Bài chuyên đề CN-TBBQ
1. Đăt vấn đề
Trong cuộc sống nhiều sản phẩm mà ta bắt gặp, cũng như sử dụng
hằng ngày được làm hoặc chế tạo ra dưới rất nhiều hình thức bởi các quá
trình như lý, hóa và dưới rất nhiều góc độ khoa học khác nhau.Trong đó
“cô đặc” là một qúa trình làm bốc hơi nước của sản phẩm bằng cách đun
sôi hoặc làm kết tinh để tạo ra sản phẩm mới có nồng độ cao hơn nồng độ
của sản phẩm ban đầu.Trong công nghệ chế biến bảo quản chế biến nông
sản thực phẩm “cô đặc” là một vấn đề rất quan trọng đó là một công nghệ
được thực hiện để tăng nồng độ của sản phẩm, làm tăng độ sinh của thực
phẩm, kéo dài thời gian bảo quản và giảm được khối lượng vận chuyển làm
tăng khả năng kinh tế cũng như đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm cho
con người. Do đó, tôi chọn đề tài về “sự cô đặc” đó là:“NGHIÊN CỨU LÍ
THUYẾT TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CÔ ĐẶC VÀ TÌM HIỂU CÁC
THÔNG SỐ LỚN NHẤT ẢNH HƯƠNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CÔ
ĐẶC” từ đó làm cơ sơ để tính toán ứng dụng vào thực tế cho ngành công
nghệ thực phẩm cũng như trong bảo quản chế biến nông sản thu được
nhiều hiệu quả kinh tế hơn.

Lê Bắc Rin Lớp CT39A
1
Bài chuyên đề CN-TBBQ
2. Nội dung nghiên cứu
2.1. Mục đích, yêu cầu kỹ thuật và phân loại
a) Mục đích
Cô đặc sản phẩm là quá trình loại dung môi ra khỏi dung dịch để thu lại
chất hòa tan không bay hơi có nồng độ cao hơn. Đối với sản phẩm thực
phẩm lỏng, dung môi chủ yếu là nước, vì vậy để loại bỏ nước, người ta có
thể dùng phương pháp làm cho nước kết tinh (cô đặc đông lạnh tương tự
như sấy thăng hoa) hoặc làm cho nước bốc hơi bằng cách đun sôi.
Cô đặc được áp dụng nhiều trong công nghệ bảo quản và chế biến nông

Lê Bắc Rin Lớp CT39A
2
Bài chuyên đề CN-TBBQ
- Theo tính chất hoạt động: liên tục hoặc gián đoạn.
- Theo loại chất tải nhiệt: lỏng, hơi, khí, điện.
- Theo vị trí của bề mặt truyền nhiệt: đặt thẳng đứng, nằm ngang, nằm
nghiêng.
- Theo tổ hợp của bề mặt đun nóng: buồng đốt ngoài, buồng đốt trong.
- Theo số nồi hơi: loại một nồi, loại nhiều nồi.
2.2. Nguyên lý làm việc và cấu tạo
Cô đặc sản phẩm bằng phương pháp làm cho nước bốc hơi được thực
hiện nhờ làm sôi dung dịch. Dòng mang nhiệt thường là dòng hơi nước hay
khí nóng (còn gọi là hơi đốt) sẽ nhường nhiệt cho dung dịch. Dung dịch
được làm sôi và nước trong dung dịch sẽ bốc hơi, nhờ đó nồng độ dung
dịch được tăng lên. Để tiết kiệm nhiệt của hơi thứ, người ta thường kết cấu
hệ thống thiết bị cô đặc nhiều nồi, trong đó hơi thứ của nồi thứ nhất được
dùng làm hơi đốt cho nồi thứ hai và hơi thứ của nồi thư hai được dùng làm
hơi đốt cho nồi thứ ba,
Về nguyên lý cấu tạo chung, thiết bị cô đặc gồm có: bộ phận trao đổi
nhiệt, bộ phận phân ly hơi thứ và tùy theo cấu tạo của từng loại thiết bị cô
đặc mà có thể có bình ngưng, bơm dung dịch và các bộ phận phụ trợ khác.
Bộ phận trao đổi nhiệt có nhiệm vụ mang nhiệt của hơi đốt truyền sang
cho dung dịch. Nó được cấu tạo bởi những ống kim loại, lắp đặt theo chiều
đứng, xiên, ngang. Người ta có thể cho hơi đốt đi vào trong ống còn dung
dịch ở phía ngoài ống (buồng đốt trong) hoặc hơi đốt ở phía ngoài ống còn
dung dịch đi trong ống (buồng đốt ngoài), khi đó dung dịch sẽ tiếp xúc với
bề mặt truyền nhiệt, nhận nhiệt và được làm sôi.
Quá trình bốc hơi nước của dung dịch có thể tiến hành ở áp suất khí
quyển, áp suất cao hơn khí quyển hoặc áp suất chân không.
Khi bốc hơi ở áp suất khí quyển, hơi thứ được thoát ra từ dung dịch sẽ

