Đang tải... (xem toàn văn)
I.Cơ sở khoa học của quá trình tiệt trùng2.1Cơ sở khoa học:Nhiều loài vi sinh vật khác nhau được tìm thấy trong thực phẩm và nguyên liệu chế biến thực phẩm.Dựa vào khả năng sinh tổng hợp độc tố và gây bệnh,hệ vi sinh vật trong thực phẩm có thể chia làm hai nhóm:+Nhóm vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp độc tố và gây bệnh cho người:nếu thực phẩm bị nhiễm nhóm vi sinh vật này thì có thể gây ngộ độc cho người sử dụng.Đứng từ góc độ vệ sinh an toàn thực phẩm thì đây là nhóm vi sinh vật có hại và chúng ta cần phải áp dụng những giải pháp kĩ thuật trong quy trình sản xuất để chúng không bị nhiễm vào thực phẩm.+Nhóm vi sinh vật không có khả năng sinh tổng hợp độc tố:nhóm vi sinh vật này hoặc không có ảnh hưởng xấu hoặc có ảnh hưởng tốt đến sức khỏe người tiêu dung.Tuy nhiên,khi nhóm vi sinh vật này có mặt trong thực phẩm chúng sẽ thực hiện quá trình trao đổi chất,từ đó gây ra những biến đổi về thành phần hóa học và giá trị cảm quan của thực phẩm. Kết quả là chất lượng thực phẩm nhanh chóng bị biến đổi theo thời gian bảo quản.Ngoài ra,chúng ta cũng cần lưu ý đến sự có mặt của các enzyme trong thực phẩm vì chúng sẽ gây ra những biến đổi hóa sinh và cảm quan, từ đó làm thay đổi các chỉ tiêu chất lượng của thực phẩm trong quá trình bảo quản.2.2Quá trình tiệt trùng:Tiệt trùng là quá trình tiêu diệt toàn bộ vi sinh vật (ở dạng tế bào sinh dưỡng hoặc bào tử) và ức chế không thuận nghịch các enzyme trong thực phẩm.Sau quá trình tiệt trùng,sản phẩm sẽ trở thành vô trùng.Như vậy,quá trình tiệt trùng không những đảm bảo cho thực phẩm an toàn về mặt vệ sinh mà còn kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm,giúp ổn định các chỉ tiêu chất lượng của thực phẩm sau một thời gian dài sau sản xuất.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM KHOA KỸ THUẬT HĨA HỌC BỘ MƠN CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM BÁO CÁO MÔN THIẾT KẾ MÁY VÀ NHÀ MÁY THỰC PHẨM Đề tài: TÌM HIỂU THIẾT BỊ TIỆT TRÙNG SỮA BẰNG PHƯƠNG PHÁP UHT DẠNG BẢN MỎNG Tháng 03 năm 2010 Trang MỤC LỤC I Giới thiệu …………………………………………………………… II Cơ sở khoa học của quá trình tiệt trùng 2.1 Cơ sở khoa học: Nhiều loài vi sinh vật khác tìm thấy thực phẩm nguyên liệu chế biến thực phẩm.Dựa vào khả sinh tổng hợp độc tố gây bệnh,hệ vi sinh vật thực phẩm chia làm hai nhóm: +Nhóm vi sinh vật có khả sinh tổng hợp độc tố gây bệnh cho người:nếu thực phẩm bị nhiễm nhóm vi sinh vật gây ngộ độc cho người sử dụng.