Đồ án Tính toán và thiết kế máy khuấy trộn và định lượng nha

Lời nói đầu Máy khuấy trộn và định lượng nha được ứng dụng rất rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm, dùng để sản xuất bánh kẹo, đường sữa, bia,rượu. Hiện nay hầu hết các nhà máy sản xuất bánh kẹo ở nước ta đều sử dụng thiết bị này. Sau một thời gian thực tập thực tế tại nhà máy bánh kẹo Tràng An, chúng em đã được nhận đề tài “Tớnh toỏn và thiết kế mỏy khuấy trộn và định lượng nha”/ Nội dung của đồ án bao gồm: Phần I: Các quá trình công nghệ Phần II: Tính toán cơ khí Phần 1. Các quá trình công nghệ A. Quá trình công nghệ I. Quá trình sản xuất carame (Khối kẹo, liên quan tới định lượng nha) Khái niệm chung Caramen là sản phẩm kẹo do nấu dung dịch đường với mật tinh bột hoặc đường với đường chuyển hoá đến độ ẩm 1 -3%. Dựa vào cấu tạo có thể chia caramen làm hai nhóm chính sau: + Caramen không nhân + Caramen có nhân Nhìn hình thức bề ngoài cũng có thể chia làm hai loại: + Caramen bọc giấy + Caramen không bọc giấy Caramen là chất vô định hình, cứng, dòn hay gọi là kẹo cứng. Sơ đồ kĩ thuật sản xuất kẹo Sản xuất kẹo gồm các phần chính như sau: 1. Chuẩn bị khối kẹo 2. Chuẩn bị nhân 3. Nâng cao phẩm chất, tạo hình, bao gói, đóng bao và bảo quản. Từng phần nói trên lại gồm nhiều công đoạn nhỏ. Các công đoạn này khác nhau hay không là do mức độ cơ khí hoá, nhóm và loại kẹo cần sản xuất ra thị trường. Khối kẹo sau khi nấu là dung dịch nhớt, trong suốt có màu vàng nhạt đến màu vàng tươi. Khi làm lạnh khối kẹo nhiệt độ từ 400C á 450C nó trở nên cứng giòn và ở trạng thái vô định hình. Quá trình kỹ thuật sản xuất khối kẹo có thể coi như sự chuyển đường từ tinh thể cứng về trạng thái phi tinh. Sự chuyển đó có thể coi bằng 2 cách: + Nấu đường nóng chảy + Hoà tan đường trong nước rồi tiếp tục cô đặc Trong thực tế người ta sản xuất khối kẹo bằng cách nấu dung dịch đường với mật tinh bột hoặc đường chuyển hoá đến hàm lượng chất khô yêu cầu. Mật tinh bột có trong thực đơn của khối kẹo không những có tác dụng chống hồi đường, mà còn làm cho khối kẹo có tính dẻo để chờ biến tiếp (như cán, kéo dài, tạo hình) Trong sản xuất caramen thường dùng tỉ lệ giữa mật và đường là 50 á60/100. Khi thiếu mật tinh bột ta có thể thay một phần hay toàn bộ mật bằng đường chuyển hoá phải tính toán sao cho hàm lượng đường khử có trong khối kẹo không được quá 15% á 16%. Chuẩn bị khối kẹo gồm hai giai đoạn sau: + Chuẩn bị sirô caramen + Nấu sirô caramen thành khối kẹo. I.1. Chuẩn bị Sirô caramen(cho quá trình nha) Chuẩn bị sirô caramen gồm có hai phương pháp: I.1.1. Phương pháp gián đoạn: Trong phương pháp này có thể chuẩn bị Sirô theo hai sơ đồ sau: a. Sơ đồ thứ nhất Hoà tan đường trong mật tinh bột đã nấu nóng sơ bộ bằng hơi rồi nấu hỗn hợp đó đến nồng độ cần thiết. Lúc đầu nấu nóng mật đến 600C, dùng bơm cho vào thiết bị (Chảo thùng) và sau đó cho đường vào. Cùng lúc cho đường ta cho hơi nóng qua ống phun trực tiếp đặt dưới đáy thiết bị, sau khi đường đã hoà tan ta ngắt đường hơi qua ống phun và cho vào ống xoắn đặt trong thiết bị, áp