PHẦN 1
ĐẶT VẤN ĐỀ
Từ lâu yến sào được đông y thừa nhận là một loại thực phẩm - thuốc
có chất lượng cao. nó rất bổ dưỡng, có thể trị một số bệnh. .Để tăng giá trị
thương mại và phổ thông hóa yến sào, người ta đã làm ra các lon nước yến
giải khát và gọi là nước yến giải khát bổ dưỡng. Hiện trên thị trường có
hơn 20 loại lon, chai, lọ nước yến sào với đủ kích cỡ, màu sắc, chất lượng
. Thường là lon loại 250ml. Nội dung nhãn mác là nước yến sào, nước yến
ngân nhĩ, yến vương, yến sâm
Nước yến hay là nước giải khát mang nhiều chất bổ dưỡng, có chứa
nhiều Protein, muối Natri, Phosphor, Vitamin và các nguyên tố vi lượng
cần thiết cho cơ thể con người. Nước Yến Ngân Nhĩ còn có tính hạ hoả,
hoạt nhiệt, bảo vệ làn da tươi mát, duy trì tuổi thanh xuân. Ngoài ra còn có
thể nâng cao sức đề kháng và chức năng miễn dịch, có hiệu quả rất tốt về
phòng bệnh và phục hồi sức khoẻ.
Do nhu cầu sử dụng các loại đồ uống đặc biệt là nước yến đóng lon
ngày càng cao vì vậy việc cung cấp cho con người sản phẩm an toàn, vệ
sinh và chất lượng cao là một trong những mục tiêu hàng đầu của các nhà
sản xuất. Trong công nghệ sản xuất nước yến đóng lon, thanh trùng là một
trong những công đoạn quan trọng có tác dụng quyết định tới khả năng bảo
quản và chất lượng thực phẩm
Thanh trùng là quá trình gia nhiệt thực phẩm đến 80-121°C, nhằm
tiêu diệt những vi sinh vật gây hại như vi khuẩn, virut, nấm men, nấm mốc.
Quá trình thanh trùng giúp làm giảm lượng vi sinh vật trong các sản phẩm
như bia, nước ngọt, các loại đồ uống, và từ đó sẽ làm kéo dài thời gian bảo
quản của thực phẩm. Để đảm bảo các tính chất cảm quan của thực phẩm
như mùi vị, hương thơm, màu sắc, độ trong… thì quá trình thanh trùng phải
được thực hiện một cách chính xác. Do vậy, cần thiết phải xác định được
thời gian và nhiệt độ tối thiểu để quá trình thanh trùng vừa có hiệu quả tiêu
diệt vi sinh vật, vừa không tạo ra các mùi vị không mong muốn cho sản
phẩm, đồng thời tiết kiệm được năng lượng sử dụng.

C
trong 1 giờ, 115
0
C trong 6 phút. Loại này có trong đồ hộp cá, rau, thịt.
Không gây mùi vị lạ, phát triển rất mạnh ở 25 - 35
0
C.
2.2. Loại kỵ khí
+ Clostridium sporogenes: cố định ở trạng thái tự nhiên của mọi môi
trường. Nó phân hủy protid thành muối của NH
3
, rồi thải NH
3
,, sản sinh ra
H
2
S, H
2
và CO
2
. Nha bào của nó chịu đựng được trong nước sôi trên 1 giờ.
Clostridium sporogenes có độc tố, song bị phá hủy nếu đun sôi lâu. Loại
này có trong mọi đồ hộp, phát triển rất mạnh ở 27 - 58
0
C. Nhiệt độ tối thích
là 37
0
C.
+ Clostridium putrificum: là loại vi khuẩn đường ruột, có nha bào,
không gây bệnh. Các loại nguyên liệu thực vật đề kháng mạnh với