Đứng từ góc độ vệ sinh an tồn thực phẩm nhóm vi sinh vật có hại cần phải áp dụng giải pháp kĩ thuật quy trình sản xuất để chúng khơng bị nhiễm vào thực phẩm Trang +Nhóm vi sinh vật khơng có khả sinh tổng hợp độc tố:nhóm vi sinh vật khơng có ảnh hưởng xấu có ảnh hưởng tốt đến sức khỏe người tiêu dung.Tuy nhiên,khi nhóm vi sinh vật có mặt thực phẩm chúng thực trình trao đổi chất,từ gây biến đổi thành phần hóa học giá trị cảm quan thực phẩm Kết chất lượng thực phẩm nhanh chóng bị biến đổi theo thời gian bảo quản Ngoài ra,chúng ta cần lưu ý đến có mặt enzyme thực phẩm chúng gây biến đổi hóa sinh cảm quan, từ làm thay đổi tiêu chất lượng thực phẩm trình bảo quản 2.2 Quá trình tiệt trùng: Tiệt trùng q trình tiêu diệt tồn vi sinh vật (ở dạng tế bào sinh dưỡng bào tử) ức chế không thuận nghịch enzyme thực phẩm.Sau trình tiệt trùng,sản phẩm trở thành vơ trùng.Như vậy,q trình tiệt trùng khơng đảm bảo cho thực phẩm an toàn mặt vệ sinh mà kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm,giúp ổn định tiêu chất lượng thực phẩm sau thời gian dài sau sản xuất Trong điều kiện sản xuất quy mô lớn,việc xử lý thực phẩm trở nên vơ trùng khó thực hiện.Do đó,các nhà sản xuất thực phẩm đưa khái niệm “thực phẩm vô trùng công nghiệp”( commercially sterile food).Những thực phẩm chưa đạt mức độ vô trùng tuyệt đối khơng chứa vi sinh vật gây bệnh, cịn vi sinh vật không gây bệnh không sinh tổng hợp độc toosthif cịn sống sót thực phẩm với số lượng hạn chế “Thực phẩm vơ trùng cơng nghiệp” bảo quản tối thiểu thời gian tháng điều kiện xác định mà không bị thay đổi tiêu chất lượng dinh dưỡng cảm quan, Phương pháp tiệt trùng nhiệt: Các phương pháp tiệt trùng nhiệt chia làm hai nhóm:xử lý sảm phẩm bao bì xử lý sản phẩm ngồi bao bì.Tùy theo tính chất vốn đầu tư mà nhà sản xuất cần lựa chọn phương pháp tiệt trùng phù hợp 2.3 Phương pháp tiệt trùng UHT(ultra high-temperature) Sữa tiệt trùng để trở thành “thực phẩm vô trùng công nghiệp” với nhiệt độ vượt 100 C đóng gói bao bì kín.Sữa đóng gói trước sau tiệt trùng.Và UHT (ultra high-temperature) phương pháp tiệt trùng trước ta đóng gói sản phẩm,sau sữa rót vào bao bì vơ trùng trước điều kiện khí vơ trùng.Sữa sản xuất theo cách nhiệt độ vượt 1350C,thời gian giử nhiệt rut ngắn lại(2-5s) dòng sản phẩm hoạt động liên tục Một số sản phẩm quy trình sản xuất có sử dụng phương pháp tiệt trùng UHT như: sản phẩm dạng lỏng từ sữa, nước trái cây,cream,sữa chua,rượu,salad dressing… Phương pháp tiệt trùng UHT gồm có hai phương pháp chính:phương pháp gia nhiệt trực tiếp gia nhiệt gián tiếp a) Hệ thống gia nhiệt trực tiếp: Trang Sản phẩm gia nhiệt cách tiếp xúc trực tiếp với nước vô trùng.