Giáo trình Các quá trình công nghệ cơ bản II

79 trang ngocly 2350

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Các quá trình công nghệ cơ bản II", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

giao_trinh_cac_qua_trinh_cong_nghe_co_ban_ii.pdf

Nội dung text: Giáo trình Các quá trình công nghệ cơ bản II

Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản II TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH KHOA NƠNG NGHIỆP – THỦY SẢN NGÀNH CƠNG NGHỆ SAU THU HOẠCH MƠN HỌC CÁC QUÁ TRÌNH CƠNG NGHỆ CƠ BẢN II Trà Vinh, TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH Page 1
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản II NỘI DUNG CHI TIẾT MƠN HỌC KẾT QUẢ HỌC TẬP 1: XÁC ĐỊNH CÁC PHƯƠNG THỨC TRAO ĐỔI NHIỆT TRONG CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM. Bài hướng dẫn 1: KHÁI NIỆM TRUYỀN NHIỆT Quá trình nhiệt rất quan trọng đối với cơng nghiệp nĩi chung và nhất là cơng nghiệp hĩa chất nĩi riêng cũng như đối với đời sống, xã hội Việc trao đổi nhiệt giữa các vật thể cĩ thể xảy ra tự nhiên hay cưỡng bức: 0 0 + Quá trình tự nhiên: nhiệt truyền từ A B khi t A > t B. 0 0 + Quá trình cưỡng bức: muốn nhiệt truyền từ A B mà t A < t B thì cần bổ sung thêm một cơng cơ học (như quá trình lạnh). Quá trình truyền nhiệt từ vật thể này đến vật thể khác cĩ thể là ổn định hay khơng ổn định. + Quá trình ổn định: lượng nhiệt truyền qua một mặt cắt khơng thay đổi theo thời gian, cĩ thể thay đổi theo khơng gian. + Quá trình khơng ổn định: lượng nhiệt truyền qua một mặt cắt thay đổi theo cả thời gian và khơng gian. Các phương thức trao đổi nhiệt: + Dẫn nhiệt: là quá trình vận chuyển nhiệt lượng từ phần tử này đến phần tử khác của vật thể khi chúng tiếp xúc trực tiếp với nhau và cĩ nhiệt độ khác nhau. Thường quá trình này chỉ xảy ra trong cùng một vật thể. Các phân tử cĩ nhiệt độ cao hơn cĩ chuyển động dao động mạnh, va chạm với các phân tử lân cận, truyền cho chúng phần động năng của mình và cứ như thế năng lượng nhiệt được truyền đi mọi phía của vật thể. Quá trình dẫn nhiệt cĩ thể xảy ra trong mơi trường khí hay lỏng nếu như tồn bộ khối khí và lỏng này đứng yên hay chảy dịng. + Nhiệt đối lưu (cấp nhiệt): là hiện tượng vận chuyển nhiệt lượng do các phần tử chất lỏng hoặc khí đổi chỗ trong khơng gian. Hiện tượng đổi chỗ của các phần tử khí hoặc lỏng này cĩ thể tự nhiên hay cưỡng bức. Đối lưu tự nhiên xảy ra khi giữa các phần tử cĩ nhiệt độ khác nhau và cĩ khối lượng riêng khác nhau. Cịn đối lưu cưỡng bức là dùng cơng bên ngồi như: bơm, khuấy trộn để tạo đối lưu. + Nhiệt bức xạ: là hiện tượng vận chuyển nhiệt lượng từ vật thể nĩng đến vật thể nguội trong khơng gian dưới dạng các tia năng lượng gọi là tia bức xạ. TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH Page 2
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản II Nhiệt phát ra từ vật thể nĩng thành những tia bức xạ lan truyền trong khơng gian, đến một chỗ nào đĩ thì tồn bộ hay một phần của các tia năng lượng này được một vật thể nguội hấp thụ và biến đổi thành nhiệt năng. *Chú ý: Cả 3 hiện tượng trên đều xảy ra đồng thời, ít khi nào tách riêng biệt nhau, nhưng tùy trường hợp cụ thể mà một trong 3 hiện tượng đĩ đĩng vai trị chủ yếu, cịn các hiện tượng kia là thứ yếu. Câu hỏi củng cố: 1. Thế nào là dẫn nhiệt, đối lưu nhiệt và bức xạ nhiệt. Bài hướng dẫn 2: CÁC PHƯƠNG THỨC TRAO ĐỔI NHIỆT 1. Dẫn nhiệt 1.1 Hệ số dẫn nhiệt Hệ số dẫn nhiệt của vật thể thì khác nhau, nĩ phụ thuộc vào cấu trúc, khối lượng riêng, hàm ẩm, áp suất và nhiệt độ của vật thể, thường nĩ được xác định bằng thực nghiệm. Thứ nguyên của độ dẫn nhiệt 2 o o  [=] J.m/s.m .oC [=] W/m.oC Vậy: hệ số dẫn nhiệt là lượng nhiệt (tính bằng Jun) dẫn qua bề mặt 1m2 trong thời gian 1 giây chênh lệch nhiệt độ trên 1m chiều dài theo phương pháp tuyến của mặt đẳng nhiệt là 1 độ. : biểu thị khả năng dẫn nhiệt của vật chất, do đĩ nĩ là đặc tính vật lý của vật chất.  Hệ số dẫn nhiệt  của một số vật liệu: Kim loại: 50-400 W/mC. Hợp kim: 10-120 W/mC. Nước: 0,597 W/mC (ở 20oC). Khơng khí: 0,0251 W/mC. (ở 200C). Vật liệu cách nhiệt: 0,035-0,173 W/mC.  Hệ số dẫn nhiệt của một số thực phẩm: Hệ số dẫn nhiệt của thực phẩm cĩ độ ẩm cao gần bằng hệ số của nước. TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH Page 3
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản II Rau quả (w>60%). = 0,148 + 0,00493w. (1) Thịt (60<w<80% 0-600C). = 0,08 + 0,0052w. (2) Thịt (65<w<85% -400C<t<00C). =0,28 + 0,019w –0,0092t. (3) Ví dụ: Ước tính hệ số dẫn nhiệt của thịt bị với ẩm độ là 60,1%. Đối với một số thực phẩm là hỗn hợp của các thành phần thì hệ số dẫn nhiệt được tính như sau:  =∑ ri. i Với ri là thành phần thể tích của cấu tử i. Thành phần này được xác định từ thành phần khối lượng gi và khối lượng riêng ρi của cấu tử và khối lượng riêng của hỗn hợp ρ. 1 ρ = ∑(gi/ ρi) Và ri = gi. ρ/ρi Bảng 1. Hệ số dẫn nhiệt của một số thành phần cơ bản của thực phẩm (ở 300C) Hệ số dẫn nhiệt (W/m.độ) Khối lượng riêng (kg/m3) Nước 0,6240 1000 Gluxit 0,2430 1590 Protit 0,2147 1314 Lipit 0,0979 913 Chất xơ 0,2208 1301 Chất khống 0,3716 2415 Bảng 2. Hệ số dẫn nhiệt của một số thực phẩm Sản phẩm Nhiệt độ ( 0C ) Hệ số dẫn nhiệt (W/m.độ) Rau quả, củ Bưởi - 1,3500 Cam 28 0,5800 Cà chua - 0,5279 Cà rốt - 0,6058 Chuối - 0,4811 Củ cải 28 0,6006 Dứa - 0,5486 TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH Page 4
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản II Hành 8,6 0,5746 Khoai tây - 0,554 Thịt, cá Cá -10 1,497 Thịt bị 5 0,5106 10 0,5227 Thịt gia cầm - 0,4119 Thịt heo 6 0,4881 59,3 0,5400 Các chất dạng lỏng Dầu đậu phọng 3,9 0,1679 Dầu mè - 0,1755 Nước cam -18 2,3880 Nước táo 80 0,6317 Sữa 20 0,5054 Các chất khác Lịng đỏ trứng 2,8 0,5435 Lịng trắng trứng - 0,338 Margarine - 0,2340 1.2 Định luật Fourier F q t1 t2 n n 1 2 Định luật Fourier cĩ thể được phát biểu như sau: Một nhiệt lượng q dẫn qua một nguyên tố bề mặt F sẽ tỷ lệ thuận với nhiệt độ, diện tích bề mặt và tỉ lệ nghịch với khoảng cách giữa hai mặt đẳng nhiệt. TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH Page 5
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản II Cơng thức Fourier: dt q .F. q >0 dn Với dt = t2 – t1 dn = n2 – n1. Trong đĩ: q: nhiệt lượng dẫn đi trong vật thể (J). : độ dẫn nhiệt (W/mđộ). n: khoảng cách giữa 2 mặt đẳng nhiệt (m). F: bề mặt vuơng gốc với dịng nhiệt (m2). Dấu “-“: biểu thị dịng nhiệt biến đổi theo chiều giảm nhiệt độ. Chứng minh cơng thức Fourier cĩ thể được chứng minh như sau: dt q .F. dn q .dn .dt F n2 q t2 dn .dt F n1 t1 q . n n . t t F 2 1 2 2 t t q .F. 2 1 n2 n1 1.3 Quá trình dẫn nhiệt trong trạng thái nhiệt ổn định  Dẫn nhiệt qua hình chữ nhật Cơng thức Fourier: q = -  .F.dt/dn n=n1 t=t1 n= n2 t= t2 Chứng minh tương tự như cơng thức Fourier ta được : Nhiệt độ t ở bất cứ nơi nào là : t = t1 - q (n- n1) / . F Ví dụ: Một mặt của miếng thép với chiều dày 1cm được giữ ở 1100C, và mặt kia ở 900C. Hệ số dẫn nhiệt của thép khơng rỉ là 17W/mC. 1. Hãy tính độ dẫn nhiệt cho mỗi mét vuơng của miếng thép. TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH Page 6
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản II 2. Hãy tính nhiệt độ ở độ dày 0,5cm của miếng thép.  Dẫn nhiệt qua hình ống qr = 2 L.(ti – t0)/ln(r0/ri) ri: bán kính trong r0: bán kính ngồi. Định luật Fourier: dt dt q .F. .2 .r.L. r dr dr Với t = ti tại r = ri t =t0 r = r0 q r0 dr t0  dt 2 L r ri ti q r t ln r 0  t 0 2 L ri ti q r0 .ln . t0 ti 2 L ri 2 L.. t t q i 0 r ln 0 ri Ví dụ: Cĩ một ống đồng rỗng dài 5m, bán kính trong là 1cm, bán kính ngồi là 5cm. Mặt trong của ống được giữ ở nhiệt độ 250C trong khi đĩ mặt ngồi là 750C. Hệ số dẫn nhiệt của ống đồng là 386W/mC. Hãy tính mức độ truyền nhiệt từ bên trong ra bên ngồi. TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH Page 7
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản II  Dẫn nhiệt qua hình chữ nhật nhiều lớp Xét trường hợp 3 lớp: t1 A B C nA nB nC t2 Ta nghiên cứu hiện tượng dẫn nhiệt qua tường phẳng ba lớp khác nhau về chiều dày và về độ dẫn nhiệt. Giả sử thứ tự chiều dày của tường nA, nB, nC và độ dẫn nhiệt tương ứng là A, B, C. Nhiệt độ của 2 mặt ngồi của tường là t1 và t2 với t1>t2. Cịn nhiệt độ bên trong theo thứ tự tương ứng là tA, tB, tC Quá trình tiến hành trong trạng thái nhiệt ổn định, nghĩa là lượng nhiệt dẫn qua mỗi lớp tường đều như nhau.Vậy ta cĩ thể ứng dụng phương trình dẫn nhiệt qua từng lớp như sau: dt Từ định luật Fourier: q .F. dn dn dt q. .F q n t . F  q n t . A A F  A q nB t B . F B q nC tC . F C t = t1 – t2 t = tA+ tB + tC q n n n A B C t1 t2 . F A B C TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH Page 8
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản II Ví dụ: Cĩ một bức tường được làm bằng bốn lớp như hình vẽ. Độ dày mỗi lớp theo thứ tự sau: lớp A là 3cm, lớp B là 4cm, lớp C là 6cm và lớp D là 3cm. Dẫn xuất nhiệt của mỗi lớp như sau: lớp A là 45W/mC, lớp B là 0,11W/mC, lớp C là 0,3W/mC, lớp D là 0,02W/mC. Nhiệt độ bề mặt của lớp: lớp A là 1800C, lớp D là 300C. hãy tính nhiệt độ giao diện giữa lớp B và lớp C. A B C D 1800C 3 4 6 30 0 C 3 300C 2. Nhiệt đối lưu (cấp nhiệt) Trong mơi trường lỏng và khí, hiện tượng vận chuyển nhiệt lượng chủ yếu là bằng đối lưu. Quá trình vận chuyển nhiệt lượng từ chất lỏng (hay khí) đến tường hoặc thành thiết bị tiếp xúc với nĩ, hay ngược lại, gọi là quá trình cấp nhiệt. Vậy thực chất quá trình cấp nhiệt là quá trình trao đổi nhiệt bằng đối lưu (đối lưu tự nhiên và đối lưu cưỡng bức). + Đối lưu tự nhiên: do sự chênh lệch khối lượng riêng của các phần tử lỏng hay khí làm chúng chuyển động. + Đối lưu cưỡng bức: là sự chuyển động của chất lỏng hoặc khí do cĩ tác dụng của một cơng cơ học bên ngồi như bơm, quạt, cánh khuấy Đối lưu cưỡng bức thì hiện tượng trao đổi nhiệt mạnh hơn so với đối lưu tự nhiên. 2.1. Định luật về cấp nhiệt Quá trình cấp nhiệt nĩi chung rất phức tạp nên việc tính tốn rất khĩ chính xác. Để đơn giản việc tính tốn, người ta dựa vào định luật Newton, tức là định luật cơ bản về cấp nhiệt. Định luật Newton được phát biểu như sau: Một nhiệt lượng q do một nguyên tố bề mặt F của vật thể cĩ nhiệt độ tT cấp cho mơi trường xung quanh thì tỉ lệ với hiệu số nhiệt độ giữa vật thể và mơi trường Cơng thức Newton : q = .F.(tT - tm)Trong đĩ: TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH Page 9
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản II tt: nhiệt độ của vật thể. tm: nhiệt độ của mơi trường xung quanh. : hệ số tỷ lệ cịn gọi là hệ số cấp nhiệt, thường được xác định bằng thực nghiệm. Vậy: hệ số cấp nhiệt là lượng nhiệt do một đơn vị bề mặt của tường cấp cho mơi trường xung quanh (hay ngược lại nhận nhiệt từ mơi trường xung quanh) trong khoảng thời gian 1 giây và khi hiệu số nhiệt độ là 1 độ. 2.2. Các chuẩn số đồng dạng a. Chuẩn số Nusselt (Nu): đặc trưng cho cường độ trao đổi nhiệt giữa chất tải nhiệt và thành thiết bị: .d Nu =  Ở đây: : hệ số cấp nhiệt, W/m2 độ. : hệ số dẫn nhiệt, W/m độ. d: kích thước hình học, m. (Nếu là ống thì d là đường kính ống cịn nếu tấm thẳng đứng thì d là chiều cao ) b. Chuẩn số Prandtl (Pr): đặc trưng cho tính chất vật lý của chất tải nhiệt. Cp. Pr =  Ở đây: Cp: nhiệt dung riêng của chất tải nhiệt, J/kg độ. : độ nhớt động lực của chất tải nhiệt, N.S/m2. : hệ số dẫn nhiệt, W/m độ. c. Chuẩn số Reynolds (Re): đặc trưng cho chế độ chuyển động của chất lỏng. d.w. Re =  Ở đây: TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH Page 10
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản II d: kích thước hình học (đường kính ống ), m. w: tốc độ chuyển động của chất tải nhiệt, m/s. : khối lượng riêng của chất tải nhiệt, kg/m3. : độ nhớt của chất tải nhiệt, N.S/m2. d. Chuẩn số Grat-cốp (Gr): đặc trưng cho chế độ chuyển động trong đối lưu tự nhiên: gl3 Gr = . 2.. t 2 Ở đây: g: gia tốc trọng trường, m/s2 l: kích thước hình học, m. : độ nhớt của chất tải nhiệt. N.S/m2. : khối lượng riêng của chất tải nhiệt. kg/m3. : hệ số giản nở thể tích của chất tải nhiệt. t: hiệu số nhiệt độ giữa thành thiết bị và mơi trường, 0C. Vậy khi biết chuẩn số Nu, ta cĩ thể xác định được hệ số cấp nhiệt theo cơng thức: Nu. 2 = , W/m độ. l Dựa vào các ý nghĩa của chuẩn số trên ta cĩ thể tìm được hệ số cấp nhiệt.  Ta xét trường hợp lưu chất chảy theo chiều dọc ống cĩ chế độ chảy rối, chảy quá độ, chảy màng. Re 10.000: chảy rối * Với chế độ chảy rối ta dùng cơng thức: 0,8 0,43 0,25 Nu = 0,021.1.Re .Pr (Pr/Prw) Hệ số hiệu chỉnh 1 được tính dựa trên tỷ lệ giữa chiều dài với đường kính ống cho ở bảng sau: TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH Page 11
