TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM MÔN: KỸ THUẬT THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: THIẾT BỊ TRÍCH LY SỬ DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Giáo viên: Nguyễn Hữu Quyền Lớp: 11DHTP15 Nhóm: 8 Năm học: 2022-2023 PHẠM THỊ THANH TÂM CHIÊU NHẢ UYÊN 2005200296 2005200395 NHÓM 8 LÊ THỊ LINH PHƯƠNG NGUYỄN TUYẾT NHI 2005200274 2005200803 TRẦN TỐ QUYÊN 2005200084 1. Khái niệm trích ly 2. Hệ ba cấu tử 2. Tính toán quá 2.
Trích ly theo bậc trình trích ly Nội 2. Trích ly liên tục dung 3. Các thiết bị trích ly thông dụng trong sản xuất 4. Trích ly siêu tới hạn 1.
Khái niệm chung về trích ly Trích ly là quá trình hòa tan chọn lọc một hay nhiều cấu tử trong mẫu nguyên liệu bằng cách cho nguyên liệu tiếp xúc với dung môi. Động lực của quá trình trích ly là sự chênh lệch nồng độ của cấu tử ở trong nguyên liệu và ở trong dung môi. Mẫu nguyên liệu ở dạng pha rắn gọi là trích ly rắn – lỏng, ở dạng pha lỏng gọi là trích ly lỏng – lỏng. Những dung môi phổ biến hiện nay trong công nghiệp thực phẩm Nước Dung môi hữu cơ DUNG MÔI CO2 ở trạng thái siêu tới hạn Dung môi Nước Sử dụng để trích ly saccharose trong công nghệ sản xuất đường từ củ cải đường, trích ly các chất chiết từ trà và cà phê trong công nghệ sản xuất trà và cà phê hòa tan, trích ly các chất chiết từ thảo mộc trong công nghệ sản xuất thức uống không cồn… Dung môi hữu cơ • Dùng để trích ly chất béo từ thực vật trong công nghệ sản xuất dầu béo, gan cá, trích ly chất mùi và chất màu.
• Thường dùng: hexane, heptane, cyclohexane, carbon disulphide, acetone, ethylether, ethanol. • Nhược điểm: dễ gây cháy. Dung môi CO2 ở trạng thái siêu tới hạn Trích ly caffeine từ trà và cà phê, trích ly chất đắng (-acid), trích ly các cấu tử hương, các chất có hoạt tính sinh học từ thảo mộc. Lựa chọn dung môi Tính hòa tan có chọn lọc Để đạt được yêu cầu tiết kiệm (dung môi phải hòa tan tốt chất nhiệt lượng trong khi hoàn cần tách mà không hòa tan nguyên ta cần chọn dung môi có hoặc hòa tan rất ích các cấu tử nhiệt dung riêng nhỏ.
Có tính chất thông thường Khối lượng riêng của nó phải khác: không độc, không ăn mòn khác xa với khối lượng riêng thiết bị, không có tác dụng hóa của dung dịch. học với các cấu tử trong hỗn hợp, rẻ tiền, dễ kiếm. Dung dịch Quá trình trích ly tiến hành Dung môi S A+B qua ba giai đoạn: - Giai đoạn 1: Giai đoạn trộn lẫn, phân phối hai pha vào với nhau Trích ly để tạo sự tiếp xúc pha tốt cho dung chất truyền từ hỗn hợp đầu SƠ ĐỒ Pha raphinat R Pha trích E vào dung môi. TRÍCH B + B (A+S) (S + A (B) - Giai đoạn 2: Giai đoạn tách pha, hai pha này phân lớp và tách LY ra dễ dàng hay không phụ thuộc vào độ chênh lệch khối lượng Hoàn nguyên Hoàn nguyên riêng của chúng.
- Giai đoạn 3: Giai đoạn hoàn nguyên dung môi, tách cấu tử Dung dịch B Dung môi S Dung dịch A phân bố ra khỏi dung môi 2. Tính toán quá trình trích ly 2. HỆ 3 CẤU TỬ Cân bằng pha trong hệ lỏng – lỏng y* = m. X Trong đó: y*: nồng độ cân bằng trong pha trích x: nồng độ pha raphinat M: hệ số phân bố nồng độ Đồ thị tam giác 1.
