tÀi liỆu tham khẢodulieu.tailieuhoctap.vn/books/khoa-hoc-ky-thuat/co-khi...“thiết kế...

`

Giảng viên hƣớng dẫn : ThS ĐÀO THANH KHÊ

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Chung 2005100068

Huỳnh Tấn Đạt 2005100054

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 Hƣơng 2005100067

Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Khóa học : 2010-2014

Năm học : 2012-2013

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2012

`

BỘ CÔNG THƢƠNG

TRƢỜNG 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 hƣớng dẫn : ThS ĐÀO THANH KHÊ

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Chung 2005100068

Huỳnh Tấn Đạt 2005100054

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 Hƣơng 2005100067

Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Khóa học : 2010-2014

Năm học : 2012-2013

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

STT TÊN THÀNH VIÊN MSSV NHIỆM VỤ KÝ TÊN

1

Nguyễn Văn Chung

2005100068

Tham gia tính toán

Làm chương 1

Tìm thông số

N.V.Chung

2

Huỳnh Tấn Đạt 2005100054 Tham gia tính toán

Tổng hợp và biên tập

hoàn chỉnh

H.T.Đạt

3

Trần Thị Huỳnh Xuân 2005100072 Tham gia tính toán

Vẽ sơ đồ thiết bị

T.T.H.Xuân

4

Phạm Thị Trang Đài

2005100081

Tham gia tính toán

Tìm thông số

Phác họa sơ đồ thiết

bị

P.T.T.Đài

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

6 Nguyễn Ngọc Thanh Huế 2005100056 Tham gia tính toán

Chương 2 và kết luận

N.N.T.Huế

7 Nguyễn Thị Hiền 2005100071 Tham gia tính toán


N.T.Hiền

8

Nguyễn Thị Kim Tài 2005100049 Tham gia tính toán

Chương 2 và kết luận


N.T.K.Tài

9 Nguyễn Thị Nhàn 2005100084 Tham gia tính toán

Chương 1

N.T.Nhàn

10 Hoàng Thị Diễm Hương 2005100067 Tham gia tính toán

Chương 1

H.T.D.Hương

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:

Chƣơng 1. Tổng quan về lý thuyết

Chƣơng 2. Tổng quan về nguyên liệu

Chƣơng 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

CHƢƠNG 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

CHƢƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU ............................................. 11

2.1. Sữa đậu nành .............................................................................................. 11

2.2. Dầu truyền nhiệt ......................................................................................... 13

CHƢƠNG 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

Đại lƣợng Kí hiệu Đơn vị

Nhiệt độ t 0

C

Hệ số cấp nhiệt 2/W m .độ

Hệ số dẫn nhiệt /W m .độ

Bề dày vách m

Đường kính ống d,D m

Mật độ dòng nhiệt q 2/W m

Hệ số truyền nhiệt k 2/W m .độ

Nhiệt lượng, công suất Q Kj, KW

Diện tích bề mặt truyền nhiệt F 2m

Nhiệt dung riêng Cp /Kj kg .độ

Khối lượng riêng 3/kg m

Lưu lượng khối lượng GN, GL /kg s

Lưu lượng thể tích Gsữa lít/h

Chiều dài h m

Số vòng xoắn n vòng

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

Kỹ thuật thực phẩm 2 Trang 1

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT

1.1. Lý thuyết về đun nóng

1.1.1. Khái niệm

Bản chất: Đun nóng là một quá trình gia nhiệt làm tăng nhiệt độ để làm chín

thực phẩm, hay để ức chế, tiêu diệt hoàn toàn enzyme và hệ vi sinh vật có trong

thực phẩm, hạn chế sự hư hỏng thực phẩm. Ngoài ra đun nóng còn là một phương

tiện cần thiết để thực hiện các quá trình khác như cô đặc, chưng cất …

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 900C có thể tiêu diệt vi sinh vật có trong thực phẩm. Do đó trong chế biến thực



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 phƣơng pháp đun nóng

1.1.2.1. Đun nóng bằng hơi nƣớc bão hòa

Ƣu 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

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

1.1.2.2. Đun nóng bằng khói lò

Ƣu điểm: Có thể tạo được nhiệt độ cao

Nhƣợc điểm:

Hệ số cấp nhiệt rất nhỏ ( không quá 100W/m2.độ) do đó thiết bị cồng

kềnh.

