Ñoà aùn moân hoïc : Quaù trình vaø Thieát bò GVGD : TS Leâ Phan Hoaøng Chieâu CHÖÔNG 1 Toång quan 1.NHIEÄM VUÏ CUÛA ÑOÀ AÙN Thieát keá heä thoáng coâ ñaëc nöôùc sô ri 2 noài, xuoâi chieàu vôùi caùc thoâng soá sau : - Thieát bò coâ ñaëc daïng oáng daøi thaúng ñöùng. - Naêng suaát saûn phaåm: 3000 kg/h. - Noàng ñoä nhaäp lieäu: 10 %. - Noàng ñoä saûn phaåm : 45%.
- Aùp suaát hôi ñoát: 4 at. - Aùp suaát hôi thöù ôû thieát bò ngöng tuï: 0. - Caùc thoâng soá khaùc töï choïn. LÖÏAC CHOÏN THIEÁT BÒ COÂ ÑAËC 1.Khaùi quaùt veà coâ ñaëc - Coâ ñaëc laø quaù trình laøm taêng noàng ñoä cuûa chaát raén hoaø tan trong dung dòch baèng caùch taùch 1 phaàn dung moâi ôû daïng hôi hay keát tinh chaát tan.
- Quaù trình coâ ñaëc thöôøng ñöôïc duøng phoå bieán trong coâng nghieäp vôùi muïc ñích laøm taêng noàng ñoä caùc dung dòch loaõng, hoaëc ñeå taùch caùc chaát raén hoaø tan. - Quaù trình coâ ñaëc boác hôi coù nhöõng ñaëc ñieåm sau: + thöôøng tieán haønh ôû caùc aùp suaát khaùc nhau. Khi laøm vieäc ôû aùp suaát thöôøng ( aùp suaát khí quyeån) ta duøng thieát bò hôû, coøn khi laøm vieäc ôû aùp suaát khaùc (ví duï aùp suaát chaân khoâng) ngöôøi ta duøng thieát bò kín. + coù theå tieán haønh trong heä thoáng coâ ñaëc moät noài hoaëc nhieàu noài, coù theå laøm vieäc lieân tuïc hoaëc giaùn ñoaïn, xuoâi chieàu hay ngöôïc chieàu.
+ thöôøng ñöôïc tieán haønh ôû traïng thaùi soâi, nghóa laø aùp suaát hôi rieâng phaàn cuûa dung moâi treân beà maët dung dòch baèng aùp suaát laøm vieäc cuûa thieát bò. Phaân loaïi thieát bò coâ ñaëc Coù nhieàu caùch phaân loaïi nhöng thöôøng phaân loaïi thaønh 3 nhoùm sau: SVTH : Trang 1 Ñoà aùn moân hoïc : Quaù trình vaø Thieát bò GVGD : TS Leâ Phan Hoaøng Chieâu - Nhoùm 1: dung dòch ñöôïc ñoái löu töï nhieân → duøng ñeå coâ ñaëc caùc dung dòch khaù loaõng, ñoä nhôùt thaáp, ñaûm baûo söï tuaàn hoaøn töï nhieân cuûa dung dòch deõ daøng qua beà maët truyeàn nhieät. - Nhoùm 2: dung dòch ñoái löu cöôõng böùc→ duøng ñöôïc cho caùc dung dòch khaù seät, coù ñoä nhôùt khaù cao, giaûm ñöôïc söï baùm caën hay keát tinh töøng phaàn treân beà maët truyeàn nhieät. - Nhoùm 3: dung dòch chaûy thaønh maøng moûng → cho pheùp dung dòch chaûy thaønh maøng qua beà maët truyeàn nhieät moät laàn ñeå traùnh söï taùc duïng nhieät ñoä laâu laøm bieán tính moät soá thaønh phaàn cuûa dung dòch.