Dưới đây là sơ đồ nguyên lý cấu tạo của một số thiết bị cô đặc được sử
dụng phổ biến trong công nghiệp chế biến sữa, nước quả,
2.3. Cấu tạo và cách sử dụng một số thiết bị cô đặc
a) Thiết bị cô đặc tuần hoàn tự nhiên
Thiết bị cô đặc tuần hoàn tự nhiên có ống tuần hoàn ngoài được dùng
phổ biến trong sản xuất sữa đặc (hình 6.11).
Thiết bị có buồng đốt treo 3, bộ phận phân ly 1 và ống tuần hoàn ngoài
4. Sữa ban đầu đi vào thiết bị theo ống 6 và được đun sôi trong các ống 2
của của buống đốt 3. Hỗn hợp sữa lỏng-hơi nhẹ hơn nổi lên trên, theo ống 5
vào bộ phận phân ly 1 do tuần hoàn tự nhiên.

Hình 1. Sơ đồ thiết bị cô đặc tuần hoàn tự nhiên
1- bộ phân phân ly; 2- ống đun sôi; 3- buồng đốt; 4-
ống tuần hoàn ngoài; 5- ống dẫn sữa lỏng-hơi; 6- cửa
vào sữa.

Lê Bắc Rin Lớp CT39A
4
Bài chuyên đề CN-TBBQ
Do ống 5 nối tiếp tuyến với bộ phận phân ly 1 nên hỗn hợp sữa lỏng-hơi
từ buồng đốt vào bộ phận phân ly chịu một chuyển động quay, các giọt sữa
văng vào thành bộ phận phân ly chảy xuống đáy và theo ống tuần hoàn
ngoài 4 trở về buồng đốt còn hơi thứ đi ra khỏi bộ phận phân ly. Trong
thiết bị trên, một bộ phận phân ly được nối với nhiều buồng đốt, nhờ vậy có
thể ngừng một buồng đốt nào đó để bảo dưỡng hay sửa chữa mà vẫn không
làm ảnh hưởng đến sự làm việc của hệ thống thiết bị.
b) Thiết bị cô đặc tuần hoàn cưỡng bức
Thiết bị cô đặc tuần hoàn nhờ bơm ly tâm được sử dụng để làm bay hơi
dung dịch có độ nhít lớn khó thực hiện theo phương pháp tuần hoàn tự
nhiên (hình 6.12).