Các đỉnh của tam giác thể hiện cấu tử nguyên chất: cấu tử phân bố, dung môi đầu, cơ bản dung môi thứ tinh khiết 100%. Mỗi điểm bất kỳ trên cạnh tam giác biểu diễn hỗn hợp 2 cấu tử, mỗi điểm bất kỳ trong tam giác biểu diễn hỗn hợp 3 cấu tử. Tổng các đường thẳng song song với cạnh xuất phát từ một điểm bất kỳ trong lòng tam giác là một hằng số và bằng cạnh của tam giác. Khoảng cách từ một điểm bất kỳ xuống 1 cạnh của tam giác biểu diễn thành phần của cấu tử đối diện cạnh đó.
Đồ thị tam giác cơ bản Đồ thị tam giác cơ bản Khi hỗn hợp M phân thành 2 pha R và E (hoặc 2 pha R và E) trộn lẫn với nhau tạo thành 2 hỗn hợp M thì R và E nằm trên cùng 1 đường thẳng và tỷ số khối lượng 2 pha R và E tuân theo quy tắc đòn bẩy. Đồ thị tam giác của hệ 3 pha 𝑳𝒖𝒐𝒏𝒈 𝒑𝒉𝒂 𝑬 𝑴𝑹 sử dụng trong trích ly Tính cân bằng vật chất • Cân bằng vật chất của quá trình trích ly cũng là phương trình cân bằng vật liệu chung của quá trình truyền khối ở dạng vi phân hay tích phân. • Phương trình cân bằng vật chất tổng cộng: F: khối lượng hỗn hợp đầu (gồm A và B), kg/h S1: khối lượng của hỗn hợp dung môi thứ nhất, kg/h E, R: khối lượng của pha trích và pha raphinat, kg/h Điểm M xác định trên đoạn FS theo quy Tính cân bằng vật chất tắc đòn bẫy hoặc tính nồng độ C trong theo cân bằng của dung chất: Từ đó tính được Lượng pha trích và pha raphinat được tính theo cân bằng vật chất cho C: Hình 3. Biểu diễn phương trình Your Picture Here cân bằng vật liệu Xác định số bậc trích ly Cho dung dịch nước chứa 30% (khối lượng) axeton chuyển động theo sơ đồ chéo dòng để trích ly axeton bằng clorua benzene ở 25oC, 1 atm.
Xác định số bậc cần thiết để còn sót 2% axeton trong nước cái R? Your Picture Here Xác định số bậc trích ly Hệ 3 pha N-A-C (N là nước, A là axeton, C là benzene). o Lấy điểm F trên cạnh NA tượng trưng nguyên liệu ban đầu chứa 30% axeton. o Nối F với C, do tỉ lệ dung môi/dung dịch đầu mỗi bậc đều bằng 1 nên M1 là trung điểm FC Xác định số bậc trích ly o Từ M1 theo các đường nội suy, xác định E1 và R1 o Thấy nồng độ pha raphinat tại R1 còn lớn hơn 2% nên tiến hành trích ly thêm bậc nữa. o Nối R1 với C, M2 là trung điểm của R1M o Lặp lại quá trình đến khi nồng độ axeton nhỏ hơn hoặc bằng 2% Sau khi xây dựng xong, số bậc trích ly là n = 3 2.
Trích ly một bậc: Sơ đổ làm việc liên tục: dung môi thứ S được rót liên tục vào thùng khuấy 1, ở đó dung dịch được khuấy liên tục và Có chế làm việc gián đoạn hay liên tục, là tháo liên tục vào thiết bị phân li 2, ở đây phương pháp trích ly đơn giản nhất được phân ly liên tục thành pha nặng và - Nhược điểm: tốn nhiều dung môi nhưng pha nhẹ và được tháo ra liên tục. thu được cấu tử cần tách có độ tinh khiết thấp. Sơ đồ gián đoạn: cho dung dịch đầu F có nồng độ cấu tử cần tách vào thùng với một lượng cần thiết, sau đó cho dung môi thứ S có nồng độ cấu tử cần tách ys, rồi khuấy đến trạng thái cân bằng thì ngừng khuấy, để yên cho chất lỏng phân lớp ngay trong thiết bị này. Trích ly một bậc Trích ly một bậc liên tục gián đoạn 2.
