TÌM HIỂU về các THIẾT bị lọc TÍNH TOÁN và THIẾT kệ hệ THỐNG THANH TRÙNG nước QUẢ SƠRI CÔNG SUẤT 250KGH (link tải bản vẽ full nằm ở trang cuối)

bề mặt lớp hyền phù một áp suất P1, dưới tác dụng của áp suất P1 pha liên tục chảy quaphía bên kia nhờ việc xuyên qua các mao dẫn trên vách ngăn lọc, còn pha phân tán bịgiữ lại trên

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - NĂM 2017

MỤC LỤC

Danh mục hình iii

Danh mục bảng iv

PHẦN 1 TỔNG QUAN 3

1.1 Cơ sở lý thuyết của thiết bị chính 3

1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chính 5

1.3 Các thiết bị và mô tả đặc tính của từng thiết bị 9

1.4 Các hãng có thiết bị tương ứng 22

1.5 Ứng dụng trong chế biến thực phẩm 23

1.6 Các tài liệu tham khảo và website 23

PHẦN 2 TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ THIẾT BỊ 24

2.1 Các thông số ban đầu và lựa chọn tiêu chuẩn 24

2.2 Sơ đồ công nghệ và giải thích công nghệ 31

2 3 Tính toán thiết kế 39

2.4 Sơ đồ thiết bị và giải thich thiết bị 63

2.5.Tài liệu tham khảo: 64

Danh mục hình Hình 1 1: lọc bề mặt 3

Hình 1.2: lọc bề sâu 4

Hình 1 3: sơ đồ lọc 6

Hình 1 4: thiết bị lọc khung bản 11

Hình 1.5: nguyên lý hoạt động thiết bị lọc khung bản 12

Hình 1 6: cấu tạo máy lọc tấm 12

Hình 1.7: máy lọc tấm làm việc ở áp suất chân không 13

Hình 1 8: cấu tạo thiết bị lọc chân không thùng quay 16

Hình 1 9: thiết bị lọc chân không 17

Hình 1 10: cấu tạo lọc băng tải 19

Hình 1 11: các dạng túi lọc 20

Hình 1 12: cấu tạo thiết bị lọc túi 20

Hình 1 13: thiết bị lọc túi 21

Hình 1 14: máy lọc của hang MW Watermart 22

Hình 1 15: thiết bị hãng Hengda Filter Press 22

Hình 2 1: trao đổi nhiệt 2 dòng lưu chất 24

Hình 2 2: quả Sơ-ri 25

Hình 2.3: đường 27

.Hình 2 4: quy trình sản xuất nước ép quả sơri 31

Hình 2 5: :Thiết bị ngâm rửa GP Graders 32

Hình 2 6: thiết bị phun rửa của GP Graders 33

Hình 2 7: thiết bị phân loại 34

Hình 2 8: hệ thống thiết bị chần bằng hơi nước 34

Hình 2 9: thiết bị ép 35

Hình 2.10: hệ thống thủy phân bằng emzim 36

Hình 2 11: thiết bị lọc khung bản 36

Hình 2 12: thiết bị phối trộn 37

Hình 2 13: thiết bị thanh trùng 38

Hình 2 14: quy trình rót chai 38

Hình 2 15: quy trình dán nhãn 38

Hình 2 16: sản phẩm nước quả Sơri 39

Hình 2 17: Thiết bị ống lồng ồng 41

Hình 2 18: Chiều di chuyển của 2 lưu chất trong thiết bị 46

Hình 2 19 Cách xếp 5 ống trong một hành trình 47

Hình 2 20 Sơ đồ nguyên lý thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống 57

Danh mục bản Bảng 2 1: thành phần các thành phần trong 100g dịch sơri theo đơn vị % 25

Bảng 2 2: thành phần hóa học của trái sơri trong 100g 27

Bảng 2.3: các chỉ tiêu của đường 28

Bảng 2 4: các chỉ tiêu của acid citric 29

Bảng 2 5 Khối lượng riêng của dịch sơ ri ở 57 0 C (kg/m 3 ) 41

Bảng 2 6 Khối lượng riêng của dịch sơ ri ở 59,32 0 C (kg/m 3 ) 42

Bảng 2 7 Nhiệt dung riêng của dịch sơ ri ở 57 0 C (J/kg.độ) 43

Bảng 2 8 Nhiệt dung riêng của dịch sơ ri ở 59,32 o C (J/kg.độ) 43

Bảng 2 9 Hệ số dẫn nhiệt của dịch sơ ri ở 59,32 0 C (W/m.độ) 44

Bảng 2 10 Các thông số ống trong 50

Bảng 2 11 Các thông số của ống ngoài 50

Bảng 2 12 Khối lượng riêng của dịch sơ ri ở 43,9 0 C (kg/m 3 ) 54

Bảng 2 13 Nhiệt dung riêng của dịch sơ ri ở 50 0 C (J/kg.độ) 56

Bảng 2 14 Nhiệt dung riêng của dịch sơ ri ở 43,9 o C (J/kg.độ) 56

Bảng 2 15 Hệ số dẫn nhiệt của dịch sơ ri ở 43,9 0 C (W/m.độ) 57

Bảng 2 16 Thông số vật lý của nước ở -4 0 C 57

Bảng 2 17 Các thống số chính của quá trình làm lạnh 61

Bảng 2 18 bảng tra khích thước bích nối ống ngoài và cút 62

Bảng 2 19 Bảng tra kích thước bích nối ống dẫn hơi 63

Bảng 2 20 Bảng thông số cút nối ống 63

LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo trong trường Đại học Công

Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM nói chung và các thầy cô trong khoa Công nghệ thựcphẩm, bộ môn Kỹ thuật thực phẩm nói riêng đã tận tình giảng dạy, truyền đạt nhữngkiến thức và kinh nghiệm quý báu trong thời gian qua, giúp em hoàn thành đồ án này Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn đến cô Trần Lệ Thu, cô đã giúp đỡ, hướng dẫn và giúp

em hoàn thiện những thiếu sót trong suốt quá trình thực hiện đồ án học phần Một lầnnữa, em xin chân thành cảm ơn cô

Trong quá trình làm đồ án khó tránh khỏi sai sót, rất mong các thầy (cô) bỏ qua Đồngthời do chúng em thiếu kiến thức cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên bàibáo cáo không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được ý kiến đóng gópthầy cô để em học thêm nhiều kinh nghiệm và sẽ hoàn thành tốt hơn bài báo cáo sắptới

Lời mở đầu

Xã hội ngày càng phát triển, công nghệ ngày càng hiện đại, đời sống người dân ngàycàng nâng cao thì nhu cầu ăn uống của mọi người cũng được đề cao Các nhà sản xuấtthực phẩm luôn không ngừng phát triển những sản phẩm mới để đáp ứng nhu cầu củangười tiêu dung Ngành công nghệ sản xuất đồ uống cũng không ngừng phát triển Cácloại nước ép quả ngày càng thịnh hành trên thị trường Bởi xu hướng sử dụng sảnphẩm chiết xuất tự nhiên ngày càng được mọi người ưa chuộng Nước ép quả soricũng nằm trong số các loại nước trái cây được ưa chuộng

Ngày nay khi ngành công nghiệp phát triển mạnh mẽ, chúng ta đã lai tạo được nhiềugiống sơri cho quả với số lượng và chất lượng cao Do đó, sự phát triển của nước giảikhát từ trái sơri góp phần giữ lại các chất dinh dưỡng trong quả, là một trong nhữngcách tránh lãng phí nếu không có biện pháp bảo quản tươi các loại quả đó

Sori được gọi là vua vitamin C với hàm lượng vitamin cao gấp 20 lần so với cam vàchanh, góp phần vào sự hình thành collagen, các chất chống ôxy hóa cùng với vitamin

C trong sơ ri đóng vai trò quan trọng trong tang cường miễn dịch giúp bảo vệ cơ thểkhỏi mệt mỏi

Nước ép sơ ri có vai trò to lớn đối với sức khỏe vì thế nhóm em chọn đề tài thết kế hệthống thanh trùng nước quả sơ ri với công suất 250kg/h làm đề tài đồ án kỹ thuật thựcphẩm

bề mặt lớp hyền phù một áp suất P1, dưới tác dụng của áp suất P1 pha liên tục chảy quaphía bên kia nhờ việc xuyên qua các mao dẫn trên vách ngăn lọc, còn pha phân tán bịgiữ lại trên vách ngăn lọc Pha liên tục xuyên qua vách ngăn được gọi là nước lọc, cònpha phân tán bị giữ lại tạo thành bã lọc.

Khi pha phân tán có kích thước lớn hơn đường kính mao quản của vách ngăn lọc thì sẽbị giữ lại trên vách ngăn lọc và tạo thành lớp bã lọc Chiều cao của lớp bã lọc sẽ tăngtheo thời gian và làm trở lực của lớp bã lọc cũng tăng theo Khi đó quá trình lọc đượcgọi là lọc tạo bã hay lọc bề sâu

Ngược lại, khi pha phân tán có kích thước nhỏ hơn đường kính mao quản của váchngăn lọc thì sẽ khuếch tán vào bên trong các mao quản của vách ngăn lọc, bị giữ lạibên trong và bã lọc được hình thành trong các mao quản Khi đó quá trình lọc được gọi

là lọc bề sâu

Hình 1 1: lọc bề mặt

Theo lý thuyết để P > 0, ta có ba giải pháp sau:

Sử dụng áp suất thủy tĩnh (áp suất của cột chất lỏng phía trên màng lọc nằm ngang):giải pháp này giúp tiết kiệm chi phí cho việc vận hành quá trình lọc nhưng thời gianlọc thường kéo dài

Sử dụng bơm để đưa huyền phù qua màng lọc, khi đó:

P1 > P2 = 1atm

Tạo áp lực chân không từ bên dưới màng lọc, khi đó:

P1 = 1atm > P2

Phương pháp thực hiện quá trình lọc:

Trong kỹ thuật người ta thường áp dụng 4 trường lọc:

- Lọc trong điều kiện tốc độ lọc không đổi: C = const (dùng bơm piston)

Hình 1.2: lọc bề sâu

- Lọc trong điều kiện áp suất không đổi: P = const (sử dụng bơm chân không,máy nén, cột thủy tĩnh).

- Lọc trong điều kiện tốc độ lọc và áp suất không đổi: C = const và

P = const

- Lọc trong điều kiện tốc độ lọc và áp suất đều thay đổi: C ≠ const và

P ≠ const (sử dụng bơm ly tâm)

Tuy nhiên, áp dụng nhiều trong kỹ thuật thì có 2 trường hợp là lọc với áp suất khôngđổi và lọc với tốc độ lọc không đổi

Lọc với P không đổi (P = const) trong quá trình lọc, chiều dày lớp lọc tăng lên sẽ làmtốc độ lọc giảm, đây là quá trình lọc không ổn định, gọi là lọc động

Lọc với tốc độ lọc không đổi (C = const), trong quá trình lọc gradient áp suất trên lớplọc không đổi, P/ l không đổi, gọi là lọc tĩnh Để giữ tốc độ lọc không đổi ta cần tăng