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản II L/d 10 20 30 40 50 và lớn hơn 50 Re 1.104 1,23 1,13 1,07 1,03 1 2.104 1,18 1,10 1,05 1,02 1 5.104 1,13 1,08 1,04 1,02 1 1.104 1,10 1,06 1,03 1,02 1 1.104 1,05 1,03 1,02 1,01 1 * Với chế độ chảy màng ta dùng cơng thức: 0,33 0,43 0,1 0,25 Nu = 0,15.1.Re .Pr .Gr (Pr/Prw) Hệ số hiệu chỉnh 1 đối với chế độ chảy tầng cho ở bảng sau: L/d 10 15 20 30 40 50 và lớn hơn 50 1 1,28 1,18 1,12 1,05 1,02 1 3. Nhiệt bức xạ 3.1. Khái niệm cơ bản Tất cả các vật thể cĩ nhiệt độ cao hơn 00K thì đều cĩ phát ra những tia năng lượng dưới dạng những tia bức xạ lan truyền ra khơng gian xung quanh vật thể. Như thế chứng tỏ năng lượng đã biến thành tia bức xạ. Nếu vật thể cĩ nhiệt độ càng cao thì nhiệt lượng truyền đi dưới dạng tia năng lượng càng lớn. Các tia bức xạ khi gặp một vật thể khác thì cĩ thể bị hấp thụ tồn bộ hay một phần để biến đổi thành nhiệt năng.(nhiệt năng năng lượng tia bức xạ nhiệt năng). Về bản chất vật lý thì bức xạ nhiệt cũng giống như bức xạ ánh sáng, cũng tuân theo các định luật phản xạ, khúc xạ và hấp thụ, cũng truyền theo một đường thẳng, cũng xuyên qua hồn tồn khoảng chân khơng với tốc độ khơng đổi là 3.1010cm/s. Nhưng giữa chúng chỉ khác nhau về bước sĩng: các tia ánh sáng nhìn được bằng mắt thường thì cĩ bước sĩng là 0,4-0,8, cịn các tia bức xạ nhiệt khơng nhìn được bằng mắt thường (ví dụ như tia hồng ngoại thì cĩ bước sĩng là 0,8-40). TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH Page 12
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản II Hãy xét một chùm tia bức xạ mang một năng lượng Q (j), đập vào bề mặt một vật thể trong trường hợp tổng quát nhất năng lượng đĩ sẽ chia ra 3 phần: + Một phần năng lượng QA được vật thể hấp thụ để biến đổi thành nhiệt năng. + Một phần năng lượng QR bị phản xạ trở lại. + Một phần năng lượng QD khúc xạ qua vật thể. Vậy theo định luật bảo tồn năng lượng ta cĩ: Q= QA+ QR + QD. Hoặc QA Ta ký hiệu: QA/Q=A, QR/Q=R, QD/Q=D. Thế thì: A+ R+D =1. Người ta gọi A là khả năng hấp thụ của vật thể, R là khả năng phản xạ và D là khả năng khúc xạ của vật thể. Trong kỹ thuật, ta ít gặp vật thể khúc xạ hồn tồn, nên: A +R =1 (cịn D 0). Những vật thể cĩ bề mặt hấp thụ hồn tồn các tia năng lượng đập lên nĩ gọi là vật đen tuyệt đối hoặc vật đen lý tưởng. Khi đĩ thì A=0,9-0,95(A 1)và R 0. Những vật thể cĩ bề mặt phản xạ hồn tồn các tia bức xạ đập lên nĩ gọi là vật trắng tuyệt đối hoặc vật trắng lý tưởng. Khi đĩ thì R 1 và A=0. Nhưng trong thực tế khơng cĩ vật đen tuyệt đối và vật trắng tuyệt đơi mà chỉ cĩ những vật thể vừa cĩ khả năng hấp thụ vừa cĩ khả năng phản xạ các tia bức xạ, những vật thể đĩ gọi là vật xám. TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH Page 13
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản II 3.2. Định luật Stefan-Boltzmann Khả năng bức xạ của vật thể: là năng lượng nhiệt do một đơn vị bề mặt của vật thể bức xạ trong một đơn vị thời gian. Nếu ta ký hiệu năng lượng bức xạ của vật thể trong một giây là Q (j/s), bề mặt của vật thể là F(m2), thì khả năng bức xạ của vật thể cĩ thể biểu diễn theo cơng Q E 2 F ( j / m .s) thức: 4 Cơng thức Stefan-Boltzmann: E0= C0..T Định luật: khả năng bức xạ của vật thể tỉ lệ bậc bốn với nhiệt độ tuyệt đối của bề mặt vật thể. Trong đĩ: -8 2 4 C0: hệ số Stefan-Boltzmann, C0 = 5,669.10 W/m K . T: nhiệt độ tuyệt đối, 0K (0K = 0C +273) : tỉ số phát xạ (0-1), tỉ số  của thể đen là 1. K0 là hằng số bức xạ của vật đen tuyệt đối. 4. Truyền nhiệt Khái niệm: Quá trình vận chuyển nhiệt lượng từ một lưu thể này sang lưu thể khác qua một tường ngăn cách gọi là truyền nhiệt. Vậy truyền nhiệt bao gồm cả cấp nhiệt, dẫn nhiệt và bức xạ nhiệt. Dựa theo nhiệt độ làm việc của lưu thể mà người ta chia ra truyền nhiệt đẳng nhiệt và truyền nhiệt biến nhiệt. + Truyền nhiệt đẳng nhiệt xảy ra trong trường hợp nhiệt độ của hai lưu thể đều khơng thay đổi theo thời gian và khơng gian, tức là hiệu số nhiệt độ giữa 2 lưu thể là một hằng số ở mọi vị trí và mọi thời gian. (Ví dụ dùng hơi nước để cung cấp nhiệt cho chất lỏng đang sơi). + Truyền nhiệt biến nhiệt xảy ra trong trường hợp nhiệt độ của lưu thể cĩ thay đổi trong quá trình làm việc, do đĩ hiệu số nhiệt độ giữa 2 lưu thể cĩ thay đổi. Trong truyền nhiệt biến nhiệt người ta cịn phân biệt: TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH Page 14
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản II * Truyền nhiệt biến nhiệt ổn định: tức là trường hợp hiệu số nhiệt độ giữa 2 lưu thể biến đổi theo vị trí nhưng khơng biến đổi theo thời gian. (Trường hợp này chỉ xảy ra đối với các quá trình làm việc liên tục). * Truyền nhiệt biến nhiệt khơng ổn định: tức là trường hợp hiệu số nhiệt độ giữa 2 lưu thể đều thay đổi theo vị trí và thời gian. (Trường hợp này chỉ xảy ra trong các quá trình làm việc gián đoạn). 4.1. Truyền nhiệt đẳng nhiệt qua tường phẳng Hình 1.1 Đặc trưng biến đổi nhiệt khi truyền nhiệt qua tường phẳng. Giả sử cĩ một tường phẳng một lớp cĩ chiều dày , bề mặt tường F, độ dẫn nhiệt , một phía của tường là lưu thể nĩng cĩ nhiệt độ t1 và một phía là lưu thể nguội cĩ nhiệt độ t2. Hệ số cấp nhiệt từ lưu thể nĩng đến tường là 1 và từ tường đến lưu thể nguội là 2 . Quá trình truyền nhiệt từ lưu thể nĩng đến lưu thể nguội gồm 3 giai đoạn: + Nhiệt truyền từ lưu thể nĩng đến mặt tường (cấp nhiệt). + Nhiệt dẫn xuyên qua tường (dẫn nhiệt). + Nhiệt truyền từ mặt tường đến lưu thể nguội (cấp nhiệt). Ta xét quá trình trong trạng thái nhiệt ổn định, do đĩ lượng nhiệt vận chuyển qua mỗi giai đoạn trong khoảng thời gian  đều như nhau. Dựa vào tính chất vận chuyển nhiệt lượng qua từng giai đoạn mà thành lập phương trình sau: + Cấp nhiệt bên lưu thể nĩng: (ta coi t1=tm1 là nhiệt độ của màng phía lưu thể nĩng): q = 1 .F.(t1-tT1) Hoặc q/ 1 = F.(t1-tT1). (a) + Dẫn nhiệt qua tường: q = /.F.(tT1-tT2). Hoặc: q./ = F.(tT1-tT2). (b) + Cấp nhiệt bên lưu thể nguội: (ta coi t2=tm2), q = 2.F.(tT2-t2). TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH Page 15
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản II Hoặc: q/ 2 = F.(tT2-t2) (c). Cộng 3 phương trình a,b,c ta được: 1  1 q F. t1 t 2 1  2 Chuyển vế: 1 q .F. t1 t 2 1  1 1  2 Ta đặt: 1 k 1  1 1  2 Và t=(t1-t2), thì ta cĩ: q = k .F. t (W) Đây là phương trình truyền nhiệt đẳng nhiệt qua tường phẳng một lớp. 4.2. Truyền nhiệt đẳng nhiệt qua tường ống một lớp Hình 1.2. Sơ đồ truyền nhiệt qua tường ống một lớp Ta xét một tường hình ống bán kính trong là r1, bán kính ngồi là r2, chiếu dày , độ dẫn nhiệt  và chiều dài L. Lưu thể nĩng đi bên trong ống cĩ nhiệt độ t1, lưu thể nguội đi ngồi ống cĩ nhiệt độ t2. Hệ số cấp nhiệt của lưu thể nĩng là 1 và của lưu thể nguội là 2. Cũng như trong tường phẳng, nhiệt lượng truyền từ lưu thể nĩng sang lưu thể nguội phải qua 3 giai đoạn: TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH Page 16
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản II + Từ lưu thể nĩng đến mặt trong của tường ống. + Nhiệt dẫn xuyên qua tường ống. + Từ mặt ngồi của tường ống đến lưu thể nguội. Vì quá trình truyền nhiệt ổn định nên trong khoảng thời gian , lượng nhiệt qua 3 giai đoạn trên đều như nhau: ta lập phương trình cho từng giai đoạn: + Cấp nhiệt phía bên tường nĩng: q = 1(t1-tT1).F= 1(t1-tT1).2 .r1.L (a) + Nhiệt dẫn qua thành ống: q = /.F.(tT1-tT2) = 2 .L .(tT1-tT2) /ln(r2/r1) (b) + Cấp nhiệt phía tường nguội: q = 2.2 .r2(tT2-t2) (c) Cộng ba phương trình a, b, c ta được: 1 q 2 L. t1 t 2 1/ 1r1 1/  ln r2 / r1 1/ 2 r2 1 Đặt: k R 1/ 1r1 1/  ln r2 / r1 1/ 2 r2 Vậy q= k.2 L. t Đây là phương trình truyền nhiệt đẳng nhiệt qua tường ống một lớp. 4.3 Truyền nhiệt biến nhiệt ổn định và hiệu số nhiệt độ trung bình Trường hợp truyền nhiệt biến nhiệt ổn định, hiệu số nhiệt độ giữa hai đối lưu thể biến đổi theo vị trí (khơng gian) nhưng khơng biến đổi theo thời gian (tức là nhiệt độ đầu và nhiệt độ cuối của từng lưu thể đều khác nhau và hệ số nhiệt độ của hai lưu thể ở những vị tri tương ứng khác nhau). Bởi vậy ta khơng thể tính lượng nhiệt truyền đi với t =(t1-t2) như trong phương trình truyền nhiệt đẳng nhiệt được mà phải tính theo hiệu số nhiệt độ trung bình. a. Chiều chuyển động của lưu thể Chiều chuyển động của lưư thể ở hai phía bề mặt trao đổi nhiệt quan hệ rất nhiều đến quá trình truyền nhiệt. Qua thực tế phân loại như sau: + Chảy xuơi chiều: lưu thể 1 và 2 chảy song song và cùng chiều theo tường ngăn cách. (hình a) + Chảy ngược chiều: lưu thể 1 và 2 chảy song song nhưng ngược chiều nhau theo tường ngăn cách. (hình b) + Chảy chéo nhau: lưu thể 1 và 2 chảy theo phương vuơng gĩc nhau (hình c) TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH Page 17
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản II + Chảy hỗn hợp: lưu thể 1 chỉ chảy theo 1 hướng nào đấy, cịn lưu thể 2 lúc thì chảy cùng chiều lúc thì chạy ngược chiều với lưu thể 1. (hình d) Trong tất cả 4 trường hợp trên, nhiệt độ của hai lưu thể đều thay đổi. Lưu thể nĩng giảm nhiệt độ từ nhiệt độ đầu (t1đ) đến nhiệt độ cuối (t1c). Cịn lưu thể nguội sẽ tăng nhiệt độ giữa hai lưu thể cũng thay đổi từ (t2đ) đến (t2c). Do đĩ hiệu số nhiệt độ giữa hai lưu thể cũng thay đổi trị số đầu ( tđ) đến trị số cuối ( tc). b. Hiệu số nhiệt độ trung bình  Xét hai lưu thể chảy xuơi chiều dọc theo bề mặt trao đổi nhiệt độ F. Nhiệt độ của lưu thể nĩng giảm cịn hiệt độ của lưu thể nguội tăng. Nhận thấy nhiệt độ của hai lưu thể đều thay đổi dọc theo bề mặt trao đội nhiệt nhưng ở từng điểm thì nhiệt độ khơng thay đổi theo thời gian. t t1đ t1c t2c t2đ F Ký hiệu: t =(t1-t2) : hiệu số nhiệt độ ở vị trí bất kỳ. tđ = t1đ-t2đ : hiệu số nhiệt độ ban đầu. tc = t1c-t2c : hiệu số nhiệt độ cuối. t t t c (1) tb t ln tc * Chú ý: nếu trong quá trình trao đổi nhiệt, nhiệt độ của lưu thể biến đổi ít, tức là khi tỉ số tđ / tc <2 thì hiệu số nhiệt độ trung bình cĩ thể tính gần đúng như sau: ttb= ( tđ + tc)/2. TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH Page 18
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản II  Trường hợp chảy ngược chiều, ta vẫn dùng phương trình (1), trong đĩ hiệu số nhiệt độ lớn làm hiệu số nhiệt độ ban đầu ( tđ) và hiệu số nhiệt độ nhỏ làm hiệu số nhiệt độ cuối ( tc). (a) (b) Trường hợp (a): tđ = t1c-t2đ Trường hợp (b): tđ = t1đ-t2c tc = t1c-t2đ tc = t1đ-t2c Câu hỏi củng cố: 1. Phát biểu nội dung định luật Fourier. 2. Phát biểu nội dung định luật Newton. 3. Phát biểu nội dung định luật Stefan-Boltzmann. Bài tập: Bài 1: Một căn phịng dài 20m, rộng 8m, cao 2,5m cĩ vách tường bằng gạch dầy 20cm. Nhiệt độ trung bình ngồi trời là 320C và trong phịng là 250C. Hệ số dẫn nhiệt của gạch là 0,25W/mđộ. Tính lượng nhiệt truyền qua vách từ 8 giờ sáng đến 5 giờ chiều? Bài 2: Để gia nhiệt cho nước trong một bình lớn thì cần 6900W. Để làm được điều này thì phải cĩ 1 lượng nhiệt cung cấp bằng việc cho 1 chiếc sục hơi nước vào trong bình. Chiếc sục này là 1 ống thép, cĩ hình giống như 1 cuộn dây với đường kính trong là 25mm ở 1200C và đường kính ngồi là 30mm ở 1150C. Hãy tính chiều dài của chiếc sục đĩ để đạt tới sự truyền nhiệt theo yêu cầu. Cho hệ số dẫn nhiệt của ống thép là 40W/mđộ. Bài 3: Tường lị cĩ 2 lớp. Lớp gạch chịu lửa cĩ độ dày 500mm, lớp gạch xây dựng cĩ độ dày 250mm. Nhiệt độ bên trong của lị là 13000C, nhiệt độ xung quanh phịng là 250C. a) Xác định nhiệt tổn thất từ bề mặt tường. b) Nhiệt độ tại vùng tiếp xúc giữa gạch chịu lửa và gạch xây dựng. 2 Hệ số cấp nhiệt từ khí trong lị đến tường 1 = 30W/m C. 2 Hệ số cấp nhiệt từ tường đến khơng khí mơi trường 2 = 14W/m C. Hệ số dẫn nhiệt của gạch chịu lửa 1 = 1 W/mC. Hệ số dẫn nhiệt của gạch xây dựng 2 = 0,5 W/mC TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH Page 19