suất đưa hơi vào ống xoắn là 4 á 5 atm. Hỗn hợp đường mật nấu đến hàm lượng chất khô là 84% á 86%. Sau đó hỗn hợp trên tự chảy theo ống dẫn vào bình chứa và nhờ bơm đưa qua bộ phận lọc lưới kim loại có đường kính của lỗ là 0,3 mm á 0,5 mm, lọc xong đưa vào bình chứa của thiết bị nấu chân không, hàm lượng đường khử trong sirô caramen dùng mật không được quá 12% á 14%, và dùng đường chuyển hoá là 14% á 16%. Hàm lượng đường khử theo sơ đồ này tăng từ 4% á 5%. Theo thời gian chuẩn bị siro của một chu kỳ là 30 phút. b. Sơ đồ thứ hai Hoà tan đường trong nước nóng rồi nấu với mật tinh bột. Hàm lượng nước dùng để hoà tan đường là 25% á 30% so với đường. Lúc đầu cho nước vào thiết bị ống xoắn, sau đó cho hơi nóng vào ống, rồi cho đường vào thiết bị. Để tăng cường độ hoà tan của đường trong thiết bị có đặt bộ phận khuấy, thời gian hoà tan là 20 á 30 phút. Trong thời gian này có một lượng nước bốc hơi và khi nhiệt độ đạt tới 1080 á 1100C thì nồng độ của siro đường là 80%. Khi tỉ lệ có trong thực đơn và nấu đến 1160 á 1170 để hàm lượng chất khô là 84% á 86%. Sau đó cho qua bộ phận lọc rồi đưa vào bình chứa của thiết bị nấu chân không, thời gian chung để chuẩn bị sirô theo sơ đồ này là 40 á 50 phút . Hàm lượng đường khử 13% á 16%, trong quá trình chuẩn bị sirô caramen hàm lượng đường khử tăng từ 4% á 6%. I.1.2. Phương pháp liên tục Phương pháp liên tục rút ngắn thời gian chuẩn bị sirô và siro làm ra có chất lượng cao hơn so với phương pháp gián đoạn. Theo phương pháp này thì đường không hoà tan trong mật hoặc trong nước, mà trộn nó với mật và một ít nước (17% á 20% so với khối lượng của đường). Hỗn hợp trên đựơc nấu dưới áp suất lúc này đường sẽ hoà tan trong nước có trong hỗn hợp. Theo phương pháp này đường sẽ khong bị phân huỷ sau. Hàm lượng đường khử khoảng 11,5% - 14% khối kẹo nấu từ siro caramen theo phương pháp này sẽ sáng màu và bền hơn khi bảo quản. I.2. Nấu siro caramen thành khối kẹo Muốn thu được khối kẹo có độ ẩm 1% - 3% ta cần nấu siro caramen có độ ẩm 12% - 16% đến độ ẩm nói trên. I.2.1. Các phương pháp nấu a. Thủ công: Dùng chảo nấu đốt bằng than hoặc củi. Nhiệt độ nấu cuối cùng là 900C. Nhiệt độ cao ảnh hưởng xấu tới sản phẩm, nấu thủ công năng suất thấp, mất nhiều sức lao động và không đảm bảo vệ sinh. b. Thiết bị nấu vạn năng Thiết bị này sử dụng khá rộng rãi, có thể dùng nó để nấu kẹo cứng, kẹo mềm và nhân kẹo do đó được mang tên vạn năng. Cấu tạo của thiết bị gồm hai ngăn chảo: Chảo phía trên (A) có vỏ hơi và cánh khuấy, chảo chân không phía dưới (E). Toàn bộ thiết bị nằm trên một giá đỡ, chảo phía trên liên hệ với chảo phía dưới bằng cửa van nằm ở phía dưới chảo A. Chảo phía dưới không có vỏ hơi đốt nóng được nối với một bơm chân không qua bình ngưng tụ, chảo phía dưới gắn chặt vào chảo phía trên nhờ tấm đệm cao su. Nguyên lý làm việc của thiết bị như sau: cho nguyên liệu nấu kẹo (mỗi lần 50 kg) và hơi nóng vào chảo phía trên (hơi nóng cho vào dưới áp suất 5 á 6 atm) đồng thời mở máy cho cánh khuấy làm việc. Hỗn hợp nguyên liệu ở chảo phía trên nấu đến nhiệt độ 135 á 