Hình 2. Thiết bị cô đặc tuần Hình 3. Thiết bị cô đặc không
hoàn cưỡng bức tuần hoàn loại màng
Dung dịch liên tục cho vào ống 4 từ dưới lên qua hai ống nhỏ 1. Mức
dung dịch trong các ống luôn luôn giữ khoảng 1/4 đến 1/5 độ cao của ống.
Dung dịch sôi trong các ống chiếm gần hết thể tích của ống và đi lên trên,
cuốn theo nó màng chất lỏng vào bộ phận phân ly 6. Bộ phận này là tấm
thép uốn cong theo hình xoắn ốc. Nhờ chuyển động quay của hơi thứ trong
bộ phận phân ly, những giọt dung dịch đặc bị hơi cuốn theo văng vào thành
bộ phận phân ly, chảy xuống phía dưới và sản phẩm đã được cô đặc liên
tục đưa ra khỏi thiết bị qua ống 3. Hơi thứ đi qua ống nối 5 vào thiết bị
ngưng tụ. Hơi đốt đưa vào buồng đốt qua ống 2, còn nước ngưng tụ được
chuyển qua ống nối 6. Không khí được tích lũy lại ở khoảng không gian
giữa các ống của buồng đốt được chuyển ra theo ống 7.
Thiết bị cô đặc loại này có ưu điểm : quá trình cô đặc được thực hiện
liên tục, tạo ra dung dịch vừa đủ độ đặc mà chỉ cần một lần đi qua ống đun
sôi và bộ phận phân ly. Hệ số truyền nhiệt cao hơn so với các thiết bị khác.
Nhược điểm: khó lau chùi các ống vì các ống quá dài, chiều cao buồng làm
việc lớn. Tuy vậy, các thiết bị này vẫn được sử dụng phổ biến trong công
nghiệp sản xuất đường, mật, tinh bột và sử dụng rất có hiệu quả đối với
dung dịch nhạy với nhiệt độ cao.

Lê Bắc Rin Lớp CT39A
6
Bài chuyên đề CN-TBBQ
2.4. Hệ thống thiết bị cô đặc
a ) Hệ thống thiết bị cô đặc một nồi
Cô đặc một nồi chỉ dùng khi năng suất thấp và khi không dùng hơi thứ
làm chất tải nhiệt để đun nóng.
Sơ đồ hệ thống cô đặc một nồi liên tục được thể hiện trên hình 6.14.
Dung dịch đầu từ thùng chứa 1 được bơm vào thùng 3, sau đó chảy qua lưu

hệ thống,
Nếu nồi cuối cùng của hệ thống làm việc ở áp suất cao hơn áp suất
khí quyển thì hơi thứ của nó vẫn có thể sử dụng được vào các công việc
khác tuỳ theo yêu cầu của quá trình sản xuất tiếp theo. Nếu nồi cuối cùng
làm việc ở áp suất chân không thì hơi thứ của nó sẽ đi vào thiết bị chiết.
Hệ thống cô đặc nhiều có thể làm việc xuôi chiều, ngược chiều hoặc song
song, trong đó hệ thống cô đặc xuôi chiều thường dùng phổ biến hơn cả.
Trên hình 6.15 là sơ đồ hệ thống cô đặc 3 nồi xuôi chiều. Dung dịch đi
vào nồi 1 tiếp tục chuyển sang nồi 2 rồi nồi 3 nhờ chênh lệch áp suất trong
các nồi. Còn hơi đốt đi vào phòng đốt của nồi 1 để đốt nóng dung dịch ở nồi
1, hơi thứ của nồi 1 đi vào phòng đốt của nồi 2, hơi thứ của nồi 2 đi vào
phòng đốt của nồi 3 và hơi thứ của nồi 3 đi vào thiết bị ngưng tụ 5.
Hệ thống cô đặc xuôi chiều có ưu điểm là dung dịch tự di chuyển từ nồi
trước sang nồi sau nhờ chênh lệch áp suất giữa các nồi. Nhiệt độ sôi của
nồi trước lớn hơn nồi sau, do đó, dung dịch đi vào mỗi nồi (trừ nồi 1) đều
có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sôi, kết quả là dung dịch sẽ được làm lạnh đi
và lượng nhiệt này sẽ làm bốc hơi thêm một lượng nước gọi là quá trình tự
bốc hơi. Nhưng khi dung dịch đi vào nồi đầu có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ
sôi của dung dịch , do đó, cần phải tiêu tốn thêm một lượng hơi đốt để đun
nóng dung dịch, vì vậy, khi cô đặc xuôi chiều dung dịch trước khi đưa vào
nồi đầu cần được đun nóng sơ bộ bằng hơi phụ hoặc nước ngưng tụ.
Hình 5. Sơ đồ cô đặc ba nồi xuôi chiều
1, 2, 3- nồi cô đặc; 4- thiết bị gia nhiệt nguyên liệu đầu; 5-
thiết bị ngưng tụ; 6- thiết bị tách bọt; 7- bơm chân không.