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản II Bài 4: Một thanh thép cĩ nhiệt độ là 7270C, độ đen là 0,7. Tính khả năng bức xạ của thanh thép. Nếu nhiệt độ giảm 2 lần thì khả năng bức xạ giảm mấy lần. 2 4 Cho C0 =5,699.10-8W/m .K . Bài 5: Nước trái cây được làm nguội liên tục trong một thiết bị truyền nhiệt, vận hành theo sơ đồ ngược chiều. Nhiệt độ của nước trái cây giảm từ 800C xuống cịn 300C. Bên ngồi ống là nước cĩ nhiệt độ vào là 200C và nhiệt độ ra là 290C. Tính sự chênh lệch nhiệt độ. Bài 6: Nước cam được thanh trùng trong bộ trao đổi nhiệt hoạt động theo 2 sơ đồ ngược chiều và xuơi chiều. Hơi nước để gia nhiệt cho nước cam cĩ nhiệt độ vào là 1100C và nhiệt độ ra là 1000C. Nhiệt độ nước cam tăng từ 300C đến 900C. Tính sự chênh lệch nhiệt độ và so sánh 2 trường hợp trên. TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH Page 20
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản II KẾT QUẢ HỌC TẬP 2: XÁC ĐỊNH QUÁ TRÌNH CƠ ĐẶC TRONG CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM. Bài hướng dẫn 1: KHÁI NIỆM QUÁ TRÌNH CƠ ĐẶC Cơ đặc là quá trình làm tăng nồng độ của chất rắn hồ tan trong dung dịch bằng cách tách bớt một phần dung mơi ở dạng hơi. Quá trình cơ đặc thường tiến hành ở trạng thái sơi, nghĩa là áp suất hơi riêng phần của dung mơi trên mặt dung dịch bằng áp suất làm việc của thiết bị. Quá trình cơ đặc được ứng dụng rộng rãi trong cơng nghiệp hố học, thực phẩm như cơ đặc xút, muối, đường, sữa Khi tách các chất rắn hồ tan ra khỏi dung mơi thường cĩ kèm theo quá trình kết tinh. Hơi tạo thành khi dung dịch bốc hơi gọi là hơi thứ, hơi thứ đem dùng ở ngồi hệ thống cơ đặc gọi là hơi phụ. Quá trình cơ đặc cĩ thể thực hiện ở áp suất khác nhau, khi làm việc ở áp suất thường thì cĩ thể dùng thiết bị hở, cịn khi làm việc ở áp suất khác thì dùng thiết bị kín. Truyền nhiệt trong quá trình cơ đặc cĩ thể thực hiện trực tiếp hay gián tiếp. Truyền nhiệt trực tiếp như dùng khĩi lị cho tiếp xúc với dung dịch, cịn truyền nhiệt gián tiếp thường dùng hơi bão hồ để đốt nĩng. Quá trình cơ đặc cĩ thể tiến hành trong thiết bị một nồi hoặc nhiều nồi. + Khi cơ đặc một nồi, nếu muốn sử dụng hơi thứ để đốt nĩng lại thì phải nén hơi thứ đến áp suất của hơi đốt (gọi là thiết bị cĩ bơm nhiệt). + Khi cơ đặc nhiều nồi thì dung dịch đi từ nồi nọ sang nồi kia, hơi thứ của nồi trước làm hơi đốt cho nồi sau. Quá trình cơ đặc cĩ thể tiến hành liên tục hay gián đoạn. Câu hỏi củng cố: 1. Nêu định nghĩa quá trình cơ đặc. TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH Page 21
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản II Bài hướng dẫn 2: MỤC ĐÍCH VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐẶC 1. Cơ đặc một nồi 1.1. Sơ đồ dây chuyền sản xuất Hình 2.1. Sơ đồ dây chuyền cơng nghệ cơ đặc 1. Thùng chứa dung dịch 2. Bơm. 3. Thùng cao vị. 4. Lưu lượng kế. 5. Thiết bị đun nĩng. 6. Thiết bị cơ đặc. 7. Bơm sản phẩm 8. Thùng chứa sản phẩm. 9. Thiết bị ngưng tụ chân cao. 10. Bộ phận phân ly bọt. 11. Ống bazomet 12. Thùng chứa nước ngưng. 13. Ống chảy tràn TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH Page 22
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 Cơ đặc một nồi thường dùng khi năng suất nhỏ và khi nhiệt năng khơng cĩ giá trị kinh tế lớn. Cơ đặc một nồi cĩ thể làm việc gián đoạn hay liên tục. Quá trình cơ đặc (một hay nhiều nồi) thường thực hiện trong chân khơng vì nĩ cĩ ưu điểm sau: + Khi áp suất giảm thì nhiệt độ sơi của dung dịch giảm, suy ra hiệu số nhiệt độ giữa hơi đốt và dung dịch sẽ tăng, do đĩ cĩ thể giảm được bề mặt truyền nhiệt. + Khi cơ đặc chân khơng, hơi đốt cĩ thể dùng ở áp suất thấp, điều đĩ rất cĩ lợi khi ta dùng hơi thải của quá trình sản xuất khác. + Cơ đặc chân khơng cho phép ta cơ đặc những dung dịch cĩ nhiệt độ cao hay dung dịch khi sơi ở áp suất thường cĩ thể sinh ra những phản ứng phụ khơng cần thiết (oxy hĩa, keo hố, đường hố ) và cần phải cĩ hơi đốt ở nhiệt độ cao. Do nhiệt độ sơi của dung dịch thấp nên tổn thất ra mơi trường xung quanh nhỏ hơn so với cơ đặc ở áp suất thường. 1.2. Thuyết minh qui trình cơng nghệ Dung dịch dầu từ thùng chứa 1 bơm lên thùng cao vị 3 nhờ bơm 2, sau đĩ chảy qua lưu lượng kế 4 để vào thiết bị đun nĩng 5. Ở đây dung dịch được đun nĩng đến nhiệt độ sơi rồi đi vào thiết bị cơ đặc 6 và thực hiện quá trình bốc hơi trong thiết bị này. Hơi thứ và khí khơng ngưng đi ra ở phần trên vào thiết bị ngưng tụ 9. Nước lạnh và nước ngưng tụ chảy xuống bể chứa 12 theo ống bazomet 11. Hơi chưa ngưng hết và khí khơng ngưng đi qua thiết bị tách bọt 10 rồi được thải ra ngồi nhờ bơm chân khơng. Phần chất lỏng tách được cũng tập trung về thùng chứa 12. Dung dịch sau khi cơ đặc đến nồng độ đạt yêu cầu được bơm 7 đưa về thùng chứa 8. 2.Cơ đặc nhiều nồi Khi cơ đặc một nồi thì tốn nhiều hơi đốt, như vậy là khơng kinh tế. Do đĩ cần sử dụng cơ đặc nhiều nồi để lợi dụng hơi thứ làm hơi đốt. Phương pháp này cĩ ý nghĩa kinh tế cao về mặt sử dụng nhiệt. * Nguyên tắc cơ đặc nhiều nồi cĩ thể tĩm tắt như sau: + Nồi thứ 1: dung dịch được đun bằng hơi đốt. Hơi thứ nồi 1 bốc lên lấy làm hơi đốt để đun nĩng nồi thứ 2. Ở nồi 2 nhờ áp suất thấp mà nhiệt độ sơi của dung dịch thấp hơn nồi 1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 + Kết quả của cơ đặc nhiều nồi là: nếu dùng 1 kg hơi đốt thì ta cĩ thể thu được từ 3-5 kg hơi thứ. Như vậy lượng hơi đốt giảm đi theo tỷ lệ với việc tăng số nồi. (Bởi vì ta dùng hơi thứ của nồi trước làm hơi đốt cho nồi sau, khơng phải dùng hơi sống từ lị hơi đưa sang). + Hơi thứ ở nồi cuối cùng vào thiết bị ngưng tụ. Cịn dung dịch đi vào nồi 1 được bốc hơi một phần, sau đĩ đi sang nồi sau và tiếp tục bốc hơi. * Điều kiện cơ bản để cơ đặc nhiều nồi là: nhiệt độ sơi của nồi trước lớn hơn nhiệt độ sơi của nồi sau, nghĩa là áp suất hơi thứ của nồi trước lớn hơn áp suất hơi thứ nồi sau. Do đĩ áp suất trong các nồi của hệ thống cơ đặc sẽ giảm dần từ nồi đầu đến nồi cuối. Thường thì nồi đầu làm việc ở áp suất cao hơn áp suất khí quyển, cịn nồi cuối thì áp suất nhỏ hơn áp suất khí quyển (chân khơng). Để tạo được chân khơng ở các nồi cuối, người ta đặt ở cuối hệ thống 1 bơm chân khơng để hút chân khơng. Tùy theo đường đi của hơi đốt và dung dịch mà hệ thống cơ đặc nhiều nồi cĩ thể làm việc xuơi chiều, ngược chiều và song song. 2.1. Sơ đồ nguyên tắc làm việc của các hệ thống 2.1.1. Hệ thống làm việc xuơi chiều Dung dịch đi từ nồi I II III nhờ chênh lệch áp suất trong các nồi. Cịn hơi đốt đi từ nồi I II III nhờ ngưng tụ tạo chân khơng và hút chân khơng bằng bơm chân khơng. Hệ thống cơ đặc xuơi chiều được dùng phổ biến hơn cả trong cơng nghiệp hĩa chất và thực phẩm. Ưu nhược điểm của hệ thống: + Dung dịch tự di chuyển từ nồi trước sang nồi sau nhờ chênh lệch áp suất giữa các nồi. + Do nhiệt độ sơi của nồi trước lớn hơn nhiệt độ sơi của nồi sau, nên dung dịch đi vào mỗi nồi đều cĩ nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sơi, kết quả là ta cĩ một lượng nhiệt thừa và lượng nhiệt này sẽ làm bốc hơi khi một lượng nước gọi là quá trình tự bốc hơi. Đối với dung dịch đi vào nồi đầu cĩ nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ sơi, thì cần tốn thêm một lượng hơi đốt để đun nĩng dung dịch. Vì vậy, khi cơ đặc xuơi chiều, dung dịch trước khi vào nồi một, thường được đun nĩng sơ bộ bằng hơi phụ hoặc nước ngưng tụ. TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 + Khuyết điểm của cơ đặc xuơi chiều là nhiệt độ ở các nồi sau thấp dần, nhưng nồng độ của dung dịch lại tăng dần làm cho độ nhớt của dung dịch tăng nhanh kết quả là hệ số truyền nhiệt sẽ giảm đi từ nồi đầu đến nồi cuối. Hình 2.2.Sơ đồ hệ thống cơ đặc 3 nồi xuơi chiều 2.1.2. Hệ thống làm việc ngược chiều: Hơi đốt đi từ nồi I II III nhờ chênh lệch áp suất trong các nồi. Cịn dung dịch đi từ nồi III II I do bơm vận chuyển dung dịch vì áp suất ở nồi I>II>III nên dung dịch khơng tự cháy được. Ưu nhược điểm của hệ thống: + Dung dịch cĩ nồng độ cao nhất sẽ đi vào nồi I cĩ nhiệt cao nhất, do đĩ độ nhớt khơng tăng mấy nên hệ số truyền nhiệt cũng khơng giảm mấy. + Lượng nước bốc hơi ở nồi I nhỏ nên cần lượng hơi đốt (hơi sống) ít, lượng nước bốc hơi ở nồi cuối (III) lớn nên cần lượng nước lạnh để ngưng tụ hơi lớn. + Phải dùng bơm để vận chuyển dung dịch nên tốn thêm năng lượng. Hình 2.3. Sơ đồ hệ thống cơ đặc 3 nồi ngược chiều TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 2.1.3. Hệ thống làm việc song song Dung dịch vào đồng thời trong các nồi, sản phẩm lấy ra đồng thời ở mỗi nồi. Hơi đốt vào nồi I, hơi thứ của nồi I làm hơi thứ cho nồi II và hơi thứ nồi II làm hơi đốt cho nồi III. Cịn hơi thứ của nồi III đi vào thiết bị ngưng tụ và khí khơng ngưng sẽ được bơm chân khơng hút thải ra ngồi. Hệ thống cơ đặc song song chỉ dùng khi yêu cầu nồng độ của dung dịch ra khơng cao lắm, hoặc khi dung dịch cơ đặc cĩ kết tinh vì khi dung dịch cĩ kết tinh thì việc di chuyển từ nồi nọ sang nồi kia dễ bị tắt ống. Hình 2.4. Sơ đồ hệ thống cơ đặc 3 nồi song song. Câu hỏi củng cố: 1. Thuyết minh qui trình cơng nghệ cơ đặc một nồi. 2. Cơ đặc trong mơi trường chân khơng cĩ ưu điểm gì? 3. Ưu điểm của hệ thống cơ đặc 3 nồi xuơi chiều. Bài hướng dẫn 3: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CƠ ĐẶC 1. Nồng độ ban đầu và cuối của dung dịch Nồng độ đầu và cuối của dung dịch ảnh hưởng rất nhiều vào quá trình cơ đặc. Giả sử ta cần nồng độ cuối của dung dịch là như nhau thì nếu nồng độ của nguyên liệu ban đầu cao thì quá trình cơ đặc diễn ra nhanh hơn và ngược lại. 2. Thời gian cơ đặc Cơ đặc trong thời gian dài sẽ làm cho sản phẩm mất đi một số chất dinh dưỡng, làm tốn hao nhiên liệu dẫn đến tăng giá thành sản phẩm. 3. Nhiệt độ Nhiệt độ cũng ảnh hưởng rất lớn đến quá trình cơ đặc, trong quá trình sản xuất nước quả cơ đặc, mứt nếu nhiệt độ cơ đặc cao thì ảnh hưởng đến chất TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 lượng của sản phẩm như màu sắc bị biến đổi và tổn thất sinh tố. Nhiệt độ cơ đặc thấp thì khả năng trao đổi nhiệt trong sản phẩm thấp. 4. Tính chất của dung dịch Các thơng số lý hố của dung dịch như độ nhớt, khối lượng riêng Khi dung dịch cĩ độ nhớt cao làm cản trở quá trình khuếch tán của dung dịch dẫn đến quá trình truyền nhiệt giảm. 5. Đặc điểm thiết bị Quá trình cơ đặc phụ thuộc rất nhiều vào thiết bị, cĩ hai loại thiết bị cơ đặc: Thiết bị cơ đặc hở: làm việc ở áp suất thường nên nhiệt độ sơi cao, làm giảm chất lượng của sản phẩm. Thiết bị cơ đặc kín: làm việc với áp suất chân khơng nên nhiệt độ sơi của sản phẩm giảm khơng ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm. Ít tốn nhiên liệu hơn thiết bị cơ đặc hở. Câu hỏi củng cố: 1. Hãy nêu các yếu tố ảnh hưởng đến hệ thống cơ đặc. Bài hướng dẫn 4: TÍNH TỐN QUÁ TRÌNH CƠ ĐẶC 1. Cân bằng vật liệu của cơ đặc một nồi: Phương trình cân bằng vật liệu cua hệ thống cơ đặc một nồi là: Gđ = Gc+ W (a) Hay Gđ.xđ = Gc.xc (b) Ở đây: Gđ,Gc: lượng dung dịch đầu và cuối, Kg/h. W: lượng nước bốc hơi (hơi thứ), Kg/h. xđ,xc: nồng độ đầu và cuối, phần khối lượng. Từ 2 phương trình (a) và (b) ta rút ra: Lượng hơi thứ: W = Gđ.(1-xđ/xc) ,Kg/h. Và nồng độ cuối: Gd xd xc Gd W TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 2. Cân bằng nhiệt lượng: Ký hiệu: D: lượng hơi đốt, Kg/h : hàm lượng của hơi đốt, j/Kg. i: hàm nhiệt của hơi thứ, j/Kg. 0 tđ, tc: nhiệt độ đầu và cuối của dung dịch, C. : nhiệt độ của nước ngưng, 0C Qxq: nhiệt tổn thất ra mơi trường xung quanh. Qc: nhiệt cơ đặc, Qc=0,01xc.Gc. q q: hiệu ứng nhiệt khi cơ đặc. Cn: nhiệt dung riêng của nước ,j/Kg độ. Vậy theo định luật bảo tồn năng lượng, ta cĩ tổng nhiệt vào bằng nhiệt ra: Gd Cd td D Gc .Cc .tc W.i D..Cn Qc Qxq Thay Gđ = Gc + W, ta cĩ cơng thức tính lượng hơi đốt cần thiết: Q Cctc Cd .td 0,01xc q i - Cdtd xq D Gc W  Cn  -C n  Cn Phương trình này dùng để xác định lượng hơi đốt tiêu hao trong quá trình cơ đặc. Nĩ gồm 3 phần: + Tiêu hao hơi đốt để thay đổi hàm nhiệt của dung dịch cơ đặc. + Tiêu hao hơi đốt để bốc hơi dung mơi. + Tiêu hao hơi đốt bù vào tổn thất nhiệt ra mơi trường xung quanh. Nhận thấy trị số của thành phần thứ nhất và thứ ba nhỏ hơn nhiều so với thành phần thứ hai nên khi tính gần đúng ta cĩ thể coi i- Cđtđ .Như vậy nếu muốn TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 bốc hơi 1 Kg nước cần phải dùng lượng hơi đốt tương đương, nghĩa là D/W=1,1:1,2. Bài tập: Bài 1: Tình lượng nước bốc hơi khi cơ đặc 50kg nước mía biết nồng độ chất khơ trong chè trong là 15độ Bx, nồng độ mật chè sau khi cơ đặc là 60độ Bx. Bài 2: Tính nồng độ cuối của nước dứa cơ đặc biết khi cơ đặc 700lít nước dứa cĩ nồng độ là 12 độ Bx thì làm bay hơi hết 460 kg nuớc. Bài 3: Nồng độ ban đầu của dung dịch NaOH là 79g trong 1 lít nước. Khối lượng của dung dịch đã cơ đặc cĩ nồng độ là 0,54 ở 30oC. Hãy xác định lượng nước đã bốc hơi trên 1 tấn dung dịch ban đầu? TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 KẾT QUẢ HỌC TẬP 3: XÁC ĐỊNH QUÁ TRÌNH SẤY TRONG CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM. Bài hướng dẫn 1: CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM KHƠ VẬT LIỆU Trong lĩnh vực chế biến và bảo quản, việc sấy khơ và thơng giĩ bảo quản là các cơng đoạn thường gặp. Cĩ nhiều tác nhân cĩ thể dùng làm chất tải nhiệt và ẩm ví dụ như: khĩi lị, khơng khí Tuy nhiên khơng khí là tác nhân cĩ sẵn, rẻ tiền và sạch sẽ mà ở đâu cũng cĩ. Ngồi ra tất cả các vật liệu hoặc sản phẩm chế biến đều tương tác chặt chẽ với khơng khí trong quá trình bảo quản. 1. Khái niệm sấy Quá trình làm bốc hơi nước ra khỏi vật liệu ẩm bằng nhiệt gọi là sấy. Sấy là một quá trình gồm 2 quá trình xảy ra đồng thời: truyền nhiệt (nhận nhiệt vào thực phẩm) và truyền khối(di chuyển ẩm ra khỏi sản phẩm). Bản chất sấy là quá trình khuếch tán: bao gồm quá trình khuếch tán ẩm từ lớp bên trong ra lớp bề mặt ngồi và quá trình chuyển hơi ẩm từ bề mặt vật liệu sấy ra mơi trường xung quanh. Người ta phân biệt ra 2 loại: sấy tự nhiên và sấy nhân tạo. + Sấy tự nhiên: sấy bằng khơng khí mà khơng cĩ đốt nĩng nhân tạo. Phương pháp này thời gian sấy dài, khĩ điều chỉnh và độ ẩm cuối cùng của vật liệu cĩn khá lớn nhất là điều kiện khí hậu nhiệt đới. + Sấy nhân tạo: quá trình cần cung cấp nhiệt, nghĩa là phải dùng đến tác nhân sấy như khĩi lị, khơng khí nĩng, hơi quá nhiệt và nĩ được hút ra khỏi thiết bị khi sấy xong. Quá trình sấy nhanh, dễ điều khiển và triệt để hơn sấy tự nhiên. 