o
C
trong 30 phút.
+ Salmonella: thuộc nhóm vi khuẩn gây bệnh, hiếu khí, ưa ẩm,
không có nha bào nhưng có độc tố.
* Nấm men, nấm mốc
+ Nấm men: chủ yếu là Saccharomyces ellipsoides, hiện diện rộng
khắp trong thiên nhiên. Nấm men thường thấy trong đồ hộp có chứa đường.
Bào tử của nấm men không có khả năng chịu đựng được nhiệt độ cao,
chúng có thể chết nhanh ở nhiệt độ 60
o
C.
+ Nấm mốc: ít thấy trong đồ hộp.
Nói chung men, mốc dễ bị tiêu diệt ở nhiệt độ thấp và dễ loại trừ
bằng cách thực hiện vệ sinh công nghiệp tốt.
3.Các phương pháp thanh trùng đồ hộp
Để đạt được mục đích thanh trùng đồng thời bảo đảm phẩm chất của
đồ hộp thực phẩm, người ta sử dụng nhiều phương pháp khác nhau như:
+ Thanh trùng bằng nhiệt
+ Thanh trùng bằng chất kháng sinh
3
+ Thanh trùng bằng tia tử ngoại
+ Thanh trùng bằng sóng siêu âm
+ Thanh trùng bằng dòng điện cao tần
+ Thanh trùng bằng tia bức xạ điện ly
+ Thanh trùng bằng phương pháp lọc tuyệt sinh
Các phương pháp trên có thể sử dụng độc lập hoặc kết hợp phương
pháp này với phương pháp khác nhằm nâng cao hiệu quả thanh trùng, ví dụ
thanh trùng bằng chất kháng sinh kết hợp nhiệt, tia tở ngoại kết hợp nhiệt
Thanh trùng bằng nhiệt độ cao của nước nóng và hơi nước nóng là

làm việc kéo dài, tốn hơi và nước nhiều.
Hình vẽ: Thiết bị tiệt trùng hơi dạng nằm ngang
4.3 Thiết bị thanh trùng làm việc liên tục dùng áp suất thủy tĩnh
Thiết bị gồm có 2 nhánh cột nước cao 12 - 20 m chứa đầy nước
nóng. Giữa 2 cột nước là một phòng chứa đầy hơi nước nóng. Cuối cột
nước thứ II là thùng nước lạnh. Đồ hộp được chuyển bằng băng tải xích.
Áp suất trong phòng hơi được điều chỉnh bằng cách điều chỉnh chiều cao
mực nước ở 2 nhánh cột nước. Thời gian thanh trùng được điều chỉnh bằng
5
vận tốc của băng tải.Thiết bị này làm việc với năng suất cao nhưng có
nhược điểm là cấu tạo hơi cồng kềnh.
4.4. Thiết bị thanh trùng bản mỏng
Đây là loại thiết bị làm việc liên tục ở áp suất hơi nước cao hơn áp
suất khí quyển. Cấu tạo của thiết bị nhờ các khoang chứa nước quả đặt xen
kẻ với các khoang chứa chất tải nhiệt, và nước quả chảy trong khoang kín
chỉ bằng một lớp mỏng, lại được truyền nhiệt từ 2 mặt nên thời gian thanh
trùng rất nhanh. Thiết bị thanh trùng bản mỏng dùng để thanh trùng nước
quả trước khi rót vào hộp và phải rót hộp trong điều kiện vô trùng.
6
PHẦN 3
CÂN BẰNG VẬT LIỆU
1. Tính số hộp thanh trùng trong một mẻ
Chọn lon nước yến có kích thước (50 x 13252 x 132) mm, thể tích
250 ml.
Từ đó ta suy ra được đường kính ngoài của hộp là d=50mm = 0.05m,
chiều cao hộp h= 132mm= 0.132m.
Thể tích thực của thực phẩm: V=240ml,
suy ra khối lượng tịnh của thực phẩm là:
m
tp

6 thanh thép L dài 1.3 m
4 thanh thép L dài 1.6 m
7
Chiều cao của khung là 1.6 m
Suy ra:
Khối lượng của khung xe là:
m
khung
=( 6 x1.3 + 6 x1.3 +4 x1.6) x 1.9 = 41.8 (Kg)
Chọn:
Chiều cao của khay là: 0.05m
Hai giàn đỡ khay cách nhau: 0.15 m
Dàn đỡ cách mặt đáy xe: 0.2m
Suy ra:
Số giàn đỡ trong 1 xe là:
15.0
2.06.1 −
= 9(giàn đỡ)
Số khay trong một xe là: 9 khay
3.Tính khối lượng của giàn đỡ:
Giàn đỡ làm bằng thép tròn CT3 có θ= 0.006 m, có 10 thanh bố trí theo
chiều ngang.
Tổng khối lượng của giàn đỡ:
m
giàn đỡ
= (10x π x D
2
x h x ρx 9)/4
= (10x 3.14x 0.006
2