Tuyø vaøo moät soá tính chaát cuûa dung dòch, tính hieäu quaû cuõng nhö maët baèng maø coù theå thieát keá buoàng ñoát trong hay ngoaøi cho thieát bò coâ ñaëc. Khaùi quaùt veà nguyeân lieäu - Sôri (Barbados), teân khoa hoïc Malpighia glaboa, thuoäc hoï Malpighiacea, laø moät thöù traùi nhoû, coù khía, troøn, maøu ñoû (khi chín) vaø coù höông vò ñaëc tröng. - Tröôùc ñeán nay sô ri chæ duøng ñeå aên nhö moät soá traùi caây khaùc, do tính chaát meàm, deã daäp neân phaûi thöôøng aên ngay. - Ngaøy nay, sau khi phaân tích veà thaønh phaàn caùc chaát coù trong traùi sô ri, ngöôøi ta phaùt hieän noù coù haøm löôïng vitamin raát cao(ñaëc bieät laø vitamin C), khoaùng, ñaïm…Ñieàu ñoù coù nghóa laø sô ri coù giaù trò cao trong vieäc cheá bieán moät soá thöùc uoáng: röôïc vang, nöôùc traùi caây coù haøm löôïng ñöôøng vöøa ñuû, theâm moät soá vitamin vaø khoaùng chaát… Thaønh phaàn tính cho 100g aên ñöôïc Ñöôø Chaát Nöô Vitamin (mg) Carote Chaát khoaùng (mg) ng ñaïm ùc C B1 B2 B3 n (mg) Ca Mg K Fe (g) (g) (g) 8.
Löïa choïn thieát bò coâ ñaëc Choïn thieát bò coâ ñaëc chaûy maøng, oáng daøi, buoàng ñoát ngoaøi, heä thoáng hai noài , xuoâi chieàu, lieân tuïc. Öu ñieåm: - Heä thoáng coâ ñaëc ôû aùp suaát khoâng cao, nhieät ñoä soâi khoâng cao neân thích hôïp ñeå coâ ñaëc dung dòch deã bieán tính, traùnh hö hoûng saûn phaåm phuø hôïp vôùi dung dòch dung dòch thöïc phaåm, chöùa ñöôøng vaø moät soá vitamin - Duøng heä coâ ñaëc 2 noài neân ñaõ tieát kieäm ñöôïc chi phí hôi ñoát do taän duïng hôi thöù cuûa noài tröôùc laøm hôi ñoát noài sau. - Coâ ñaëc daïng maøng löu chaát chæ daøn ñeàu trong oáng vaø boác hôi nheï nhaøng. Söû duïng oáng daøi giuùp taêng thôøi gian löu ñeå boác SVTH : Trang 2 Ñoà aùn moân hoïc : Quaù trình vaø Thieát bò GVGD : TS Leâ Phan Hoaøng Chieâu hôi ñöôïc toát hôn, dung dòch chaûy daïng maøng qua beà maët 2 truyeàn nhieät 1 laàn neân traùnh ñöôïc taùc duïng nhieät ñoä laâu laøm bieán tính dung dòch.
- Noàng ñoä nöôùc sô ri ôû daây thöïc chaát ñöôïc coi laø noàng doä ñöôøng vì sau khi cheá bieán eùp nöôùc sô ri noàng doä ñöôøng laø lôùn nhaát, noàng ñoä caùc chaát khaùc raát nhoû coi nhö möùc aûnh höôûng khoâng ñaùng keå. Tuy nhieân vieäc muoán giöõ laïi caùc chaát ñoù sau khi coâ ñaëc xong ta phaûi quan taâm ñeán nhieät ñoä quaù trình. Ñoàng thôøi vieäc chaûy xuoâi chieàu giuùp nhieät ñoä khoâng cao quaù ôû phaàn cuoái deá laøm bieán tính dung dòch do söï quaù nhieât cuïc boä Nhöôïïc ñieåm: - Heä coâ ñaëc nhieàu noài ñoøi hoûi chi phí cho thieát bò nhieàu hôn, cuõng nhö dieän tích nhaø xöôûng lôùn hôn, ñaëc bieät vieäc choïn buoàng ñoát ngoaøi caøng laøm toán dieän tích - Coâ ñaëc chaân khoâng neân ñieàu kieän an toaøn khoù khaên, toán naêng löôïngvaø chi phí vaän haønh thieát bò 1.QUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ 1. Thuyeát minh quy trình coâng ngheä (coù sô ñoà ñính keøm) Dung dòch nöôùc sô ri sau khi qua moät soá coâng ñoaïn eùp, loïc, tinh cheá tröôùc ñoù ñöôïc ñöa vaøo boàn chöùa, duy trì ôû nhieät ñoä 60 0 C nhaèm traùnh ñöôïc söï phaùt trieån cuûa vi sinh vaät.