Lê Bắc Rin Lớp CT39A
8
Bài chuyên đề CN-TBBQ
Nhược điểm của cô đặc xuôi chiều là nhiệt độ của dung dịch ở các
nồi sau thấp dần, nhưng nồng độ của dung dịch lại tăng dần làm cho độ

thấp, thời gian cô đặc nhanh.
- Năng suất thiết bị cao.
2.5. Lý thuyết tính toán quá trình cô đặc
2.5.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cô đặc
- Nhiệt độ sôi của sản phẩm phụ thuộc vào áp suất hơi trên bề mặt sản
phẩm, nồng độ chất khô và tính chất lý hóa của sản phẩm. Khi áp suất hơi
trên bề mặt của sản phẩm càng thấp thì nhiệt độ sôi của sản phẩm càng
giảm. ở nhiệt độ sôi thấp, sản phẩm ít bị biến đổi. Vì vậy, trong nhiều
trường hợp người ta tạo chân không trong thiết bị cô đặc để hạ nhiệt độ sôi
của sản phẩm hoặc sử dụng chất tải nhiệt có nhiệt độ thấp như hơi thứ. Tuy
nhiên, nhiệt độ sôi thấp sẽ làm giảm tốc độ trao đổi nhiệt trong sản phẩm và
có thể đưa tới hiện tượng bốc hơi bề mặt giống như quá trình sấy.
- Thời gian cô đặc phụ thuộc vào cường độ bốc hơi của sản phẩm và
điều kiện vận hành của hệ thống thiết bị. ở thiết bị làm việc liên tục và sản
phẩm có cường độ bốc hơi lớn thì thời gian cô đặc ngắn.
- Cường độ bốc hơi phụ thuộc chủ yếu vào hệ số truyền nhiệt. Hệ số
truyền nhiệt càng cao thì cường độ bốc hơi càng lớn. Để nâng cao hệ số
truyền nhiệt cần phải nâng cao nhiệt độ sôi và tốc độ tuần hoàn của sản
phẩm, bề mặt truyền nhiệt cần phải được làm sạch, lượng nước ngưng tụ
trong buồng đốt được thải ra tuần hoàn và nhanh chóng.
2.5.2. Tính toán hệ thống thiết bị cô đặc một nồi
a) Xác định lượng hơi đốt tiêu hao để làm bay hơi dung dịch
- Lượng nước trong dung dịch cần bay hơi
Giả thiết: G là lượng dung dịch vận chuyển vào thiết bị cô đặc (kg),
x
đ
là nồng độ dung dịch ban đầu (%), x
c
là nồng độ dung dịch sau khi cô
đặc (%), W là lượng nước bốc hơi.

+ Q
5
+ Q
6
(6.31)
Nhiệt đi vào thiết bị gồm có:
- Q
1
: Nhiệt theo dung dịch
Q
1
= GC
d
t
d
(6.32)
- Q
2
: Nhiệt theo hơi đốt
Q
2
= i
1
D (6.33)
Nhiệt ra khỏi thiết bị gồm có:
- Q
3
: Nhiệt theo dung dịch cô đặc
Q
3