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



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%.

1.1.2.3. Đun nóng bằng dòng điện

Ƣu điểm:

Có thể tạo được nhiệt độ cao ( tới 3200 độ C) mà các phương pháp khác

không thể thực hiện được.

Điều chỉnh nhiệt độ dễ dàng và chính xác.

Hiệu suất cao, có thể đạt tới 95% điện tiêu hao.

Nhƣợc điểm:

Thiết bị phức tạp

Gía thành cao

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.



1.1.3. Các thiết bị trao đổi nhiệt

1.1.3.1. Khái niệm

Thiết bị trao đổi nhiệt là thiết bị trong đó thực hiện các quá trình truyền nhiệt

giữa các chất mang nhiệt.

1.1.3.2. Phân loại

Bao gồm 3 dạng:

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:



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



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



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



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.



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


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



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.


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


CHƢƠNG 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

Thành Phần Sữa Ðậu Nành Sữa Bò Sữa Mẹ

Water (gram) 88.60 88.60 88.60

Protein (gram) 4.40 2.90 1.40

Calories (Kcal) 52.00 59.00 62.00

Fat (gram) 2.50 3.30 3.10

http://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%E1%BA%ADu_t%C6%B0%C6%A1ng

http://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%C6%B0%E1%BB%9Dng_(ch%E1%BA%A5t)

http://vi.wikipedia.org/wiki/Vi%E1%BB%87t_Nam

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Vani&action=edit&redlink=1

http://vi.wikipedia.org/wiki/S%C3%B4-c%C3%B4-la

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=S%E1%BB%AFa_b%C3%B2&action=edit&redlink=1



Carbohydrates

(gram)

3.80 4.50 7.20

Ash (gram) 0.62 0.70 0.20

Calcium (mg) 18.50 100.00 35.00

Sodium 2.50 36.00 15.00

Phosphorus 60.30 90.00 25.00

Iron 1.50 0.10 0.20

Vitamin B-1 0.04 0.04 0.02

Vitamin B-2 0.02 0.15 0.03

Niacin 0.62 0.20 0.20

Ðược biết, sữa đậu nành dễ dùng, mát, và bổ khỏe, có thể uống nóng, lạnh,

trộn với cereal ăn sáng hay biến chế thành sữa chua. Vì có giá trị dinh dưỡng cao,

giá cả lại rẻ, nên nó đang trở thành một phần dinh dưỡng của chúng ta hàng ngày.

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



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



Hệ thống kín ( có lớp phân cách bằng dầu nguội hay khí trơ) hoạt động với

nhiệt độ dầu lên đến 32000C

Để các hệ thống kín hoạt động lâu dài và không sự cố, nên giới hạn nhiệt độ

tối đa trên bề mặt tiếp xúc với dầu của thiết bị cấp nhiệt ở 34000C

Khi vận hành, dầu truyền cần phải tuần hoàn cưỡng bức.

Uƣ điểm:

Hiệu suất truyền nhiệt tối đa

Các đặc tính truyền nhiệt tuyệt vời giúp dầu tuần hoàn dễ dàng và truyền

nhiệt hiệu quả.

Chống hình thành cặn bám: Khả năng bền ôxy hoá và bến nhiệt rất cao của

dầu giúp chống sinh ra cặn bùn và cặn cácbon, do đó kéo dài thời gian sử

dụng dầu.

Thiết bị khởi động nhanh: Tính năng lưu động ở nhiết độ thấp cho phép dầu

tuần hoàn nhanh chóng.

Kinh tế khi vận hành ở áp suất thấp: Áp suất hơi thấp ở nhiệt độ cao giúp

giảm thiểu sự bay hơi, hạn chế hiện tượng tạo nút khí và xâm thực bơm, cho

phép vận hành hữu hiệu khi áp suất hệ thống nhỏ. Vì vậy, không cần dùng

thiết bị trao đổi nhiệt và hệ thống ống chịu áp lực cao đắt tiền

Dầu truyền nhiệt shell thermia b:

Shell Thermia B được pha chế từ dầu gốc khoáng tinh chế, nhằm đem lại

những tính năng ưu việt trong các hệ thống truyền nhiệt kín gián tiếp.