140 0C ứng với độ ẩm 5% á 6%, sau đó đóng van nạp lại và cho cánh khuấy ngừng lại. Nối chảo thứ hai E vào chảo A, mở mở bơm chân không và dùng vô năng F nâng cửa van giữa hai chảo để khối kẹo chảy xuống chảo thứ hai (có độ chân không 700mm) thời gian chảy của khối kẹo xuống chảo thứ hai là 2phút. Trong chảo thứ hai nước bốc hơi và nhiệt độ sôi hạ xuống. Tuỳ theo trị số chân không trong chảo mà độ ẩm còn lại trong khối kẹo là 2% á 3%. Khi khối kẹo đạt tới nhiệt độ 115% á125% qua 3 á 5 phút thì đưa ra khỏi thiết bị và làm lạnh ngay. Thời gian của cả qúa trình nấu dung dịch trong thiết bị vạn năng là 18á 20 phút. Năng suất của thiết bị là 800kg khối kẹo một ca. c. Thiết bị nấu chân không Cấu tạo: Gồm hai phần + Phần đốt nóng + Phần bốc hơi Phần đốt nóng gồm vỏ hình trụ, bên trong có ống xoắn ruột gà, bên ngoài ống dẫn hơi bão hoà áp suất 5 á 6atm phần bốc hơi là một hình trụ thẳng đứng được chia làm hai phần, giữa hai phần có cửa van liên hệ nhau và đầu cuối của phần bốc hơi có ban xả khối kẹo. Ngày nay các nước tiên tiến thường dùng thiết bị chân không có hai ống xoắn đặt lồng nhau, đường kính của ống 30/34mm, chiều dài mỗi ống 33mm năng suất của khối kẹo là 5 tấn/1ca, bề mặt đốt nóng là 6, 2m2 Phần đốt và phần hơi đặt riêng biệt và liên hệ với nhau bằng ống dẫn. Nguyên lý làm việc của thiết bị: Siro caramen có độ ẩm 14% á 16% nhờ bơm pitttông đưa vào ống xoắn của buồng đốt, đồng thời mở van nạp hơi cho vào buồng đốt. Hơi nóng bao lấy các ống xoắn và ngưng tụ. Phần ngưng tụ được ra liên tục qua ống dẫn khí phía dưới buồng đốt. Trên buồng đốt có gắn áp kế và van an toàn để theo dõi áp suất và không cho áp suất cao quá mức qui định. Siro sau khi đi qua các ống dẫn xoắn trong buồng đốt thì được ống dẫn đưa vào buồng bốc chân không, trong buồng bốc giữ mức độ chân không là 680mm cột thuỷ ngân nhờ bình ngưng tụ và bơm chân không nối với buồng đốt. Siro chảy xuống bốc chân không phía trên, khi lượng siro đã đạt tới khoảng 18 á 20 kg thì mở van cho chảy xuống bình chứa phía dưới. Còn hơi thứ và không khí theo ống dẫn vào bình ngưng tụ. Tại bình ngưng tụ hơi thứ được làm lạnh bằng nước, không khí và nước (hỗn hợp) nhờ bơm chân không hút ra ngoài. Bơm chân không còn có nhiệm vụ tạo và giữ chân không trong buồng bốc. nhiệt độ của siro là từ 1350 á 1400 và vào buồng bốc hạ xuống còn từ 1100 á 1200 nhờ chân không. Tại buồng đốt nước tiếp tục bốc hơi và còn lại từ 1% á 3%. Qua hai phút được tải ra ngoài và đựơc làm lạnh ngay. I.3. Yêu cầu kỹ thuật, thành phần hoá học và tính chất vật lý của khối kẹo. I.3.1. Yêu cầu kỹ thuật Sau khi ra khỏi buồng bốc của thiết bị chân không nhiệt độ của khối kẹo từ 1100C – 1300C. Khối kẹo cần đạt những yêu cầu sau đây: + Trong suốt không có vết đục biểu hiện sự hồi đường + Màu sắc vàng tươi (Nếu ta dùng mật) và hơi sẫm nếu ta dùng đường chuyển hoá. + Độ ẩm không quá 3% + Hàm lượng đường chuyển hoá không được quá 20% + Cần phải dẻo ở nhiệt độ tạo hình và ở nhiệt độ ở công đoạn gia công khác (quật, cán, lăn, vuốt), có nghĩa là có khả năng chịu được sự kéo