Sau ñoù nöôùc sô ri ñöôïc bôm leân treân thieát bò gia nhieät vôùi suaát löôïng 3000 kg/h. Qua trình bôm seõ coù söï ñieàu chænh löu löôïng cho thích hôïp vôùi heä thoáng töï ñoäng ñieàu khieån löu löôïng. Thieát bò gia nhieät ñöôïc söû duïng laø thieát bò gia nhieät oáng chuøm daïng voû aùo, ñaët thaúng ñöùng, beân trong goàm nhieàu oáng truyeàn nhieät nhoû ñöôïc boá trí theo ñænh tam giaùc ñeàu. Caùc ñaàu oáng naøy ñöôïc giöõ coá ñònh nhôø caùc væ oáng gaén vôùi thaân.
Thieát bò gia nhieät söû duïng hôi ñoát laáy töø loø hôi vôùi aùp suaát tuyeät ñoái laø 4 at. Dung dòch ñöôïc ñöa vaøo cuøng chieàu doøng hôi ñeå traùnh hieän töôïng doøng ra bò chaùy do tieáp xuùc vôùi nhieät ñoä quaù cao.Ngoaøi ra vieäc dung dòch chaûy töø treân xuoáng seõ taän duïng löïc troïng tröôøng neân khoâng tieâu toán naêng löôïng. Trong thieát bò gia nhieät coù söï trao ñoåi nhieät giöõa doøng loûng vaø doøng hôi qua vaùch oáng truyeàn nhieät. Doøng loûng seõ ñöôïc gia nhieät ñeå ñaït ñeán nhieät ñoä soâi tröôùc khi vaøo thieát bò coâ ñaëc t =110.
Vieäc gia nhieät leân nhieät ñoä soâi coù yù nghóa lôùn cho quaù trình dieãn ra luùc sau ôû thieát bò coâ ñaëc vì ta seõ khoâng phaûi maát theâm naêng löôïng cho vieäc gia nhieät ñeán nhieät ñoä soâi, ngoaøi ra coøn ñaûm baûo quaù trình truyeàn nhieät ñeå boác hôi ôû buoàng ñoát laø thaät söï hieäu quaû. Coøn doøng hôi seõ ñöôïc ngöng tuï thaønh loûng soâi vaø ñöïôc thoaùt ra ngoaøi. Ôû thieát bò gia nhieät coù oáng thoaùt khí khoâng ngöng ñeå ñaûm baûo an toaøn veà aùp suaát trong thieát bò vaø quaù trình truyeàn nhieät coù hieäu quaû. SVTH : Trang 3 Ñoà aùn moân hoïc : Quaù trình vaø Thieát bò GVGD : TS Leâ Phan Hoaøng Chieâu Töø thieát bò gia nhieät, dung dòch ñöôïc ñöa sang heä thoáng coâ ñaëc.
ÔÛ ñaây ta söû duïng thieát bò coâ ñaëc coù buoàng ñoát ngoaøi, oáng daøi, vaø hai noài lieân tuïc xuoâi chieàu. Loaïi thieát bò naøy khaù thích hôïp vôùi vieäc coâ ñaëc dung dòch thöïc phaåm do cheá ñoä nhieät eâm dòu vaø khoâng taêng quaù nhanh. Ñaàu tieân doøng loûng vaøo buoàng ñoát 1 (thieát bò coâ ñaëc 1). Thieâùt bò naøy coù caáu taïo nhö thieát bò gia nhieät loaïi maøng coù boä phaän phaân phoái loûng (laø boä phaän coù nhieàu loã nhoû vaø nhöõng oáng ngaén haøn vaøo ñóa, caùc oáng naøy coù döoøng kính nhoû hôn oáng truyeàn nhieät vaø ñöôïc ñaët ñoàng taâm, loït vaøo oáng truyeàn nhieät.