áp lực lọc để thắng trở lực do lớp bã ngày càng tăng

Lọc ở nhiệt độ thấp như lọc bia ở nhiệt độ – 40C

Lọc ở nhiệt độ thường đối với những dung dịch thực phẩm dễ lọc, độ nhớt không caonhư trong quá trình lọc dầu thực vật ta đưa dung dịch dầu đến nhiệt độ đông tụ rồi lọc.Lọc ở nhiệt độ cao hay còn gọi là lọc nóng, phương án rất phổ biến, mục đích là giảm

độ nhớt dung dịch, tăng tốc độ lọc Ví dụ lọc dung dịch đường tốt nhất ở 60 – 700C,lọc nóng dầu ăn ở 55 – 600C Nhược điểm của lọc nóng là dầu không được tách tạpchất nên phải tiến hành lọc lại dầu bằng phương pháp lọc nguội

Lọc gián đoạn là phương án lọc gồm 4 giai đoạn: chuẩn bị lọc, lọc, rửa bã và xả bã Đểtăng chất lượng dung dịch lọc thường tiến hành lọc lại nước đầu vì lúc đó mới lọc chưa

có lớp bã lọc, chỉ có lớp vật ngăn nên các cặn nhỏ có thể chui qua

Lọc liên tục: là phương án có nhiều tính ưu việt, các giai đoạn lọc đều được thực hiệnliên tục

1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chính

Sơ đồ quá trình lọc huyền phù:

P là động lực của quá trình lọc, P tăng thì tốc độ lọc tăng Như đã nói ở trên có thể tạo

ra động lực của quá trình lọc bằng các cách sau: dùng áp lực của cột chất lỏng (áp suấtthủy tĩnh); dùng máy bơm hay máy nén đưa huyền phù vào (lọc áp suất); dùng bơmchân không hút (lọc chân không)

Sự gia tăng của P phải có giới hạn:

Nếu P lớn thì lớp bã sẽ bị nén chặt (thể tích giảm xuống), các ống mao quản bị thu hẹplại, lúc đó tốc độ tăng chậm hơn so với sự tăng áp suất và đến mức có thể giảm đi, chấtlỏng không chui qua được lớp lọc

Tuy nhiên, khi P tăng quá cao thì có thể làm rách vải lọc và phá vỡ lớp vật ngăn hoàntoàn không có lợi

Tùy theo phương pháp lọc ta khống chế giá trị P khác nhau

b Bã lọc:

Bã lọc gồm hai loại: nén được và không nén được

Bã không nén được thì các hạt không bị biến dạng và ở dạng tinh thể, chúng phân bốthành lỗ kích thước không đổi khi ta tăng áp lực, lượng dung dịch trong bã hầu nhưkhông thay đổi

Bã nén được thì biến dạng, khi tăng áp lực lọc chúng bị nén chặt lại

Nếu cặn xốp (cặn chứa bã không nén được), độ nhớt dung dịch thấp thì tốc độ lọc cao.Nếu cặn dẻo (kết dính lại thành khối, chứa bã nén được), độ nhớt dung dịch cao thìkhó lọc Ví dụ nước quả, dầu, dung dịch đường, dung dịch có tinh bột Trong trườnghợp này ta phải tác động làm thay đổi cấu trúc bã lọc: có thể giảm độ nhớt dung dịchbằng cách tăng nhiệt độ dung dịch trước khi lọc, nhiệt độ lọc phụ thuộc vào loại dungdịch Ví dụ lọc dung dịch đường ở 60 – 700C Ngoài ra, còn có thể sử dụng chất trợlọc.

c Chất trợ lọc:

Chất trợ lọc là một loại bột mịn được đưa vào để hỗ trợ cho quá trình lọc Chất trợ lọc

có nhiệm vụ tạo thành trên bề mặt lọc một lớp bã bổ sung làm tăng khả năng giữ pharắn và giảm trở lực của pha lỏng

Bột trợ lọc muốn thực hiện đúng nhiệm vụ của mình cần thỏa mãn các yêu cầu sau:Tạo được trên bề mặt lọc lớp bã có độ xốp lớn (0, 85 ÷ 0,9), nhưng kích thước lỗ xốpbé

Bề mặt riêng của bột trợ lọc không lớn lắm (vì bề mặt riêng lớn thì kích thước hạt bé

Độ nén ép dưới áp suất không lớn lắm

Không hòa tan và trơ hóa học với pha lỏng của huyền phù

Người ta thường có hai cách để sử dụng bột trợ lọc:

 Hòa bột trợ lọc vào huyền phù (khoảng 0,01 ÷ 4% huyền phù đem lọc)

 Phủ lớp bột trợ lọc lên bề mặt (thường dùng cho thiết bị lọc gián đoạn)với chiều dày khoảng 0, 8 ÷ 2, 5 mm (tương đương với khối lượng 0, 1 ÷ 0, 75kg/ m2)

Trong các thiết bị lọc liên tục người ta thường pha bột trợ lọc vào huyền phù rồi tiếnhành lọc với tốc độ lớn

Trong sản xuất, người ta thường sử dụng nhiều loại bột trợ lọc khác nhau như:diatomit, perolit, amiăng, mùn cưa, than hoạt tính…

Ví dụ như trong sản xuất bia và rượu vang, người ta dùng máy lọc ép để đảm bảo độtrong của sản phẩm; dùng máy lọc chân không thùng quay có lớp lọc lót để lọc cácchất lỏng chứa nhiều chất rắn ở dạng huyền phù, hay lọc huyền phù của chất rắn ởdạng bùn (hoặc có tính nhớt như gelatin).

d Vật ngăn lọc:

Bề dày của vật ngăn lọc và tính chất của nó cũng ảnh hưởng đến tốc độ lọc Thườngthì sử dụng vật ngăn lọc xốp, mỏng, và dễ thay thế như: vải lọc, màng xốp, tơ nhân tạohay cát sỏi…

Vật ngăn lọc có 3 tính năng cơ bản:

- Giữ pha rắn càng nhiều càng tốt, đồng thời trở lực đối với pha liên tục càng nhỏcàng tốt

- Sự phân bố đồng đều các lỗ xốp (mao dẫn) trên bề mặt vật ngăn lọc

- Chịu được tác động của môi trường lọc như: độ thấm ướt , độ bền về áp suất, nhiệt

độ, hóa học, cháy nổ, điều kiện tái sinh bề mặt lọc

Người ta có thể đánh giá khả năng giữ pha rắn của vật ngăn lọc bằng hiệu quả của quátrình phân riêng Ta gọi:

Cm: nồng độ pha rắn trong hỗn hợp (huyền phù)

Cn: nồng độ pha rắn trong nước lọc

Kt: hằng số lưu ý đến vật ngăn lọc

N: thời gian hoặc chu kỳ sử dụng

Chọn vật ngăn lọc phù hợp với yêu cầu cụ thể là một việc làm hết sức phức tạp, liênquan đến nhiều yếu tố khác như: chất lượng nước lọc, thời gian sử dụng và giá thànhsản phẩm.

Vật ngăn lọc có thể sử dụng dưới nhiều dạng khác nhau:

 Dạng hạt: cát, đá, sỏi, than…

 Dạng sợi: sợi bông, sợi đay, sợi tổng hợp…

 Dạng tấm: kim loại đục lỗ…

 Dạng vật xốp: sứ, thủy tinh, cao su…

Vật ngăn lọc được phân loại theo các dấu hiệu khác nhau:

 Theo nguyên tắc lọc: lọc bề mặt và lọc sâu thì vật ngăn lọc bề mặt gồm:giấy lọc, vải lọc, nỉ, len…; còn vật ngăn lọc sâu gồm: các lớp than, sỏi, đá,cát…

 Theo cấu trúc: vật ngăn uốn được (có tính dẻo) và vật ngăn không uốnđược (có tính cứng)

 Theo vật liệu chế tạo: giấy, amiăng, bông, len dạ, kim loại…

 Theo phương pháp chế tạo: lưới đan từ sợi, ép từ các dạng bột, dệt, tấmđục lỗ…

Máy và thiết bị lọc có rất nhiều loại và có cấu tạo khác nhau Trong sử dụng ta chiathiết bị thành từng nhóm dựa vào các cách sau:

 Theo phương thức làm việc gián đoạn hay liên tục

 Theo động lực của quá trình (trọng lực, áp lực hoặc chân không)

 Theo vách lọc (vật liệu xốp hoặc lớp cát sỏi, vải lọc hoặc các vật liệu có cấutrúc mao quản)

 Theo cấu tạo (lọc ép, lọc trục lăn, lọc ly tâm)

Trong thực tế có nhiều loại thiết bị không chia theo trên, như loại thiết bị lọc đa dạng,vừa làm việc ở điều kiện áp lực, vừa làm việc ở điều kiện chân không, vừa có vách lọcbằng vải lọc vừa có vách lọc loại ống sứ xốp,

Những loại thiết bị lọc thường dùng có thể chia như sau:

Thùng lọc

Thiết bị lọc áp lực như máy lọc đĩa, máy lọc khung bản

Thiết bị lọc liên tục:

Lọc thùng quay, như máy lọc chân không thùng quay, máy lọc áp lực thùng quay.Máy lọc đĩa

Máy lọc băng tải

1.3.1 Thiết bi lọc ép

Thiết bị lọc ép làm việc gián đoạn nghĩa là huyền phù lọc vào liên tục, nước trongchảy ra liên tục, bã được rửa theo chu kỳ Thiết bị lọc ép được cấu tạo bởi bộ phận bởi

bộ phận chủ yếu là khung và bản

Khung giữ vai trò chứa bã lọc và là nơi nhập huyền phù vào

Bản lọc tạo ra bề mặt lọc với các rãnh nước lọc

Khung và bản thường được chế tạo với tiết diện vuông, xung quanh hình thành bề mặtphẳng nhẵn nhô lên tạo sự tiếp xúc bít kín lúc ghép khung và bản Khi tiến hành lọcngười ta phải ép chặt các khung bản để giữ áp suất lọc không làm rò rỉ ra ngoài nênngười ta mới gọi đây là lọc ép

Lực ép khung bản cần đạt được :

P ≥ Q1 + Q2

Trong đó:

Q1: lực áp suất huyền phù

Q2: lực ép tại bề mặt tiếp xúc của khung và bản – Q2 = pt * Ft

pt: áp suất tiếp xúc, thường lấy pt ≥ 3p1 (p1 là áp suất lọc)

Ft: diện tích bề mặt tiếp xúc

Thiết bị lọc ép khung bản và kiểu ngăn chỉ khác nhau về vị trí nhập liệu

Thiết bị lọc ép khung bản được miêu tả như sau: người ta xếp liên tiếp các khung vàbản lên khung đỡ nhờ hai tai trên khung và bản tì lên hai thanh dọc của khung đỡ Bảnlọc đầu trên với bên bề mặt lọc được gọi là bản cố định, tiếp theo là khung và bản liên

tiếp, cuối cùng là bản với một mặt lọc gọi là bản di động Giữa khung và bản là váchngăn lọc Ép chặt khung bản với lực P bằng cơ cấu vít đai ốc được thực hiện bởi tayquay Toàn bộ thiết bị lọc khung bản được đặt trên bệ đỡ Lỗ dẫn huyền phù nhập liệucủa khung và bản nối liền tạo thành ống dẫn nhô ra để ghép với hệ thống cấp liệu.Nước lọc từ bản chảy xuống được lấy ra theo van.