dài để tạo ra hình dạng bất kỳ. I.3.2. Thành phần hoá học cuả khối kẹo Tuỳ theo thực đơn mà thành phần hoá học của kẹo có khác nhau: Nếu dùng tinh bột: Sacarôza 58% Dextrin 20% Glucoza 10% Fructôza 3% Maltôza 7% Độ ẩm 2% Nếu dùng đường chuyển hoá: Sacaroza: 78% - 80% Đường chuyển hoá: 18 % - 20% Độ ẩm: 2% I.3.3. Tính chất vật lý của khối kẹo: Khối kẹo ra khỏi thiết bị nấu là dung dịch nhớt, khi làm lạnh thì độ nhớt của nó tăng rất mạnh và ở 800C á 900C thì khối kẹo có tính dẻo. Trong trạng thái này ta có thể tạo hình nó theo hình dạng tuỳ ý. Tiếp tục làm lạnh đến 400C á 450C thì khối kẹo trở nên phi tinh trong suốt, cứng và giòn. Độ ẩm của khối carame càng thấp thì nó sẽ nhanh cứng và độ cứng càng cao. Độ nhớt của khối kẹo giảm khi hàm lượng mật tinh bột giảm (vì Dextrin có trong mật làm tăng độ nhớt của khối kẹo), khi giảm nhiệt độ thì độ nhớt tăng. VD: Khi ở 1200C thì khối kẹo làm theo thực đơn bình thường (50 phần mật 100 phần đường) thì có độ nhớt là 640 poiz, khi nhiệt độ hạ xuống còn 1000C thì độ nhớt là 9000 poiz, và ở 900C là 50.000 pioz. Như đã nói ở trên thì ở nhiệt độ 900C khối kẹo có tính dẻo (vi độ nhớt cao). Chỉ số độ nhớt rất quan trọng đối với khối kẹo. Giữ được trạng thái phi tinh của khối kẹo trong các công đoạn gia công tiếp hay không là đo độ nhớt của nó quyết định. Nếu chúng ta giữ khối kẹo khá lâu ở nhiệt độ cao (ở nhiệt độ đó nó có độ nhớt thấp) thì xảy ra quá trình kết tinh và kết quả là khối kẹo bị bồi đường. Khi tăng độ nhớt thì tốc độ kết tinh giảm, làm lạnh nhanh thì độ nhớt tăng tạo điều kiện làm chậm sự chuyển hoá của các phần tử, các tinh thể không tạo ra được, khối kẹo giữ đựơc trạng thái bình thường. Trong dây chuyền sản xuất cơ giới (không phụ thuộc vào thực đơn) đòi hỏi khối kẹo phải có tính chất cơ học ổn định. Một trong những tính chất đó là tính dẻo, đóng vai trò quan trọng trong sản xuất kẹo. Tính dẻo đối với chất phi tinh và độ nhớt. Khối kẹo ra khỏi buồng bốc của thiết bị nấu chân không có nhiệt độ 1200C thì độ nhớt xấp xỉ 600 poiz. Để tránh hiện tượng hồi đường của khối kẹo ta phải giữ độ nhớt như trên khi khối kẹo ra khỏi thiết bị (không phụ thuộc vào thực đơn). II. Quá trình truyền nhiệt II.1. Quá trình đun nóng II.1.1. Bản chất, mục đích và phạm vi thực hiện: II.1.1.1. Bản chất Đun nóng là quá trình làm tăng nhiệt độ từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ cuối cùng cho trước. Nhiệt độ ban đầu (tbđ) thường bằng nhiệt độ của môi trường không khí xung quanh. Nhiệt độ cuối cùng (tc) phụ thuộc vào mục đích của quá trình và tính chất của vật liệu. Thường được xác định từ trước. Chênh lệch giữa nhiệt độ cuối cùng (tc) và nhiệt độ ban đầu (tbđ) luôn luôn là một đại lượng lớn hơn 0. T= tc – tđ > 0 Không phụ thuộc vào phương pháp thực hiện Có thể thực hiện quá trình bằng cách tăng nhiệt độ một cách liên tục hoặc tăng gián đoạn nhưng cả hai qúa trình vẫn đảm bảo t = tc – tđ > 0 II.1.1.2. Mục đích công nghệ Trong công nghiệp chế biến thực phẩm quá trình đun nóng thường được thực hiện nhằm các mục đích sau: Mục đích chuẩn bị: trong thực tế khi tiến hành quá trình đun nóng chỉ nhằm mục đích chuẩn bị cho các quá trình khác. Ví dụ: để bóc vỏ cam cho dễ người ta thường chần trong nước sôi trong thời gian 5 á 10 phút, đun nóng hơn; đun nóng sản phẩm trước khi vào hộp ghép nắp; đun nóng để tạo điều kiện tốt cho quá trình hoá học, sinh học, lý học thực hiện nhanh chóng hơn… III.1.1.3. Mục đích khai thác Quá trình đun nóng có thể làm tăng hiệu suất thu nhập hiệu sản phẩm từ một loại sản phẩm nào đó. ví dụ: nhiệt độ cao khoảng 60 á 700C sẽ làm tăng hoạt độ của enzym amilaza, làm cho khả năng trích ly các chất hoà tan như đường từ mía, dịch từ quả, làm tăng hiệu suất ép, tăng sự hoà tan chất màu… II.1.1.4. Mục đích chế biến: Dưới tác dụng của nhiệt độ cao nhiều loại nguyên liệu bị biến đổi về cấu trúc, tính chất hoá học, lý học…làm cho chất lượng của nguyên liệu biến đổi hẳn. Những biến đổi về chất lượng có thể theo chiều hướng xấu đi hoặc tốt lên. Trong công nghệ chế biến thực phẩm người ta lợi dụng những biến đổi tốt của chất lượng để tạo ra sản phẩm có ích. Nhiệt độ cao sẽ làm cho sản phẩm chín, loại bỏ (làm bay hơi) những thành phần gây mùi, vị lạ làm tăng giá trị dinh dưỡng và khả năng hấp thụ dinh dưỡng của cơ thể; làm hồ hoá các sản phẩm tinh bột, tẩy mùi…những biến đổi đó sẽ làm cho sản phẩm có chất lượng tốt hơn, giá trị cảm quan cao hơn. II.1.1.5. Mục đích bảo quản Đun nóng ở nhiệt độ trên 700C trước đó có tác dụng làm mất hoạt tính của các loại enzim có trong nguyên liệu ngăn ngừa được những biến đổi xấu. Ví dụ các loại enzim xúc tác các quá trình phân huỷ các thành phần hoá học, sinh học, làm cho sản phẩm có thể biến đổi màu hoặc giảm hàm lượng các thành phần hoá học, sinh học có ích. Nhiệt độ cao trên 900C có thể tiêu diệt vi sinh vật có trong sản phẩm thực phẩm. Do vậy trong công nghệ thực phẩm thường đun nóng sản phẩm ở nhiệt độ và thời gian nhất định nhằm tiêu diệt vi sinh vật, ngăn ngừa hư hỏng sản phẩm. Đó là quá trình thanh trùng nhiệt. II.1.1.6. Mục đích hoàn thiện. Một số loại thực phẩm thường tồn tại ở dạng bán thành phẩm. Để có chất lượng của các loại này đạt tới mức hoàn thiện hơn nhiều khi phải qua gia nhiệt (đun nóng). Đun nóng sẽ làm cho sản phẩm chín sử dụng được. Trong thực tế công nghiệp quá trình đun nóng thường được thực hiện kết hợp khi thanh trùng đồ hộp thịt cá ngoài mục đích để tiêu diệt vi sinh vật, bảo quản sản phẩm có mục đích chế biến làm cho thịt cá chín. II.1.1.7. Phạm vi thực hiện Đun nóng là một trong những quá trình quan trọng nhất. Quá trình này được thực hiện hầu hết trong các qui trình công nghệ sản xuất thực phẩm với những mục đích khác nhau. II.1.2. Những biến đổi của vật liệu (sản phẩm) trong qúa trình đun nóng II.1.2.1. Các biến đổi vật lý: Các biến đổi vật lý trong khi đun nóng bao gồm * Sự biến đổi nhiệt độ: Trong quá trình đun nóng do sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường đun nóng và vật liệu, nhiệt độ trong vật liệu tăng dần lên tốc độ tăng nhiệt độ chậm dần từ ngoài vào trung tâm do khoảng cách giữa chúng và nguồn nhiệt xa