Ưu điểm phương pháp sản phẩm đạt nhiệt độ cao thời gian ngắn.Và sản phẩm nhạy cảm sữa điều làm biến đổi chất lượng sản phẩm.Có thể gia nhiệt trực tiếp hai phương pháp: +Sử dụng vòi phun nước để đưa nước áp suất cao vào chất lỏng gia nhiệt trước để nhiệt độ sản phẩm tăng lên cách nhanh chóng.Sau giai đoạn giữ nhiệt,sản phẩm làm lạnh nhanh chân không để loại bỏ nước tương đương với lượng nước sử dụng.Với phương pháp này,sản phẩm gia nhiệt làm lạnh nhanh loại nước.Tuy nhiên,phương pháp phù hợp với số sản phẩm.Vì phương pháp tiêu hao lượng lớn,mặt khác sản phẩm tiếp xúc trực tiếp với thiết bị nhiệt độ cao ảnh hưởng đến mùi vị sản phẩm +Dòng sản phẩm bơm vào buồng chứa nước áp suất cao vòi.Điểm bật hệ thống lượng nước lớn cịn thể tích dòng sản phẩm nhỏ phân bố diện tích bề mặt lớn sản phẩm.Nhiệt độ sản phẩm kiểm sốt xác thơng qua áp suất.Bên cạnh đó,giai đoạn giữ nhiệt thực việc sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt dạng mỏng dạng ống.Tiếp theo sản phẩm làm lạnh nhanh buồng chân không.Ưu điểm phương pháp sản phẩm gia nhiệt làm lạnh nhanh chóng,q trình trao đổi nhiệt xảy đồng dịng sản phẩm,thích hợp cho sản phẩm có độ nhớt thấp cao b) Hệ thống gia nhiệt gián tiếp: Với phương pháp này,thiết bị gia nhiệt sản phẩm không tiếp xúc trực tiếp với nhau,cách thiết bị tiếp xúc bề mặt.Có nhiều kiểu trao đổi nhiệt áp dụng:thiết bị dạng mỏng,dạng ống Thiết bị dạng mỏng:tượng tự ta sử dụng HTST,nhưng áp suất trình giới hạn đệm.Vận tốc chất lỏng thấp dẫn đến việc gia nhiệt không đồng đều.Phương pháp giúp tiết kiệm không gian tầng,dễ dàng kiểm tra có khả tái sinh Thiết bị dạng ống gồm có kiểu ống bọc,kiểu ống xoắn,kiểu ống lồng ống,nhiều ống.Tất thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống khơng bịt kín thiết bị dạng mỏng.Nên chịu áp suất cao,do dó tốc độ dòng chảy cao nhiệt độ đạt cao hơn.Nên trao đổi nhiệt diễn đồng khó kiểm tra c) Ưu nhược điểm phương pháp tiệt trùng UHT: Ưu điểm: +Sản phẩm đạt chất lượng cao:tiêu diệt vi sinh vật cách gia nhiệt làm lạnh nhanh giúp bảo vệ tiêu chất lượng cảm quan thực phẩm +Kéo dài thời gian bảo quản:tối thiểu tháng điều kiện thường Nhược điểm: +Thiết bị tiệt trùng:phức tạp địi hỏi nhà máy phải trì bầu khí vơ trùng khâu chế biến đóng gói sản phẩm.Phương pháp địi hỏi kĩ vận hành cao trình tiệt trùng phải trì sản phẩm đóng gói bao bì vơ trùng Trang +Đối với sản phẩm dạng dạng rắn,kích thước hạt lớn q trình tiệt trùng diễn khơng đồng làm cho bề mặt sản phẩm truyền nhiệt cao so với vùng khác sản phẩm làm cho thực phẩm bị thay đổi tiêu chất lượng cảm quan +Nhiệt độ tiệt trùng cao làm cho lipit bị hóa,protein bị biến tính gây đơng tụ sữa làm giảm tiêu chất lượng sản phẩm III Quá trình tiệt trùng công nghệ sản xuất sữa tiệt trùng: 3.1 Sơ đồ khới Sữa ngun liệu Sữa ngun liệu Chuẩn hóa Trang Bài khí Đồng hóa Tiệt trùng UHT Bao bì giấy vơ trùng Sữa tiệt trùng UHT Rót sản phẩm 3.2 Sơ đồ thiết bị Trang IV Thiết bị tiệt trùng UHT dạng bản mỏng (kiểu tấm) 4.1 Cấu tạo: Các thiết bị trao đổi nhiệt kiểu áp dụng rộng rãi ngành cơng nghiệp hóa chất, hóa dầu ,thực