Thiết bị lọc ép loại ngăn cũng được kết cấu tương tự, tuy nhiên không có khung mà chỉ

có bản lọc; giữa hai bản người ta lắp hai tấm vách ngăn tạo thành không gian rỗngnhập huyền phù và chứa bã Huyền phù được đưa vào theo từng ống tại tâm các bản

Hình 1 4: thiết bị lọc khung bản

Quá trình lọc được thực hiện như sau: huyền phù theo ống vào và phân ra theo sốlượng khung tràn vào khoang trống dưới áp suất nước lọc đi qua vách ngăn lọc theocác rãnh trên bản chảy xuống và nhờ van được lấy ra ngoài Pha rắn được giữ lại trên

bề mặt vách ngăn lọc và chứa trong khung Khi các khung đã đầy bã thì dừng quá trìnhlọc và tiến hành rửa bã Việc rửa bã có thể thực hiện xuôi chiều giống như quá trìnhlọc hoặc ngược chiều Nước rửa bã vào bản này và ra bản khác

Thiết bị lọc ép làm việc gián đoạn nên thời gian từ lúc bắt đầu lọc cho đến khi tháo bãxong được gọi là chu kỳ lọc

Thiết bị lọc ép làm việc gián đoạn được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực sản xuất

và nhiều nhất có thể kể đến trong quá trình lọc bia

Hình 1.5: nguyên lý hoạt động thiết bị lọc khung bản.

Hình 1 6: cấu tạo máy lọc tấm

Ngoài ra còn có thiết bị lọc tấm làm việc ở áp suất chân không Loại này dùng để lọchuyền phù có độ pha rắn nhỏ Cấu tạo gồm nhiều tấm lọc lắp trên một khung, bể chứahuyền phù, bể rửa, bể tháo bã có vít tải để tháo bã Toàn bộ khung lọc treo trên conchạy

b)

Nguyên lý làm việc

Máy lọc tấm làm việc ở áp suất dư:

Huyền phù được bơm hay nhờ không khí nến đưa vào thiết bị qua ống, không khítrong thùng bị đẩy ra cửa qua van tự động

Khi thùng chứa đầy huyền phù thì van tự động đóng lại, trong thùng có áp suất dư,dưới tác dụng của áp suất chất lỏng chảy qua vách lọc, theo ống tháo ra ngoài Khi lớp

bã đạt đến chiều dài yêu cầu ngừoi ta dùng không khí nén đẩy huyền phù dư ra ngoài.Muốn rửa bã người ta cho nước vào thùng, sau đó dùng không khí nến đẩy nước rangoài rồi sấy khô bã cũng bằng không khí Để tháo bã người ta tháo nắp, kéo tấm lọc

ra ngoài, dùng nước rửa hay không khí để tách bã

Máy lọc tấm làm việc ở áp suất chân không:

Khi nhúng vào bể huyền phù khung được hút chân không, nước trong qua vải lọc, đivào phía trong khung rồi theo đường ống dẫn đến bộ phận chứa, còn bã bám trên vải

Hình 1.7: máy lọc tấm làm việc ở áp suất chân không

và đạt đến bề dày cần thiết (khoảng 5 đến 33mm), khung được đưa sang bể rửa nhưngvẫn tiếp tục hút chân không Sau khi rửa xong chuyển khung sang bể để tháo bã bằngkhông khí hoặc chất lỏng.

b) Ưu nhược điểm:

Ưu điểm:

Tốn ít nước rửa

Vải lọc ít bị hao mòn

Năng suất cao

Nhược điểm:

Giá thành thiết bị cao

Khó kiểm tra bề dày bã

Khó thay vải lọc

Muốn rửa bã người ta cho nước rửa vào cửa huyền phù vào , nước rửa đi như nướclọc Sau khi rửa sấy khô bằng không khí hoặc khí nén cũng cho vào cửa và theo rãnh

ra ngoài

Để tháo bã người ta dùng không khí thổi vào rãnh, bã sẽ tơi ra và rơi xuống.

Theo định kỳ người ta phải làm sạch các lỗ trong ống bằng cách rửa chúng bằng dungmôi thích hợp hoặc bằng cách thổi không khí nén vào

Máy lọc loại này thường có diện tích lọc từ 0,01 đến 52 m2, độ xốp đạt 40%, chiều dàiống lọc 2 m, số ống từ 1 đến 69 ống Bề dày lớp bã khi lọc 1 ống đạt 40 đến 60 mm vàlọc nhiều ống đạt khoảng 15 đến 20 mm

c) Ưu, nhược điểm:

Ưu điểm:

Gọn gàng

Làm việc chắc chắn

Rửa và sấy bã đơn giản

Có thể lọc được các huyền phù ăn mòn hóa học

Lọc sạch

Có thể tự động hóa quá trình

Nhược điểm:

Lỗ mao quản của các ống dễ bị bịt kín bởi các hạt

Không quan sát được quá trình lọc

1.3.4 Thiết bị thiết bị lọc chân không thùng quay:

Thùng quay dạng trụ, trên thành đục lỗ và bên ngoài phủ vách ngăn lọc Còn ngăntrong phân ra 12 ngăn riêng biệt, mỗi ngăn có đường ống nối với trục rỗng tại tâmthùng quay Hệ thống đường ống cùng với trục rỗng tạo thành đường hút chân không

và dẫn nước lọc

Kết cấu thiết bị lọc chân không thùng quay được miêu tả như sau: thùng lọc với cácngăn có ống dẫn nối liền trục rỗng thông ra đầu phân phối chân không Thùng quay

được nhờ bộ truyền động qua bánh răng Chống sa lắng của huyền phù nhờ bộ khuấyđược truyền động từ cơ cấu Khu vực sấy bã được hỗ trợ bởi cơ cấu ép băng tải Thựchiện tháo lắp bằng cơ cấu dao cạo.

