TIỂU LUẬN KỸ THUẬT THỰC PHẨM 2: THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐUN NÓNG SỮA ĐẬU NÀNH pot

Sản xuất thực phẩm ở quy mô công nghiệp luôn đi kèm theo sự cải tiến, áp dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất, trong đó máy và thiết bị thực phẩm luôn là ưu tiên hàng đầu của các nhà máy,

`

    

Giảng viên hướng dẫn : ThS ĐÀO THANH KHÊ

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Chung 2005100068

Trần Thị Huỳnh Xuân 2005100072 Phạm Thị Trang Đài 2005100081 Nguyễn Ngọc Anh 2005100046 Nguyễn Ngọc Thanh Huế 2005100056 Nguyễn Thị Hiền 2005100071 Nguyễn Thị Kim Tài 2005100049 Nguyễn Thị Nhàn 2005100084 Hoàng Thị Diễm Hương 2005100067

Tp Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2012

`

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

BỘ MÔN: KỸ THUẬT THỰC PHẨM 2

TIỂU LUẬN KỸ THUẬT THỰC PHẨM 2

THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐUN NÓNG

SỮA ĐẬU NÀNH

Giảng viên hướng dẫn : ThS ĐÀO THANH KHÊ

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Chung 2005100068

Trần Thị Huỳnh Xuân 2005100072 Phạm Thị Trang Đài 2005100081 Nguyễn Ngọc Anh 2005100046 Nguyễn Ngọc Thanh Huế 2005100056 Nguyễn Thị Hiền 2005100071 Nguyễn Thị Kim Tài 2005100049 Nguyễn Thị Nhàn 2005100084 Hoàng Thị Diễm Hương 2005100067

Tp Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2012

`

BẢNG NHIỆM VỤ CÁC THÀNH VIÊN LÀM TIỂU LUẬN

KỸ THUẬT THỰC PHẨM 2_NHÓM 1.02_CHIỀU THỨ 5_TIẾT 7,8,9

1 Nguyễn Văn Chung 2005100068

 Tham gia tính toán

5 Nguyễn Ngọc Anh 2005100046 Tham gia tính toán N.N.Anh

6 Nguyễn Ngọc Thanh Huế 2005100056  Tham gia tính toán

LỜI MỞ ĐẦU

Nước ta đang trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa nên một số ngành công nghiệp hiện nay đang từng bước phát triển và hứa hẹn sẽ có nhiều đột phá trong tương lai, trong đó có công nghiệp thực phẩm Sản xuất thực phẩm ở quy

mô công nghiệp luôn đi kèm theo sự cải tiến, áp dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất, trong đó máy và thiết bị thực phẩm luôn là ưu tiên hàng đầu của các nhà máy, công ty thực phẩm hiện nay Để giảm chi phí và tăng tính sáng tạo, đột phá trong công nghiệp thực phẩm, các kỹ sư luôn phải đưa ra ý tưởng và cố gắng thiết kế các loại thiết bị khác nhau dùng trong ngành công nghiệp đầy triển vọng này

Nắm bắt được tình hình đó, nay nhóm chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài:

“Thiết Kế Thiết Bị Đun Nóng Sữa Đậu Nành” nhằm cụ thể hóa vấn đề thiết kế

máy và thiết bị dùng trong ngành công nghiệp thực phẩm hiện nay

Đề tài được nhóm chúng tôi chia làm 3 chương:

Chương 1 Tổng quan về lý thuyết

Chương 2 Tổng quan về nguyên liệu

Chương 3 Tính toán thiết kế thiết bị đun nóng sữa đậu nành

Dù đã cố gắng rất nhiều nhưng do điều kiện và vốn kiến thức còn hạn chế, rất khó tránh khỏi những sai sót, rất mong nhận được những ý kiến đóng góp từ phía Thầy để các bài tiểu luận tiếp theo sẽ đầy đủ hơn