- nhiệt dung riêng dung dịch trước và sau khi cô đặc
(J/kg.độ);
t
d
, t
c
- nhiệt độ dung dịch trước và sau khi cô đặc,
0
C;
i
1
, i
2
- entanpi của hơi đốt và hơi thứ (J/kg);
C- nhiệt dung riêng của nước ngưng tụ;
t
n
- nhiệt độ của nước ngưng tụ.
Thay các giá trị vừa tìm được vào phương trình (6.31), phương trình
cân bằng nhiệt có dạng:
GC
d
t
d
+ i
1
D = (G - W)C
c
t
c

(6.39)
Với Q
c
là nhiệt lượng tiêu hao chung để làm bay hơi dung dịch:
Q
c
= G(C
c
t
c
- C
d
t
c
) + W(i
2
- C
c
t
c
) + Q
m

(6.40)

Lê Bắc Rin Lớp CT39A
11
Bài chuyên đề CN-TBBQ
b) Xác định bề mặt đun nóng của thiết bị
Bề mặt đun nóng là thành của ống đun nóng ở phía có hơi đốt còn

t
∆
- hiệu số nhiệt độ trung bình của hơi đốt và dung dịch sôi,
0
C
K- hệ số truyền nhiệt từ hơi đến dung dịch sôi, W/m
2
.h.
0
C;
τ
- thời gian cô đặc, h.
c) Hiệu số nhiệt độ có ích và tồn thất nhiệt độ khi cô đặc
Trong thiết bị cô đặc nhiệt độ của hơi nóng truyền qua thành thiết bị
tới dung dịch làm làm tăng nhiệt độ của dung dịch đến điểm sôi. Nhiệt từ
hơi đốt truyền sang dung dịch chỉ sôi khi nào nhiệt độ hơi đốt cao hơn
nhiệt độ sôi.
Hiệu số giữa nhiệt độ hơi đốt và nhiệt độ điểm sôi của dung dịch
được gọi là hiệu số nhiệt độ có ích.
∆
t
i
= t
hd
- t
s
(6.44)
∆
t
i

∆
t
c
-
∑
∆
= t
hd
- t
ht
-
∑
∆
(6.46)
∑
∆
: tổn thất nhiệt độ
Như vậy nhiệt độ sôi của dung dịch cao hơn nhiệt độ hơi thứ một đại
lượng bằng tổn thất nhiệt độ.
t
s
= t
ht
+
∑
∆
(6.47)
Tổn thất nhiệt độ
∑
∆

0
C. Như vậy nhiệt độ sôi của dung dịch tăng lên một đại
lượng
∆
lh
= 7,5
0
C.
- Tổn thất thuỷ tĩnh
∆
tt
dùng để khắc phục áp suất thuỷ tĩnh của cột
chất lỏng. Thông thường lớp dung dịch ở phía trên thiết bị có áp suất
thấp hơn lớp chất lỏng ở phía dưới thiết bị. Vì vậy nhiệt độ sôi của lớp
chất lỏng phía dưới cao ở phía trên. Sự chênh lệch nhiệt độ sôi của cột
chất lỏng lớp trên và lớp dưới được gọi là tổn thất thuỷ tĩnh
∆
tt
.
- Tổn thất thuỷ tĩnh
∆
tl
dùng để khắc phục sức cản thuỷ lực trong ống
dẫn. Khi hơi thứ đi từ bề mặt chứa dung dịch sôi ở thiết bị cô đặc đến
chỗ vào của thiết bị ngưng tụ, hơi phải khắc phục sức cản thuỷ lực của
ống dẫn. Vì vậy, áp suất hơi thứ giảm nên nhiệt độ của nó giảm xuống,
muốn giữ cho nhiệt độ hơi thứ không giảm thì phải tăng nhiệt độ sôi.
Như vậy nhiệt độ sôi tăng lên một đại lượng
∆
tl

W = W
1
+ W
2
+ +W
n
(6.50)
Trong đó: W
1
, W
2
, W
n
– lượng nước bốc hơi ở các nồi 1, 2,…n, kg/s.
- Nồng độ của dung dịch ra khỏi mỗi nồi tính theo công thức:
Với nồi thứ 1:
1
1
WG
x
Gx
d
d
d
−
=
(6.51)
Với nồi thứ 2:
21
2