dần. Những điểm có cùng khoảng cách đến nguồn nhiệt thì nhiệt độ sẽ bằng nhau. Do vậy trong vật liệu sẽ hình thành trường nhiệt độ trong đó lớp ngoài cùng có nhiệt độ cao nhất, ở trung tâm thì nhiệt độ thấp nhất. Tốc độ thay đổi nhiệt độ phụ thuộc vào sự truyền nhiệt trong khối vật liệu sự truyền nhiệt trong vật liệu có thể thực hiện bằng nhiều cách phụ thuộc vào trạng thái của chúng. Nếu vật liệu là chất lỏng thì nhiệt được truyền vào trung tâm chủ yếu bằng đối lưu. Nếu là chất dắn thì nhiệt truyền bằng dẫn nhiệt. Khi vật liệu ở thể bán chất lỏng (sệt) thì nhiệt truyền bằng cả đối lưu và dẫn nhiệt. * Sự biến đổi trạng thái vật liệu Khi đun nóng vật liệu có thể biến đổi về trạng thái tồn tại – chuyển pha phần lớn các chất rắn mà nhiệt độ nóng chảy cao hơn nhiệt độ của môi trường thì trong quát trình đun nóng trạng thái của chúng có thể chuyển sang pha lỏng hoặc bán chất lỏng (mỡ, bơ…). Tuy nhiên có nhiều loại vật liệu dạng rắn, do nhiệt độ đun nóng không đủ cao hoặc do đặc tính lý hoá của chúng mà trong thời gian đun nóng không sảy ra hiện tượng chuyển pha (thịt, cá, rau, qủa…) * Sự thay đổi thể tích Thể tích của vật liệu có thể tăng lên khi đun nóng DV = V – V0 > 0. Trong trường hợp đó thể tích của vật liệu bằng V = V0 + bt + DVkhí Trong đó: V: Thể tích khí đun b: Hệ số nở khối T: Nhiệt độ đun nóng DVkhí: Chênh lệch thể tích chất khí trong vật liệu Tuy nhiên có nhiều trường hợp khi đun nóng thể tích vật liệu sẽ giảm đi. Đó là hiện tượng sảy ra khi đun nóng các loại nguyên liệu có cấu trúc xốp, có chứa nhiều khí trong gian bào (như rau, quả….) Sự biến đổi khối lượng Sự biến đổi khối lượng có thể biểu diễn bằng biểu thức sau M = m0 = at – nbh = yht Trong đó: m: Khối lượng vật liệu m0: Khối lượng vật liệu trước khi đun a : Hệ số biến đổi khối lượng nbh: Khối lượng bốc hơi yht: Khối lượng hoà tan vào môi trường * Sự biến đổi màu sắc Màu sắc biến đổi do nhiều nguyên nhân. Một trong những nguyên nhân vật lý dẫn đến biến màu là do thay đổi khả năng hấp thụ và phản xạ ánh sáng của vật liệu do tác động của nhiệt độ cao. II.1.2.2. Biến đổi hoá lí, hoá học * Các chỉ tiêu hoá lý của vật liệu như độ nhớt, độ hoà tan….cũng dễ bị thay đổi do nhiệt độ cao. Cụ thể, độ hoà tan tăng, độ nhớt giảm ( hoặc tăng)… Đối với các phản ứng hoá học như thuỷ phân, trung hoà, polime hoá, ôxi hoá…thì nhiệt độ làm tăng tốc độ phản ứng. * Kết quả sự xúc tiến các phản ứng hoá học là sự biến đổi các thành phần hoá học trong vật liệu. Một số chất được tạo thành có thể làm tăng chất lượng sản phẩm (pectin, chất thơm, chất màu…)nhưng nhiều trường hợp làm giảm hàm lượng của các chất có ích, tạo thành một số chất gây ảnh hưởng xấu đến mùi vị, mầu của sản phẩm. Đây là nhược điểm chủ yếu của quá trình nấu. II.1.2.3. Biến đổi sinh hoá và sinh lý. * Quá trình đun nóng có ảnh hưởng rất lớn đến sự thay đổi hoạt độ của các enzim và sự hoạt động của các vi sinh vật. Ta biết rằng enzim và vi sinh vật có khoảng nhiệt độ hoạt động tối thích. Ví dụ enzim amilaza hoạt động mạnh ở nhiệt độ 60 á700C, vi sinh vật hoạt động mạnh ở