Thiết Kế Hệ Thống Cô Đặc Nước Cà Chua

Đồ án kỹ thuật nghiên cứu đồ án quá trình và thiết bị công nghệ thực phẩm ns137 thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều, thiết kế chi tiết, tính toán kỹ thuật theo tiêu chuẩn,

• Tác giả: Lâm Khánh Duy
• Người hướng dẫn: PGS.TS Trần Thanh Trúc
• Trường học: Trường Đại Học Cần Thơ
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thực Phẩm
• Đề tài: Thiết Kế Hệ Thống Cô Đặc Nước Cà Chua
• Loại tài liệu: Đồ án kỹ thuật thực phẩm
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Cần Thơ

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. PHẦN 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về nguyên liệu
• 1.1.1. Giới thiệu sơ lược về nguồn gốc
• 1.1.2. Phân loại Cà chua
• 1.1.3. Thành phần dinh dưỡng có trong cà chua
• 1.2. Tổng quan quá trình cô đặc
• 1.2.1. Tổng quan về cô đặc
• 1.2.2. Các phương pháp cô đặc
• 1.2.3. Phân loại thiết bị cô đặc
• 1.2.4. Các bộ phận thiết bị
• 1.2.5. Ưu và nhược điểm của hệ thống cô đặc tuần hoàn trung tâm
• 2. PHẦN 2: TÍNH TOÁN VÀ XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ
• 2.1. THIẾT BỊ CHÍNH
• 2.1.1. CÂN BẰNG VẬT CHẤT
• 2.1.1.1. Tính tổng lượng hơi thứ bốc lên
• 2.1.1.2. Tính lượng hơi thứ phân bố trong từng nồi
• 2.1.1.3. Tính nồng độ dung dịch trong từng nồi
• 2.1.2. CĂN BẰNG NĂNG LƯỢNG
• 2.1.2.1. Xác định áp suất và nhiệt độ mỗi nồi
• 2.1.2.2. Tính tổn thất nhiệt cho từng nồi
• 2.1.2.2.1. Tổn thất nhiệt do nồng độ nâng cao (∆')
• 2.1.2.2.2. Hiệu số nhiệt độ hữu ích Δthi và nhiệt độ sôi dung dịch
• 2.1.2.3. Hiệu số hữu ích và nhiệt độ sôi từng nồi
• 2.1.2.4. Xác định nhiệt dung riêng của dung dịch
• 2.1.2.5. Xác định lượng hơi đốt và hơi thứ mỗi nồi
• 2.2. TÍNH BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT
• 2.2.1. Lượng nhiệt trao đổi
• 2.2.2. Hệ số truyền nhiệt K
• 2.2.3. Kích thước buồng đốt
• 2.2.3.1. Số ống truyền nhiệt
• 2.2.3.2. Ống tuần hoàng trung tâm
• 2.2.3.2.1. Đường kính ống tuần hoàn
• 2.2.3.2.2. Số ống truyền nhiệt danh nghĩa
• 2.2.3.4. Kích thước buồng bốc
• 2.2.4. Đường kính các ống dẫn
• 2.2.5. Tổng kết thiết bị chính
• 2.3. THIẾT BỊ PHỤ
• 2.4. THIẾT BỊ NGƯNG TỤ BAROMET
• 2.4.1. Lượng nước lạnh cần thiết để ngưng tụ
• 2.4.2. Thể tích không khí cần hút khỏi baromet
• 2.4.3. Kích thước chủ yếu của thiết bị ngưng tụ
• 2.4.3.1. Đường kính trong
• 2.4.3.2. Kích thước tấm ngăn
• 2.4.3.3. Chiều cao thiết bị ngưng tụ
• 2.4.3.4. Kích thước ống Baromet
• 2.5. CHIỀU DÀY THIẾT BỊ
• 2.5.1. Nắp buồng bốc
• 2.5.2. Hệ thống tay đỡ
• 2.5.2.1. Khối lượng vật liệu
• 2.5.2.1.1. Khối lượng thép làm ống truyền nhiệt
• 2.5.2.1.2. Khối lượng thép
• 2.5.2.2. Khối lượng nước
• 2.6. SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔ ĐẶC
• 2.7. HỆ THỐNG CÔ ĐẶC 2 NỒI XUÔI CHIỀU
• 2.8. THUYẾT MINH QUY TRÌNH
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về thiết kế hệ thống cô đặc nước cà chua

Thiết kế hệ thống cô đặc nước cà chua là một quá trình quan trọng trong ngành công nghệ thực phẩm. Hệ thống này không chỉ giúp tăng cường chất lượng sản phẩm mà còn tối ưu hóa quy trình sản xuất. Việc hiểu rõ về nguyên liệu và quy trình cô đặc sẽ giúp nâng cao hiệu quả sản xuất.