2. Các phương pháp làm khơ vật liệu: Tuỳ theo tính chất và độ ẩm của vật liệu, tuỳ theo yêu cầu và mức độ làm kho vật liệu mà cĩ thể chọn một trong ba phương pháp sau: - Phương pháp cơ học: dùng máy ép, lọc, ly tâm để tách nước. Phương pháp này chỉ dùng để tách nước sơ bộ ra khỏi vật liệu sấy. - Phương pháp hố học: dùng hố chất hút nước trong vật liệu sấy (ví dụ H2SO4 đặc) - Phương pháp nhiệt: dùng nhiệt để làm bốc hơi nước trong vật liệu sấy. Phương pháp này được sử dụng rộng rãi vì tách nước khá triệt để. Căn cứ vào phương pháp cấp nhiệt cĩ thể chia ra các phương pháp sấy sau: TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 + Phương pháp sấy đối lưu: Nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là nhiệt truyền từ mơi chất sấy đến vật liệu sấy bằng cách truyền nhiệt đối lưu. Đây là phương pháp được dùng rộng rãi hơn cả cho sấy hoa quả và sấy hạt. + Phương pháp sấy bức xạ: Nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là thực hiện bằng bức xạ từ một bề mặt nào đĩ đến vật sấy, cĩ thể dùng bức xạ thường, bức xạ hồng ngoại. + Phương pháp sấy tiếp xúc: Nguồn cung cấp nhiệt cho vật sấy bằng cách cho tiếp xúc trực tiếp vật sấy với bề mặt nguồn nhiệt. + Phương pháp sấy bằng điện trường dịng cao tầng: Nguồn nhiệt cung cấp cho vật sấy nhờ dịng điện cao tần tạo nên điện trường cao tần trong vật sấy làm vật nĩng lên. + Phương pháp sấy thăng hoa: Được thực hiện bằng làm lạnh vật sấy đồng thời hút chân khơng để cho vật sấy đạt đến trạng thái thăng hoa của nước, nước thốt ra khỏi vật sấy nhờ quá trình thăng hoa. + Phương pháp sấy tầng sơi: Nguồn nhiệt từ khơng khí nĩng nhờ quạt thổi vào buồng sấy đủ mạnh và làm sơi lớp hạt, sau một thời gian nhất định, hạt khơ và được tháo ra ngồi. + Phương pháp sấy phun: Được dùng để sấy các sản phẩm dạng lỏng. Mỗi phương pháp sấy được thực hiện trên nhiều kiểu thiết bị khác nhau, ví dụ sấy đối lưu được thực hiện trên hai loại thiết bị chính như sau: - Thiết bị sấy tĩnh - sấy mẻ: gồm thiết bị sấy giường phẳng vỉ ngang, thiết bị sấy buồng, thiết bị sấy kiểu lưới đứng - Thiết vị sấy động: gồm sấy hầm, sấy băng tải, sấy kiểu tháp, sấy tầng sơi, sấy thùng quay Câu hỏi củng cố: 1. Hãy nêu khái niệm sấy. 2. So sánh quá trình sấy tự nhiên và sấy nhân tạo. 3. Hãy nêu các phương pháp làm khơ vật liệu. TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 Bài hướng dẫn 2: BIỂU ĐỒ I-x 1. Giới thiệu khơng khí ẩm: 1.1. Bản chất của khơng khí ẩm: Khơng khí khơ cĩ thành phần khơng đổi theo thể tích 78%nitơ, 21% oxy, 1% khí trơ. Trong khơng khí bao giờ cũng cĩ hơi nước với liều lượng khác nhau. Hỗn hợp khơng khí khơ và hơi nước là khơng khí ẩm. Cĩ 3 dạng khơng khí ẩm: + Khơng khí ẩm chưa bão hịa là KKÂ cĩ thể nhận thêm một lượng hơi nước nhất định từ vật khác bay hơi vào. + Khơng khí ẩm bão hịa là KKÂ khơng thể nhân thêm hơi nước vào nữa. +Khơng khí ẩm quá bão hịa là KKÂ bão hịa cịn chứa thêm một lượng hơi nước nhất định. 1.2. Các thơng số vật lý của khơng khí ẩm a. Độ ẩm tuyệt đối của khơng khí: Ký hiệu là h Độ ẩm tuyệt đối của khơng khí là lượng hơi nước chứa trong 1m3 KKÂ. Tức là về trị số thì bằng khối lượng riêng của hơi nước ở trong hỗn hợp khơng khí đĩ, thứ nguyên là kg/m3. b. Độ ẩm tương đối của khơng khí: Ký hiệu là Độ ẩm tương đối của khơng khí (hay cịn gọi là độ bão hồ hơi nước) là tỉ 3 số giữa lượng hơi nước chứa trong 1 m khơng khí (Gh) với lượng hơi nước chứa 3 trong 1m hỗn hợp khơng khí đĩ đã bão hịa hơi nước (Gbh) ở cùng một điều kiện nhiệt độ và áp suất. 3 Theo định nghĩa, nếu Gh là lượng kg ẩm chứa trong V m thì độ ẩm tuyệt đối là: G h h V Dựa vào phương trình trạng thái của khí lý tưởng, ta cĩ: ph.V = Gh.Rh.T Hay: Gh ph ph .Rh .T h V Rh .T Cịn độ ẩm tương đối: TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 G p p p h h h : bh h Gbh bh Rh .T Rbh .T pbh Rút ra: ph = .pbh. Ở đây: Ph: áp suất riêng phần của hơi nước trong hỗn hợp KKÂ ở điều kiện đang xét. Pbh: áp suất riêng phần của hơi nước trong hỗn hợp KKÂ ở điều kiện bão hồ. Rh, Rbh: hằng số khí ở điều kiện xét và điều kiện bão hồ, tính gần đúng: Rh=Rbh. T: nhiệt độ tuyệt đối ở điều kiện đang xét, 0K. Nếu khơng khí khơ tuyệt đối thì ph=0 =0 Nếu khơng khí bão hịa hơi nước thì ph = pbh =1(tức là =100%) c. Hàm ẩm của khơng khí: Ký hiệu là x.(kg/kgkkk) Hàm ẩm của khơng khí là lượng hơi nước chứa trong 1m3 KKK. Nếu gọi khối lượng riêng của KKK là kkk thì: p p R .p x h h : kkk kkk h kkk Rh .T Rkkk .T Rh .pkkk Ta biết: Rh= 462 j/kg độ, Rkkk= 287 j/kg độ Rkkk/Rh =0,6222. ph = .pbh. Theo định luật Đan-tơng: pkkk = P – ph = P - .pbh. Trong đĩ, P là áp suất chung của hỗn hợp khí. Vậy ta cĩ cơng thức tính hàm ẩm của khơng khí: .p x 0,622 bh P .pbh d. Entanpi của khơng khí ẩm: Ký hiệu là I. Entanpi của KKÂ (cịn gọi là nhiệt lượng riêng cua KKÂ) là tổng số Entanpi của KKK và Entanpi của hơi nước ở trong hỗn hợp KKÂ. Entanpi của KKÂ trong đĩ cĩ chứa 1kg KKK và cĩ hàm ẩm x là: I =ikkk + ih.x = 1.Ckkk.t + ih.x , kj/kg kkk. Với ih = r0 + ch.t Trong đĩ: TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 Ikkk: Entanpi của KKK, kj/kg Ih: Entanpi của hơi nước, kj/kg. 0 R0: ẩn nhiệt bốc hơi của nước ở 0 C (r0 = 2500kj/kg) Ch: nhiệt dung riêng của hơi nước (Ch = 2 kj/kgđộ) Ckkk: nhiệt dung riêng của KKK (Ckkk = 1 kj/kg độ) t: nhiệt độ của KKK. Thay các giá trị vào phương trình trên ta cĩ: I = (1+ 2x)t + 2500x. Tổng quát: I = C.t + r0.x , kj/kg KKK) Với C là nhiệt dung riêng của KKÂ khi hàm ẩm là x, kj/kgđộ. e. Nhiệt độ điểm sương: Ký hiệu là ts. Giả sử cĩ một KKÂ chưa bão hồ hơi nước, ta làm lạnh hỗn hợp khơng khí này với điều kiện hàm ẩm x =const. Khi đĩ nhiệt độ cảu hỗn hợp giảm dần xuống đến một mức nào đĩ thì đạt đến trạng thái bão hồ =1. Nhiệt độ tương ứng với trạng thái này, gọi là nhiệt độ điểm sương. Nếu tiếp tục giảm nhiệt độ xuống nữa thì trong hỗn hợp bắt đầu xuất hiện những hạt sương mù do hơi nước ngưng tụ và hàm ẩm x bắt đầu giảm xuống. Vậy điểm sương là giới hạn của việc làm lạnh KKÂ đến trạng thái bão hồ =1 khi x =const. f. Nhiệt độ bầu khơ: là nhiệt độ của khơng khí chỉ bằng nhiệt kế bình thường. g. Nhiệt độ bầu ướt: Ký hiệu là tư. Cĩ 2 loại nhiệt độ bầu ướt: nhiệt độ bầu ướt trắc ầm và nhiệt độ bầu ướt nhiệt động học. + Nhiệt độ bầu ướt trắc ẩm: là nhiệt độ khơng khí ẩm chỉ bằng nhiệt kế cĩ bọc vải ẩm ở bầu thủy ngân. + Nhiệt độ bầu ướt nhiệt động học: là nhiệt độ đạt được bởi khơng khí ẩm khi khơng khí bão hịa hơi nước. Khi tk = tư: sự bay hơi nước sẽ ngừng lại. Hiệu số giữa nhiệt độ bầu khơ và nhiệt độ bầu ướt đặc trưng cho khả năng hút ẩm của khơng khí, gọi là thế sấy Δtk =tk –tư. 3 g. Khối lượng riêng của hỗn hợp khơng khí ẩm: Ký hiệu là k (kg/m ) Khối lượng riêng của KKÂ bằng tổng khối lượng riêng của KKK và của hơi nước ở cùng một nhiệt độ. 3 k = kkk + h ,kg/m . TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 Cơng thức thực nghiệm: .T .p 0 0 (1 0,378 bh ) k T P Trong đĩ: 3 0: khối lượng riêng của khơng khí ở điều kiện tiêu chuẩn, kg/m . T0, T: nhiệt độ của khơng khí ở điều kiện tiêu chuẩn và điều kiện làm việc, 0K. 2. Biểu đồ I-x của khơng khí ẩm Tính tốn quá trình sấy theo phương pháp giải tích rất phức tạp. Để đơn giản hơn, người ta dùng phương pháp đồ thị xác định trạng thái của khơng khí ẩm: Tức là dùng đồ thị I-x của Ram-Zin. Biểu đồ được xây dựng trên một hệ toạ độ phẳng với gĩc tù 135 độ và áp suất p=745mmHg. Biểu đồ gồm 5 đường đặc trưng cho trạng thái của khơng khí ẩm: Đường đẳng x, đường đẳng nhiệt độ t, đường đẳng I, đường đẳng , và đường áp suất riêng phần. 2.1. Giới thiệu biểu đồ I-x: a. Đường đẳng x: Để thuận lợi cho việc sử dụng biểu đồ, người ta biểu thị hàm ẩm x theo trục hồnh mằm ngang thẳng gốc với trục tung. Trị số của x cĩ trong khoảng từ 0- 0,17kg/kgkkk. Các đường biểu diễn hàm ẩm x gọi là đường đẳng x và đều song song với trục tung. Hình 3.1. Các đường đặc trưng của khơng khí ẩm TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 b. Đường đẳng nhiệt độ t: Dựa vào phương trình (I - 2): I = C.t + r0.x, nhận thấy với một trị số t =const nào đấy, ta sẽ nhận được những điểm tương ứng với các trị số khác nhau của I và x (tức là cứ cĩ 1 giá trị x thì cĩ 1 giá trị I tương ứng). Nối các điểm ấy lại, ta được đường thẳng t. Đường này gần như là đường thẳng và nằm nghiêng so với trục nằm ngang. c. Đường đẳng I: Xác định bằng giao điểm của đường thẳng t và x theo cơng thức (I-2). Đường thẳng I là những đường thẳng song song với trục hồnh. d. Đường đẳng : Để vẽ đường đẳng trên biểu đồ, ta sử dụng phương trình (I-1): .p x 0,622 bh P .pbh Nhận thấy: Áp suất chung P biết trước. Độ ẩm tương đối =const. ’ Nên hàm ẩm x =f(pbh) =f (t). Với một giá trị nhất định, ví dụ: =1, =0,9, =0,8 , nếu ta biết được nhiệt độ t (nghĩa là biết giá trị pbh) thì ta được một giá trị x. Cho nhiều giá trị t, ta sẽ thu được nhiều giá trị x tương ứng. Nối các giao điểm của t và x, ta sẽ thu được một đường đẳng . Những điểm nằm trên đường cong =1, đặc trưng cho trạng thái bảo hịa hơi nước của KKÂ ở một nhiệt độ đã cho. + Vùng phía trên đường =1, đặc trưng cho khơng khí chưa bão hịa. + Vùng phía dưới đường =1, đặc trưng cho trường hợp cĩ một phần hơi nước ngưng tụ tách ra khỏi hỗn hợp KKÂ. - Các đường =const đều cĩ điểm gẩy khi gặp đường đẳng nhiệt t =99,40C. Vì tại nhiệt độ đĩ cĩ pbh =P nên phương trình (I-1) cĩ dạng đơn giản: X 0,622. 