Đầu phân phối chân không cho máy lọc thùng quay được mô tả như sau: gồm hai đĩatiếp xúc với nhau, một đĩa chuyển động được nối liền với trục rỗng của thùng quay,còn một đĩa không chuyển động (cố định) nối liền với hệ thống hút chân không Bềmặt tiếp xúc giữa đĩa chuyển động và đĩa cố định phải chế tạo sao cho giảm ma sátchuyển động, đồng thời phải kín đối với hệ thống chân không Đĩa chuyển động có 12

lỗ tương ứng với 12 ngăn trên thùng lọc, còn đĩa cố định có 3 rãnh: rãnh A tương ứngvới vùng lọc; rãnh B – vùng rửa và làm ráo; rãnh C – vùng tạo bã và tái sinh Trongquá trình lọc thùng quay, ngăn nào trùng với rãnh tương ứng của đĩa cố định thì hoạtđộng theo chế độ đã định

Hình 1 8: cấu tạo thiết bị lọc chân không thùng quay

Hình 1 9: thiết bị lọc chân không.

(pv là áp suất chân không do bơm tạo nên)

Thiết bị lọc là thùng hình trụ đường kính D chiều dài L quay với tốc độ n vòng / phút

Do vậy chu kỳ làm việc:

ơk = 60/ n (s)

Và diện tích bề mặt thùng lọc:

F = ð * D * L (m2)

Người ta có thể bố trí bề mặt lọc bên trong thùng, tức huyền phù vào trong thùng, từ

đó nước lọc chảy ra ngoài Thông dụng hơn cả, là trường hợp bố trí bề mặt lọc phíangoài thùng, nghĩa là nước lọc chảy từ ngoài vào trong

Thùng quay đặt trong bể chứa huyền phù với độ nhúng sâu cố định theo mực chất lỏngkhông đổi Thông thường theo chu vi của thùng người ta phân chia ra 6 khu vực tươngứng với các góc ư khác nhau

Thiết bị đi kèm trong hệ thống lọc:.

Hệ thống lọc chân không thùng quay gồm: thùng quay nhúng trong bể huyền phù,thùng cấp huyền phù có cánh khuấy chống sự sa lắng pha rắn, còn trong bể cũng cócánh khuấy

Huyền phù từ thùng nhờ bơm cấp vào bể, mức chất lỏng được cố định bằng ống chảytràn Bơm chân không hút từ bình tách bọt, các giọt lỏng ngưng lại chứa trong bình.Nước lọc và nước rửa tách trong bình và chứa ở bể; hỗ trợ việc tách bã và tái sinh váchngăn lọc nhờ dòng khí nén từ bình được cung cấp bởi máy nén

1.3.5 Thiết bị lọc đĩa chân không:

a Nguyên tắc cấu tạo:

Đĩa lọc hình tròn được ghép từ các cánh quạt, mỗi hình quạt được gọi là một tấm lọcgiữ vai trò giống như ngăn lọc trong thùng quay

Nguyên lý cấu tạo của đĩa lọc: tấm lọc hình quạt là khoang rỗng để bên ngoài phủđược vách ngăn lọc Tấm lọc được cấu tạo bởi đầu nối gắn vào trục rỗng Trục rỗngcũng được chia ra các ngăn tương ứng với số tấm lọc trên đĩa

Trên trục rỗng lắp nhiều đĩa lọc và quay với tốc độ n vòng để thực hiện quá trình lọcliên tục Đầu phân phối chân không cũng được kết cấu như trong lọc thùng quay

b Nguyên tắc hoạt động:

Về nguyên tắc thiết bị lọc đĩa chân không cũng giống như máy lọc chân không thùngquay, chỉ khác thùng lọc được thay thế bằng đĩa lọc Như vậy đĩa lọc là bộ phận chủyếu để thực hiện quá trình phân riêng

1.3.6 Thiết bị lọc băng tải chân không:

1.3.7 Nguyên tắc cấu tạo:

Băng tải chuyển động giữa tang dẫn và tang bị dẫn tạo thành bề mặt lọc liên tục, hơnnữa mặt dưới của băng tải tì lên bề mặt của các khoan hút chân không Theo chiều dài

L (khoảng cách giữa 2 tang) người ta bố trí các khoan thông với hệ thống hút chânkhông và dẫn nước lọc, nước rửa, tương tự các ngăn lọc trong thùng quay Huyền phùđưa vào đầu băng tải và bã lấy ra ở cuối băn g tải

1.3.7 Thiết bị lọc tay áo (lọc túi):

a Nguyên tắc cấu tạo:

Thiết bị lọc túi dùng để làm sạch hệ khí rắn (hệ bụi) với hiệu suất cao, nên được sửdụng rộng rãi trong các lĩnh vực sản xuất

Bộ phận chủ yếu của thiết bị là túi lọc bằng vải được dệt từ các loại sợi khác nhau, vớinhiều kiểu diệt Loại vải nặng 600 – 800 g/ 2 dùng cho hệ nồng độ bụi thấp; còn loạivải nhẹ 400 – 500 dùng cho hệ nồng độ bụi cao Các túi lọc thường là dạng hình trụđường kính 150 – 400 mm, với tỉ số chiều dài trên đường kính khoảng 30 Hỗn hợp hệbụi đi vào bên trong túi lọc, sau đó khí sạch thoát ra còn bụi bị giữ lại rồi rơi xuốngkhoang chứa bụi của thiết bị

Hình 1 10: cấu tạo lọc băng tải

Hình 1 11: các dạng túi lọc.