1.1. Giới thiệu về nước cà chua và ứng dụng

Nước cà chua là sản phẩm phổ biến trong ngành thực phẩm, được sử dụng rộng rãi trong chế biến thực phẩm và đồ uống. Nó chứa nhiều vitamin và khoáng chất, mang lại lợi ích sức khỏe cho người tiêu dùng.

1.2. Tầm quan trọng của hệ thống cô đặc

Hệ thống cô đặc giúp tăng nồng độ chất dinh dưỡng trong nước cà chua, đồng thời giảm thể tích sản phẩm, tiết kiệm chi phí vận chuyển và bảo quản.

II. Vấn đề và thách thức trong quá trình cô đặc nước cà chua

Quá trình cô đặc nước cà chua gặp nhiều thách thức như kiểm soát nhiệt độ, áp suất và độ nhớt của dung dịch. Những yếu tố này ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm cuối cùng.

2.1. Kiểm soát nhiệt độ và áp suất

Nhiệt độ và áp suất là hai yếu tố quan trọng trong quá trình cô đặc. Việc kiểm soát chúng không chỉ đảm bảo hiệu suất mà còn bảo vệ các chất dinh dưỡng trong nước cà chua.

2.2. Độ nhớt của dung dịch

Độ nhớt của dung dịch tăng lên khi nồng độ chất rắn hòa tan tăng, gây khó khăn trong việc vận chuyển và xử lý. Cần có các biện pháp để giảm độ nhớt trong quá trình cô đặc.

III. Phương pháp cô đặc nước cà chua hiệu quả

Có nhiều phương pháp cô đặc nước cà chua, bao gồm cô đặc bằng nhiệt và cô đặc lạnh. Mỗi phương pháp có ưu điểm và nhược điểm riêng, phù hợp với từng loại sản phẩm.

3.1. Phương pháp cô đặc bằng nhiệt

Phương pháp này sử dụng nhiệt để làm bay hơi dung môi, giúp tăng nồng độ chất rắn hòa tan. Tuy nhiên, cần chú ý đến nhiệt độ để tránh làm mất chất dinh dưỡng.

3.2. Phương pháp cô đặc lạnh

Cô đặc lạnh là phương pháp tách chất rắn bằng cách hạ nhiệt độ, giúp bảo toàn các chất dinh dưỡng nhạy cảm với nhiệt. Phương pháp này thường được sử dụng cho các sản phẩm cao cấp.

IV. Ứng dụng thực tiễn của hệ thống cô đặc nước cà chua

Hệ thống cô đặc nước cà chua không chỉ được ứng dụng trong sản xuất thực phẩm mà còn trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm. Sản phẩm cô đặc có thể được sử dụng để sản xuất nước sốt, gia vị và nhiều sản phẩm khác.

4.1. Sản xuất nước sốt và gia vị

Nước cà chua cô đặc là nguyên liệu chính trong sản xuất nước sốt và gia vị, mang lại hương vị đặc trưng cho các món ăn.

4.2. Ứng dụng trong ngành đồ uống

Nước cà chua cô đặc cũng được sử dụng trong ngành đồ uống, tạo ra các sản phẩm như nước ép và cocktail, đáp ứng nhu cầu thị trường.

V. Kết luận và tương lai của hệ thống cô đặc nước cà chua

Hệ thống cô đặc nước cà chua có vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp thực phẩm. Tương lai của hệ thống này sẽ phụ thuộc vào việc cải tiến công nghệ và tối ưu hóa quy trình sản xuất.

5.1. Xu hướng phát triển công nghệ

Công nghệ cô đặc sẽ tiếp tục phát triển, với các giải pháp mới giúp nâng cao hiệu suất và chất lượng sản phẩm.