1 Như vậy, hàm ẩm x đối với gia trị của là một số khơng đổi. Nên đường đẳng lúc đĩ song song với đường đẳng x. TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 - Các đường =const khơng qua gốc toạ độ vì khơng cĩ KKK tuyệt đối. e. Đường áp suất riêng phần: Dựa vào phương trình (I-1), ta rút ra: x.P p h 0,622 x Vì P là giá trị đã biết nên ph = f(x). Đường đẳng áp là đường thẳng qua gốc toạ độ. 2.2. Cách sử dụng biểu đồ I-x: a. Xác định trạng thái của khơng khí ẩm: Trạng thái KKÂ được đặc trưng bằng giao điểm của 4 đường trên biểu đồ I-x: Đẳng x, I, t, . Vậy muốn xác định trạng thái của KKÂ, ta chỉ cần biết 2 trong 4 thơng số kể trên, rồi từ đĩ ta sẽ xác định các thơng số cịn lại. Ví dụ: Biết nhiệt độ KKÂ, t=500C, hàm ẩm x=0,05 kg/kgkkk. Dựa vào biểu đồ I-x, ta tìm được giao điểm của hai đường là A. Từ đĩ, ta sẽ tìm được các thơng số cịn lại dễ dàng và được: =0,6, I=600k/kg. Hình 3.2. Cách xác định trạng thái, nhiệt độ điểm sương và nhiệt độ bầu ướt của khơng khí ẩm. b. Xác định nhiệt độ điểm sương: Khi tính tốn về sấy, ta cần biết nhiệt độ điểm sương vì đĩ là giới hạn của việc làm nguội KKÂ. Biết được nhiệt độ nầy, thì khi chọn nhiệt độ cuối của quá trình sấy, ta khơng được chọn gần nhiệt độ điểm sương, nhằm tránh hiện tượng ngưng tụ hơi nước trên bề mặt vật liệu sấy. Cách xác định: giả sử KKÂ cĩ trạng thái ban đầu là điểm A(t,x). Từ A, theo đường x =const, hạ xuống cắt đường =1 tại C. Nhiệt độ điểm sương sẽ đi qua B. TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 c. Xác định nhiệt độ bầu ướt: Cần biết nhiệt độ bầu ướt để chọn nhiệt độ sấy thích hợp. Cách xác định: giả sử KKÂ cĩ trạng thái đầu là điểm A (t,x). Từ A, theo đường I =const, hạ xuống cắt đường =1 tại C. Nhiệt độ bầu ướt sẽ đi qua C. Khi biết nhiệt độ bầu khơ và nhiệt độ bầu ướt của KKÂ, ta cĩ thể xác định được trạng thái của KKÂ bằng biểu đồ I-x. Do đĩ, người ta dùng ẩm kế để xác định trạng thái của KKÂ. TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 2.3. Các dạng biểu đồ I-x Entanpy kJ/kg khơng khơkhí Hình 3.3. Biểu đồ I-x của khơng khí ẩm TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 Câu hỏi củng cố: 1. Thế nào là khơng khí ẩm. 2. Hãy nêu các thơng số của khơng khí ẩm. 3. Cách xác định các thơng số vật lý của khơng khí ẩm. Bài hướng dẫn 3: TĨNH LỰC HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC VỀ SẤY Thực chất của quá trình sấy là quá trình chuyển lượng nước ở trong vật liệu sấy từ pha lỏng sang pha hơi. Quá trình chuyển pha này chỉ xảy ra khi nào áp suất hơi trên bề mặt vật liệu lớn hơn áp suất riêng phần của hơi nước trong mơi trường xung quanh. Do đĩ ta cần nghiên cứu hai mặt của quá trình là tĩnh và động lực học về sấy. Tĩnh lực học: Nghiên cứu mối quan hệ giữa các thơng số ban đầu và cuối của vật liệu sấy và tác nhân sấy dựa theo phương trình cân bằng vật liệu và cân bằng nhiệt lượng. Từ đĩ xác định thành phần vật liệu, lượng tác nhân sấy và lượng nhiệt cần thiết. Động lực học: Nghiên cứu mối quan hệ giữa sự biến thiên độ ẩm của vật liệu sấy với các thơng số của quá trình như: tính chất, cấu trúc và kích thước của VLS, các điều kiện thuỷ động lực học của TNS. Từ đĩ xác định được chế độ sấy, tốc độ sấy và thời gian sấy. 1. Tĩnh lực học a.Cân bằng vật liệu trong máy sấy bằng khơng khí - Độ ẩm của vật liệu cĩ thể tính bằng phần trăm khối lượng của vật liệu ướt hay bằng phần trăm khối lượng khơ tuyệt đối. Độ ẩm trên căn bản ướt wư = G0/G.100% Độ ẩm trên căn bản khơ wk=G0/Gk.100% Với: Go: khối lượng nước Gk:khối lượng vật liệu khơ tuyệt đối G: khối lượng vật liệu ẩm. Ta cĩ G=G0+Gk Ví dụ cĩ 100kg vật liệu ẩm trong đĩ cĩ 20kg là lượng ẩm thì: + Biểu diễn theo vật liệu ướt là: w1 =(20/100).100=20% TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 + Cịn biểu diễn theo vật liệu khơ tuyệt đối là: w 1 = [20/(100-20)].100=25% -Trong quá trình sấy, ta xem như khơng cĩ hiện tượng mất mát vật liệu, do đĩ lượng vật liệu khơ tuyệt đối là khơng đổi trong suốt quá trình. + Vật lượng vật liệu khơ tuyệt đối đi qua máy sấy là: Gk = G1.(100-w1)/100= G2(100-w2)/100, kg/s Rút ra: G1 = G2(100-w2)/(100-w1) G2 = G1(100-w1)/(100-w2) Ở đây: G1, G2, Gk: lượng VLS trước khi vào, sau khi ra khỏi máy sấy và lượng vật liệu khơ tuyệt đối đi qua máy sấy, kg/s. w1, w2: Độ ẩm của VLS khi vào khi ra khỏi máy sấy, % khối lượng. + Lượng ẩm w tách ra khỏi VLS trong quá trình sấy: w= G1 –G2 Hay W = G1(w1-w2)/(100-w2) = G2(w1-w2)/(100-w1), kg/s. + Lượng khơng khí khơ tuyệt đối đi qua máy sấy: Giả thiết lượng KKK tuyệt đối khơng bị mất mát khi đi qua máy sấy. Gọi: x1,x2 là hàm ẩm của TNS lúc vào và ra khỏi thiết bị, kg/kgkkk. L: lượng tác nhân khơ cần thiết cho quá trình sấy, kg/s Ta cĩ phương trình CBVL: L.x1 + w =L.x2 L = w/(x2-x1), kg/s b. Cân bằng nhiệt lượng trong máy sấy bằng khơng khí Phương pháp tính tốn là lập phương trình cân bằng nhiệt cho 1kg ẩm bay hơi từ vật liệu ẩm, theo nguyên tắc tổng dàng nhiệt vào bằng tổng dịng nhiệt ra khỏi thiết bị sấy. Theo sơ đồ hình 3.4 dịng nhiệt đưa vào thiết bị sấy bao gồm: do khơng khí mang vào L0L, do caloriphe cấp Qs=L(I1-I0), do vật liệu mang vào C1G11, và lượng ’ ’ ’ nhiệt bổ sung Qb, do bộ phận vận chuyển (nếu cĩ) mang vào C 1G 1 1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 Hình 3.4. Sơ đồ nguyên lý thiết bị sấy đối lưu Dịng nhiệt mang ra khỏi thiết bị sấy gồm: do khơng khí(tác nhân) mang ra LI2, do mất mát ra mơi trường xung quanh Qm, do vật liệu mang ra C2G22, do bộ ’ ’ ’ phận vận chuyển vật liệu (nếu cĩ) mang ra C 2G 2 2. Vậy phương trình cân bằng nhiệt được viết: ’ ’ ’ ’ ’ ’ LI0 + Qs + C1G11 + Qb +C 1G 1 1 = LI2 + Qm + C2G22 +C 2G 2 2(1) Trong đĩ ’ ’ ’ G =G 1=G 2 - Khối lượng của bộ phận vận chuyển vật liệu ’ ’  1, 2 - nhiệt độ lúc vào và ra khỏi thiết bị sấy của bộ phận vận chuyển. ’ ’ C 1, C 2 - nhiệt dung riêng của vật liệu làm bộ phận vận chuyển. Vì w =G1-G2 nên G1=G2+w Do đĩ C1G11= C11(G2+w) = C2G21 + Cn1w. Do vậy phương trình (1) cĩ thể viết lại như sau: ’ ’ ’ ’ L(I0 –I2) + Qs +Qb = C2G2(2-)1 - Cn1w + C G ( 2- 1) +Qm Chia phương trình cho lượng ẩm bay hơi w, nhận được: l(I0-I2) + qs +qb = q1 - Cn1 +q2 +qm Nhiệt lượng tiêu hao riêng cho tồn thiết bị sấy: q= qs +qb =(I2-I0)/(x2-x1) +q1 +q2 +qm -Cn1 Đặt q= q1+q2 +qm gọi là nhiệt lượng tổn thất chung. = qb +Cn1 - q gọi là nhiệt lượng bổ sung thực tế. Từ đây rút ra biểu thức tính nhiệt lượng cần thiết mà caloriphe sưởi phải cung cấp. q=qs=(I2-I0)/(x2-x1) - = (I1-I0)/(x2-x1) Nhiệt lượng riêng hữu ích (nhiệt lượng cần thiết để làm bay hơi 1kg ẩm trong vật liệu) q0=2500 +1,9(t2-1), kj/kg. 0 t2: nhiệt độ tác nhân ra khỏi thiết bị sấy, C. 0 1 : nhiệt độ của vật liệu vào thiết bị sấy, C. Hiệu suất thực tế của thiết bị sấy. t=q0/q Hiệu suất lý thuyết của thiết bị sấy 0=(t1-t2)/(t1-t0) 0 t1, t2: nhiệt độ tác nhân vào và ra thiết bị sấy, C. 2. Động học về sấy: b. Trạng thái ngậm nước trong vật liệu: Quá trình sấy phụ thuộc rất nhiều vào đặc tính liên kết của nước ở trong vật liệu với vật liệu. Nước hay chất lỏng khác nằm ở trong vật liệu sẽ liên kết với vật liệu theo 2 dạng chủ yếu: TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 + Liên kết cơ học (liên kết bằng lực kết dính): Nước chủ yếu chỉ nằm trên bề mặt vật liệu. Loại nước này dễ bốc hơi nên dễ tách ra khỏi VLS. + Liên kết hố học (liên kết bằng lực mao quản): nước cĩ một phần nằm sâu trong các khe, các mao quản vật liệu chịu lực liên kết hố học. Loại này khĩ tách ra khỏi VLS. Như vậy cĩ hai loại ẩm trong VLS: ẩm tự do và ẩm liên kết. Khi sấy chỉ cĩ ẩm tự do bốc hơi. Tốc độ bay hơi của ẩm tự do được xác định theo định luật bay hơi trên bề mặt tự do, tức là áp suất hơi trên bề mặt vật liệu khi tốc độ sấy vơ cùng bé sẽ bằng với áp suất hơi bão hồ ở cùng nhiệt độ. Gọi pvl: áp suất riêng phần của hơi trên bề mặt vật liệu. ph: áp suất riêng phần của hơi trong khơng khí. Khi ở cùng điều kiện nhiệt độ: + Nếu pvl ph thì nước trong VLS sẽ bốc hơi mãi cho đến khi đạt trạng thái cân bằng. Tĩm lại: Mỗi vật liệu đều chỉ cĩ thể sấy đến độ ẩm cân bằng. trạng thái cân bằng ẩm phụ thuộc vào trạng thái cuả mơi trường xung quanh như nhiệt độ, độ ẩm tương đối Do đĩ nếu để một vật liệu đã sấy khơ ra ngồi khơng khí thì trong một thời gian ngắn, VLS sẽ hút ẩm trở lại để đạt được cân bằng mới tương ứng với mơi trường xung quanh. Quá trình bốc hơi nước ra khỏi VLS cũng phải qua 2 giai đoạn: + Nước trên bề mặt vật liệu bốc hơi, tạo nên một chênh lệch độ ẩm giữa bề mặt vật liệu và trong lịng vật liệu. + Nước trong lịng vật liệu khuếch tán ra bề mặt vật liệu theo đúng qui luật khuếch tán, rồi tiếp tục bốc hơi. Hai giai đoạn này xảy ra đồng thời cùng một lúc, nhưng tuỳ theo từng thời gian cụ thể trong quá trình sấy mà một trong hai giai đoạn đĩ cĩ tác dụng quyết định đến tốc độ sấy. c. Tốc độ sấy: Tốc độ sấy là lượng ẩm bay hơi trên 1m2 bề mặt VLS trong một đơn vị thời gian. U = w/F. ,kg/m2.h Trong đĩ: w:lượng ẩm bay hơi trong thời gian sấy, kg. F:bề mặt chung của vật liệu sấy, m2.  : thời gian sấy, h. Khi biết tốc độ sấy ta cĩ thể tính thời gian sấy theo cơng thức:  = G1(w1-w2)/(100-w2)U.F G1: lượng vật liệu trước khi vào máy sấy w1, w2: độ ẩm ban đầu và độ ẩm cuối của VLS. TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 *Chú ý rằng: trong thực tế, tốc độ sấy thay đổi theo quá trình, nĩ giảm dần cùng với sự giảm hàm ẩm của VLS. Cĩ tới 90% lượng ẩm tự do bay hơi trong một nửa thời gian đầu, cịn 10% bay hơi trong nữa thời gian sau. d. Đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy: Khi sấy, lượng ẩm bốc hơi giảm dần theo thời gian và do đĩ tốc độ sấy cũng giảm dần theo thời gian. Ta cần tìm hiểu mối quan hệ biến thiên giữa độ ẩm của VLS với thời gian sấy và sự thay đổi độ ẩm của VLS với tốc độ sấy. + Đường biểu diễn mối quan hệ giữa độ ẩm của VLS với thời gian sấy gọi là đường cong sấy. + Đường biểu diễn mối quan hệ giữa độ ẩm của VLS với tốc độ sấy gọi là đừơng cong tốc độ sấy. Biểu diễn trên đồ thị: Hình 3.5. Đường cong sấy Hình 3.6.Đường cong tốc độ sấy + Đoạn AB: Giai đoạn đốt nĩng vật liệu, nhiệt độ VLS tăng lên đến nhiệt độ bầu ướt (nhiệt độ bão hồ ẩm trên bề mặt vật liệu) tương ứng với trạng thái khơng khí lúc sấy. Độ ẩm VLS thay đổi khơng đáng kể. Tốc độ sấy tăng nhanh đến cực đại. + Đoạn BK: Nhiệt độ VLS khơng tha đổi và vẫn bằng nhiệt độ bầu ướt. Độ ẩm VLS giảm nhanh và đều đặn theo một đường thẳng. Tốc độ sấy khơng thay đổi (giai đoạn đẳng tốc) + Đoạn KC: TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 Vật liệu khơ dần làm cho nhiệt độ của VLS tăng lên đến sắp xỉ nhiệt độ TNS. Độ ẩm của VLS giảm dần đến trạng thái cân bằng nhưng giai đoạn sau giảm chậm hơn giai đoạn trước. Điểm K gọi là điểm tới hạn. Đường KMC là đường lý thuyết, cịn đường KNC là đường thực tế. Tốc độ giảm dần đến gần bằng “0” và thời gian sấy kéo dài. Câu hỏi củng cố: 1. Giải thích quá trình bốc hơi nước ra khỏi vật liệu. 2. Định nghĩa tốc độ sấy. 3. Thế nào là đường cong sấy. Bài hướng dẫn 4: CHẾ ĐỘ SẤY, TÁC NHÂN SẤY VÀ THỜI GIAN SẤY 1. Chế độ sấy Đối với mỗi loại nơng sản khác nhau, cĩ chế độ sấy khác nhau. Chế độ sấy phải đảm bảo sao cho sản phẩm khơ đồng thời giữ được giá trị thương phẩm. Muốn vậy khi sấy sản phẩm cần phải: chọn nhiệt độ khơng khí nĩng và đốt nĩng sản phẩm thích hợp, chọn tốc độ khơng khí nĩng và chọn thời gian sấy thích hợp, chọn tốc độ khơng khí nĩng và chọn thời gian sấy thích hợp với mỗi loại sản phẩm. 1.1. Chế độ sấy của một số loại hạt: - Sấy hạt lúa mì: phải đảm bảo số lượng và chất lượng của gluten. Ở nhiệt độ sấy >500C gluten bị biến dạng cịn ở nhiệt độ 500C. - Sấy ngơ: ngơ thu hoạch về thường cĩ độ ẩm cao, sấp sỉ 35%. Ẩm tối đa để bảo quản lâu dài khơng được vượt quá: Đối với ngơ bắp là 20%, với ngơ hạt nếu thời gian dài là 12-13%, nếu thời gian vài tháng là 15%. Do đĩ nếu sấy khơ ở nhiệt độ cao hơn 500C sẽ xảy ra hiện tượng lớp vỏ ngồi khơ nhanh làm cản trở khơng cho nước ở trong thốt ra ngồi, cho nên lúc đầu mà sấy ở nhiệt độ quá cao thì khơng tốt. Người ta cĩ thể sử dụng các dàn phơi và kho cĩ quạt giĩ để phơi khơ bắp và dung phương pháp sấy bằng khơng khí nĩng. 1.2. Chế độ sấy một số sản phẩm cây cơng nghiệp: - Sấy khoai và sắn: Khoai và sắn là loại giàu tinh bột. Tinh bột của khoai sắn dẽ bị hồ hĩa ở 500C. Mặt khác độ trống rỗng của khoai, sắn rất nhỏ nên khi TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 phơi sấy phải xếp từng lớp mỏng tạo điều kiện cho hơi nĩng tiếp xúc trên tồn bộ bề mặt của sản phẩm. Nhiệt độ ban đầu sấy dưới 500C nếu quá nhiệt độ đĩ, sắn bị 0 chín, lớp vỏ ngồi bị hồ hĩa. Thời gian sau cĩ thể sấy ở nhiệt độ 70-80 . - Sấy cà phê: Cà phê ban đầu sấy ở nhiệt độ 75-800C về sau cĩ thể giảm xuống 650C. Do điều kiện nhiệt độ hạ đột ngột, làm cho lớp vỏ lụa tách ra và như vậy tạo điều kiện cho việc sát khơ được dễ dàng. 1.3. Chế độ sấy đối với một số lọai rau quả: Rau quả yêu cầu chế độ sấy vừa phải, tùy theo loại rau quả khác nhau mà nhiệt độ sấy biến động từ 700C đến tối đa 900C. Trước khi sấy, nguyên liệu rau quả nên chần qua nước cĩ nhiệt độ 750C nhằm mục đích đình chỉ hoạt động của một số enxym như peroxydaza và làm sạch bề mặt sản phẩm, làm cho sự bay hơi nước nhanh hơn vì hệ thống keo trong tế bào thực vật bị thay đổi. Mặt khác chần cịn làm cho rau quả tăng độ xốp, liên kết giữa các màng tế bào bị phá vỡ. Tinh bột sẽ bị hồ hĩa cũng làm tăng nhanh quá trình sấy. Đối với những loại rau quả cĩ sắc tố thuộc nhĩm antoxyan như cà rốt, dâu, mận, đậu hà lan, quá trình chần là cách cố định màu hiệu quả, tránh bị xám, mất màu. Cụ thể chế độ sấy một số loại rau quả như asu: - Sấy cà rốt: cạo vỏ trước khi sấy, chần nước nĩng 850C, để ráo nước và sấy ở nhiệt độ 70-750C trong 5 giờ. Tỷ lệ thành phẩm là 1kg khơ/10kg tươi. - Sấy vải thiều: bẻ rời từng quả, lựa chọn những quả nứt sấy riêng sau đĩ chần nước nĩng 800C để làm sạch bề mặt vỏ, giữ màu sáng. Sấy ở nhiệt độ từ 60- 700C trong thời gian 70giờ cho đến khi vỏ khơ, cùi vải đạt độ ẩm 18% là được. 2. Tác nhân sấy Tác nhân sấy là những chất dùng để chuyên chở lượng ẩm tách ra từ vật sấy. Trong quá trình sấy mơi trường buồng sấy luơn luơn được bổ sung ẩm thốt ra từ vật sấy. Nếu lượng ẩm này khơng được mang đi thì độ ẩm tương đối trong buồng sấy tăng lên đến một lúc nào đĩ sẽ đạt đến sự cân bằng giữa vật sấy và mơi trường trong buồng sấy và quá trình thốt ẩm từ vật sấy sẽ ngừng lại. Do vậy cùng với việc cung cấp nhiệt cho vật để hố hơi ẩm lỏng đồng thời phải tải ẩm đã thốt ra khỏi vật ra khỏi buồng sấy. Các tác nhân sấy thường là khơng khí nĩng, khĩi lị, hơi quá nhiệt. Trong đa số quá trình sấy, tác nhân sấy cịn làm nhiệm vụ gia nhiệt cho vật sấy, ví dụ trong TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 các quá trình sấy đối lưu tác nhân sấy vừa làm nhiệm vụ gia nhiệt cho vật sấy vừa làm nhiệm vụ tải ẩm. 2.1. Khơng khí nĩng ẩm: Khơng khí cĩ chứa hơi nước gọi là khơng khí ẩm, người ta coi khơng khí ẩm là hỗn hợp hai thành phần: khơng khí khơ và hơi nước. Ở đây khơng khí khơ được coi là thành phần cố định và hơi nước là thành phần luơn thay đổi. Tuỳ theo trạng thái của khơng khí ẩm cĩ thể chia thành ba loại: khơng khí ẩm chưa bão hịa, bão hịa và quá bão hịa. Trong cơng nghệ sấy phải sử dụng khơng khí ẩm chưa bão hịa là cĩ ý nghĩa cực kỳ quan trọng. 