TẬP THỂ NHÓM

MỤC LỤC

Lời mở đầu

Danh mục các đại lượng tính toán i

Danh mục các hình ii

Danh mục bảng biểu iii

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT 1

1.1 Lý thuyết về đun nóng 1

1.1.1 Khái niệm 1

1.1.2 Các phương pháp đun nóng 2

1.1.2.1 Đun nóng bằng hơi nước bão hòa 2

1.1.2.2 Đun nóng bằng khói lò 2

1.1.2.3 Đun nóng bằng dòng điện 3

1.1.2.4 Đun nóng bằng chất tải nhiệt đặc biệt 3

1.1.2.5 Đun nóng bằng khí thải, chất thải 3

1.1.3 Các thiết bị trao đổi nhiệt 4

1.1.3.1 Khái niệm 4

1.1.3.2 Phân loại 4

1.1.4 Thiết bị trao đổi nhiệt dùng trong ngành thực phẩm 6

1.1.4.1 Thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống 6

1.1.4.2 Thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm 8

1.1.4.3 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm 9

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 11

2.1 Sữa đậu nành 11

2.2 Dầu truyền nhiệt 13

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐUN NÓNG SỮA 16

3.1 Các thông số ban đầu 16

3.2 Tính toán thiết bị 18

3.3 Sơ đồ thiết bị 20

TÀI LIỆU THAM KHẢO 23

i

DANH MỤC CÁC ĐẠI LƢỢNG TÍNH TOÁN

m

/

kg m

Lưu lượng khối lượng GN, GL kg s/

ii

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Thiết bị trao đổi nhiệt vỏ bọc ống chùm 4

Hình 1.2 Các dạng chuyển động của lưu chất trong ống chùm nằm ngang 5

Hình 1.3 Cấu tạo thiết bị trao đổi nhiệt có cánh 5

Hình 1.4 Thiết bị trao đổi nhiệt có tấm gợn sóng 5

Hình 1.5 Thiết bị trao đổi nhiệt loại hồi nhiệt 6

Hình 1.6 Thiết bị trao đổi nhiệt loại hỗn hợp 6

Hình 1.7 Thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống 7

Hình 1.8 Thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm 8

Hình 1.9 Mô phỏng thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm 9

Hình 1.10 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm 9

Hình 3.1 Sơ đồ thiết bị ống lồng ống dùng để đun nóng sữa đậu nành 21

iii

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Giá trị dinh dưỡng của sữa đậu nành 11

Bảng 3.1 Nhiệt dung riêng của dầu truyền nhiệt theo nhiệt độ 16

Bảng 3.2 Thành phần các chất trong 100g sữa đậu nành Fami 16

Bảng 3.3 Hàm nhiệt dung riêng các thành phần của sữa theo nhiệt độ 17

Bảng 3.4 Hàm khối lượng riêng các thành phần của sữa theo nhiệt độ 17

Chương 1 Tổng quan về lý thuyết GVHD: ThS Đào Thanh Khê

Mục đích công nghệ:

Chuẩn bị: Trong thực tế có khi việc tiến hành đun nóng chỉ nhằm mục đích

chuẩn bị cho các quá trình khác Ví dụ: để bóc vỏ cam người ta thường chần trong nước sôi trong thời gian 5-10 phút, đun nóng trước khi cô đặc sản phẩm lỏng để quá trình bốc hơi nước nhanh hơn Đun nóng sản phẩm trước khi vào hộp để ghép

mí nhằm mục đích bài khí

Khai thác: quá trình đun nóng có thể làm tăng hiệu suất thu nhận sản phẩm

từ một loại nguyên liệu nào đó.Ví dụ ở nhiệt độ 60-700 C sẽ làm tăng khả năng hoạt động của amylase làm cho khả năng thuỷ phân tinh bột cao hơn để thu lượng đường cao hơn Nhiệt độ cao có thể làm tăng khả năng trích ly các chất hoà tan, tăng hiêuu suất ép, tăng sự hoà tan chất màu

Chế biến: Dưới tác dụng của nhiệt độ cao nhiều loại nguyên liệu bị biến đổi

về cấu trúc, tính chất hoá học, vật lý làm cho chất lượng nguyên liệu biến đổi hẳn Những biến đổi về chất lượng có thể xấu đi hoặc tốt hơn Trong CNTP người ta lợi dụng những biến đổi tốt của chất lượng để tạo ra sản phẩm có ích

Bảo quản: Khi nguyên liệu được đun nóng ở nhiệt độ trên 700C sẽ làm vô hoạt các enzyme có trong nguyên liệu, ngăn ngừa những biến đổi xấu Nhiệt độ cao hơn 900

C có thể tiêu diệt vi sinh vật có trong thực phẩm Do đó trong chế biến thực

Chương 1 Tổng quan về lý thuyết GVHD: ThS Đào Thanh Khê

phẩm thường đun nóng sản phẩm ở nhiệt độ và thời gian nhất định nhằm tiêu diệt

vi sinh vật , ngăn ngừa sự hư hỏng sản phẩm Đó là các quá trình thanh trùng nhiệt

Hoàn thiện: Một số thực phẩm thường tồn tại ở dạng bán thành phẩm, để có

thể sử dụng được cần phải qua công đoạn đun nóng để hoàn thiện sản phẩm, làm cho sản phẩm chín

