`

 Giảng viên hƣớng dẫn : ThS ĐÀO THANH KHÊ
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Chung 2005100068
Huỳnh Tấn Đạt 2005100054
Trần Thị Huỳnh Xuân 2005100072
Phạm Thị Trang Đài 2005100081
Nguyễn Ngọc Anh 2005100046
Nguyễn Ngọc Thanh Huế 2005100056
Nguyễn Thị Hiền 2005100071
Nguyễn Thị Kim Tài 2005100049
Nguyễn Thị Nhàn 2005100084
Hoàng Thị Diễm Hƣơng 2005100067
Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
Khóa học : 2010-2014
Năm học : 2012-2013

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2012
`
BỘ CÔNG THƢƠNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
BỘ MÔN: KỸ THUẬT THỰC PHẨM 2

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

2005100068
 Tham gia tính toán
 Làm chương 1
 Tìm thông số

N.V.Chung
2
Huỳnh Tấn Đạt
2005100054
 Tham gia tính toán
 Tổng hợp và biên tập
hoàn chỉnh
H.T.Đạt
3
Trần Thị Huỳnh Xuân
2005100072
 Tham gia tính toán
 Vẽ sơ đồ thiết bị
T.T.H.Xuân
4 Phạm Thị Trang Đài 2005100081
 Tham gia tính toán
 Tìm thông số

2005100084
 Tham gia tính toán
 Chương 1
N.T.Nhàn
10
Hoàng Thị Diễm Hương
2005100067
 Tham gia tính toán
 Chương 1
H.T.D.Hương
LỜI MỞ ĐẦU
Nước ta đang trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa nên một số
ngành công nghiệp hiện nay đang từng bước phát triển và hứa hẹn sẽ có nhiều đột
phá trong tương lai, trong đó có công nghiệp thực phẩm. Sản xuất thực phẩm ở quy
mô công nghiệp luôn đi kèm theo sự cải tiến, áp dụng khoa học kỹ thuật vào sản
xuất, trong đó máy và thiết bị thực phẩm luôn là ưu tiên hàng đầu của các nhà máy,
công ty thực phẩm hiện nay. Để giảm chi phí và tăng tính sáng tạo, đột phá trong
công nghiệp thực phẩm, các kỹ sư luôn phải đưa ra ý tưởng và cố gắng thiết kế các
loại thiết bị khác nhau dùng trong ngành công nghiệp đầy triển vọng này.
Nắm bắt được tình hình đó, nay nhóm chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài:
“Thiết Kế Thiết Bị Đun Nóng Sữa Đậu Nành” nhằm cụ thể hóa vấn đề thiết kế
máy và thiết bị dùng trong ngành công nghiệp thực phẩm hiện nay.
Đề tài được nhóm chúng tôi chia làm 3 chương:
Chƣơng 1. Tổng quan về lý thuyết
Chƣơng 2. Tổng quan về nguyên liệu
Chƣơng 3. Tính toán thiết kế thiết bị đun nóng sữa đậu nành
Dù đã cố gắng rất nhiều nhưng do điều kiện và vốn kiến thức còn hạn chế,

2.2. Dầu truyền nhiệt 13
CHƢƠNG 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐUN NÓNG SỮA 16
3.1. Các thông số ban đầu 16
3.2. Tính toán thiết bị 18
3.3. Sơ đồ thiết bị 20
TÀI LIỆU THAM KHẢO 23

i
DANH MỤC CÁC ĐẠI LƢỢNG TÍNH TOÁN
Đại lƣợng
Kí hiệu
Đơn vị
Nhiệt độ
t

0
C
Hệ số cấp nhiệt


2
/Wm
.độ
Hệ số dẫn nhiệt


/Wm
.độ
Bề dày vách



3
/kg m

Lưu lượng khối lượng
G
N
, G
L
/kg s

Lưu lượng thể tích
G
sữa
lít/h
Chiều dài
h
m
Số vòng xoắn
n
vòng ii
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Thiết bị trao đổi nhiệt vỏ bọc ống chùm 4
Hình 1.2. Các dạng chuyển động của lưu chất trong ống chùm nằm ngang 5