phẩm… Bộ phận thiết bị bảng hình chữ nhật với độ dày mỏng làm thép không rỉ Mỗi bảng có bốn lỗ bốn góc hệ thống đường rãnh khắp bề mặt để tạo chảy rối tăng diện tích truyền nhiệt Trang Khi ghép bảng mỏng lại với khung thiết bị hình thành nên hệ thống đường vào cho mẫu khảo sát chất tải nhiệt Tùy thuộc vào kiện cụ thể, nhà tổ chức bố trí hệ thống đường dẫn thích hợp a) Những ưu điểm bật: Trang Đảm bảo hệ số truyền nhiệt cao với hệ số 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 hai yếu tố lắp đặt bảo dưỡng Việc chuẩn hóa chi tiết cho phép áp dụng rộng rãi loại thiết bị áp suất nhiệt độ khác b) Phân loại Theo hình dáng vật liệu bề mặt trao đổi nhiệt, Theo mục đích sử dụng mơi chất làm việc, Theo chiều chuyển động môi chất c) Kết cấu thành phần thiết bị trao đổi nhiệt kiểu tấm: i Các trao đổi nhiệt Cấu tạo cho ta tiêu kĩ thuật thiết bị Tùy theo hình dạng, kích thước, đặc điểm cấu tạo mà ta có cường độ trao đổi nhiệt khác nhau; độ tin cậy thiết bị; chi phí sản xuất thiết bị khác nhau, cho công suất khác sơ đồ lắp ghép khác Trên sở tiêu chuẩn, tạo hạng loạt thiết bị có cơng suất khác Vấn đề chỡ để sản xuất chuẩn phương pháp hàn dập, cần phải tạo khuôn dập lớn loại thiết bị phụ trợ khác nhằm xử lý nhiệt gia công thiết kế Việc đòi hỏi nhiều lao động tay nghề cao ii Những yêu cầu thiết kế: Tìm hình dạng có hiệu cao, kích cỡ điều kiện cho Thiết kế làm sở để thiết kế loạt dùng cho cơng suất khác Tính tốn thiết kế loại thiết bị có bề mặt trao đổi nhiệt khác với số lượng cho trước Thiết kế khuôn dập Mở rộng hiệu sử dụng cách ghép nhiều thiết bị kiểu từ kim loại khác Tấm chi tiết phức tạp, lúc phải thực nhiều chức truyền nhiệt, học, thủy khí, cơng nghệ Trang 10 Trang 20 4.3 Một số thiết bị tiệt trùng UHT thị trường: Shanghai Changlong Industrial Equipment Co., Ltd Steam consumptio n Steam pressure Ice water consumptio n Ice water flow Power Overall dimension Weight Pipe diameter(ф) Capacity Model and specs t/h kg/h bar Kca/h t/h kw l*w*h kg Trang 21 Material steam medium BR16-PUTSN-1t 40/76 4.0 20，000 3.0 1.6*1.4*1.8 730 32 DN25 32 BR26-PUTSN-2t 80/152 4.0 40，000 1.6*1.4*1.8 910 32 DN25 32 BR26-PUTSN-3t 120/228 4.0 60，000 1.8*1.6*2.0 940 38 DN25 38 BR26-PUTSN-4t 160/304 4.0 80，000 12 2.0*1.6*2.0 970 38 DN32 51 BR26-PUTSN-5t 200/380 4.0 100，000 15 2.2*1.6*2.0 1030 51 DN32 51 Bộ phận chính thiết bị tiệt trùng UHT là bộ phận trao đổi nhiệt dạng bản mỏng.Sau là một số thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng: a) Hãng GAE: i Dòng sản phẩm NT: Trang 22 Trang 23 Trang 24 Tấm truyền nhiệt : 316 Stainless, 304 Stainless, Titanium, Hastelloy, 904L, SMO 254, và những loại khác theo yêu cầu Vòng đệm : NBR, NBR nhiệt độ cao, EPDM, Viton, và những loại khác theo yêu