- Đối với nồi thứ hai:
( )
22212
'
θ
CIWQ −=
( ) ( ) ( )
222222221122212
')'(
mcdcdcd
QQtCiWttCWGCIWQ +−+−−=−=
θ
(6.55)
- Đối với nồi thứ ba:
( )
33323
'
θ
CIWQ −=
( ) ( ) ( )
333333332213
'
mcdcdcd
QQtCiWttCWWGQ +−+−−−=
(6.56)
W = W
1
+ W
2
+ W

Q
cd1
, Q
cd2
, Q
cd3
,- nhiệt cô đặc của các nồi 1, 2, 3;
I
1
, I
2
, I
3
–hàm nhiệt của hơi đốt các nồi 1, 2, 3;
C’
1
, C’
2
,C’
3
- nhiệt dung riêng của nước ngưng tụ các nồi 1,2,3;
θ
1
, θ
2
,θ
3
- nhiệt độ nước ngưng tụ ở các nồi 1, 2, 3;

Lê Bắc Rin Lớp CT39A

Vậy lượng hơi thứ còn lại của nồi 1 dùng làm hơi đốt nồi hai là: W
1
– E
1
.
Lượng hơi thứ nồi hai còn lại dùng làm hơi đốt nồi ba là: W
2
– E
2
.
Phương trình cân bằng có dạng:
Q
2
= W
1
– E
1
(I
2
-C’
2
θ
2
)
( ) ( ) ( )
222222221122212
')'(
mcdcdcd
QQtCiWttCWGCIWQ +−+−−=−=
θ

∑ ∑
=
∆−∆=∆
n
i
i
Tt
1
(6.60)
Trong đó:
∑
t
∆
- tổng hiệu số nhiệt độ có ích của các nồi:

∑
+++=
n21
tttt
∆∆∆∆
( ) ( ) ( )
∑
∆+∆+∆++∆+∆+∆+∆+∆+∆=∆
nnni
'""' '""''""'
222111
(6.61)

F
∆
=
,

nn
n
n
tK
Q
F
∆
=
Theo điều kiện này ta có: F
1
= F
2
= …. = F
n
thay vào, ta có:
nn
n
tK
Q
tK
Q
tK
Q
∆
=

tt ∆=∆

1
1
1
K
Q
K
Q
tt
n
n
n
∆=∆
Cộng vế với vế ta có:
11
1
1
1
1
1
1
3
3
1
1
2
2
1
/












+++∆=∆
Hay:
∑
∑
=
∆=∆
n
i
i
i
K
Q
KQ
tt
1
11
1
/


n
K
Q
KQ
tt
1
/
(6.64)
Phương trình này cho ta thấy: muốn phân phối hiệu số nhiệt độ có ích
theo phương pháp này cần phải biết sơ bộ lượng nhiệt Q và hệ số truyền
nhệit K ở từng nồi. Ta biết rằng lượng nhiệt ở mỗi nồi tỷ lệ gần đúng với
lượng nước bốc hơi, theo (6.57) ta có thể viết:
32
13
11
33
1
3
3
22
12
11
22
1
2
2
.
.
/
/

1
1
tK
Q
F
∆
=
,
22
2
2
tK
Q
F
∆
=
, đồng thời
∑
∆+∆=∆
21
ttt
Do đó:
( )
12
2
11
1
21
ttK
Q

1
=
∆−∆
+
∆
=
∆
ttK
Q
tK
Q
td
dF
( )
( )
0
2
2
2
2
2
11
1
1
1
=
∆
+
∆
−=

'
Q
Q
K
K
t
t
m =
∆
∆
=
Từ đẳng thức này cộng vế, ta có:
m’
1
+ m’
2
+ m’
3
=
11
321
t
t
t
ttt
∆
∆
=
∆
∆+∆+∆

vào ta được:
11
33
11
22
11
11
1
/
/
/
/
/
/
1
KQ
KQ
KQ
KQ
KQ
KQ
tt
++
∆=∆
∑
(6.65)
Đối với nồi thứ hai:
∑
∑
=