2.2. Khĩi lị: Để tạo ra khơng khí nĩng ẩm nhất thiết phải cĩ bộ phận gia nhiệt khơng khí để cung cấp năng lượng, các trường hợp này chi phí đầu tư lớn và chi phí năng lượng cao. Trong nhiều trường hợp cho phép cĩ thể sử dụng trực tiếp khĩi lị để sấy. Trong buồng đốt, nhiên liệu được đốt cháy với hệ số khơng khí thừa thích hợp để quá trình sấy được tốt nhất, khĩi thốt ra sẽ được đưa vào buồng hịa trộn, ở đây người ta đưa thêm khơng khí hồ trộn với khĩi để tạo tành mơi chất sấy cĩ nhiệt độ thích hợp. Sau đĩ mơi chất sấy được đưa vào buồng sấy để thực hiện quá trình sấy rồi thải ra ngồi. Sử dụng khĩi lị làm mơi chất sấy cĩ các ưu nhược điểm sau:  Ưu điểm: + Cĩ thể điều chỉnh nhiệt độ mơi chất sấy trong một khoảng rất rộng. Cĩ thể sấy ở nhiệt độ rất cao (900-10000C) hoặc thấp (70-900C), thậm chí rất thấp (40-500C). + Cấu trúc hệ thống đơn giản, dễ chế tạo và lắp đặt. + Đầu tư vốn ít vì khơng phải dùng calorite. + Giảm tiêu hao điện năng do giảm trở lực hệ thống + Nâng cao được hiệu quả sử dụng nhiệt của hệ thống thiết bị.  Nhược điểm: + Gây bụi bẩn cho sản phẩm và thiết bị. TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 + Cĩ thể gây hoả hoạn hoặc xảy ta các phản ứng hố học khơng cần thiết ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm. + Khĩ điều chỉnh nhiệt độ sấy cho chính xác và khĩ ổn định nhiệt độ đĩ tạo ra chế độ nhiệt khơng ổn định dẫn đến chất lượng sản phẩm sấy khơng ổn định nhất là hệ thống sấy đối lưu tự nhiên (khơng cĩ quạt cưỡng bức). 3. Thời gian sấy Thời gian sấy vật liệu được tính bằng tổng thời gian của 3 giai đoạn sấy: giai đoạn đốt nĩng vật liệu0, giai đoạn sấy đẳng tốc 1 và giai đoạn sấy giảm tốc 2. + Giai đoạn đốt nĩng vật liệu: ban đầu nhiệt độ của vật liệu thấp hơn nhiệt độ bay hơi của khơng khí, trong giai đoạn đốt nĩng nhiệt độ của vật liệu tăng lên. Trong giai đoạn này hàm ẩm vật liệu thay đổi rất chậm và thời gian diễn tiến nhanh. + Giai đoạn sấy đẳng tốc: sau giai đoạn đốt nĩng, hàm ẩm vật liệu giảm tuyến tính theo thời gian sấy (đoạn thẳng trên đường cong sấy). Nếu gọi sự giảm hàm ẩm của vật liệu trong một đơn vị thời gian là tốc độ sấy (tức dW/d là tốc độ sấy), thì trong giai đoạn này dW/d =const, nên được gọi là giai đoạn sấy đẳng tốc, giai đoạn sấy đẳng tốc kéo dài cho đến thời điểm mà hàm ẩm của vật liệu đạt giá trị Wk nào đấy (Wk gọi là độ ẩm tới hạn của vật liệu). + Giai đoạn sấy giảm tốc: khi độ ẩm của vật liệu đạt giá trị tới hạn Wk thì tốc độ sấy bắt đầu giảm dần, và đường cong sấy chuyển động từ đường thẳng sang đường cong tiệm cận dần đến độ ẩm cân bằng của vật liệu trong điều kiện của quá trình sấy. khi độ ẩm của vật liệu đạt giá trị độ ẩm cân bằng, hàm ẩm của vật liệu khơng giảm nữa và tốc độ sấy dW/d=0, quá trình sấy kết thúc. Như vậy thời gian sấy vật liệu bằng tổng thời gian của 3 giai đoạn nĩi trên:  = 0+1+2  0: thời gian đốt nĩng vật liệu. 1: thời gian sấy đẳng tốc. 2: thời gian sấy giảm tốc. Câu hỏi củng cố: 1. Định nghĩa là chế độ sấy, tác nhân sấy và thời gian sấy. 2. Hãy nêu ưu điểm của khĩi lị làm tác nhân sấy. Bài tập: TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 Bài 1: Theo giản đồ Ramdin hãy xác định hàm nhiệt và hàm ẩm của khơng khí ở nhiệt độ 600C và độ ẩm =0,3. Bài 2: Khơng khí cĩ nhiệt độ t = 30 và độ ẩm = 0,7 được đốt nĩng trong caloriphe đến nhiệt độ 900C. Hãy tìm hàm nhiệt và hàm ẩm của khơng khí trước khi vào và sau khi ra khỏi caloriphe? Bài 3: Tìm nhiệt độ điểm sương, nhiệt độ bầu ướt của khơng khí cĩ nhiệt độ t = 400C và độ ẩm = 0,7. Bài 4: Xác định áp suất riêng phần của hơi nước trong hỗn hợp KKÂ ở nhiệt độ 800C va2 enthalpy I=150KJ/kgKKK. Baì 5: Cân 25 g hạt bắp mới thu hoạch cho vào tủ sấy đến khi khơ kiệt cĩ khối lượng 15,5 g. Tính độ ẩm của hạt bắp trên căn bản khơ và căn bản ướt. Bài 6: Đem sấy 1 kg VLÂ trong cùng điều kiện như nhau: a. Sấy tứ độ ẩm 50% đến 25% (theo vật liệu ướt) b. Sấy từ độ ẩm 2% đến 1% (theo vật liệu ướt). Hỏi lượng ẩm thốt ra trong trường hợp (a) lớn hơn trường hợp (b) bao nhiêu lần? Bài 7: Khơng khí mơi trường cĩ nhiệt độ 300C và RH = 70% được đun nĩng đến 500C để sấy. Sau khi thốt khỏi vật liệu nhiệt độ sấy đạt bằng nhiệt độ bầu ướt. Tính lượng KKK cần thiết để bốc hơi 1 kg nước từ vật liệu. Bài 8: Sấy 60kg cá ở nhiệt độ 500C, biết độ ẩm (trên căn bản ướt) giảm từ 76% xuống cịn 65% trong thời gian 4 giờ với tốc độ giảm ẩm khơng đổi. Tính lượng nước thốt ra từ 60kg cá trên trong thời gian 1 giờ. Bài 9: Sấy 10tấn đậu nành từ ẩm độ 25% xuống cịn 15% trong thời gian 8 giờ ở nhiệt độ 450C. Sau khi thốt khỏi vật liệu nhiệt độ sấy bằng nhiệt độ bầu ướt. Biết nhiệt độ mơi trường là 270C, độ ẩm RH = 80%. a. Tính lượng KKK cần thiết để bốc hơi lượng nước trên. b. Tính lượng đậu nành sau khi sấy. Bài 10: Cá viên cĩ độ ẩm ban đầu là 77% và độ ẩm cuối là 30% (theo vật liệu khơ). Nếu tốc độ sấy đẳng tốc là 0,1 kg nước/m2.s thì thời gian của giai đoạn sấy đẳng tốc là bao nhiêu? Biết cá viên cĩ hình cầu với đường kính là 5cm, và khối lượng riêng là 950kg/m3. TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 KẾT QUẢ HỌC TẬP 4: Xác định quá trình lạnh đơng trong cơng nghệ thực phẩm. Bài hướng dẫn 1 TÁC DỤNG NHIỆT ĐỘ THẤP ĐỐI VỚI VI SINH VẬT. I. Phân loại vi sinh vật theo nhiệt độ Vi sinh vật phá hỏng thực phẩm rất nhiều và đa dạng. Dựa theo nhiệt độ người ta cĩ thể chia chúng thành ba nhĩm sau: + Nhĩm vi sinh vật ưa nĩng: nhiệt độ phát triển của loại này từ 30: 80oC nhưng nhiệt độ thích hợp nhất cho chúng là 50 đến 65oC. + Nhĩm vi sinh vật ưa ấm: nhiệt độ thích hợp cho chúng phát triển là 24: 40oC. Ví dụ như: Salulonella, trực huẩn đường ruột Staphilococus, Botulinus + Nhĩm vi sinh vật ưa lạnh: nhiệt độ thích hợp là –10 : 25oC. Ví dụ mhư Pseudomonas, Achrombacter, một số loại nấm mốc: Penecillium, Mucor Nhìn chung trong thực phẩm (rau quả và thịt,cá, sữa ) đều cĩ cả ba loại vi sinh vật trên. Trong lĩnh vực làm lạnh và bảo quản lạnh thì sự phát triển chủ yếu là vi sinh vật ưa lạnh. II. Hoạt động của vi sinh vật ở nhiệt độ thấp Dưới tác dụng của nhiệt độ thấp một số vi sinh vật bị hạn chế hoạt động hoặc chết bởi các nguyên nhân sau: Phần protein của vi sinh vật bị biến đổi hay bị phân huỷ do sự giảm nhiệt độ dẫn đến: + Hệ thống keo sinh học (keo protein) cũng bị phá huỷ + Sự giảm nămg luợng bề mặt của nước + Sự giảm các lực kết hợp với các hệ keo + Nước bắt đầu tách khỏi vỏ hydrat làm cho protein cuộn trịn lại. + Lực đẩy giữa các phân tử giảm đi và đến mức nào đĩ thì protein bắt đầu đơng tụ protein. Sự đơng tụ (hay biến tính) protein do nhiệt độ là thuận nghịch, khơng biến đổi hồn tồn tính chất, do vậy sau thời gian làm lạnh và lạnh đơng khi tiến hành làm ấm hoặc tan giá vi sinh vật lại tiếp tục phát triển. Sự phá huỷ cơ học ở tế bào vi sinh vật trong quá trình đĩng băng tinh thể nước đá. Các tinh thể nước đá cĩ gĩc cạnh nên cĩ thể chèn ép làm rách màng tế bào của vi sinh vật. Sự chuyển nước thành nước đá: khi nhiệt độ sản phẩm đạt -18oC thì bên trong thực phẩm 80% nước đã đĩng băng (đối với thịt cá) cịn đối với rau quả ở - 8oC đã đĩng băng 72 % và ở -15oC đĩng băng 79 % nước. Do đĩ mơi trường hoạt động của các enzym và các vi sinh vật hầu như khơng cịn vì thiếu nước tự do. Riêng nấm mốc cĩ thể sống ở nơi khan nước nhưng lượng nước tối thiểu phải đạt 15 %, chính vì vậy người ta mới quy định làm lạnh đơng nhiệt độ tâm sản phẩm đạt – 18oC. Sự thay đổi áp suất, pH, nồng độ chất tan và áp suất thẩm thấu. Do nước bị đĩng băng và tách ra ở dạng nguyên chất (dung mơi kết tinh trước) nên nồng độ của dịch bào tăng lên, áp suất thẩm thấu tăng lên và pH giảm do đĩ vi sinh vật khĩ phát triển. Nhĩm vi sinh vật ưa ấm cĩ nhiều loại như : Salulonella, trực huẩn đường ruột Staphilococus, Botulinus Đặc biệt là Staphilococus phát triển ở nhiệt độ 7oC TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 cĩ khả năng chịu được nhiệt thấp chúng thường gây ngộ độc sữa, phomat, kem sữa Nhĩm vi sinh vật ưa lạnh thường là: + Achrombacter; Pseudomonas làm cho thực phẩm cĩ màu xanh hoặc màu sẫm tối. + Nấm mốc cĩ nhiều loại phát triển được ở nhiệt độ thấp Penecillium, Mucor hoạtt động được ở nhiệt độ -15oC. Nấm mốc phát triển chủ yếu ở sản phẩm cĩ pH thấp như các loại quả, nước quả, sữa chua cịn ở thịt, cá chúng ít phát triển hơn. Nấm mốc thuộc loại vi sinh vật hiếu khí nên chủ yếu nĩ phát triển trên bề mặt thực phẩm, một số lồi cĩ thể ăn sâu vào nhưng vẫn địi hỏi phải cĩ khơng khí. + Nấm men ưa lạnh: loại này phát triển được ở nhiệt độ -2 đến 3 oC, mơi trường thích hợp nhất của nĩ là sản phẩm chua. Nhìn chung cĩ thể phát triển được ở trong tất cả sản phẩm bảo quản lạnh. Như vậy chúng ta thấy muốn diệt trừ vi sinh vật bằng lạnh là rất khĩ khăn địi hỏi phải hạ nhiệt độ thật nhanh đột ngột và nhiệt độ rất thấp. Để hạn chế sự biến đổi của thực phẩm ở nhiệt độ thấp người ta thường kết hợp bảo quản ở nhiệt độ thấp với bảo quản bằng hố chất kết hợp với diệt trùng bằng tia tử ngoại, tia phĩng xạ III. Tác dụng của nhiệt độ thấp đối với tế bào của cơ thể sống và thực phẩm. Trong cơ thể sống các quá trình trao đổi chất như tiêu hố, bài tiết, hơ hấp đều chỉ thực hiện được khi cĩ nước tham gia. Trong quá trình bảo quản và chế biến nước cũng đĩng vai trị rất quan trọng vì nĩ là mơi trường truyền nhiệt, nĩ tham gia các quá trình hoạt động của các enzym và vi sinh vật, khi mất nước protein sẽ bị đơng tụ. Tác dụng của nhiệt độ thấp đối với cơ thể sống cĩ tính chất quan trọng vì nĩ là một trong những yếu tố bên ngồi tác động lên trạng thái của nước (lỏng hay rắn) và cũng từ đĩ tác động đến tổ hợp thành phần hố học của sản phẩm hay cơ thể sống (- 273 : 150oC). +Vùng a: là vùng hoạt động của cơ thể sống rất bị hạn chế. +Vùng b, d: là vùng nhiệt độ cơ thể sống hoạt động yếu mà vẫn bị hạn chế. + Vùng c: là vùng thích hợp cho cơ thể sống hoạt động mạnh nhất +Vùng e: là vùng cơ thể sống khơng thể tồn tại. Trong lĩnh vực ảnh hưởng của nhiệt độ thấp ta xét chủ yếu ở vùng a vùng b. Hình. Sự phân bố sinh vật theo nhiệt độ Hình. Sự phân bố sinh vật theo nhiệt độ TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 Bài hướng dẫn 2 BIẾN ĐỔI CỦA NGUYÊN LIỆU TRONG QUÁ TRÌNH LÀM LẠNH ĐƠNG. I. Mục đích của việc làm lạnh đơng. Mục đích làm lạnh đơng thuỷ sản: Làm lạnh đơng thuỷ sản là hạ thấp nhiệt độ thuỷ sản, làm chậm hư hỏng của thuỷ sản để cho đến khi rã đơng thuỷ sản sau thời gian bảo quản lạnh, ta khơng thể phân biệt được thuỷ sản đơng lạnh và thuỷ sản tươi sống lúc chưa đưa vào làm lạnh đơng. Quan hệ giữa lượng nước đĩng băng trong thuỷ sản và nhiệt độ làm lạnh đơng. Nhiệt độ -1 - -2 -3 -4 -5 -10 -14 -18 -20 -26 -30 -36 -40 oC 1,5 Lượng ẩm 0 8 52, 66, 7 76,7 84,3 86,9 88,4 89 90 90,3 90,5 90,5 đĩng băng 4 5 3 (%) II. Biến đổi của thuỷ sản trong quá trình làm lạnh đơng 1. Biến đổi vi sinh vật. Khi nhiệt độ hạ xuống đến xuống điểm đĩng băng, vi sinh vật hoạt động chậm lại. Xuống đến – 10o C vi khuẩn các loại khơng phát triển được nhưng