cầu Ứng suất tấm : thép cacbon, thép không gỉ, và những loại khác theo yêu cầu Áp suất thiết kế tối đa là: 300 psig (21 bar) Tùy thuộc model thiết bị chọn Nhiệt độ thiết kế tiêu chuẩn tối đa : 330°F (170°C) Nhiệt độ cao được thiết kế theo yêu cầu Tốc độ dòng chảy tối đa: NT50: 175 gpm (40m3/h) NT100: 830 gpm (190m3/h) NT150: 1540 gpm (350m3/h) NT250: 3960 gpm (900m3/h) Trang 25 NT350: 8380 gpm (1900m3/h) NT500: 20,000 gpm (4000m3/h) ii Dòng sản phẩm GEABloc Trang 26 Trang 27 Dễ dàng tháo lắp -vệ sinh lau chùi nhanh chóng GEABloc là thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng dạng hàn, có thể dùng được với hai loại tấm mỏng khác (gờ chữ V và gợn sóng) Dạng tấm bản gợn sóng cho khả lau chùi tốt nhất Khung bao gồm bốn cột, tấm cùng và tấm dưới đáy kết nối với bốn pa-nen xung quanh Tất cả các chi tiết khung được khóa lại với và các pa-nen dễ dàng tháo rời để kiểm tra các tấm bản mỏng Nhiệt độ làm việc lên đến 288°C và áp suất làm việc lên đến 32 bar Trang 28 Vật liệu tấm bản mỏng: • AISI 304L • 316L • SMO 254 • Hợp kim C22 • Nicken • Titan Vật liệu khung: • AISI 516 Gr 60 / 70 có hoặc không có lớp lót Vật liệu lớp lót: • Thép khơng gỉ hoặc hợp kim Nhiệt độ : -20 to +550°F / -28 to +288°C Áp suất: 100, 150, 250, 350, 450 psi / 6, 10, 16, 25, 32 bar iii Dòng sản phẩm GBE : Trang 29 GBE Series Trang 30 Vật liệu tấm bản mỏng: thép không gỉ AISI 316 / 1.4401 Vật liệu hàn: đồng Khả làm việc: lên đến 16 bar, +150°C b) Hãng Tranter Thiết bị truyền nhiệt bản mỏng có tấm lót Tranter Các thiết bị truyền nhiệt được thiết kế dựa những ý tưởng về những bộ phận bản Các khung, các tấm bản mỏng và những bộ phận kết nối được kết hợp để hình thành những loại thiết bị trao đổi nhiệt khác Bằng cách sử dụng những kiểu tấm truyền nhiệt với đặc tính khác nhau, các thiết bị trao đổi nhiệt được ứng dụng rộng rãi Các thiết bị trao đổi nhiệt có thể tháo rời dễ dàng để kiểm tra, vệ sinh và bảo trì Một lợi ích khác của thiết bị truyền nhiệt bản mỏng có tấm lót là có thể dễ dàng tháo lắp, tăng giảm kích thước bằng cách them số tấm bản mỏng truyền nhiệt điều kiện thay đổi Trang 31 Trang 32 Trang 33 Trang 34 ... 1030 51 DN32 51 Bộ phận chính thiết bị tiệt trùng UHT là bộ phận trao đổi nhiệt dạng bản mỏng. Sau là một số thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng: a) Hãng GAE: i Dòng sản... UHT Bao bì giấy vơ trùng Sữa tiệt trùng UHT Rót sản phẩm 3.2 Sơ đờ thiết bị Trang IV Thiết bị tiệt trùng UHT dạng bản mỏng (kiểu tấm) 4.1 Cấu tạo: Các thiết bị trao đổi nhiệt kiểu... vơ trùng b) Dòng chảy của lưu chất thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng: Trang 17 Trang 18 Trang 19 Trang 20 4.3 Một số thiết bị tiệt trùng UHT thị trường: Shanghai Changlong Industrial