5.2. Tác động đến ngành thực phẩm

Sự phát triển của hệ thống cô đặc sẽ góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm thực phẩm, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC & THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM  BÁO CÁO ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM (NS137) THIẾT KẾ HỆ THỐNG CÔ ĐẶC HAI NỒI XUÔI CHIỀU ỐNG TUẦN HOÀN TRUNG TÂM CÔ ĐẶC DUNG DỊCH NƯỚC CÀ CHUA Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: PGS.TS Trần Thanh Trúc Lâm Khánh Duy MSSV: B2107472 Lớp: M01 2108F1 - K47 Cần Thơ, 5/2024 Đồ án Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Trần Thanh Trúc LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Trần Thanh Trúc người đã giao đề tài và tận tinh hướng dẫn, chỉ bảo, truyền đạt cho em những kiến thức và kinh nghiệm thực tế trong cuộc sống. Trong suốt quá trinh thực hiện, luôn dành thời gian giải đáp thắc mắc và tạo điều kiện thuận lợi nhất về mọi mặt để giúp em có thể hoàn thành đồ án Quá trinh thiết bị theo đúng yêu cầu và thời gian đặt ra. Bên cạnh đó, Em xin kính gửi lời cảm ơn chân thành đến quý Thầy Cô Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, đã truyền đạt những kiến thức nền tảng cũng như kinh nghiệm cho em trong suốt quá trinh em học tập tại trường để hiện tại em có thể hoàn thành tốt đồ án và trong tương lai còn có luận văn tốt nghiệp. Trong quá trinh thực hiện, em đã cố gắng tận dụng những kiến thức đã được truyền dạy, tim hiểu tài liệu và nhận được thêm nhiều kiến thức bổ ích từ thầy (Cô), anh (chị) khóa trên và bạn bè.

Tuy đã có nhiều cố gắng nhưng do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên quyển Đồ án của em không tránh khỏi những sai sót. Do đó, một lần nữa em rất mong nhận được những góp ý quý báo của quý Thầy (Cô) để em có điều kiện hoàn thiện hơn kiến thức của minh. Em xin chân thành cảm ơn! Cần Thơ, ngày 15, tháng 5 năm 2024 Sinh viên thực hiện Lâm Khánh Duy SVTH: Lâm Khánh Duy II Đồ án Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Trần Thanh Trúc MỤC LỤC DANH SÁCH BẢNG .V DANH SÁCH HÌNH .VI QUY ƯỚC KÝ HIỆU. Tổng quan về nguyên liệu .1 Giới thiệu sơ lược về nguồn gốc .2 Phân loại Cà chua .3 Thành phần dinh dưỡng có trong cà chua.

Tổng quan quá trình cô đặc: .1 Tổng quan về cô đặc: .2 Các phương pháp cô đặc: .3 Phân loại thiết bị cô đặc: .4 Các bộ phận thiết bị : .5 Ưu và nhược điểm của hệ thống cô đặc tuần hoàn trung tâm. 6 PHẦN 2: TÍNH TOÁN VÀ XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ. THIẾT BỊ CHÍNH. 8 I - CÂN BẰNG VẬT CHẤT .1 - Tính tổng lượng hơi thứ bốc lên .2 - Tính lượng hơi thứ phân bố trong từng nồi .3 Tính nồng độ dung dịch trong từng nồi .9 II - CĂN BẰNG NĂNG LƯỢNG .1 - Xác định áp suất và nhiệt độ mỗi nồi .2 - Tính tổn thất nhiệt cho từng nồi .1 - Tổn thất nhiệt do nồng độ nâng cao (∆') .3 - Hiệu số nhiệt độ hữu ích Δthi và nhiệt độ sôi dung dịch: 15 II.2 - Hiệu số hữu ích và nhiệt độ sôi từng nồi .4 - Xác định nhiệt dung riêng của dung dịch .5 - Xác định lượng hơi đốt và hơi thứ mỗi nồi .17 III - TÍNH BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT .1 - Lượng nhiệt trao đổi .2 - Hệ số truyền nhiệt K .3 - Kích thước buồng đốt .1 - Số ống truyền nhiệt .2 - Ống tuần hoàng trung tâm .1 - Đường kính ống tuần hoàn: .2 - Số ống truyền nhiệt danh nghĩa .4 - Kích thước buồng bốc.

Đường kính các ống dẫn. Tổng kết thiết bị chính. THIẾT BỊ PHỤ. THIẾT BỊ NGƯNG TỤ BAROMET .1 - Lượng nước lạnh cần thiết để ngưng tụ .2 - Thể tích không khí cần hút khỏi baromet.

41 SVTH: Lâm Khánh Duy III Đồ án Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Trần Thanh Trúc I.3 - Kích thước chủ yếu của thiết bị ngưng tụ .1 - Đường kính trong .2 - Kích thước tấm ngăn .3 - Chiều cao thiết bị ngưng tụ .4 - Kích thước ống Baromet:. CHIỀU DÀY THIẾT BỊ: .4 - Nắp buồng bốc:. Nắp buồng bốc:. Hệ thống tay đỡ .1 Khối lượng vật liệu: .1 Khối lượng thép làm ống truyền nhiệt .2 Khối luợng thép:.

Khối lượng nước:. SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔ ĐẶC. HỆ THỐNG CÔ ĐẶC 2 NỒI XUÔI CHIỀU. THUYẾT MINH QUY TRÌNH.

64 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 65 SVTH: Lâm Khánh Duy IV Đồ án Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Trần Thanh Trúc DANH SÁCH BẢNG Bảng 1-1: Thành phần dinh dưỡng có trong 100g cà chua .2 Bảng 2-1: Nhiệt độ và áp suất nồi I, nồi II và thiết bị ngưng tụ .11 Bảng 2-2-1: Tổn thất nhiệt do nồng độ nâng cao (∆'). 13 Bảng 2-2-2: Bảng tóm tắt tổn thất nhiệt do áp suất thủy tĩnh (∆'') .15 Bảng 2-2-3: Tổng tổn thất nhiệt độ trong ống dẫn. 15 Bảng 2-3: Nhiệt độ sôi và nhiệt hữu ích của toàn hệ thống .16 Bảng 2-4: Nhiệt dung riêng của dung dịch.

17 Bảng 2-5: Lượng hơi đốt và hơi thứ mỗi nồi .19 Bảng 3-1: Lượng nhiệt trao đổi của mỗi nồi .21 Bảng 3-2-1: Hệ số cấp nhiệt phía hơi ngưng tụ. 24 Bảng 3-2-2: Hệ số cấp nhiệt của nước khi sôi sủi bọt, đối lưu tự nhiên. 25 Bảng 3-2-3: Thông số vật lý và hệ số cấp nhiệt phía dung dịch và nước sôi26 Bảng 3-3-4: Hệ số truyền nhiệt K và kiểm tra lại hiệu số nhiệt hữu ích .28 Bảng 3-3-5: Bề mặt truyền nhiệt của 2 nồi. 29 Bảng 3-4: Thông số, kích thước buồng bốc .33 Bảng 4-1: Kích thước các ống dẫn của thiết bị .38 Bảng 5-1: Tổng kết thiết bị chính.

38 Bảng 6-1: Tổng hợp chiều dày buồng bốc, buồng đốt .56 Bảng 7-1: Đường kính, chiều dày thể tích của ống tuần hoàn, buồng bốc, buồng đốt. 58 Bảng 7-2: Đường kính phôi, bề dày, thể tích đối với thép. 59 Bảng 7-3 Bảng thể tích đối với buồng đốt, buồng bốc, nắp và đáy. 59 Bảng 7-4 Thông số của vật liệu làm tai đỡ.

60 Bảng 8-1 Ống, kích thước nối và kiểu bích để nối các ống dẫn .61 Bảng 8-2: Ống, kích thước nối và kiểu bích để nối các ống dẫn .62 SVTH: Lâm Khánh Duy V Đồ án Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Trần Thanh Trúc DANH SÁCH HÌNH Hình 1 Sơ đồ quy trình thiết bị .6 Hình 2 Sơ đồ tổng quát quá trình cô đặc .14 Hình 3 Sơ đồ khối hệ thống cô đặc 2 nồi .18 Hình 4 Sự truyền nhiệt từ hơi đốt qua thành ống đến dung dịch. 21 Hình 5 Cách sắp xếp ống trên mạng ống. 30 Hình 6 Sơ đồ thiết bị ngưng tụ. 41 Hình 7: Đáy và nắp elip có gờ .50 Hình 8 Hình ảnh tai đỡ thiết bị thẳng đứng.

60 Hình 9 Hình bích liền bằng kim loại đen kiểu 1 .61 Hình 10 Sơ đồ hệ thống cô đặc 2 nồi xuôi chiều. 63 SVTH: Lâm Khánh Duy VI Đồ án Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Trần Thanh Trúc QUY ƯỚC KÝ HIỆU Để đơn giản trong việc chú thích tài liệu, quy ước ký hiệu như sau: [AI – x] – Sổ tay quá trinh và thiết bị Công nghệ hóa chất, tập 1. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật [AII – x] – Sổ tay quá trinh và thiết bị Công nghệ hóa chất, tập 2. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật [B – x] – Sổ tay thiết kế thiết bị hóa chất và chế biến thực phẩm đa dụng, Phan Văn Thơm.

[C – x] – Các quá trinh và thiết bị trong Công nghệ hóa chất và thực phẩm, tập 3 – Các quá trinh và thiết bị truyền nhiệt, tác giả Phạm Xuân Toản. x: số trang SVTH: Lâm Khánh Duy VII Đồ án Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Trần Thanh Trúc PHẦN 1: TỔNG QUAN I. Tổng quan về nguyên liệu I.1 Giới thiệu sơ lược về nguồn gốc Cà chua có tên khoa học là Lycopesicon esculentum Mill thuộc họ Cà (Solanaceae), danh pháp Solanum lycopersicum L. Cà chua có nguồn gốc từ Nam Mỹ.

Cà chua là cây ngắn ngày, tuy nhiên trong điều kiện tối hảo cà chua có thể là cây dài ngày. Cà chua được trồng phổ biến ở nhiều quốc gia trên thế giới, với diện tích lớn thứ 2 trong các loại rau củ Cà chua được phát triển trên toàn thế giới do sự tăng trưởng tối ưu của nó trong nhiều điều kiện phát triển khác nhau. Các loại cà chua được trồng trọt phổ biến nhất là loại quả đường kính khoảng 5–6 cm. Hầu hết các giống được trồng đề cho ra trái cây màu đỏ, nhưng một số giống cho quả vàng, cam, hồng, tím, xanh lá cây, đen hoặc màu trắng.

Đặc biệt có loại cà chua nhiều màu và có sọc.500 giống cà chua trồng cho các mục đích khác nhau. Cà chua thuần chủng đang ngày càng trở lên phổ biến, đặc biệt giữa các người vườn và nhà sản xuất khi học có xu hướng sản xuất các loại cây trồng có hương vị thú vị hơn, tăng khả năng kháng bệnh và năng suất. Các nước có sản lượng Cà chua lớn trên thới giới có thể kể đến là Tung Quốc, Ấn Độ, Hoa Kỳ, Thổ Nhỹ Kỳ,.Tại Việt Nam, cà chua bi là loại quả được trồng nhiều tại những vùng đồi, núi có khí hậu mát mẻ như Đà Lạt, Sapa. Năm 2020, cà chua được trồng và tiêu thụ phổ biến.

Diện tích cà chua trong những năm gần đây dao động trong khoảng 23 – 25 ngàn ha, khoảng 40% ở phía Nam với diện tích khoảng 9.000 ha, trong đó Lâm Đồng có diện tích lớn nhất khoảng 7000 ha/năm I.2 Phân loại Cà chua Giống cà chua được chia thành nhiều loại, chủ yếu dựa vào hình dạng và kích thước. SVTH: Lâm Khánh Duy 1 Đồ án Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Trần Thanh Trúc  Loại cà chua Slicing hay globe là cà chua thương mại thông thường, dùng được cho nhiều cách chế biến và ăn tươi.  Loại cà chua Beefsteak là cà chua lớn thường dùng cho bánh mì. Thời gian bảo quản ngắn khiến ít được sử dụng trong thương mại.

 Loại cà chua Oxheart có hình dạng giống như loại dâu tây lớn.  Cà chua mận được lai tạo để sử dụng trong sản xuất nước sốt cà chua.  Cà chua lê hình quả lê.  Cà chua bi nhỏ và tròn, vị ngọt ăn trong món salad.

 Cà chua nho được giới thiệu gần đây, một biến thể của cà chua mận nhưng nhỏ hơn, được dùng trong món salad  Cà chua Campari ngọt, lớn hơn cà chua anh đào nhưng nhỏ hơn cà chua mận.