Quá trình trích ly một bậc có thể biểu diễn trên đồ thị tam giác đều Quá trình trộn hỗn hợp đầu và dung môi thứ S xảy ra trên đường thẳng F. Tọa độ điểm hỗn hợp M xác định bằng tỷ lượng giữa hỗn hợp đầu F và dung môi thứ S: = Ta xác định được nồng độ của hỗn hợp Raphinat và dung dịch trích Extract: = Lượng dung môi thứ S cực đại ứng với điểm M: F = A + B: lượng hỗn hợp R: lượng raphinat (kg) đầu (kg) Smax = F S: lượng dung môi thứ (kg) E: lượng pha trích Extract M = F + S: lượng hỗn hợp (kg) (kg) Đặt F: lượng nhập liệu ban đầu chứa A và C (phần khối lượng C là xf tiếp xúc với S chứa chủ yếu B với phần khối lượng C là ys.) Phương trình làm việc cấu tử A là: 01 B.yE yE = - Sau đó hỗn hợp tách ra 2 pha cân bằng R1 và E1 nối tiếp với nhau bằng 02 đường đối tuyến R1E1 Cân bằng vật chất tổng cộng: F + S = M1 = E1 + R1 M xác định trên đoạn FS theo quy tắc đòn bẩy hoặc tính nồng độ C trong M1 theo cân bằng của dung chất: F × xf + S × xs = M1 × Lượng pha trích và pha raphinat tính theo cân bằng vật chất cho C: Nếu dung môi đầu L và dung môi thứ G hoàn toàn không tan lẫn hoặc tan rất ít vào nhau → quá trình này có thế biểu diễn trên đồ thị Nồng độ các pha biểu diễn phần khối lượng tương đối: = const Nồng độ các pha biểu diễn bằng phần khối lượng tương đối và giá trị nên phương trình có dạng: yE = axR + b. Lượng dung môi đầu B trong hỗn hợp đầu F được xác định: B = F. Biểu diễn quá trình trích ly một bậc 2.
Trích ly nhiều bậc chéo dòng: Cân bằng vật chất Sự kéo dài của quá trình trích Lượng dung môi sử dụng ly 1 đoạn (pha ranphinat liên tổng cộng cho đọan mỗi đoạn có thể không bằng tục đi qua mỗi đoạn để tiếp thứ n bất kì: nhau. Với nồng độ pha xúc với dung môi mới), quá ranphinat cuối cùng được trình được thực hiện liên tục Rn-1 +Sn = Mn xác định trước tổng dung hay gián đoạn. môi sử dụng, sẽ ít hơn với số = En + Rn đoạn nhiều hơn. Quá trình chính là lặp lại nhiều lần quá trình trích ly 1 bậc, lượng dung dịch trích thu được ở mỗi bậc là E1, E2, E3.
chứa lượng cấu tử cần tách giảm dần. Lượng dung môi tiêu tốn chung bằng tổng dung môi tiêu tốn ở mỗi bậc. Quá trình có thể tiến hành bằng phương pháp gián đoạn trong cùng 1 thiết bị có cánh khuấy. Sau khi đạt cân bằng, thu pha trích E1 và pha raphinat R1.
Raphinat bậc 1 - nguyên liệu đầu của bậc 2, ở đây được trộn với 1 lượng dung môi mới S2 → điểm hỗn hợp N2 nằm trên đoạn thẳng R1S.số đường liên hợp RE là số bậc trong trích ly nhiều bậc chéo dòng. Có thể tách được triệt để cấu tử cần tách trong raphinat. Khắc phục nhược điểm Ưu điểm bằng cách Nồng độ của cấu tử phân bố trong trích ly dung dịch trích loãng. nhiều bậc Nhược điểm ngược chiều.
Tốn nhiều dung môi 2.