(6.66)
nghĩa là hiệu số nhiệt độ có ích của nồi thứ k nào đó bằng tích số của
tổng hiệu số nhiệt độ có ích
∑
∆
i
t
với số
k
k
K
Q
của nồi đó chia cho tổng
i
i
K
Q
của các nồi.
- Phân phối
∆
t từ điều kiện bề mặt đốt nóng các nồi bằng nhau và tổng
các bề mặt là nhỏ nhất
Ta thấy rõ ràng điều kiện này đòi hỏi phải thoả mãn cả hai điều kiện, nghĩa
là m
k
= m’
k
.
.
1

K
Q
K
Q
k
k
k
k
=
Điều kiện thoả mãn đẳng thức này là; m
k
= m’
k
= 1
Trên cơ sở đó ta có:

Lê Bắc Rin Lớp CT39A
18
Bài chuyên đề CN-TBBQ
1
2
1
2
==
∆
∆
m
t
t
và

:
K
Q
K
Q
Hay:
1
2
1
2
:
K
K
Q
Q
, nghĩa là theo phương pháp phân phối nhiệt độ có ích này,
ta có:
Q
2
: Q
1
= K
2
: K
1
Viết ở dạng chung: Q
1
: Q
2
: Q

nồi sẽ giảm khi số nồi tăng. Dưới đây là một số số liệu về lượng tiêu hao
hơi đốt (kg) theo 1kg hơi thứ:
Số nồi 1 2 3 4 5
Chi phí hơi cho 1 kg hơi thứ 1,1 0,57 0,4 0,3 0,27
Qua số liệu này ta thấy lượng hơi đốt có giảm đi khi số nồi tăng lên.
Nhưng không phải giảm theo tỷ lệ bậc một mà từ một nồi lên hai nồi giảm
đi 50%, còn từ bốn nồi lên năm nồi giảm đi 10% và thực tế từ mười nồi lên
11 nồi thì giảm đi không quá 1% nghĩa là xét về mặt hơi đốt thì số nồi
trong hệ thống cô đặc nhiều nồi không thể lớn hơn mười. Mặt khác khi số
nồi tăng hiệu số nhiệt độ có ích giảm đi rất nhanh do đó bề mặt đun nóng
của các nồi sẽ tăng. Ta giả thiết rằng: bỏ qua các tổn thất nhiệt độ, so sánh
bề mặt truyền nhiệt trong hệ thống cô đặc một nồi và cô đặc nhiều nồi ở
các điều kiện như nhau:
Đối với một nồi:
tK
Q
F
∆
=
.
1
Còn đối với nhiều nồi thì năng suất của mỗi nồi là:
n
Q
và hiệu số nhiệt
độ có ích:
n
T∆
, (n – số nồi)


trình làm việc được ta phải có điều kiện:
∑∑
>∆−∆=∆ 0TT
Giới hạn đối với mỗi nồi là 5 ÷ 7
0
C.
Ví dụ, giả thiết ∆T = 80
0
C, tổn thất trong mỗi nồi là Σ∆ = 10
0
C (coi tổn
thất trong các nồi bằng nhau), vậy:
- Đối với hai nồi: ∆t = 80 – 2.10 = 60 suy ra ∆
tk
= 30
0
C
- Đối với bốn nồi: ∆t = 80 – 4.10 = 40 suy ra ∆
tk
= 10
0
C
- Đối với hai nồi: ∆t = 80 – 5.10 = 30 suy ra ∆
tk
= 6
0
C
- Đối với tám nồi: ∆t = 80 – 8.10 = 0 suy ra ∆
tk
= 0

phẩm càng thấp. Vì vậy việc tạo độ chân không trong thiết bị cô đặc sẽ
giảm được nhiệt độ sôi của sản phẩm. Hay nói cách khác là điều chỉnh
nhiệt độ sôi bằng cách thay đổi độ chân không.
Bảng 2.3. Quan hệ giữa độ chân không và nhiệt độ sôi của nước
Độ chân không (mmHg) Nhiệt độ sôi (0C)
0 100
126 95
234 90
326 85
405 80
430 75
526 70
572,5 65
610 60
642 55
667,6 50
690 44,5