Trong thực tế quá trình đun nóng thường được thực hiện kết hợp với quá trình thanh trùng tiêu diệt vi sinh vật và làm chín sản phẩm

1.1.2 Các phương pháp đun nóng

1.1.2.1 Đun nóng bằng hơi nước bão hòa

Ưu điểm:

 Hệ số cấp nhiệt lớn (α= 10000-15000W/m2.độ)

 Lượng nhiệt cung cấp lớn ( tính theo đơn vị chất tải nhiệt)

 Đun nóng được đồng đều

 Dễ điều chỉnh nhiệt độ đun nóng

 Vận chuyển xa được dễ dàng theo đường ống

Nhược điểm: Không thể đun nóng được ở nhiệt độ cao

 Nhiệt dung riêng thể tích nhỏ

 Đun nóng không được đồng đều

 Khó điều chỉnh nhiệt độ đun nóng nên dễ có hiện tượng quá nhiệt cục bộ

Chương 1 Tổng quan về lý thuyết GVHD: ThS Đào Thanh Khê

và gây ra phản ứng phụ không cần thiết

 Khói lò thường có bụi và khí độc của nhiên liệu do đó khi đun nóng gián tiếp bề mặt truyền nhiệt sẽ bị bám cặn

 Khi đun nóng trực tiếp sẽ bị hạn chế: nếu đun nóng các chất dễ cháy, dễ bay hơi thì không an toàn

 Trong khói luôn có một lượng oxy dư, khi tiếp xúc thiết bị sẽ oxy hóa kim loại làm hỏng thiết bị

 Hiệu suất sử dụng thiết bị thấp, lớn nhất là 30%

1.1.2.4 Đun nóng bằng chất tải nhiệt đặc biệt

Dùng các chất tải nhiệt như: nước quá nhiệt, chất lỏng có nhiệt độ sôi cao

ở áp suất bão hòa nhỏ, không bị phân hủy ở nhiệt độ cao

Các chất tải nhiệt hữu cơ thường dung là điphenyl, etediphenyl, hỗn hợp các muối, các kim loại nóng chảy…

1.1.2.5 Đun nóng bằng khí thải, chất thải

Đun nóng tiết kiệm, sử dụng nhiệt trong khí thải hoặc chất lỏng chảy ra từ các nhà máy, xí nghiệp mà nhiệt độ của chúng còn cao

Chương 1 Tổng quan về lý thuyết GVHD: ThS Đào Thanh Khê

 Trao đổi nhiệt dạng vách ngăn

 Trao đổi nhiệt loại hồi nhiệt

 Trao đổi nhiệt loại hỗn hợp

a) Thiết bị trao đổi nhiệt dạng vách ngăn

-Loại vỏ bọc ống chùm:

Hình 1.1 Thiết bị trao đổi nhiệt vỏ bọc ống chùm

Các dạng chuyển động của lưu chất trong vỏ bọc ống chùm nằm ngang:

Chương 1 Tổng quan về lý thuyết GVHD: ThS Đào Thanh Khê

Hình 1.2 Các dạng chuyển động của lưu chất trong vỏ bọc ống chùm nằm

ngang

-Loại trao đổi nhiệt có cánh:

Hình 1.3 Cấu tạo thiết bị trao đổi nhiệt có cánh

-Loại trao đổi nhiệt có tấm gợn sóng:

Hình 1.4 Thiết bị trao đổi nhiệt có tấm gợn sóng

Chương 1 Tổng quan về lý thuyết GVHD: ThS Đào Thanh Khê

b) Thiết bị trao đổi nhiệt loại hồi nhiệt

Hình 1.5 Thiết bị trao đổi nhiệt loại hồi nhiệt

c) Thiết bị trao đổi nhiệt loại hỗn hợp

Hình 1.6 Thiết bị trao đổi nhiệt loại hỗn hợp

1.1.4 Thiết bị trao đổi nhiệt dùng trong ngành thực phẩm

1.1.4.1 Thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống

Chương 1 Tổng quan về lý thuyết GVHD: ThS Đào Thanh Khê

a) Cấu tạo

Hình 1.7 Thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống

1 Ống trong 3 Khủy nối 5 Mối hàn

2 Ống ngoài 4 Ống nối

Một ống có đường kính lớn bọc một hoặc nhiều ống nhỏ bên trong; hoặc gồm nhiều ống nối tiếp với nhau, mỗi đoạn có hai đoạn ống lồng vào nhau Ống trong có thể trơn hoặc có cánh dọc theo chiều dài của ống

b) Nguyên lý làm việc

 Chất tải nhiệt một đi giữa hai ống, chất tải nhiệt hai đi trong ống trong

 Chuyển động của môi chất thường được bố trí ngược chiều nhau

c) Ƣu nhƣợc điểm

Ƣu điểm:

