527,2 410319,8 113,98 2. Keát tinh 1 234587,1 863069,5 239,74 3. Keát tinh 2 64322,4 236648,6 65,74 Quaù trình SVTH : Ngoâ Laâm Tuaán Anh Trang 18 Ñoà aùn moân hoïc Quaù trình vaø Thieát bò Toång nhieät löôïng caàn SVTH : Ngoâ Laâm Tuaán Anh 421589,5 Ñeà taøi : Thieát keá thieát bò coâ ñaëc nöôùc cam 1.551.069,9 430,85 Trang 19 Ñoà aùn moân hoïc Quaù trình vaø Thieát bò Ñeà taøi : Thieát keá thieát bò coâ ñaëc nöôùc cam PHAÀN 4 TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ THIEÁT BÒ KEÁT TINH VAØ CHOÏN THIEÁT BÒ LOÏC, RÖÛA I. THIEÁT BÒ KEÁT TINH I.1. Giôùi thieäu Thieát bò coâ ñaëc keát tinh laø thieát bò thaân hình truï ñöùng, daïng voû aùo, ñaùy vaø naép ellipse tieâu chuaån. Taùc nhaân giaûi nhieät ñeå keát tinh dung moâi ñöôïc duøng laø NH 3. Vaät lieäu cheá taïo thieát bò  Thaân laøm baèng theùp khoâng gæ ñeå khoâng laøm aûnh höôûng ñeán ñoä tinh khieát cuûa saûn phaåm, maõ hieäu X18H10T.  Voû laøm baèng theùp thöôøng CT3 Phöông phaùp gia coâng : duøng phöông phaùp haøn hoà quang ñieän, kieåu haøn giaùp moái hai phía. I.1.1. Thuøng keát tinh 1  Caùc thoâng soá kích thöôùc, choïn :  Ñöôøng kính trong : DT = 1200 mm  Chieàu cao thaân : HT = 1800 mm  Heä soá chöùa ñaày :  = 0.8  Ñaùy, naép ellipse tieâu chuaån : hgôø = 50 mm ; ht = 300 mm F = 1,75 m2 ; Vnaép, ñaùy = 0,283 m3  Voû boïc caùch nhieät, vaät lieäu : boâng thuyû tinh  Voû caùch thaân 50 mm  Thôøi gian löu :  = 4h  Naêng suaát theå tích nhaäp lieäu : Vñ = 3679,1 3,548 m3/h 1037  Tính kích thöôùc thuøng  Theå tích thuøng : Vthuøng = Vthaân + Vñaùy + Vnaép =  . SVTH : Ngoâ Laâm Tuaán Anh DT2 1,2 2 .H T  2.Vday  . .1,8  2.0,283 2,6 m3 4 4 Trang 20