men mốc chưa bị ức chế. Phải xuống gần đến – 15oC men mốc mới ngừng phát triển. Do đĩ nhiệt độ dưới – 15oC sẽ ngăn chặn được vi sinh khuẩn lẫn men mốc ở khoảng nhiệt độ này ẩm độ thuỷ sản chỉ xấp xỉ trên dưới 10%. Tuy nhiên, người ta thấy rằng ở nhiệt độ - 20oC vẫn cịn vài loại vi khuẩn sống được. Ngồi ra, ở khoảng nhiệt độ - 1 : - 5oC gần như đa số nước tự do của tế bào thuỷ sản kết tinh thành đá. Nếu lạnh đơng chậm, các tinh thể nước đá to, sắc làm vở tế bào vi khuẩn và tiêu diệt vi khuẩn hơn là phương pháp lạnh đơng nhanh nhưng lại gây hại cho chất lượng sản phẩm. 2. Biến đổi hố học. a. Biến đổi protein Ở - 20oC protein bị đơng lại, sau 6 tháng bảo quản cĩ phân giải nhẹ. Ở khoảng nhiệt độ - 1: 5oC, protein bị biến tính, đặc biệt là miozin bị kết tủa. Thời gian lạnh đơng càng kéo dài thì protein càng biến tính. Lmà lạnh đơng nhanh sẽ dỡ bị biến tính protein. Dưới – 20oC thì hầu như khơng biến tính. b. Biến đổi chất béo Cá béo dể bị oxy hố chất béo. Chất béo bị thuỷ phân và hàm lượng acid béo ở thể tự do phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian bảo quản. Nếu nhiệt độ 12oC sau 10 tuần lễ chỉ số peroxit tăng lên rõ rệt: sau 30 tuần chỉ số này vượt quá quy định về phẩm chất vệ sinh. c. Biến đổi glucid Khi lạnh đơng chậm, glycogen phân giải ra nhiều axit lactic ở nhiệt độ thấp hơn là ở trường hợp lạnh đơng nhanh. d. Biến đổi Vitamin Sinh tố ít bị mất trong giai đoạn lạnh đơng, đa số bị mất trong lúc chế biến, rữa. Ở nhiệt độ lạnh, sinh tố A tỏ ra bền vững. Sinh tố B2, PP mất một ít. Sinh tố C TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 mất nhiều khi sản phẩm mất nước, cháy lạnh. Bị hao hụt tồn bộ phải kể đến sinh tố Enzyme, tơm lạnh đơng khơng cịn sinh tố E. e. Biến đổi chất khống: Nhiệt độ lạnh khơng ảnh hưởng lên chất khốngnhưng do sự biến đổi cơ cấu sản phẩm khi làm lạnh đơng khiến hao hao hụt một lượng lớn chất khống tan trong dịch tế bào chảy ra khi rã đơng. 3. Biến đổi lý học a. Tăng thể tích Nước trong thuỷ sản đĩng băng làm tăng thể tích lên 10 %. b. Thay đổi màu sắc Do mất nước, các sắc tố biến đổi làm màu sậm lại. Ngồi ra do tốc độ lạnh đơng chậm hay nhanh, tinh thể băng hình thành lớn hay nhỏ mà cĩ tiết xạ quang học khác nhau. Tinh thể băng nhỏ thì thuỷ sản đơng lạnh cĩ màu lợt nhạt hơn thuỷ sản làm lạnh đơng chậm cĩ tinh thể to. c. Giảm trọng lượng Sản phẩm đơng lạnh bị giảm trọng lượng do bốc hơi nước hoặc do thiệt hại lý học trong quá trình làm lạnh đơng. Trọng lượng sản phẩm bị hao hụt phụ thuộc vào các yếu tố: + Thời gian cấp đơng: Thời gian cấp đơng càng ngắn, sản phẩm sẽ càng ít bị mất trọng lượng. + Kích cở sản phẩm: Sản phẩm cĩ kích cở nhỏ sẽ bị mất trọng lượng nhiều hơn do cĩ tỷ lệ diện tích bề mặt lớn hơn so với sản phẩm cĩ kích thước lớn. + Loại sản phẩm: sản phẩm luộc ít bị mất trọng lượng hơn sản phẩm tươi, sản phẩm tơm vỏ ít mất trọng lượng hơn tơm thịt, PTO. Đối với sản phẩm tơm luộc đơng IQF, độ hao hụt trọng lượng vào khoảng 0,8:1 % + Loại thiết bị cấp đơng: Thiết bị cấp đơng dùng đối lưu sẽ mất trọng lượng hơn so với thiết bị đơng tiếp xúc. + Tốc độ khơng khí và điều kiện vận hành máy. Thiệt hại lý học cĩ thể do xáo động trong khi làm lạnh đơng khiến cho nhiều mảnh nhỏ bị vỡ vụn, chẳng hạn như khi sản phẩm bị hố lỏng bởi luồng khơng khí mát. Hình thức thiệt hại khác là thuỷ sản dán chặt vào mâm cấp đơng hoặc đai chuyền, làm trĩc mất một phần trọng lượng khi tách khỏi mâm. Nếu xịt nước dưới mặt đáy để tách sẽ giảm được thiệt hại này. Ngồi ra cá đơng từng con hao hụt nhiều hơn cá đơng bánh (khối) Bao gĩi cá khi lạnh đơng sẽ giảm hao hụt rất nhiều, nhưng nếu bao gĩi khơng chặt, trọng lượng sẽ vẫn bị hao hụt do bốc hơi bề mặt bên trong lớp bao gĩi. Gĩi sản phẩm sẽ vẫn cịn nguyên trọng lượng nhưng bên trong, lượng nước đã bị tách ra bớt. Thiệt hại lý học trong mơt máy đơng khơng dáng kể và khơng hơn 1 % nếu thực hiện lạnh đơng đúng cách. Bảng. Tỉ lệ hao hụt của thuỷ sản trong quá trình lạnh đơng. Sản phẩm Phương pháp % hao hụt Tơm IQF Máy thối giĩ 2 : 2,5 Sản phẩm IQF Máy Nitơ lỏng 0,3 : 0,8 Cá philê Máy thối giĩ 1,0 Bánh cá Máy thối giĩ 0,5 Bánh cá Máy tiếp xúc 0 TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 Bài hướng dẫn 3 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA KỸ THUẬT LÀM LẠNH ĐƠNG THỰC PHẨM. TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 Quá trình lạnh đơng là quá trình chuyển sản phẩm ở trạng thái tự nhiên sang trạng thái đơng đặc ở nhiệt độ âm sâu nhằm ức chế mọi hoạt động của các men phân huỷ và vi sinh vật, cho phép sản phẩm cĩ thể bảo quản thời gian dài từ 1: 2 năm hoặc dài hơn mà chất lượng khơng thay đổi đáng kể. 1. Cơ chế đĩng băng trong việc làm lạnh đơng. Nước trong nguyên liệu thuỷ sản khoảng 80 %, người ta phân thành hai loại: Nước tự do: 71,7 % + Nước bất động (65,6 %) + Nước tự do - cấu trúc (6,1 %)  Nước liên kết: 7,5 % Nước tinh khiết bắt đầu đơng đặc ở nhiệt độ 0oC. Nước tự do trong tế bào nguyên liệu (thuỷ sản) chứa muối và các hợp chất dinh dưỡng khác nên điểm đĩng băng của nĩ thấp hơn nước tinh khiết, tại nhiệt độ -1,5 oC. Tuỳ thuộc theo nồng độ chất tan trong nước mà ta cĩ các điểm đĩng băng khác nhau. a. Điểm quá lạnh. Nhiệt độ dưới 0oC mà nước chưa kết tinh thành đá gọi là hiện tượng quá lạnh. Hiện tượng quá lạnh phụ thuộc vào: + Nồng độ chất tan. + Cấu tạo mạng lưới tế bào + Tốc độ hạ nhiệt của mơi trường xung quanh. Nhiệt độ mơi Nhiệt độ quá Điểm đĩng băng trường làm lạnh đơng lạnh oC oC oC -2,9 -1,6 -1,22 -5,8 -2,05 -1,45 -11,1 -2,5 -1,54 Nước nguyên chất ở 0oC cĩ thể tạo thành tinh thể nước đá. Đối với nước trong tế bào nguyên liệu, khi hạ nhiệt đến 0oC vẫn chưa đĩng băng vì các chất tan ở to > 0oC, cho nên phải hạ nhiệt độ xuống đến độ quá lạnh để hay thấp hơn thì mới sinh mầm tinh thể được. Các tinh thể đá xuất hiện ở điểm quá lạnh, toả ra ẩn nhiệt đĩng băng làm tăng nhiệt độ sản phẩm. Ở điểm này, chủ yếu nước tự do cấu trúc bị tách ra và kết tinh. Nhiệt độ sản phẩm tăng lên đến một mức cao nhất và dừng ở đĩ một lúc để hồn thành quá trình đĩng băng (nước tự do cấu trúc) đây là điểm đĩng băng. Sau đĩ tiếp tục giảm nhiệt độ. TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 Hình. Quá trình hình thành điểm đĩng băng b. Cơ chế đĩng băng thuỷ sản. Khi hạ nhiệt độ dưới 0oC, các dạng nước trong thuỉy sản đĩng băng, dần dần tuỳ mức độ liên kết của chúng trong tế bào, liên kết yếu thì nhiệt độ lạnh đơng dâng cao, liên kết mạnh thì nhiệt độ lạnh thấp hơn. + Nước tự do cấu trúc, tld: - 1oC : - 1,5oC. + Nước bất động, tld: - 1,5oC : - 20oC. + Nước liên kết, tld: - 20oC : - 65oC. Trước tiên, điểm quá lạnh làm xuất hiện mầm tinh thể đá ở gian bào (khoảng trống giữa các tế bào) mà khơng xuất hiện trong tế bào vì nồng độ chất tan trong nước tự do ở gian bào rất thấp so với trong tế bào. Khi đến điểm đĩng băng, đa phần nước tự do ở gian bào kết tinh và làm tăng nồng độ chất tan lên, cao hơn nồng độ trong tế bào. Do áp suất thẩm thấu tăng lên, làm cho nước trong tế bào ra ngồi gian bào qua mnàg bán thấm của tế bào. Nếu tốc độ thốt nhiệt kết tinh thấp hơn mức độ vận chuyển của nước ra (tức là hạ nhiệt chậm) thì cĩ sự dưỡng tinh, nghĩa là khơng cĩ tạo tinh thể mới, mà nước trong tế bào ra gian bào làm các tinh thể hiện diện lớn lên. Ứng với từng mức độ hạ nhiệt ngày càng thấp, hiện tượng đĩng băng nước tự do trong gian bào vẫn tiếp tục và các tinh thể đá ngày càng lớn thêm, vì nồng độ chất tan trong gian bào vẫn thấp hơn trong tế bào và điểm đĩng băng ở gian bào hầu như luơn luơn cao hơn trong tế bào vì nhiệt độ lạnh khĩ xâm nhập vào trong tế bào. Nếu tốc độ thốt nhiệt lớn (độ hạ nhiệt nhanh), tinh thể đá tạo thành ở cả trong tế bào và gian bào thì tinh thể đá sẽ nhuyễn và đều khắp. Do đĩ, hạ nhiệt sản phẩm với tốc độ chậm sẽ làm giảm sút phẩm chất sản phẩm vì: + Làm tế bào mất nước. + Tinh thể đá to ở gian bào chèn ép làm rách màng tế bào. + Cấu tạo mơ cơ bị biến dạng. Khi nước tự do đã đĩng băng hết thì tới nước liên kết đĩng băng, bắt đầu từ nước cĩ mối liên kết yếu nhất dần dần tới nước liên kết mạnh. 2. Làm lạnh đơng chậm và làm lạnh đơng nhanh. Quá trình làm lạnh đơng cĩ 3 giai đoạn: TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 a. Giai đoạn 1: Làm lạnh tới nhiệt độ đĩng băng. Giai đoạn hạ nhiệt độ sản phẩm từ nhiệt độ ban đầu đến điểm đơng (5 : -1,5 oC). Trong giai đoạn này nhiệt độ sản phẩm hạ xuống rất nhanh do lượng nhiệt cần lấy đi trong giai đoạn này là rất nhỏ. b. Giai đoạn 2: Giai đoạn đơng đặc. Khi nguyên liệu (tơm, cá ) bắt đầu đơng tại nhiệt độ -1,5oC, các tinh thể đá sẽ hình thành trong khoảng khơng gian giữa các tế bào và trong tế bào cơ thịt. Tại giai đoạn này, quá trình tạo đá và kích thước đá và kích thước của tinh thể đá sẽ thay đổi theo thời gian cấp đơng. Trong thời gian đơng đặc, do lượng nước cần lấy đi trong giai đoạn này rất lớn (7 0: 80 % tồn bộ quá trình cấp đơng), nhiệt độ nguyên liệu giảm rất chậm trong nhiệt độ từ -1,5 đến – 5oC. Tại nhiệt độ – 5oC, cĩ khoảng 75 % lượng nước đá đã đĩng băng. c. Giai đoạn 3: Hạ nhiệt độ đến nhiệt độ bảo quản lạnh đơng. Tại giai đoạn này, khi phần lớn lượng nước trong nguyên liệu đã đơng đặc, nhiệt nguyên liệu giam đi rất nhanh do đĩ lượng nhiệt cần lấy đi trong giai đoạn này là nhỏ. Quá trình hạ nhiệt đơ làm cho lượng nước cịn lại trong nguyên liệu gần như đơng đặc hồ tồn. Nhiệt độ -18oC hoặc thấp hơn là nhiệt độ theo tiêu chuẩn bắt buộc để kết thúc quá trình lạnh đơng (cấp đơng), nhiệt độ này chính là nhiệt độ bảo quản sản phẩm lạnh đơng Nếu hạ nhiệt nhanh, giai đoạn 2 rút ngắn lại, hạ nhiệt chậm lại thì kéo dài giai đoạn 2. Ngồi ra do bề dày của sản phẩm mà cĩ sự phân bố nhiệt độ từ ngồi vào trong. Tốc độ làm lạnh đơng trung bình là tỉ số giữa bề dày X của lớp sản phẩm đã làm lạnh đơng với thời gian T để làm đơng lớp đĩ X Vf = T m/h. Tốc độ làm lạnh đơng cĩ thể lấy là: Vf = 1: 3 cm/h. Tuỳ theo tốc độ làm lạnh đơng nhanh hay chậm người ta phân biệt hai phương pháp làm lạnh đơng nhanh và làm lạnh đơng chậm. + Làm lạnh đơng chậm, khi nhiệt độ quá lạnh tql - 5oC : - 6oC, tốc độ lạnh đơng Vf = 0,5 cm/h, thời gian lạnh đơng Tf > 10h. + Làm lạnh đơng nhanh, khi nhiệt độ quá lạnh tql: - 7oC : - 30oC, tốc độ lạnh đơng Vf = 1 : 3 cm/h, thời gian lạnh đơng Tf = 2 h: 6 h. + Ngồi ra cịn cĩ làm lạnh đơng cực nhanh, khi nhiệt độ quá lạnh tql > - 30oC, tốc độ lạnh đơng Vf 15 cm/h, thời gian lạnh đơng Tf < 20 phút. * Khi lạnh đơng chậm, tinh thể tạo thành chủ yếu ở dịch gian bào. Nồng độ dịch bào thấp hơn nồng độ dịch trong tế bào và quan hệ tương ứng về nồng độ của chúng khơng đổi để đảm bảo thăng bằng về trao đổi chất của tế bào. Do đĩ điểm đĩng băng của gian bào cao hơn của dịch tế bào. Phần gian bào đĩng băng, tăng lên thì nước trong tế bào phải ra gian bào để đảm bảo cân bằng quan hệ nồng độ. Điểm đĩng băng ở gian bào lại vẫn cao hơn điểm đĩng băng trong tế bào và dẫn đến gia tăng độ lớn của tinh thể đá ỉơ gian bào. Cứ thế, sự lớn lên của tinh thể đá ở gian bào dẫn đến việc phá vở màng tế bào, và sự tăng cao nồng độ dịch mơ kèm theo hiện tượng biến tính một phần protein, vì thế khả năng giử ẩm của nĩ thấp. Khi tan giá, một phần dịch chứa protein và những chất trích ly cĩ giá trị bị tách ra. TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 * Khi làm lạnh đơng nhanh (cấp đơng), sẽ khơng tạo được những tinh thể đá to ở gian bào. Tinh thể đá xuất hiện ở gian bào và cả trong tế bào, nên khơng cĩ sự di ẩm từ trong ra ngồi và khơng mất cân đối giữa lượng tinh thể đá ở gian bào và trong tế bào. Do đĩ đảm bảo chất lượng khi tan giá. * Trường hợp làm lạnh đơng cực đại nhanh, do thốt nhiệt đều và rất nhanh cấp kỳ, tinh thể đá đồng loạt tạo thành ở mọi nơi trong sản phẩm, nên hạn chế tối đa sự di chuyển từ trong ra ngồi và sự tạo lập tinh thể đá to ở gian bào. Do đĩ nhiệt độ sản phẩm hạ thấp nhanh liên tục, khơng bị xáo trộn thối lùi ở điểm quá lạnh. Muốn thực hiện lạnh đơng cực nhanh phải dùng băng mơi là khí Nitơ lỏng cĩ nhiệt độ bay hơi ở áp suất thường là – 196 oC. khi Nitơ lỏng gần như là khí treơ nên hạn chế quá trình oxy hố sản phẩm và nhiệt độ quá thấp sẽ tiêu diệt hầu hết vi sinh vật Bài hướng dẫn 4 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LẠNH ĐƠNG THỰC PHẨM. 1. Loại máy đơng. Loại máy đơng ảnh hưởng rất lớn thời gian lạnh đơng. Thí dụ, do cĩ hệ số truyền nhiệt bề mặt tốt hơn, một sản phẩm sẽ lạnh đơng trong máy đơng tiếp xúc hơn trong máy đơng thổi giĩ khi vận hành ở cùng một nhiệt độ. Thí dụ: Nhiệt độ cấp đơng là –35oC: - 45oC, thời gian cấp đơng 1 h 30 phút đối với thiết bị cấp đơng tiếp xúc bề dày của sản phẩm là 4: 5 cm, cịn đối với thiết bị cấp đơng giĩ sản phẩm cĩ bề dày là 2 cm. Máy đơng càng lạnh, nguyên liệu càng mau đơng. Khi đưa sản phẩm vào máy đơng phải vận hành trước cho nhiệt độ tủ đơng xuống thấp (to < 20oC). Nhiệt độ tủ đơng càng thấp trước khi đưa cá vào thì cá càng mau đơng. 2. Nhiệt độ cấp đơng. Nhiệt độ thiết bị cấp đơng càng sâu, thời gian cấp đong càng ngắn. Trong thực tế. + Thiết bị đơng tiếp xúc thường hoạt động ở nhiệt độ - 40 : -45oC. + Thiết bị cấp đơng giĩ ở nhiệt độ - 35 : - 40oC. 3. Tốc độ giĩ ở máy đơng thổi khơng khí. Tương quan tổng quát giữa tốc độ giĩ và thời gian lạnh đơng cho thấy thời gian lạnh đơng giảm khi tốc độ giĩ gia tăng. 4. Nhiệt độ sản phẩm trước khi làm lạnh đơng. Sản phẩm càng ấm, thời gian lạnh đơng càng dài. Vì vậy thuỷ sản nên giữ lạnh trước khi làm lạnh đơng, để duy trì phẩm chất đồng thời giảm được thời gian lạnh đơng và yêu cầu làm lạnh. TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 Thí dụ, cá thu cĩ đường kính thân 150 mm đơng trong máy đơng thổi giĩ phải cần đến 7 giờ khi nhiệt độ ban đầu là 35oC, nhưng chỉ cần 5 giờ khi nhiệt độ ban đầu là 5oC. Do đĩ nên ấn định nhiệt độ ban đầu của sản phẩm khi tính tốn thời gian lạnh đơng. 5. Bề dày sản phẩm. Sản phẩm càng dày, thời gian lạnh đơng càng kéo dài. Đối với những sản phẩm dày dưới 50 mm, nếu tăng gấp đơi bề dày 100 mm lại kéo dài thời gian lạnh đơng gấp 4 lần. Vì vậy tỉ suất thay đổi thời gian lạnh đơng theo bề dày tuỳ thuộc vào mức quan trọng tương đối của lực thuỷ sản đối với sự truyền nhiệt. 