 Có hệ số truyền nhiệt lớn

 Dễ điều chỉnh tốc độ chảy của môi chất

 Chế tạo đơn giản

Nhƣợc điểm:

 Cồng kềnh, giá thành cao

Chương 1 Tổng quan về lý thuyết GVHD: ThS Đào Thanh Khê

 Khó vệ sinh, sửa chữa

d) Ứng dụng

Dùng để ngưng tụ hoặc bay hơi môi chất lạnh, làm quá lạnh môi chất lạnh

ở thể lỏng, hay dùng đun nóng nước, làm mát dầu…

1.1.4.2 Thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm

a) Cấu tạo

Có vỏ hình trụ, bên trong lắp các ống trao đổi nhiệt Trên vỏ và nắp thiết bị

có các cửa để dẫn chất tải nhiệt vào và ra Các ống trao đổi nhiệt bên trong có thể

bố trí theo hình lục giác đều, hình tròn đồng tâm, hình vuông

Hình 1.8 Thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm

1 Vỏ thiết bị truyền nhiệt 3 Ống truyền nhiệt

2 Lưới đỡ ống 4 Đáy thiết bị

b) Nguyên lý làm việc

Hai môi chất trao đổi nhiệt với nhau thông qua vách ống Môi chất lỏng thường đi trong ống, môi chất khí và hơi đi ngoài ống Môi chất nóng cũng thường được bố trí đi trong ống

Chương 1 Tổng quan về lý thuyết GVHD: ThS Đào Thanh Khê

Hình 1.9 Mô phỏng thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm

c) Ƣu nhƣợc điểm

Ưu điểm:

 Kết cấu gọn, chắc chắn, công nghệ chế tạo không phức tạp

 Bề mặt truyền nhiệt lớn, dễ vệ sinh, sửa chữa

Nhược điểm:

 Khó chế tạo bằng vật liệu dòn, giá thành cao

d) Ứng dụng

Dùng làm bình ngưng tụ và hơi môi chất, làm bình quá lạnh

1.1.4.3 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm

a) Cấu tạo

Hình 1.10 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm

Chương 1 Tổng quan về lý thuyết GVHD: ThS Đào Thanh Khê

Có thành phần cơ bản là các tấm trao đổi nhiệt cơ bản Bề mặt gồm nhiều tấm xếp lên một khung đỡ, bên trong có các khe rãnh để lưu chất chuyển động Vật liệu thường là thép không gỉ,nhôm…

b) Nguyên lý hoạt động

Khi chất lỏng lưu động qua các khe rãnh, môi chất sẽ chuyển động dưới dạng màng mỏng nên tạo ra hệ số trao đổi nhiệt rất cao tạo điều kiện tốt để đốt nóng hay làm lạnh môi chất Các tấm thường đặt song song với nhau tạo ra các khoảng

không gian hẹp tạo nên các kênh dẫn riêng biệt cho các môi chất khác nhau

c) Ƣu nhƣợc điểm

Ƣu điểm:

 Đảm bảo hệ số truyền nhiệt cao với hiệu số trở kháng thủy lực thấp

 Thiết bị gọn nhẹ, chi phí chế tạo thấp

 Làm việc đáng tin cậy, không bị rò rỉ

 Kết hợp hài hòa giữa lắp đặt và bảo dưỡng thiết bị

Nhƣợc điểm:

Chế tạo các tấm truyền nhiệt thường phải qua xử lý nhiệt và gia công phức tạp

Chương 2 Tổng quan về nguyên liệu GVHD: ThS Đào Thanh Khê

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 2.1 Sữa đậu nành

Sữa đậu nành là một trong những thức uống khá phổ biến làm từ đậu tương,

vị mát, hơi ngậy, khi uống có thể thêm chút đường Ở các thành phố tại Việt Nam, sữa đậu làm theo phương pháp thủ công thường được rao bán các buổi sáng Sữa đậu nành đóng hộp, được sản xuất theo quy trình công nghiệp, cũng rất thơm ngon Chúng có thể có thêm hương vị như vani, sô-cô-la hoặc các hương vị khác Một số nghiên cứu cho thấy thành phần dinh dưỡng trong sữa đậu nành cũng bổ dưỡng gần bằng sữa bò tươi