nhiệt độ 370C á 400C. Nếu tăng dần nhiệt độ môi trường cao hơn nhiệt độ tối thích (top)thì hoạt động của enzim và vi sinh vật sẽ giảm dần đến bị vô hoạt hoá (bị tiêu diệt) hoàn toàn ở nhiệt độ đủ cao. * Như vậy qúa trình tăng nhiệt đi qua 2 vùng nhiệt độ có tác dụng khác nhau lên enzim và vi sinh vật. Vùng thứ nhất là vùng từ nhiệt độ môi trường đến nhiệt độ tối thích. Tại vùng này nhiệt độ càng tăng hoạt động enzim và vi sinh vật càng tăng. Vùng thứ hai là vùng nhiệt độ tối thích đến nhiệt độ ngừng hẳn hoạt động của enzim và vi sinh vật. Như vậy tốc độ tăng nhiệt độ khi đun nóng rau quả (khoai tây, lê, táo…) nếu thời gian tăng nhiệt độ đun nóng càng chậm bao nhiêu thì sản phẩm càng bị đen bấy nhiêu. Đó là do enzim poliphenolxidaza hoạt động mạnh và lâu trước khi bị tiêu diệt. * Không phụ thuộc vào tốc độ tăng nhiệt độ, cuối cùng enzim và vi sinh vật vẫn bị ức chế và đến tiêu diệt hoàn toà. * Nhiệt độ cao cũng sẽ làm tác dụng của các chất độc được tạo thành trong sản phẩm trước khi đun nóng, đỡ nguy hiểm cho người tiêu thụ II.1.2.4. Biến đổi cấu trúc tế bào Dưới tác dụng của nhiệt độ cao chất nguyên sinh trong tế bào bị đông tụ, màng tế bào bị phá huỷ làm mất tính bán thẩm thấu, không khí và hơi nước trong gian bào bị thoát ra ngoài làm cho cấu trúc toàn khối trở nên trật, mềm. II.1.2.5. Biến đổi cảm quan * Thay đổi màu sắc: Đun nóng dẫn tới thay đổi màu sắc do nhiều nguyên nhân khác nhau. Nhiều khi nhờ đun nóng mà màu sắc tốt lên hoặc giữ được màu tự nhiên ban đầu đó là trường hợp chần rau quả. Trong trường hợp này chần làm mất hoạt tính của các enzim phân huỷ hoặc tạo chất màu (Poliphenolozxidaza, clorophilaza…) Đun nóng có thể làm cho màu của các sản phẩm đã sunphít hoá trở lại bình thường sau khi bị mất màu do tác dụng của H2SO3 Ngược lại qúa trình đun nóng có thể làm thay đổi màu tự nhiên của sản phẩm đó là hiện tượng tạo màu hồng trong nước chanh, cam, chuối…hoặc là tạo màu nâu, sẫm màu trong các loại sản phẩm như bột cà chua, bột ớt…. * Thay đổi mùi vị Nhiệt độ đun nóng có thể dẫn đến sự thay đổi mùi vị theo hai chiều hướng khác nhau tuỳ theo vật liệu. Đối với các sản phẩm mà trước khi đun nóng có chứa các chất gây mùi, vị không thích hợp (vị đắng trong măng, vị ngái trong đậu nành, mùi ôi trong thịt cá….) đun nóng sẽ làm cho sản phẩm mất mùi vị đó làm cho chất lượng sản phẩm tốt lên. Còn đối với những sản phẩm có mùi vị tự nhiên tốt thì sau khi đun sẽ bị ít nhiều mất đi mùi vị do các chất thơm hoặc các chất gây vị tốt bị bốc hơi hoặc bị phân hủy II.1.3. Nguồn nhiệt và các phương pháp đun nóng Đun nóng là một quá trình rất phổ biến trong công nghiệp hoá chất và thực phẩm, nó có tác dụng làm tăng tốc độ của một số qúa trình phản ứng hoá học, ngoài ra đun nóng còn là phương tiện cần thiết để thực hiện các quá trình khác như trưng cất, cô đặc, sấy khô…. II.1.3.1. Nguồn nhiệt * Nhiệt năng dùng để đun nóng có thể tạo ra bằng nhiều phương pháp khác nhau và từ nhiều nguồn nhiệt khác nhau. Có khi người ta sử dụng nguồn nhiệt ngay từ nguồn nhiệt trực tiếp như khí lò dòng điện, có