= 1.2 x 1.2 x 0.05 = 0.072 (m
3
)
Suy ra thể tích của vật liệu làm khay:
V
3
= V
2
- V
1
= 0.072- 0.04784 = 0.02416 (m
3
)
Để giảm khối lượng của khay ta đột lỗ có: θ = 0.04 m
+ Tâm lỗ cách thành khay 0.03 m
+ Khoảng cách 2 lỗ là: 0.03 m
Gọi X là tổng số lổ trong 1 hàng ta có:
1.2= ( 0.02x2+ 0.04xX+(x+1)0.03)/(0.04+0.03)
Suy ra X= 17 lổ
+Số lỗ trên 1 khay là: 17x 17= 289 (lổ)
+Thể tích vật liệu làm khay:
V=V
3
-V
lỗ khay
= 0.0246- (289 x 0.04
2
x 3.14 x 0.003)/4 = 0.02306 (m
3
)

x 3.14 x 7850 = 48.84(Kg)
Tổng khối lượng 1 xe chưa có vật liệu là:
m
xe
= G2= m
giàn đỡ
+ m
khung
+ m
bánh xe
+ m
thép
G2 = 41.8+ 25.95+ 28.987 +48.84 = 145.577(Kg)
6.Chọn thiết bị:
Chọn vật liệu làm nồi là thép CT3 có độ dày δ=7 mm= 0.007 m
Có chiều dài nồi:
L= l. n + (n-1) r + l
0
Với:
+ l:chiều dài xe goòng ( l= 1.3 m)
+ n: Số xe goòng ( n = 3)
+ r: Khoảng cách 2 xe ( r= 0.065 m )
+ l
0
: Khoảng cách của xe với 2 đầu nồi( r= 0.3 x 2= 0.6m)
Suy ra: L= 1.3 x 3+ (3-1)x 0.065+ 0.3x 2 = 4.63 ( m )
Bán kính trong của thiết bị:
R= (1,6 : 2)+ (0.07 x 2)= 0.94 ( m )
Đường kính trong của thiết bị:
D= 2x 0.94 =1.88 (m)

2
x δ x ρ] = 3.14 x 0.94
2
x 0.01 x 7850 = 217.798(kg)
Vậy khối lượng của nồi là:
G
1
= m
1
+m
2
+m
3
+m
4
G
1
= 15019+ 278.04+ 6905.65+217.798 = 22420.5(kg) = 22.4205 (tấn)
Bảng tổng kết kết quả:
Thiết bị Kích thước Khối lượng
Xe goòng
Dài 1.3 m
145.577(Kg)
Rộng 1.3 m
Cao 1.6 m
Khung xe
Chiều cao 1.6 m
6 thanh thép L dài 1.3 m
6 thanh thép L dài 1.3 m
4 thanh thép L dài 1.6 m

11
Đường ray dày 0.05 m, dày 4.63
m
Nắp có đường kính 1.88 m, dày
0.01 m
PHẦN 4
TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG
1. Chọn công thức thanh trùng
Chọn công thức thanh trùng cho nước yến đóng lon là:
=
110
151520 −−
12
Với:
T – Nhiệt độ thanh trùng (
0
C)
A – Thời gian nâng nhiệt cho thiết bị lên đến nhiệt độ thanh trùng T (phút)
B – Thời gian giữ nhiệt ở nhiệt độ thanh trùng T (phút)
C – Thời gian làm nguội thiết bị (phút)
2. Quá trình thanh trùng gồm 2 giai đoạn: nâng nhiệt và giữ nhiệt
2.1 Giai đoạn nâng nhiệt
Nhiệt lượng chi phí cho giai đoạn đun nóng tính theo công thức tổng quát:
Q
T
= Q
1
+ Q
2
+ Q

: Nhiệt lượng đun nóng nước trong thiết bị
Q
6
: Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường xung quanh
*Tính Q
1
: Nhiệt lượng đun nóng nồi thanh trùng
Q
1
= G
1
C
1
(t
T
– t
1
) (kcal) (CT4.63, trang 240,[3])
Với:
G
1
: Khối lượng thiết bị
C
1
: Nhiệt dung riêng của thép, C
1
= 0,5 (kJ/kg độ).
Suy ra:
C
1

Q
2
= G
2
x C
2
(t
T
- t
2
)
Trong đó :
13
G
2
– Khối lượng xe goòng (kg)
C
2
– Nhiệt dung riêng của vật liệu làm xe goòng (kcal/kg.độ)
(C
2
= 0,1196 (kcal/kg.độ))
t
2
– Nhiệt độ ban đầu của xe goòng(
0
C), chọn t
2
= 28
o

Trong đó:
G
2
': Khối lượng khay đựng vật liệu
C
2
'

: Nhiệt dung riêng của thép, C
2
= 0.88/0.4186=2.1 (kcal/kg.độ)
t
T
: Nhiệ độ thanh trùng, ( t
T
= 110
o
C)
t
2
'

: Nhiệt độ ban đầu khay, t
2
' = 28
o
C
Suy ra :
Q
2

= 110
o
C)
+ t
3
: Lấy bằng nhiệt độ sản phẩm sau khi rót trong hộp = 35
0
C
Suy ra:
Q
3
= 675.675 x 0.1196 x ( 100 - 35 ) = 6626.480 (kcal/kg.độ)
* Tính Q
4
: nhiệt lượng đun nóng thực phẩm trong hộp
Q
4
= G
4
C
4
( – t
4
) (kcal)
Ở đây:
G
4
– Trọng lượng của thực phẩm trong hộp (kg)
C
4

5
) (kcal)
Trong đó:
G
5
– Trọng lượng nước trong nồi (kg)
C
5
– Nhiệt dung riêng của nước (kcal/kg.độ)
t
5
– Nhiệt độ ban đầu của nước (
0
C),t
5
=25
0
C
t
T
: Nhiệt độ thanh trùng, ( t
T
= 110
o
C)
Ta có: G
5
= 7920.347 (kg)
C
5

63.488.188.114.3 xxx
= 12.846 (m
3
)
+ V
1
: Thể tích xe goòng
V
1
= 3x1.3x1.3x1.6=8.112 ( m
3
)
+ ϕ: Khối lượng riêng của nước, ϕ = 1000 (kg/m
3
)
G
5
= (12.846 - 8.112) x 1000 = 4734 (kg)
Suy ra:
Q
5
= G
5
x C
5
(110 - 25) = 4734 x 85 = 402390 (kcal)
*Tính Q
6
: Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường xung quanh:
Q

: Nhiệt độ trung bình ở vỏ ngoài của nồi trong giai đoạn nâng nhiệt (
o
C)
t
KK
: Nhiệt độ của không khí (
0
C)
Với: F = π x D x L = 3,14 x 1,88 x 4.63 = 27.332 (m
2
)
+ τ = =
60
20
=
3
1
(giờ)
+ t
N
= 64
0
C
+ t
kk
= 28
0
C
+ α
1

α
2
: Hệ số tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh
α
2
= 8.4 + 0.06 (t
vn
– t
kk
) (kcal/m
2
.giờ.
0
C)
τ
3
: Thời gian giữ nhiệt không đổi theo công thức thanh trùng (giờ)
t
vn
: Nhiệt độ trung bình ở vỏ ngoài của nồi trong giai đoạn giữ nhiệt (
o
C)
Với:
F = π x D x L = 3.14 x 1.88 x 4.63 = 27.332 (m
2
)
τ
3
=15 phút =
4

– Nhiệt hàm của nước ngưng (kcal/kg)
i
1
= 100 (kcal/kg) (CT I.250 trang 312,[1] )
i
2
– Nhiệt hàm của hơi nước (kcal/kg)
i
2
= 533.1 (kcal/kg) (CT I.250, trang 312, [1] )
Ta có:
Q
T
= Q
1
+ Q
2
+Q
2
'+ Q
3
+ Q
4
+ Q
5
+ Q
6
( CT 4.62, trang 239,[3] )
Q
T

6258
14.45 (kg)
17
+ Và lượng hơi cho 1 giờ của giai đoạn này
= (kg/h)
Suy ra =
60
15
45.14
= 57.8(kg/h)
+ Như vậy Chi phí hơi cho 1 chu kì thanh trùng:
D= D
1
+ D
2
[kg]
D=3908.632+ 14.45 = 3923(kg)
4. Tính lượng nước làm nguội
Gọi G' là tổng trọng lượng của nồi, xe goong, khay đựng, bao bì,
nước thanh trùng, ta có: G'= G
1
+ G
2
+ G
2
' + G
3
+ G
5
G'= 22420.5 + 436.731+ 1681.074+675.675+ 4734 =

)]
Với:
t
T
: Nhiệt độ thanh trùng
t
k
: Nhiệt độ của thực phẩm khi làm nguội (t
k
=37
0
c)
| t
0
: Nhiệt độ ban đầu của nước làm nguội (t
0
= 25
0
c)
Suy ra:
W= 2.303 x (4324.32 x 2.364 lg (110-25/37-25) + 29947.98 x0.37x
lg (110-25/37-25)
W= 41714.22 (kg)
*Tổng lượng nhiệt cần cung cấp cho quá trình thanh trùng( quá trình
nâng nhiệt và giữ nhiệt):
Q= 1692828.43+ 6258= 1699086.43(Kcal)= 1.7x 10
6
(kcal)
18
Bảng tổng kết kết quả:

= 14.45 kg
Lượng nước làm nguội W= 41714.22 kg
Tổng lượng nhiệt cần cung cấp cho quá trình thanh trùng Q= 1699086.43 kcal
19
PHẦN 5
TÍNH TOÁN CALORIFE
1. Chọn đường kính ống:
- Đường kính trong: 36mm = 0.036 m.
- Đường kính ngoài: 40mm = 0.04 m.
2. Hệ số cấp nhiệt α
1
:
α
1
= 1.28 (W/m
2
.độ) (CT V.111, trang 30 [2] )
- Chọn:
+ Nhiệt độ hơi bão hòa: 125
0
C
+ Nhiệt độ thành ống tiếp xúc với hơi ngưng: 123
0
C
→ ∆t
1
= 125 – 123 = 2
0
C
Khối lượng riêng của nước ở 125

2
:
α
2
= 0.145 ∆ p
0.5
(W/m
2
.độ) (CT9.1, trang 26,[2] )
Với: p – áp suất tuyệt đối trên bề mặt thoáng ở 110
0
C
20
p = 14.32 (N/m
2
) (Bảng I.249, trang 310,[1] )
∆t
2
= 123 – 100 = 23
0
C
→ α
2
= 0.145 23
2.33
14.32
0.5
= 816.894 (W/m
2
.độ)

0
C
Q = Q
T
+ Q
7
=1692828.43+ 6258= 1699086.43 (kcal)
Suy ra: Q=197.567 10
3
(W)
F =
2578.576
197576
x
= 13.7 (m
2
)
+ Chiều dài toàn bộ ống:
L
x
= =
04.014.3
7.13
x
= 109.08 (m) (CT trang 235,[4] )
d
x
: đường kính trung bình của ống truyền nhiệt.
+ Chiều dài mỗi ống xoắn:
l

2
.độ
Hệ số cấp nhiệt α
2
816.894 W/m
2
.độ
Hệ số truyền nhiệt k 576.78 W/m
2
.độ
Bề mặt truyền nhiệt F 13.7 m
2
Chiều dài toàn bộ đường ống L
x
109.08 m
Chiều cao calorifer 0.284 m
23
PHẦN 6
KẾT LUẬN
Qua hơn 2 tháng nhận đề tài dưới sự giúp tận tình của "thầy giáo Trần
Ngọc Khiêm" cùng với sự nỗ lực của bản thân, cho đến nay em đã hoàn
thành đồ án quá trình thiết bị. Việc thiết kế thiết bị thanh trùng nằm ngang
để thanh trùng đồ hộp nước yến sẽ đáp ứng được phần nào nhu cầu của thị
trường, góp phần nâng cao năng suất nhà máy, thúc đẩy sự phát triển của
nền kinh tế đất nước. Qua đồ án này đã giúp em nắm bắt được những kiến
thức bổ ích về công nghệ và thiết bị .
Mặc dù tôi đã có nhiều cố gắng trong công việc, nhưng với thời gian
có hạn cùng với những hạn chế về kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm
thực tiễn của bản thân nên sai sót là điều không thể tránh khỏi. Em rất
mong nhận được những ý kiến đóng góp chân thành của thầy cô và bạn bè