Lê Bắc Rin Lớp CT39A
21
Bài chuyên đề CN-TBBQ
(Nguyễn Văn Tiếp và ctv. 2000)
Khi nồng độ chất khụ trong sản phẩm càng lớn thì nhiệt độ sôi càng
cao. Trong quá trình cô đặc, nồng độ chất khụ tăng dần nờn nhiệt độ sôi của
sản phẩm cũng tăng dần.
Bảng 2.4. Quan hệ giữa nồng độ chất khụ và nhiệt độ sôi ở 760 mmHg
Nồng độ chất khụ (%) Nhiệt độ sôi ở 760 mmHg (0C)
55 102,4
60 103,5
65 104,5

Bài chuyên đề CN-TBBQ
+ Biến đổi húa học
- Cỏc loại đường trong rau quả, do chịu tác dụng của nhiệt độ cao ở bề
mặt truyền nhiệt của thiết bị cô đặc, nên bị caramel hóa. Hiện tượng
caramel hóa tạo ra các sản phẩm có màu đen và vị đắng làm sản phẩm có
chất lượng kém. Ở nhiệt độ 95
o
C, đường khử có thể bị caramel hóa. Ở nhiệt
độ 160
o
C, quá trình caramel hóa xảy ra mạnh. Ở 160
o
C, saccharose loại 1
phân tử nước tạo ra glucosan và fructosan. Ở 185 – 190
o
C, glucosan kết
hợp với fructosan tạo thành isosaccharosan. Tiếp tục, 2 phân tử
isosaccharosan kết với nhau, loại 2 phân tử nước tạo thành caramelan.
Caramelan lại kết hợp với isosaccharosan, loại 3 phân tử nước tạo thành
caramelen. Khi nhiệt độ tăng cao trên 200
o
C tạo thành caramelin (mất tính
hòa tan) Sơ đồ phản ứng caramel hóa như sau:
Hình 8

Hình 10. Quá trình carmel hóa của đường saccharose
- Hiện tượng xẫm màu còn do phản ứng giữa protein (nhóm –NH2) và
đường khử (nhúm –CHO) tạo các melanoidin.
- Tinh bột sẽ bị hồ húa. Pectin bị phân hủy nên giảm tính tạo đụng
trong nấu mứt

Trong nội dung này chỉ giới thiệu các thiết bị dùng để cô đặc sản phẩm
bằng phương pháp làm cho nước bốc hơi.
Mặt dù, không có nhiều tham vọng nhưng bài chuyên đề chỉ muốn đề ra
một số phương pháp.Ví dụ: cô đặc trước khi kết tinh trong chế biến đường,
cô đặc trước khi sấy khô hoàn toàn trong chế biến sữa bột và một số sản
phẩm khác.
Do điều kiện về thời gian cũng như trình độ kiến thức của bản thân có
hạn nên con nhiều vấn đề trong “sự cô đặc” mà chưa được nghiên cứu hết
mong sự đóng gúp của nhiều ý kiến tư nhiều phía để chuyên đề được tốt
hơn.

Lê Bắc Rin Lớp CT39A
24
Bài chuyên đề CN-TBBQ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Giáo trình “Các thiết bị cơ bản trong chế biến nông sản thực phẩm”,
ĐHNL Huế - 2006.
2. Bài giảng “ Công nghệ và thiết bị bảo quản nông sản thực phẩm”,
ĐHNL Huế 5 - 2007.
3. Th.s Lê Mỹ Hồng “Giáo trình Công nghệ thực phẩm”, ĐH Cần Thơ
Lê Bắc Rin Lớp CT39A
25