6. Hình dạng sản phẩm. Hình dạng nguyên liệu hoặc thuỷ sản ảnh hưởng đáng kể đến thời gian làm lạnh đơng. Trong một máy đơng dùng làm lạnh đơng cá rời từng con, loại cá trịn mình lạnh đơng trong 2/3 thời gian để làm lạnh đơng loại cá dẹp cĩ cùng bề dày. 7. Diện tích tiếp xúc và mật độ sản phẩm. Trong máy đơng bản phẳng, tiếp xúc kém giữa sản phẩm và bản phẳng làm tăng thời gian lạnh đơng. Tiếp xúc kém do nước đá đĩng trên bản phẳng, hộp chứa sản phẩm chơng chênh khơng đều, hộp sản phẩm chưa đầy hoặc để khoảng trống (lỗ trống) trên mặt khối sản phẩm, dẫn đến truyền nhiệt cho sản phẩm kém. Những lỗ trống ở lớp mặt khối sản phẩm thường kéo theo những lổ trống bên trong làm giảm mật độ sản phẩm (hay độ chặt của sản phẩm). Tương quan giữa thời gian, mật độ sản phẩm và diện tích tiếp xúc của khối cá 100 mm được trình bày ở bảng Mật độ khối cá (kg/m3) Diện tích tiếp xúc (%) Thời gian lạnh đơng (h) 800 48 3,0 780 45 3,0 650 29 3,8 650 21 4,0 8. Bao gĩi sản phẩm. Phương pháp bao gĩi và loại bao và bề dày vật liệu bao gĩi ảnh hưởng lớn đến thời gian lạnh đơng của sản phẩm. Khơng khí chèn giữa lớp bao bì và sản phẩm thường cĩ ảnh hưởng đến thời gian lạnh đơng lớn hơn là lực cản của vật liệu bao gĩi. Thí dụ sau đây sẽ làm rỏ điểm này: Cá xơng khĩi chứa trong đồ hộp gỗ cĩ nắp đậy chạy đơng đến 15 giờ trong một máy đơng thổ giĩ. Cá xơng khĩi trong hộp nhơm cùng dạng, cùng cở và cĩ nắp đậy chỉ chạy đơng 12 giờ, nhưng nếu cá trong hộp gỗ được bỏ nắp thì thời gian lạnh đơng cịn 8 tiếng vì khơng cịn lớp khơng khí chèn. 9. Loại thuỷ sản. Hàm lượng mỡ của một loại thuỷ sản càng cao, hàm lượng nước càng thấp. Hầu hết nhiệt lượng thải ra trong quá trình lạnh đơng là để chuyển nước thành nước đá. Vì vậy, nếu cĩ ít nước thì yêu cầu nhiệt lượng tách ra để làm đơng thuỷ sản ít hơn. TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 Vì hàm lượng mỡ của cá cĩ dầu thay đổi theo mùa nên thường sử dụng con số nhiệt luợng của cá thịt trong tính tốn để đảm bảo an tồn. Điều này đảm bảo năng suất máy đơng đúng theo yêu cầu bất luận giống lồi cá đơng lạnh là gì? Bài hướng dẫn 5 TÍNH TỐN QUÁ TRÌNH LÀM LẠNH ĐƠNG. 1. Thời gian lạnh đơng. Thời gian làm lạnh đơng: là thời gian cần thiết để hạ nhiệt độ sản phẩm từ nhiệt độ ban đầu đến một nhiệt độ mong muốn tại trung tâm sản phẩm. Hầu hết các quy định lạnh đơng đều yêu cầu nhiệt độ trung bình của sản phẩm lạnh đơng phải bằng nhiệt độ trữ đơng. Vì vậy cần phải chọn nhiệt độ cuối cùng ở tâm sản phẩm để đảm bảo nhiệt độ trung bình của sản phẩm giảm xuống trị số bảo quản nào đĩ. Nhiệt độ trung bình cuối cùng được tính bằng: t = ½ (tfs + tfc) Trong đĩ: + tf : Nhiệt độ trung bình cuối cùng. + tfs : Nhiệt độ cuối ở bề mặt sản phẩm.Với tfs = 0,7 x tc + tfc : Nhiệt độ ở tâm sản phẩm. + tc : Nhiệt độ làm lạnh đơng. * Ví dụ 1: Nhiệt độ lạnh đơng là –35oC, nhiệt độ trung bình của sản phẩm – 18oC, nhiệt độ trung tâm của sản phẩm đạt được là: tfc = 2 tf - tfs Với tf = -18oC tfs = 0,7 x tc = 0,7 x (-35oC) = -24,5oC. Vậy tfc = 2 (-18) - (-24,5) = -36 + 24,5 = - 11,5 oC. Nhiệt độ trung tâm sản phẩm tối thiểu phải là – 12oC mới kết thúc thời gian lạnh đơng. 2. Tính thời gian lạnh đơng. Thời gian lạnh đơng cĩ thể tính được nhưng thường khơng cĩ đủ dữ kiện để thực hiện bài tốn chính xác. Thời gian lạnh đơng cĩ thể tính khá chính xác đối với những sản phẩm dạng đồng nhất như các bánh filê. Nhưng đối với những sản phẩm dạng khơng đồng đều, số liệu tính tốn chỉ cĩ tính cách phỏng chừng. Sự hiện diện của các lớp bao gĩi và cấc yếu tố khác cĩ thể làm cho việc tính tốn gặp khĩ khăn và kém chính xác. Hiện nay người ta đơn giản hố các cơng thức đã dùng trước kia để sử dụng trong thực tiển. Vì vậy ít lấy những dữ kiện như nhiệt độ ban đầu của thuỷ sản, tất cả được xem như thuỷ sản đã ướp lạnh trước khi làm lạnh đơng. Do đĩ thời gian đơng chỉ là phỏng ước, khơng thể dùng để thiết kế thiết bị lạnh đơng. Kỹ thuật máy tính hiện đại ngày nay cho phép tính được thời gian lạnh đơng chính xác hơn. Cơng thức Plank để tính thời gian lạnh đơng hiện được dùng rộng rãi dưới nhiều dạng. Cơng thức này tỏ ra đắc dụng vì các kết quả thực nghiệm đều cĩ thể dùng được cho nhiều biến số khác nhau. Vì vậy, nếu đã biết chính xác một thời gian TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 lạnh đơng, cĩ thể tính được những thời gian lạnh đơng khác nhau nếu điều kiện lạnh đơng tương tự nhau. Dạng tổng quát của phương trình Plank là: L P.D R.D2 Thời gian lạnh đơng = ( + ) V.∆ f k Trong đĩ: + L: Nhiệt lượng cần thải ra giữa điểm đĩng băng ban đầu và nhiệt độ cuối cùng (KC/kg) + V: Thể tích riêng của thuỷ sản (m3/kg) + ∆ : Hiệu số nhiệt độ giữa điểm đĩng băng ban đầu của thuỷ sản và mơi trường làm lạnh. +D: Bề dày sản phẩm. + f: Hệ số truyền nhiệt bề mặt (gồm cả hiệu quả bao gĩi) (KC/hm2 oC). + k: độ dẫn nhiệt của thuỷ sản đong lạnh, (KC/hm2 oC). + P và R: Hằng số tuỳ thuộc hình dạng sản phẩm. Các hệ số trong phương trình plank Hình dạng P R Tấm phẳng 1/2 1/8 Hình trụ vơ 1/4 1/16 Hình cầu 1/6 1/24 Từ cơng thức trên, ta thấy rằng thời gian lạnh đơng tỉ lệ nghịch với hiệu số nhiệt độ và tuỳ theo những điều kiện khác, nĩ cũng tỉ lệ với bình phương bề dày sản phẩm. * Ví dụ 2: Người ta đo được thời gian lạnh đơng là 3 giờ 20 phút (200 phút) đối với một bánh cá trích 100 mm lạnh trong trong tủ đơng bản đứng ở nhiệt lạnh là - 35oC. Tính thời gian lạnh đơng. + Thời gian lạnh đơng là bao nhiêu nếu tất cả các điều kiện khác vẫn như trên chỉ trừ nhiệt độ vận hành là -25oC? Giải Cá lạnh đơng ở - 1oC, vì vậy theo thời gian lạnh đơng đo được Hiệu số nhiệt độ ∆ = - 35oC – (- 1oC) = 34. Hiệu số nhiệt độ đang cần tính là ∆ = - 25oC – (- 1oC) = 24 Thời gian lạnh đơng tỉ lệ nghịch với hiệu số nhiệt độ, vì vậy thời gian ở nhiệt độ vận hành -25oC sẽ dài hơn ở nhiệt độ -35oC và cĩ thể tính như sau: 3 200. 4 = 272 phút hay 4 giờ 32 phút. 25 + Thời gian lạnh đơng ước chừng là bao nhiêu nếu tất cả các điều kiện khác vẫn như trên, chỉ trừ bề dày sản phẩm giảm xuống cịn 75 mm? TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 Thời gian lạnh đơng tỉ lệ thuận với bình phương bề dày vì trong trường hợp này hệ số truyền nhiệt bề mặt thì cao mà yếu tố liên quan bề dày bánh cá pD/f thì nhỏ. Do đĩ thời gian lạnh đơng mới được tính như sau: 752 5625 200 x = 200 x = 112 phút = 1 giờ 52 phút. 3. Dự đốn th ời gian trử đơng10.000. a. Đối vớ100i sả2n phẩm làm đơng (từ thịt động vật )  = A .10-O.05t , tháng A: Hằng số thực nghiệm Nguyên liệu Hằng số thực nghiệm (A) Bị , Cừu 2,15 Heo , Cá gầy 1,78 Gà 1, 58 Ngỗng , Thỏ , Cá béo 1, 26 * Ví dụ 3: Dự đốn thời gian trữ đơng của thịt heo lạnh đơng được bảo quản ở nhiệt độ là –18oC. Giải. Ta cĩ thời gian trữ đơng được tính bằng  = A .10-O.05t = 1,78 .10 –0,05 *-18 b. Đối với kem , bơ  = 2.85.10-O.036t , tháng Với t: nhiệt độ bảo quản , oC Trường hợp qua các giai đoạn bảo quản ở các nhiệt độ khác nhau thì sử dụng khái niệm độ bền bảo quản S cho từng loại sản phẩm. Độ bền S giảm với tốc độ giảm độ bền v Thời gian bảo quản  là (tháng) S  = v v = 10 0,05 (18 + t) Tốc độ giảm độ bền phụ thuộc vào nhiệt độ bảo quản Độ bền tiêu chuẩn [S] là độ bền của sản phẩm ở - 18oC [S] được tính bằng thực nghiệm Nguyên liệu Hằng số thực nghiệm (A) Bị, Cừu 17,1 Heo, Cá gầy 14,2 Gà 12,6 Ngỗng, Thỏ, Cá béo 10 TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 Nếu sản phẩm bảo quản ở nhiều chế độ nhiệt độ và thờigian khác nhau thì tổng độ bền của chúng khong vượt quá độ bền tiêu chuẩn cho phép [S] 1v1 + 2v2 + 3v3 + 4v4 + + ivi [S] TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
Tài liệu hướng dẫn mơn học Các quá trình cơng nghệ cơ bản 2 KẾT QUẢ HỌC TẬP 5: Xác định quá trình thanh trùng trong cơng nghệ thực phẩm. Bài hướng dẫn 1 CÁC HỆ SINH VẬT TRONG ĐỒ HỘP Trong sản xuất đồ hộp thực phẩm, thanh trùng là một qúa trình quan trọng cĩ tác dụng quyết định tới khả năng bảo quản và chất lượng của sản phẩm. Đây là một biện pháp cất giữ thực phẩm theo nguyên lý tiêu diệt mầm mĩng gây hư hỏng thực phẩm (nguyên tắc đình chỉ sự sống) bằng nhiều phương pháp khác nhau: nhiệt, dịng điện cao tần, tia tử ngoại (tia cĩ bước sĩng ngắn sẽ tác dụng lên phân tử protit phá vỡ cấu trúc của vi sinh vật làm mất khả năng trao đổi), ozon Nhưng chủ yếu và phổ biến nhất là thanh trùng bằng tác dụng của nhiệt độ. Thanh trùng bằng nhiệt độ cao, nước nĩng và hơi nước là phương pháp thanh trùng phổ biến nhất trong sản xuất đồ hộp, ngồi tác dụng diệt vi sinh vật là chủ yếu cịn cĩ tác dụng nấu chín sản phẩm. Do đĩ, yêu cầu kỹ thuật thanh trùng là vừa đảm bảo tiêu diệt vi sinh vật cĩ hại cịn lại ít đến mức độ khơng thể phát triển để làm hư hỏng đồ hộp và làm hại sức khoẻ người ăn, lại vừa đảm bảo cho đồ hộp cĩ chất lượng tốt nhất về giá trị cảm quan và dinh dưỡng. Các hệ sinh vật tồn tại trong đồ hộp nguy hiểm nhất là các vi khuẩn, sau đĩ đến các nấm mốc và nấm men. 1.Vi khuẩn. Các loại vi khuẩn phổ biến nhất thường thấy trong đồ hộp là: a. Loại hiếu khí: B. mesentericus: cĩ nha bào, khơng độc, ở trong nước và trên bề mặt rau. Nha bào bị phá huỷ ở nhiệt độ 110 oC trong 1 giờ. Loại này cĩ trong tất cả các loại đồ hộp, phát triển nhanh ở nhiệt độ quanh 37oC. B. subtilis: cĩ nha bào khơng gây bệnh. Nha bào chịu nhiệt 100 oC trong 1 giờ, 115 oC trong 6 phút. Loại này cĩ trong đồ hộp cá, rau, thịt, nhất là trong các hộp hở nhưng khơng làm phồng hộp và khơng gây mùi lạ, phát triển rất mạnh ở nhiệt độ 25:35 oC. b. Loại kỵ khí: Clostridium sporogenes: phân huỷ protid thành muối của NH3, rồi nhả NH3, sản sinh H2S, H2 và CO2. Nha bào của nĩ chịu đựng được trong nước sơi trên 1 giờ Cl.sprorogenes cĩ độc tố, song bị phá huỷ nếu đun sơi lâu. Loại này cĩ trong mọi đồ hộp, phát triển ở 27 – 58 oC nhiệt độ tối thích là 37 oC. Clostridium putrificum: là loại vi khuẩn đường ruột, cĩ nha bào, khơng gây bệnh. Loại này cĩ trong mọi đồ hộp, nhiệt độ tối thích là 37oC. c. Loại vừa hiếu khí vừa kị khí. Staphylococus pyogenes aureus: Cĩ trong bụi và nước, khơng cĩ nha bào. Thỉnh thoảng gây bệnh vì cĩ sinh ra độc tố, dễ bị phá huỷ ở 60 – 70oC, phát triển nhanh ở nhiệt độ thường. d. Loại gây bệnh, gây ra ngộ độc vì nội độc tố. + Bacillus botulinus: cịn cĩ tên là Clostridium botulinum. Người bị ngộ độc sau 4- 8 ngày thì chết, triệu chứng gây bệnh: Gây bại liệt rất đặc trưng, làm liệt các cơ điều khiển bởi thần kinh sọ, rồi tồn thân bị liệt. Làm đục sự điều tiết của mắt. Loại này rất hiếm trong đồ hộp, nhất là đồ hộp rau quả, chỉ bị nhiễm khi khơng tuân theo nguyên tắc vệ sinh và thanh trùng tối thiểu. TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH