Đồ Án Cô đặc loại màng, cô đặc nước Dứa (Full Cad)

1.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÔ ĐẶC VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN:
1.1.1 Khái quát về cô đặc:
Cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ của chất hoà tan trong dung dịch bằng cách tách một phần dung môi ở dạng hơi.
Cô đặc là phương pháp thường được ứng dụng rộng rãi trong ​công nghệ ​hóa học và ​Thực phẩm với mục đích:
ã Làm tăng nồng độ chất hoà tan trong dung dịch (làm đậm đặc)
ã Tách các chất hoà tan ở dạng rắn (kết tinh)
ã Tách dung môi ở dạng nguyên chất (nước cất)
ã Lấy ​nhiệt từ ​môi trường lạnh khi thay đổi trạng thái của tác nhân làm lạnh.
Quá trình cô đặc thường được tiến hành ở trạng thái sôi, nghĩa là áp suất hơi riêng phần của dung môi trên bề mặt dung dịch bằng áp suất làm việc của thiết bị.
Quá trình cô đặc có thể tiến hành ở các áp suất khác nhau. Khi làm việc ở áp suất thường (áp suất khí quyển) ta dùng thiết bị hở, còn khi làm việc ở áp suất khác thì ta dùng thiết bị kín.
Quá trình cô đặc có thể làm việc gián đoạn hay liên tục, có thể tiến hành ở hệ thống cô đặc 1 nồi hoặc nhiều nồi.
Người ta thường tiến hành phân loại thiết bị cô đặc theo các cách sau:
ã Theo sự bố trí bề mặt đun nóng: nằm ngang, thẳng đứng, nghiêng .
ã Theo chất tải nhiệt: đun nóng bằng hơi (hơi nước bão hoà, hơi quá nhiệt), bằng khói lò, chất tải nhiệt có nhiệt độ cao (dầu, nước ở áp suất cao ), bằng dòng ​điện
ã Theo chế độ tuần hoàn: tuần hoàn tự nhiên, tuần hoàn cưỡng bức .
ã Theo cấu tạo bề mặt đun nóng: vỏ bọc ngoài, ống xoắn, ống chùm

1.1.2 Nhiệm vụ của ​đồ án:
Hiện nay có rất nhiều loại thiết bị được sử dụng trong công nghiệp sản xuất hoá chất và thực phẩm với những mục đích khác nhau. Nhưng do thời gian nghiên cứu có hạn nên nhiệm vụ của đồ án này chỉ nghiên cứu về thiết bị cô đặc dạng màng và ứng dụng nó để cô đặc nước dứa trong công nghệ sản xuất nước dứa.

1.2 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU:
1.2.1 Giới thiệu về dứa:
Cây dứa là loại cây ăn trái có giá trị ​kinh tế cao. Cây dứa không kén đất, có thể trồng dứa trên cả loại đất chua mặn, đất phèn, đất đồi dốc, sỏi đá Ở những vùng mới khai hoang, người ta còn trồng dứa như là một loại cây để cải tạo đất.
Dứa là một loại trái cây có giá trị dinh dưỡng cao, có vị ngọt, hương thơm và màu sắc đẹp. Trong trái dứa tươi chứa nhiều hàm lượng đường, vitamin C, các acid amin dễ tiêu, đặc biệt có enzym Bromelin là 1 loại enzym phân giải protein rất tốt. Trong lĩnh vực y học, từ trái dứa người ta tách được một chất biệt dược dùng trong các ca đại phẫu thuật, điều trị bệnh ung thư, nội tạng
Hiện nay trên thị trường thế giới, dứa là một loại trái cây có giá trị xuất khẩu cao. Từ trái dứa tươi, qua công nghiệp chế biến có thể sản xuất ra nhiều loại sản phẩm khác nhau như: dứa đóng hộp, nước dứa có ga, mứt dứa, rượu vang dứa, xirô dứa, dứa sấy khô, nước dứa
* Thành phần hoá học của dứa:

THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

Dung dịch nước dứa có nồng độ đầu 15% ở 300C từ bồn chứa nguyên liệu được 2 bơm mắc song song bơm qua lưu lượng kế lên qua thiết bị gia nhiệt, lưu lượng luôn đảm bảo là 0,5 m3/h. Tại thiết bị gia nhiệt, dung dịch được đun nóng đến 700C bằng hơi nước bão hòa có nhiệt độ là 119,60C (2 at) lấy từ lò hơi. Thiết bị gia nhiệt được thiết kế theo kiểu ống chùm thẳng đứng, dung dịch đi trong ống hơi đốt đi ngoài ống, đường kính của thiết bị gia nhiệt là 0,4m, chiều dài ống truyền nhiệt 2m, đường kính ống 38mm.
Sau đó dung dịch tiếp tục chảy vào nồi cô đặc. Tại đây dung dịch được cô đặc đến nồng độ 30% nhờ hơi đốt là hơi bão hòa ở 119,60C được cấp từ lò hơi như thiết bị gia nhiệt (lượng hơi đốt cần sử dụng là 305,2 kg/h). Đây là thiết bị cô đặc loại màng, đường kính buồng đốt 0,6m, chiều dài ống ống truyền nhiệt là 5m, đường kính ống 38mm, đường kính buồng bốc 0,6m, chiều cao buồng bốc là 2,5m. Nhiệt độ sôi của dung dịch trong nồi cô đặc là 70,3750C, áp suất của hơi thứ là 0,314 at.Vì đây là thiết bị cô đặc dạng màng nên ta phải thiết kế thêm một chén phân phối lỏng hàn trên vỉ ống có đường kính 100 mm để tạo điều kiện cho dung dịch nước dứa có thể chảy màng trong ống truyền nhiệt. Dung dịch sau khi được cô đặc đến nồng độ 30% được bơm khỏi nồi cô đặc vào bồn chứa sản phẩm.Ở đáy nồi cô đặc có lắp một đầu dò để kiểm tra nồng độ của dung dịch sau khi cô đặc. Nếu dung dịch chưa đạt đến nồng độ cần thiết thì sẽ được bơm trở lại nồi cô đặc để cô đặc tiếp.
Lượng hơi thứ trong nồi được dẫn vào thiết bị ngưng tụ Baromet với đường kính thiết bị là 0,2 m, chiều cao 4 m, số ngăn là 8, áp suất trong thiết bị ngưng tụ là 0,3 at


KẾT LUẬN

Nhiệm vụ của đồ án là thiết kế thiết bị cô đặc dạng màng, dùng hơi đốt là hơi nước bão hoà để cô đặc dung dịch nước dứa có nồng độ từ 15% đến 30%. Đây chưa phải là phương án tối ưu nhưng nó cũng có những ưu điểm như sau:
* Hệ thống cô đặc dạng màng thích hợp để cô đặc các dung dịch dễ biến tính vì nhiệt độ cao do dung dịch chỉ được gia nhiệt 1 lần.
* Hệ thống làm việc liên tục và được thiết kế dư so với năng suất yêu cầu do đó thuận tiện cho việc thay đổi năng suất cũng như có thể tăng năng suất hơn nữa.
* Thiết bị cô đặc chân không làm giảm tiêu hao hơi làm việc trong hệ thống và làm nhiệt độ sôi giảm xuống tránh được sự hư hỏng sản phẩm.
* Đây là thiết bị cô đặc màng có thể cô đặc dung dịch có độ nhớt cao và dung dịch chảy dạng màng qua bề mặt truyền nhiệt một lần nên tránh được tác dụng nhiệt độ lâu làm biến tính dung dịch cần cô đặc.
Bên cạnh những ưu điểm đó hệ thống cũng có một số khuyết điểm sau :
* Do hệ thống làm việc liên tục nên dung dịch nhập liệu phải ở trạng thái sôi từ đó dẫn đến phải mất thêm chi phí cho thiết bị gia nhiệt để gia nhiệt nhập liệu trước khi vào nồi cô đặc.
* Hệ thống cô đặc dạng màng đòi hỏi chi phí cho thiết bị nhiều hơn hẳn so với hệ thống cô đặc thông thường một nồi. Đồng thời nó cũng đòi hỏi một khoảng diện tích lớn hơn.
* Do buồng đốt có chiều cao lớn nên khó đảm bảo việc truyền nhiệt được tốt.
* Hệ thống cô đặc chân không dạng màng thích hợp cho việc cô đặc dung dịch có nồng độ khá loãng lên nồng độ cao và có năng suất lớn nhưng năng suất yêu cầu lại nhỏ (0,5 m3/h). Hơn nữa thiết bị phức tạp do phải có hệ thống ngưng tụ nhanh để tạo chân không. Vì vậy sử dụng hệ thống thiết bị này trong bài là lãng phí, không hiệu quả về mặt kinh tế.​​
​