Thiết bị lọc túi thường có dạng hình hộp dài L, rộng B và cao H; được chia thànhnhiều ngăn (khoảng 12 ngăn), để làm việc luân phiên theo chế độ lọc và chế độ rũ bụi

Số túi lọc trong mỗi ngăn từ 8 – 15

Hình 1 12: cấu tạo thiết bị lọc túi

Hình 1 13: thiết bị lọc túi.

b Nguyên tắc hoạt động:

Thiết bị lọc túi thể hiện các ngăn thông với khoang chứa cặn hình nón được trang bịvít tải Hỗn hợp vào cửa thiết bị rồi phân ra thành các dòng tương ứng với số ngăn Từcác ngăn khí bụi qua các túi lọc, để bụi lại trên bề mặt túi Khí sạch thoát ra đi lênkhoang chứa khí sạch, rồi theo cửa ra ngoài, pha rắn giữ lại trên bề mặt túi lọc nhờ cơcấu rung động rũ bụi rơi xuống khoang chứa cặn và vít tải vận chuyển cặn ra ngoài

Rũ bụi có thể thực hiện bằng rung động cơ học hoặc bằng dòng khí nén thổi ngượcchiều với quá trình lọc Rung động cơ học có thể thực hiện bởi cơ cấu cam, bánh lệchtâm hoặc cơ cấu điện từ

Rũ bụi các túi lọc nhằm làm sạch và tái sinh bề mặt lọc; vì vậy từ kinh nghiệm sảnxuất người ta thiết lập nên chế độ rũ bụi như sau: từ 5 – 8 phút rũ bụi một lần và mỗilần kéo dài khoảng 20 – 30 giây

Bề mặt lọc dính bụi làm giảm lưu lượng nhanh và đồng thời tăng trở lực rất lớn

Khi thực hiện quá trình lọc hệ bụi, cần lưu ý đến điều kiện nhiệt độ và độ ẩm của khí.Trong điều kiện nhiệt độ cao và độ ẩm lớn bề mặt lọc dễ bị tắt do sự dính bết Điềunày không những làm nghẽn quá trình lọc mà còn làm giảm tuổi thọ của các túi lọc rấtnhiều

1.4 Các hãng có thiết bị tương ứng

Hãng MW Wtermart

Hãng Hengda Filter Press

Hình 1 15: thiết bị hãng Hengda Filter Press

Hình 1 14: máy lọc của hang MW Watermart

1.5 Ứng dụng trong chế biến thực phẩm

Trong công nghiệp thực phẩm, quá trình lọc thường sử dụng trong các sản phẩm lênmen (bia, rượu vang, nước giải khát lên men ), nước rau quả, thức uống dạng pha chê,syrup, dẫn xuất các loại đường ( glucose, maltose), maltodextrin, trà và cà phê hòa tan,dầu thực vật, một số sản phẩm sữa

Trong công nghệ thực phẩm, quá trình lọc nhằm mục đích phân riêng huyền phù, giữlại những cấu tử cần thiết để tạo nên sản phẩm, đồng thời tách bỏ các tạp chất tronghỗn hợp ban đầu Theo quan điểm bày, quá trình lọc có mục đích công nghệ là khaithác

Ví dụ trong công nghệ sản xuất sinh khối nấm men bánh mì, sau quá trình lên menchúng ta sẽ thu được canh trường lỏng ở dạng huyền phù Quá trình lọc sẽ giúp ta thuđược sinh khối nấm men Trong trường hợp này mục đích công nghệ của nấm men làkhai thác

Quá trình lọc nhằm mục đích cải thiện một số tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm nên còn

có mục đích hoàn thiện

Ví dụ trong sản xuất rượu vang sau thời gian lưu trữ vẫn còn chứa ít cặn lơ lửng Đó lànhững hợp chất keo có bản chất hóa học là protein đã bị biến tính do quá trình tàng trữdiễn ra ở nhiệt độ thấp Qua trình lọc giúp ta loại bỏ cặn, cải thiện độ trong sản phẩm.Trong trường hợp này mục đích công nghệ lọc là hoàn thiện

1.6 Các tài liệu tham khảo và website

1 Giáo trình công nghệ chê biến thực phẩm (NXB Đại Học Quốc Gia

2010)-Lê Văn Việt Mẫn

2 Giáo trình các quá trình thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm tập2-Nguyễn Bin

PHẦN 2 TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ THIẾT BỊ

2.1 Các thông số ban đầu và lựa chọn tiêu chuẩn

2.1.1 Dữ kiện ban đầu :

Lưu lượng dịch nước quả sơri sau thanh trùng là 250 kg/h, với hiệu suất thu hồi là95%

- Nhiệt độ dịch ép sơri vào là 340C

- Nhiệt độ dịch ép sơri ra là 800C

- Lưu lượng dịch sơri sau thanh trùng là 250 kg/h

- Hơi bão hòa 1350C

Hình 2 1: trao đổi nhiệt 2 dòng lưu chất

 Dịch nước quả sơ ri:

Bảng 2 1: thành phần các thành phần trong 100g dịch sơri theo đơn vị %

Malpighia emarginata) là một loại cây bụi hay cây thân gỗ nhỏ, bắt nguồn từ khu vựcnhiệt đới và cận nhiệt đới Và họ hàng gần nhất với loài M.glabra là loại M.punnicifolia được trồng phổ biến ở Floria và Texas Cả hai loài này được gọi chungdưới cái tên là acerola (hay Barbados cherry) Đây là loại trái cây thuộc họ Mango.Sơri chỉ là một loại cây trồng bình thường cho đến khi trường đại học y Puerto Rico ởRio Piedras (Tây Ban Nha) công bố kết quả phân tích từ trái Sơri vào năm 1945: hàmlượng vitamin C trong trái Sơri chiếm đến 4% ( khoảng 4000mg/100g trái tươi ) nhưngtrung bình là 1500mg vitamin C Trong khi đó lượng vitamin C trong vỏ quả cam chỉ

Hình 2 2: quả Sơ-ri

khoảng 0,05% Lượng magie, acid pantothenin và kali trong Sơri nhiều gấp đôi so vớicam Từ đó sơri được trồng phổ biến trên khắp thế giới.

Quả chín có màu đỏ tươi, đường kính 1-2 cm, chứa 2-3 hạt cứng, mùi thịt quả đượcđánh giá giống mùi thịt quả khế.Nó là loại quả mọng, vỏ nhẵn bóng và có vị ngọt, vớihàm lượng gấp 20-40 lần cam, chanh Sơ ri còn chứa nhiều vi chất tốt cho sức khỏenhư A, K, E, B1, B2, B3, B6, B12, sắt, magie, kali, canxi, kẽm, phospho, chất xơ, cácaxit amin và một số axit béo

Ở Việt Nam, sơri được trồng từ rất lâu đời, tập trung chủ yếu ở đồng bằng sông CửuLong Tại đây sơri được trồng ở khắp các địa phương nhưng tập trung nhiều nhấ là ở

Gò Công tỉnh Tiền Giang và Bình Phú thị xã Bến Tre

a Phân loại:

Theo kết quả nghiên cứu phân loại thì ở nước ta có hai giống sơri:

Giống sơri chua (sơri Gò Công) là giống đang được ưa chuộng vì năng suất cao, có vịchua ngọt thích hợp cho thị hiếu người tiêu dùng Được tiêu thụ trong nội địa, sơrichua thích hợp để làm sản phẩm nước ép hay xuất khẩu sang các nước như Singapore,Hồng Công dưới dạng đông lạnh quả tươi

Giống sơri ngọt (sơri Binh Phú) cho trái nhỉn hơn và vỏ bóng đẹp hơn sơri chua Sơringọt cho năng suất cao hơn sơri chua, chủ yếu cung cấp cho thị trường nội địa (khôngdùng để xuất khẩu) và sản xuất rượu vang quả

b Đặc điểm sinh lý:

Sơri là loại cây ăn trái đa niên, có thể sống từ 30 – 40 năm, ưa nắng, chịu hạn, pháttriển tốt trên đất cát Quả khi chín chuyển từ màu xanh sang màu đỏ tươi, có khi vàng,thịt quả màu vàng nhạt, hạt trắng ngà Là loại quả mọng nước có vị ngọt, chứa nhiềunước (80%), hàm lượng vitamin C rất cao (chiếm tới 4%) và nhiều chất dinh dưỡngkhác Cây sơri cho hoa trái quanh năm Ở điều kiện khí hậu miền Nam và nhất là đồngbằng sông Cửu Long, mỗi tháng cho một lứa hoa trái Nhiệt độ thích hợp để cây pháttriển là 24 – 280C

c Thành phần hóa học của trái sơri

Thành phần hoá học Hàm lượng (g)

Độ Brix của dịch quả 5,76 – 7,00 %

Bảng 2 2: thành phần hóa học của trái sơri trong 100g

2.1.2 Các nguyên liệu khác.

a Đường

Sử dụng đường trắng, là đường saccharose được tinh chế và kết tinh

 Các chỉ tiêu của đường trắng:

Hình 2.3: đường

Hình dạng Tinh thể đồng đều tơi khô, không vón cục.

nước cất có vị ngọt, không có mùi lạ

Bảng 2.3: các chỉ tiêu của đường

b Acid Citric (E330) :

Công thức cấu tạo: HOOC-CH2-C(OH)(COOH)-CH2-COOH

Chỉ tiêu Tên chỉ tiêu Yêu cầu

Cảm quan Dạng bên ngoài, màu

Chua, không có vị lạ

Dung dịch 20g/L phải không có mùi.Rời và khô

Polyphenol + O2 -> Quinol + H2O

Quinol + acid ascorbic -> Polyphenol + acid dehydroascorbic

Trong sản xuất nước quả sơri ta bổ sung Vitamin C để bù lại phần đã mất đi trong quátrình chế biến đồng thời giúp bảo vệ màu sáng của dịch quả, quá trình sẫm màu sẽchậm hơn

Vitamin C tồn tại trong tự nhiên dưới 3 dạng phổ biến là acid ascorbic, aciddehydroascorbic và dạng liên kết ascorbigen (chiếm 70% tổng hàm lượng vitamin C)

Vitamin C được sử dụng trong sản xuất nước quả ở dạng acid ascorbic, tinh thể trắng,vị chua, không mùi Trong 100ml nước quả nếu chứa khoảng 1mg acid ascorbic thìnước quả đó có thể để ngoài không khí trong 30 phút mà không bị biến màu.

Lượng vitamin C cho vào khi phối chế cần đủ để ức chế các men xúc tác phản ứngbiến màu và còn dư khoảng 100mg/l nước quả Nếu dư quá sản phẩm sẽ có vị chua gắt

và hắc

2.2 Sơ đồ công nghệ và giải thích công nghệ

2.2.1 Quy trình công nghệ