Bản chất: Đun nóng là một quá trình gia nhiệt làm tăng nhiệt độ để làm chín
thực phẩm, hay để ức chế, tiêu diệt hoàn toàn enzyme và hệ vi sinh vật có trong
thực phẩm, hạn chế sự hư hỏng thực phẩm. Ngoài ra đun nóng còn là một phương
tiện cần thiết để thực hiện các quá trình khác như cô đặc, chưng cất …
Mục đích công nghệ:
Chuẩn bị: Trong thực tế có khi việc tiến hành đun nóng chỉ nhằm mục đích
chuẩn bị cho các quá trình khác. Ví dụ: để bóc vỏ cam người ta thường chần trong
nước sôi trong thời gian 5-10 phút, đun nóng trước khi cô đặc sản phẩm lỏng để
quá trình bốc hơi nước nhanh hơn. Đun nóng sản phẩm trước khi vào hộp để ghép
mí nhằm mục đích bài khí.
Khai thác: quá trình đun nóng có thể làm tăng hiệu suất thu nhận sản phẩm
từ một loại nguyên liệu nào đó.Ví dụ ở nhiệt độ 60-70
0
C sẽ làm tăng khả năng hoạt
động của amylase làm cho khả năng thuỷ phân tinh bột cao hơn để thu lượng
đường cao hơn. Nhiệt độ cao có thể làm tăng khả năng trích ly các chất hoà tan,
tăng hiêuu suất ép, tăng sự hoà tan chất màu
Chế biến: Dưới tác dụng của nhiệt độ cao nhiều loại nguyên liệu bị biến đổi
về cấu trúc, tính chất hoá học, vật lý làm cho chất lượng nguyên liệu biến đổi hẳn.
Những biến đổi về chất lượng có thể xấu đi hoặc tốt hơn. Trong CNTP người ta lợi
dụng những biến đổi tốt của chất lượng để tạo ra sản phẩm có ích.
Bảo quản: Khi nguyên liệu được đun nóng ở nhiệt độ trên 70
0
C sẽ làm vô
hoạt các enzyme có trong nguyên liệu, ngăn ngừa những biến đổi xấu. Nhiệt độ cao
hơn 90
0
C có thể tiêu diệt vi sinh vật có trong thực phẩm. Do đó trong chế biến thực
Chương 1. Tổng quan về lý thuyết GVHD: ThS Đào Thanh Khê
Kỹ thuật thực phẩm 2 Trang 2

Kỹ thuật thực phẩm 2 Trang 3

và gây ra phản ứng phụ không cần thiết.
 Khói lò thường có bụi và khí độc của nhiên liệu do đó khi đun nóng gián
tiếp bề mặt truyền nhiệt sẽ bị bám cặn.
 Khi đun nóng trực tiếp sẽ bị hạn chế: nếu đun nóng các chất dễ cháy, dễ
bay hơi thì không an toàn.
 Trong khói luôn có một lượng oxy dư, khi tiếp xúc thiết bị sẽ oxy hóa
kim loại làm hỏng thiết bị.
 Hiệu suất sử dụng thiết bị thấp, lớn nhất là 30%.
1.1.2.3. Đun nóng bằng dòng điện
Ƣu điểm:
 Có thể tạo được nhiệt độ cao ( tới 3200 độ C) mà các phương pháp khác
không thể thực hiện được.
 Điều chỉnh nhiệt độ dễ dàng và chính xác.
 Hiệu suất cao, có thể đạt tới 95% điện tiêu hao.
Nhƣợc điểm:
 Thiết bị phức tạp
 Gía thành cao
1.1.2.4. Đun nóng bằng chất tải nhiệt đặc biệt
Dùng các chất tải nhiệt như: nước quá nhiệt, chất lỏng có nhiệt độ sôi cao
ở áp suất bão hòa nhỏ, không bị phân hủy ở nhiệt độ cao.
Các chất tải nhiệt hữu cơ thường dung là điphenyl, etediphenyl, hỗn hợp
các muối, các kim loại nóng chảy…
1.1.2.5. Đun nóng bằng khí thải, chất thải
Đun nóng tiết kiệm, sử dụng nhiệt trong khí thải hoặc chất lỏng chảy ra từ
các nhà máy, xí nghiệp mà nhiệt độ của chúng còn cao.
Chương 1. Tổng quan về lý thuyết GVHD: ThS Đào Thanh Khê
Kỹ thuật thực phẩm 2 Trang 4