Sử dụng: Các hệ truyền nhiệt kín, tuần hoàn trong công nghiệp chế biến, nhà

máy hoá chất, dệt và dân dụng như bộ tản nhiệt bằng dầu.

Có thể được sử dụng trong các thiết bị truyền nhiệt làm việc liên tục ở nhiệt

độ cao trong điều kiện làm việc giới hạn như sau:

Nhiệt độ màng dầu max: 3400C



Nhiệt độ bể dầu max: 3200C

Ƣu điểm kỹ thuật:

Tính ổn định nhiệt và chống oxy hóa cao

Được pha chế từ dầu khoáng tinh chế cao được chọn lọc một cách cẩn thận.

Mức độ cắt mạch phân tử và sự oxy hóa dầu rất nhỏ nên kéo dài tối đa tuổi

thọ dầu, với điều kiện bộ trao đổi nhiệt hiệu quả và bơm tuần hoàn tốt để

nhiệt độ màng dầu trên bề mặt bộ trao đổi nhiệt không vượt quá giới hạn đã

nêu.

Độ nhớt thấp, hệ số truyền nhiệt cao

Độ nhớt thấp nên dầu có khả năng linh động và truyền nhiệt tốt ở cả nhiệt độ

thấp.

Hòa tan tốt

Không ăn mòn

Áp suất bốc hơi thấp

Không độc và dễ dàng thải bỏ

Dầu truyền nhiệt gốc khoáng an toàn hơn, dễ xử lý hơn so với dầu tổng hợp.

Sau thời gian sử dụng dễ dàng thu hồi dầu đã sử dụng để tái tạo hoặc thải bỏ.

Chương 3. Thiết kế thiết bị đun nóng GVHD: ThS Đào Thanh Khê


CHƢƠNG 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐUN NÓNG SỮA

Bài toán thiết kế là dạng bài toán nghịch được sử dụng để tính toán và thiết

lập các thông số và thiết bị phù hợp phục vụ cho những mục đích khác nhau trong

công nghiệp nói chung và công nghiệp thực phẩm nói riêng. Ở đây, bài toán cụ thể

là tính toán và thiết kế thiết bị đun nóng dung dịch sữa đậu nành phục vụ cho mục

đích thanh trùng và tiệt trùng sữa.

Bài toán: Cần đun nóng dung dịch sữa đậu nành từ nhiệt độ 27 độ C lên 121

độ C, lượng sữa là 1000lit/h, quá trình truyền nhiệt bằng dầu truyền nhiệt. Thiết bị

truyền nhiệt là gián tiếp. Dùng điện trở đun nóng dầu lên 250 độ, sau đó bơm dầu

và sữa vào thiết bị truyền nhiệt. Hãy tính toán, vẽ và bố trí dòng chảy, thiết bị theo

dạng sơ đồ, hình vẽ đáp ứng các yêu cầu trên.

Tính toán:

Mấu chốt của bài toán là ta phải tính được tổng diện tích bề mặt truyền nhiệt

là bao nhiêu để lựa chọn ống và bố trí dòng chảy cho phù hợp.

3.1. Các thông số ban đầu

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

Nhiệt độ

(oC)

0

20

40

100

150

200

250

300

340

Nhiệt dung

riêng (

/ .kj kg độ)

1.8

1.882

1.954

2.173

2.355

2.538

2.72

2.902

3.048

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

Thành phần Khối lượng (g) Tỉ lệ (%)

Carbohydrat 9.5 0.095



Protein 1.9 0.019

Chất béo 1 0.01

Khoáng 0.3 0.003

Nước 87.3 0.873

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

Thành phần sữa Hàm nhiệt dung riêng theo nhiệt độ

Protein 263 103129.1102089,10082.2 TTC p

Fat 263 108008.4103.34.19842.1 TTC p

Carbohydrat 263 109339.5109625.15488.1 TTC p

Ash 263 106817.3108896.10926.1 TTC p

Water 265 104731.5100864.91762.4 TTC p

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

Thành phần sữa Hàm khối lƣợng riêng theo nhiệt độ

Protein T 13 101840.5103299.1

Fat T 12 101757.4102559.9

Carbohydrat T 13 101046.3105991.1

Ash T 13 108063.2104238.2

Water 2333 107574.3101439.3109718.9 TT



3.2. Tính toán thiết bị

Tính nhiệt dung riêng của sữa đậu nành:

Protein: 263 103129.1102089,10082.2 TTC p

đôkgkj ./09.274103129.174102089,10082.2 263

Fat: 263 108008.4103.34.19842.1 TTC p

đôkgkj ./06.274108008.47410334.19842.1 263

Carbohydrat: 263 109339.5109625.15488.1 TTC p

đôkgkj ./662.174109339.574109625,15488.1 263

Ash: 263 106817.3108896.10926.1 TTC p

đôkgkj ./212.174106817.374108896.10926.1 263

Water: 265 104731.5100864.91762.4 TTC p

đôkgkj ./199.474104731.574100864.91762.4 263

Từ bảng % thành phần các chất trong 100gram sữa ta tính được Cp của sữa như sau:

→ 873.0199.403.0212.101.0662.1019.006.2095.009.2 PC

đôkgkj ./8904.3

Tính khối lƣợng riêng của sữa

Protein: T 13 101840.5103299.1

313 /129274101840.5103299.1 mkg

Fat: T 12 101757.4102559.9

313 /89574101757.4102559.9 mkg

Carbohydrat: T 13 101046.3105991.1

313 /157674101046.3105991.1 mkg

Ash: T 13 108063.2104238.2

313 /240374108063.2104238.2 mkg

Water: 2333 107574.3101439.3109718.9 TT

32333 /97774107574.374101439.3109718.9 mkg

Từ bảng % thành phần các chất trong 100gram sữa ta tính được khối lượng riêng

của sữa như sau:

→ 3/1043873.097703.0240301.01576019.0895095.01292 mkg



Tính toán diện tích bề mặt truyền nhiệt

- Nội suy Cp dầu tại 2350C:

0(235 )

2,72 2,5382,72 .(235 200) 2,5926( /

250 200p CC kj kg

.độ)

- Nhiệt lượng dòng lạnh (sữa):

22 2 2. .( )L p r vQ G C t t

31000.101043,348 3,8904 (121 27) 105,986( )

3600kW

- Chọn nhiệt độ đầu ra của dòng nóng (dầu truyền nhiệt): 0

1 220rt C

- Tính lưu lượng dầu truyền nhiệt:

Ta có: 11 1. .N L p LQ Q G C t Q

1

1

1

105,98611,3627( / )

. 2,5926 (250 220)

L

p

QG kg s

C t

- Chọn nhiệt độ vách:

1

01 1 250 220235

2 2f

v rt tt C

;

2

02 2 27 12174

2 2

v rf

t tt C

- Chọn: 1

0232vt C , 2

0230vt C , 1 2/ 30 / 34d d

- Chọn thiết bị là inox (304) có 25 W/m.độ

- Tính mật độ dòng nhiệt:

1 2

2

3

25( ) (232 230) 25.000( / )

2 10v vq t t W m

- Tính hệ số truyền nhiệt:

Ta có: 1 2

( )f fq k t t

1 2

225.000155,2795( /

235 74f f

qk W m

t t

.độ)

- Tính t :

0

min 1 2 250 121 129v rt t t C

0

max 1 2 220 27 193r vt t t C



0max min

max

min

193 129158,857

193nln

129

tb

t tt C

t

t

- Tính diện tích bề mặt trao đổi nhiệt:

Ta có: . . tbQ F k t

3

2105,9861.104,2966( )

. 155,2795tb

QF m

k t

Vậy ta chọn 25F m

Ta có: . .F d h

Với 2d d , h là chiều dài

Vậy 3

546,8( )

. 34.10

Fh m

d

Vậy ta chọn 48h m .

3.3. Sơ đồ thiết bị

Chọn thiết bị ống lồng ống với chiều dài mỗi ống là 3m.

Gọi n là số vòng xoắn. Ta có chiều dài một vòng xoắn là 6m

488

6n (vòng)

Với 1 2/ 30 / 34d d , ta chọn

1 2/ 50 / 54D D .