Sữa đậu nành được thu từ quá trình nấu dịch sữa đậu (tức dung dịch thu được

từ khi tiến hành trích ly hạt đậu nành) Đây là dạng nhũ tương có giá trị dinh dưỡng tương tự sữa bò, có ưu điểm là tránh được những bệnh truyền nhiễm từ động vật lây sang Ngoài ra, do một số tính chất riêng, sữa đâu nành đặc biệt dùng rất tốt cho người già, người bệnh đái thào đường,phong thấp, táo bón và trẻ em mà cơ thể dị ứng với sữa bò

Sữa đậu nành là một nguồn dinh dưỡng và vitamin nhóm B Sữa đậu nành chứa isoflavons, đây là chất làm giảm LDL (choresterol có hại) Tuy nhiên trong sữa đậu nành không chứa nhiều Calcium nên các nhà sản xuất thường bổ sung Calcium trong thực phẩm

Bảng 2.1 Giá trị dinh dưỡng của sữa đâu nành

Chương 2 Tổng quan về nguyên liệu GVHD: ThS Đào Thanh Khê

Trên cơ sở dinh dưỡng, sữa đậu nành có giá trị tương đương với sữa bò, như chúng ta xem bảng so sánh nêu trên và những điểm phân tích dưới đây:

 Theo bảng so sánh trên chúng ta thấy rằng, sữa đậu nành chứa nhiều hơn 51 phần trăm protein, 16 phần trăm ít hơn carbohydrate, 12 phần trăm ít hơn calories và 24 phần trăm ít hơn chất fat Trong khi ấy, sữa đậu nành chứa nhiều hơn 15 lần chất sắt iron và đặc biệt không cholesterol Sau cùng sữa đậu nành không có các chất hóa học và chất cặn của các loại thuốc anti-biotic hoặc các chất kích thích tố BGH (Bovine Growth Hormone) mà sữa bò thường bị nhiễm

 Cũng chính vì giá trị dinh dưỡng cao và giá thành rẻ, có thể trong tương lai sữa đậu nành nói chung và sữa cho trẻ em nói riêng sẽ thay thế thị trường sữa

bò, nên đã bắt đầu có sự đánh phá dai dẳng của kỹ nghệ sản xuất sữa Hoa Kỳ

Chương 2 Tổng quan về nguyên liệu GVHD: ThS Đào Thanh Khê

qua những tài liệu nghiên cứu thuê viết dưới hình thức tài trợ học bổng cho các sinh viên viết luận án cao học hay Tiến sĩ của một vài trường đại học không tên tuổi

 Ðể thẩm định các kết quả nghiên cứu, hội nghị quốc tế lần thứ 2 về vai trò của đậu nành trong việc ngăn ngừa và trị liệu bệnh đã được tổ chức tại Brussells, Belgium từ ngày 15 đến 18 tháng 09 năm 1996 để thảo luận về sữa đậu nành cho trẻ sơ sinh và hội nghị đã công bố kết quả của các nghiên cứu

là không có một tác dụng xấu nào

 Ở Nhật Bản cũng như ở Hong Kong và Hoa Kỳ, sữa đậu nành nước được vô hộp giấy và sữa đậu nành bột trong lon được bầy bán ở các tiệm health food stores và một số siêu thị Sữa cho baby bầy bán tại các nhà thuốc tây và siêu thị, ngoài Soyalac, còn có Bonlac, GerberSoy, Nursoy và Isomilk

2.2 Dầu truyền nhiệt

Một số loại dầu truyền nhiệt tiêu biểu sử dụng trong công nghiệp thực phẩm:

Dầu truyền nhiệt Caltex Texatherm 46:

 Dầu truyền nhiệt công nghiệp

 Dầu pa - ra - fin tinh lọc từ dầu mỏ, bền nhiệt, được pha chế để làm dầu truyền nhiệt cho các hệ thống truyền nhiệt tuần hoàn cưỡng bức kín và hở

 Ứng dụng: Có thể sử dụng cho hệ thống truyền nhiệt trong các thiết bị sấy công nghiệp, ngành công nghiệp cao su và chất dẻo, hệ thống gia nhiệt bể chứa nhựa đường và dầu FO, hệ thống xử lý, chế biến và đóng hộp thực phẩm, hệ thống gia nhiệt trong phân xưởng, nhà máy sản xuất xà phòng, nhựa, keo, phẩm nhuộm, sơn dược phẩm và mỡ bôi trơn, nhà máy sản xuất

gỗ ván, ván ép từ xơ sợi và gỗ vơ - nia, hệ thống gia nhiệt và sấy trong nông nghiệp, hệ thống xử lý hoá chất, dầu mỏ và sáp

 Hệ thống hở hoạt động ở nhiệt độ lên đến 20000C