Hình 1.3. Cấu tạo thiết bị trao đổi nhiệt có cánh
-Loại trao đổi nhiệt có tấm gợn sóng:
Hình 1.4. Thiết bị trao đổi nhiệt có tấm gợn sóng
Chương 1. Tổng quan về lý thuyết GVHD: ThS Đào Thanh Khê
Kỹ thuật thực phẩm 2 Trang 6

b) Thiết bị trao đổi nhiệt loại hồi nhiệt
Hình 1.5. Thiết bị trao đổi nhiệt loại hồi nhiệt
c) Thiết bị trao đổi nhiệt loại hỗn hợp
Hình 1.6. Thiết bị trao đổi nhiệt loại hỗn hợp
1.1.4. Thiết bị trao đổi nhiệt dùng trong ngành thực phẩm
1.1.4.1. Thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống
Chương 1. Tổng quan về lý thuyết GVHD: ThS Đào Thanh Khê
Kỹ thuật thực phẩm 2 Trang 7

a) Cấu tạo
Hình 1.7. Thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống
1. Ống trong 3. Khủy nối 5. Mối hàn
2. Ống ngoài 4. Ống nối
Một ống có đường kính lớn bọc một hoặc nhiều ống nhỏ bên trong; hoặc
gồm nhiều ống nối tiếp với nhau, mỗi đoạn có hai đoạn ống lồng vào nhau. Ống
trong có thể trơn hoặc có cánh dọc theo chiều dài của ống.
b) Nguyên lý làm việc
 Chất tải nhiệt một đi giữa hai ống, chất tải nhiệt hai đi trong ống trong.
 Chuyển động của môi chất thường được bố trí ngược chiều nhau
c) Ƣu nhƣợc điểm
Ƣu điểm:
 Có hệ số truyền nhiệt lớn
 Dễ điều chỉnh tốc độ chảy của môi chất

Nhược điểm:
 Khó chế tạo bằng vật liệu dòn, giá thành cao
d) Ứng dụng
Dùng làm bình ngưng tụ và hơi môi chất, làm bình quá lạnh
1.1.4.3. Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm
a) Cấu tạo Hình 1.10. Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm

Chương 1. Tổng quan về lý thuyết GVHD: ThS Đào Thanh Khê
Kỹ thuật thực phẩm 2 Trang 10

Có thành phần cơ bản là các tấm trao đổi nhiệt cơ bản. Bề mặt gồm nhiều
tấm xếp lên một khung đỡ, bên trong có các khe rãnh để lưu chất chuyển động. Vật
liệu thường là thép không gỉ,nhôm…
b) Nguyên lý hoạt động
Khi chất lỏng lưu động qua các khe rãnh, môi chất sẽ chuyển động dưới dạng
màng mỏng nên tạo ra hệ số trao đổi nhiệt rất cao tạo điều kiện tốt để đốt nóng hay
làm lạnh môi chất. Các tấm thường đặt song song với nhau tạo ra các khoảng
không gian hẹp tạo nên các kênh dẫn riêng biệt cho các môi chất khác nhau.
c) Ƣu nhƣợc điểm
Ƣu điểm:
 Đảm bảo hệ số truyền nhiệt cao với hiệu số trở kháng thủy lực thấp
 Thiết bị gọn nhẹ, chi phí chế tạo thấp
 Làm việc đáng tin cậy, không bị rò rỉ
 Kết hợp hài hòa giữa lắp đặt và bảo dưỡng thiết bị

Water (gram)
88.60
88.60
88.60
Protein (gram)
4.40
2.90
1.40
Calories (Kcal)
52.00
59.00
62.00
Fat (gram)
2.50
3.30
3.10
Chương 2. Tổng quan về nguyên liệu GVHD: ThS Đào Thanh Khê
Kỹ thuật thực phẩm 2 Trang 12

Carbohydrates
(gram)
3.80
4.50
7.20
Ash (gram)
0.62
0.70
0.20
Calcium (mg)
18.50

Trên cơ sở dinh dưỡng, sữa đậu nành có giá trị tương đương với sữa bò, như
chúng ta xem bảng so sánh nêu trên và những điểm phân tích dưới đây:
 Theo bảng so sánh trên chúng ta thấy rằng, sữa đậu nành chứa nhiều hơn 51
phần trăm protein, 16 phần trăm ít hơn carbohydrate, 12 phần trăm ít hơn
calories và 24 phần trăm ít hơn chất fat. Trong khi ấy, sữa đậu nành chứa
nhiều hơn 15 lần chất sắt iron và đặc biệt không cholesterol. Sau cùng sữa
đậu nành không có các chất hóa học và chất cặn của các loại thuốc anti-biotic
hoặc các chất kích thích tố BGH (Bovine Growth Hormone) mà sữa bò
thường bị nhiễm.
 Cũng chính vì giá trị dinh dưỡng cao và giá thành rẻ, có thể trong tương lai
sữa đậu nành nói chung và sữa cho trẻ em nói riêng sẽ thay thế thị trường sữa
bò, nên đã bắt đầu có sự đánh phá dai dẳng của kỹ nghệ sản xuất sữa Hoa Kỳ
Chương 2. Tổng quan về nguyên liệu GVHD: ThS Đào Thanh Khê
Kỹ thuật thực phẩm 2 Trang 13

qua những tài liệu nghiên cứu thuê viết dưới hình thức tài trợ học bổng cho
các sinh viên viết luận án cao học hay Tiến sĩ của một vài trường đại học
không tên tuổi.
 Ðể thẩm định các kết quả nghiên cứu, hội nghị quốc tế lần thứ 2 về vai trò
của đậu nành trong việc ngăn ngừa và trị liệu bệnh đã được tổ chức tại
Brussells, Belgium từ ngày 15 đến 18 tháng 09 năm 1996 để thảo luận về sữa
đậu nành cho trẻ sơ sinh và hội nghị đã công bố kết quả của các nghiên cứu
là không có một tác dụng xấu nào.
 Ở Nhật Bản cũng như ở Hong Kong và Hoa Kỳ, sữa đậu nành nước được vô
hộp giấy và sữa đậu nành bột trong lon được bầy bán ở các tiệm health food
stores và một số siêu thị. Sữa cho baby bầy bán tại các nhà thuốc tây và siêu
thị, ngoài Soyalac, còn có Bonlac, GerberSoy, Nursoy và Isomilk.
2.2. Dầu truyền nhiệt
Một số loại dầu truyền nhiệt tiêu biểu sử dụng trong công nghiệp thực phẩm:
Dầu truyền nhiệt Caltex Texatherm 46:

dầu giúp chống sinh ra cặn bùn và cặn cácbon, do đó kéo dài thời gian sử
dụng dầu.
 Thiết bị khởi động nhanh: Tính năng lưu động ở nhiết độ thấp cho phép dầu
tuần hoàn nhanh chóng.
 Kinh tế khi vận hành ở áp suất thấp: Áp suất hơi thấp ở nhiệt độ cao giúp
giảm thiểu sự bay hơi, hạn chế hiện tượng tạo nút khí và xâm thực bơm, cho
phép vận hành hữu hiệu khi áp suất hệ thống nhỏ. Vì vậy, không cần dùng
thiết bị trao đổi nhiệt và hệ thống ống chịu áp lực cao đắt tiền
Dầu truyền nhiệt shell thermia b:
 Shell Thermia B được pha chế từ dầu gốc khoáng tinh chế, nhằm đem lại
những tính năng ưu việt trong các hệ thống truyền nhiệt kín gián tiếp.
 Sử dụng: Các hệ truyền nhiệt kín, tuần hoàn trong công nghiệp chế biến, nhà
máy hoá chất, dệt và dân dụng như bộ tản nhiệt bằng dầu.
 Có thể được sử dụng trong các thiết bị truyền nhiệt làm việc liên tục ở nhiệt
độ cao trong điều kiện làm việc giới hạn như sau:
 Nhiệt độ màng dầu max: 340
0
C
Chương 2. Tổng quan về nguyên liệu GVHD: ThS Đào Thanh Khê
Kỹ thuật thực phẩm 2 Trang 15

 Nhiệt độ bể dầu max: 320
0
C
Ƣu điểm kỹ thuật:
 Tính ổn định nhiệt và chống oxy hóa cao
 Được pha chế từ dầu khoáng tinh chế cao được chọn lọc một cách cẩn thận.
Mức độ cắt mạch phân tử và sự oxy hóa dầu rất nhỏ nên kéo dài tối đa tuổi
thọ dầu, với điều kiện bộ trao đổi nhiệt hiệu quả và bơm tuần hoàn tốt để
nhiệt độ màng dầu trên bề mặt bộ trao đổi nhiệt không vượt quá giới hạn đã

Mấu chốt của bài toán là ta phải tính được tổng diện tích bề mặt truyền nhiệt
là bao nhiêu để lựa chọn ống và bố trí dòng chảy cho phù hợp.
3.1. Các thông số ban đầu
Bảng 3.1. Nhiệt dung riêng của dầu truyền nhiệt theo nhiệt độ

Nhiệt độ
(
o
C)

0

20 40

100

150

200

250

300

340
Nhiệt dung
riêng (