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

1. Bể chứa dung dịch dầu 9. Ống ngoài

2. Bơm dung dịch dầu 10. Ống trong

3. Lưu lượng kế đo lưu lượng dung dịch dầu 11. Ống nối

4. Con phao bên trong lưu lượng kế 12. Ống dẫn dầu hoàn lưu

5. Điện trở 13. Bể chứa sữa sản phẩm

6. Bể chứa sữa nguyên liệu V1: Van điều chình dung dịch dầu

7. Bơm dung dịch sữa nguyên liệu V2: Van điều chỉnh sữa nguyên liệu

8. Lưu lượng kế đo lưu lượng sữa V3: . Van xả sữa sản phẩm



Nguyên lý hoạt động của thiết bị:

- Dầu truyền nhiệt từ bể chứa số (1) được bơm số (2) đưa qua hệ thống điện

trở để đun nóng dầu lên 2500C trước khi đưa vào đỉnh của thiết bị, lưu lượng

dầu truyền nhiệt được hiệu chỉnh bằng van 1. Lưu lượng được biểu thị trên

lưu lượng kế lỏng số (3).

- Dòng dung dịch sữa đậu nành mang đi đun nóng chứa trong bể (6) được bơm

(7) bơm vào đáy thiết bị theo chiều từ dưới lên, được điều chỉnh lưu lượng

bằng van 2, lưu lượng dòng dung dịch sữa được hiển thị trên lưu lượng kế

lỏng số (8).

- Bên trong, thiết bị, quá trình trao đổi nhiệt là ngược chiều. Dòng nóng (dầu

truyền nhiệt) đi phía ống và đi từ trên xuống. Dòng lạnh (sữa đậu nành) đi

phía vỏ và đi từ dưới lên. Ta không bố trí dòng nóng đi phía vỏ vì sẽ tổn thất

năng lượng rất lượng rất lớn, trong khi đó nếu bố trí dòng nóng đi phía ống

như trên thì diện tích bề mặt trao đổi nhiệt là lớn nhất, lượng sữa sẽ nhận hết

năng lượng từ dầu truyền nhiệt để nóng lên mà không bị tổn thất năng lương

ra môi trường xung quanh.

- Dầu truyền nhiệt sau khi thực hiện quá trình trao đổi nhiệt sẽ được hoàn lưu

về thùng chứa ban đầu để tiếp tục quá trình tiếp theo. Sữa sau khi được đun

nóng sẽ được bơm vào thùng chứa (13).


TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tài liệu Tiếng việt

[1]. Lê Văn Việt Mẫn, Công nghệ chế biến thực phẩm, NXB Đại học quốc gia

TP.HCM, 2010.

[2]. Phạm Xuân Toản, Các quá trình, thiết bị trong công nghệ hóa chất và

thựcphẩm,Tập 3,Các quá trình và thiết bị Truyền Nhiệt, NXB Khoa học & Kỹ

thuật, 2003

[3]. Hoàng Đình Tín, Truyền nhiệt và tính toán thiết bị trao đổi nhiệt, NXB Khoa học

& Kỹ thuật, 2001.

Tài liệu internet

[4]. http://daumocongnghiep.vn/p/San-pham/180/Dau-truyen-nhiet-Caltex-

Texatherm-46.html

[5]. http://my.opera.com/thanhlocphat/blog/2012/05/14/dau-truyen-nhiet-shell-

thermia-b

[6]. http://www.wattpad.com/1352640-bao-cao-tn?p=33

http://daumocongnghiep.vn/p/San-pham/180/Dau-truyen-nhiet-Caltex-Texatherm-46.html

http://daumocongnghiep.vn/p/San-pham/180/Dau-truyen-nhiet-Caltex-Texatherm-46.html

http://my.opera.com/thanhlocphat/blog/2012/05/14/dau-truyen-nhiet-shell-thermia-b

http://my.opera.com/thanhlocphat/blog/2012/05/14/dau-truyen-nhiet-shell-thermia-b

tÀi liỆu tham khẢodulieu.tailieuhoctap.vn/books/khoa-hoc-ky-thuat/co-khi...“thiết kế...

Documents