ÔÛ ñaây doøng loûng ñöôïc ñeå ôû cheá ñoä chaûy maøng töø treân xuoáng trong caùc oáng truyeàn nhieät ñeå taän dung löïc troïng tröôøng cuõng nhö coù theå taïo ñöôïc maøng loûng moûng vaø ñeàu. Vieäc phaân phoái loûng nhö treân ñöôïc thöïc hieän nhôø vaøo ñóa phaân phoái loûng. Khi loûng ñi vaøo buoàng ñoát (phaàn naép) seõ chaûy töø töø qua caùc loã nhoû roài men theo thaønh roãng giöõa oáng truyeàn nhieät vaø oáng ngaén ñeå taïo thaønh maøng moûng vôùi beà daøy theo yeâu caàu ñaët ra. Doøng hôi ñöôïc söû duïng cuõng töø loø hôi vôùi aùp suaát tuyeät ñoái laø 4 at, duøng naêng löôïng laáy töø söï ngöng tuï hôi nöôùc ñeå caáp nhieät cho doøng loûng.
Trong thieát bò naøy, khaùc vôùi thieát bò gia nhieät ôû choã doøng loûng khoâng nhaän nhieät ñeå thay ñoåi nhieät ñoä maø ñeû thay ñoåi entanpi nhaèm chuaån bò cho quaù trình boác hôi seõ dieãn ra ôû trong buoàng boác. Töong töï nhö thieâát bò gia nhieät doøng hôi ngöng tuï thaønh loûng ñöôïc thoaùt ra ngoaøi vaø ôû buoàng ñoát cuõng coù oáng thoaùt khí khoâng ngöng. Sau khi chaûy qua heä thoáng oáng truyeàn nhieät, dung dòch ñi xuoáng thaân phuï ñeå chuyeån qua buoàng boác. Thaân phuï giuùp duy trì moät vaän toác oån dònh cho doøng loûng.
Thaân phuï noái vôùi boàng boác nhôø moät oáng hình chöõ nhaät ñi ra vuoâng goùc vôùi thaân phuï vaø tieáp tuyeán vôùi thaân buoàng boác ñeå taïo ra doøng chuyeån ñoäng xoaùy giuùp xaùo troän toát hôi vaø loûng giuùp quaù trình boác hôi deã daøng hôn. ÔÛ buoàng boác 1, dung dòch thöïc hieän quaù trình boác hôi (sau khi ñaõ nhaän ñuû nhieät ñeå chuyeån traïng thaùi). Hôi nöùôc boác leân vôùi aùp suaát laø 1.47 at vaø dung dòch coøn laïi seõ taêng noàng ñoä leân laø 16. Trong quaù trình boác hôi seõ coù hieän töôïng doøng hôi loâi cuoán caùc gioït loûng ñi theo noù vaø ñieàu naøy seõ laøm aûnh höôûng ñeán thieát bò phía sau do coù söï taïo caën leân caùc oáng truyeàn nhieät laøm giaûm hieäu quaû truyeàn nhieät.
Ñeå khaéc phuïc ñieàu naøy trong caùc buoàng boác thöôøng coù boä phaän phaân ly gioït loûng. Tuyø vaøo loaïi thieát bò maø coù theå döïa vaøo löïc troïng tröôøng, söï dính öôùt hay söï ly taâm. Ôû ñaây ta söû duïng thieát bò phaân ly theo kieåu dính öôùt daïng noùn. Khi doøng hôi boác leân seõ gaëp beà maët noùn, caùc gioït loûng seõ bò giöõ laïi treân noùn vaø chaûy xuoáng laïi buoàng ñoát theo oáng mao quaûn, coøn hôi thöù traøn qua phaàn noùn ñi ra ngoaøi theo oáng daãn hôi ñeå sang truyeàn nhieät cho buoàng ñoát 2.
Coøn dung dòch ñöôïc bôm sang buoàng ñoát 2 ñeå tieáp tuïc thöïc hieän quaù trình coâ ñaëc.