khi dùng chất tải nhiệt trung gian ( chất này lấy nhiệt từ nguồn nhiệt rồi truyền nhiệt cho vật liệu cần đun nóng) như hơi nước, nước quá nhiệt, dầu khoáng các chất hữu cơ có nhiệt độ sôi cao và hơi của nó, các muối vô cơ nóng chảy hoặc hỗn hợp của nó và một số kim loại hoặc hợp kim ở trạng thái lỏng. * Ngoài ra người ta còn sử dụng nhiệt của khí thải hoặc chất lỏng thải có nhiệt độ cao. * Mỗi chất tải nhiệt đều có ưu điểm và nhược điểm nhất định, do đó, tuỳ trường hợp cụ thể mà ta chọn lựa cho thích hợp, khi lựa chọn cần chú ý các điều kiện quan trọng sau: - Nhiệt độ đun nóng và khả năng điều chỉnh nhiệt độ - áp suất hơi bão hoà và độ bền do ảnh hưởng của nhiệt độ - Độ độc và tính hoạt động hoá học - Độ an toàn khi đun nóng ( Không cháy nổ…) Rẻ và rễ tìm II.1.3.2. Các phương pháp đun nóng II.1.3.2.1. Đun nóng bằng hơi nước bão hoà Phương pháp đun nóng bằng hơi nước bão hoà được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp hoá học. Những ưu điểm * hệ số cấp nhiệt lớn (a ằ 10000 á 15000w/m2 độ) do đó bề mặt truyền nhỏ, nghĩa là kích thước thiết bị gọn hơn các thiết bị đun nóng bằng chất tải nhiệt khác. * Lượng nhiệt cung cấp lớn (tính theo đơn vị chất tải nhiệt) vì đó là nhiệt lượng toả ra khi ngưng tụ hơi. * Đun nóng được đồng đều vì hơi ngưng tụ trên toàn bộo bề mặt truyền nhiệt ở nhiệt độ không đổi. * Dễ điều chỉnh nhiệt độ đun nóng bằng cách điều chỉnh áp suất của hơi * Vận chuyển xa được dễ dàng theo đường ống. Nhược điểm chính của hơi nước là: không thể đun nóng ở nhiệt độ cao, vì nếu nhiệt độ hơi càng tăng thì áp suất hơi bão hoà càng tăng, ẩn nhiệt bay hơi cũng giảm. Do đó khi tăng nhiệt độ thì thiết bị sẽ phức tạp thêm, hiệu suất sử dụng nhiệt cũng giảm. Vì vậy phương pháp đun nóng bằng hơi nước bão hoà chỉ sử dụng tốt nhất trong trường hợp đun nóng không quá 1800 II.1.3.2.1.1. Phương pháp đun nóng bằng hơi nước trực tiếp * Phương pháp truyền nhiệt đơn giản nhất là đun nóng bằng hơi nước trực tiếp, tức là cho hơi nước sục thẳng vào chất lỏng cần đun nóng. Hơi nước ngưng tụ và cấp ẩn nhiệt cho chất lỏng, nước ngưng tụ lại trộn lẫn với chất lỏng. * Thiết bị đơn giản nhất để đun nóng bằng hơi nước trực tiếp là thiết bị loại sục, gồm có một bể chứa chất lỏng cần đun nóng và một ống hơi trên ống dẫn hơi có đặt các van để tạo thêm qúa trình làm việc tốt. Van ngược chiều dùng để ngăn chặn không cho chất lỏng đi ngược trở lại trong trường hợp mà áp suất trong ống hơi thấp hơn áp suất khí quyển. Trước khi bắt đầu đun nóng, người ta mở van phụ để tháo hết nước ngưng đang tích tụ trong ống dẫn hơi. *Khi cần thiết vừa đun nóng vừa khuấy trộn chất lỏng thì dùng thiết bị đun nóng loại sủi bọt trong thiết bị này hơi từ ống dẫn hơi vào được đi qua những ống phun hình xoắn ốc, vòng tròn hoặc một số ống thẳng song song có những lỗ nhỏ đặt nằm dưới đáy bể chứa chất lỏng. Nhờ bố trí như thế nên hơi nước được phun đều trong bể có tác dụng khuấy trộn. * Loại thiết bị sủi bọt và loại sục làm việc có nhiều tiếng động. Để tránh tiếng động, người ta dùng thiết bị đun nóng không tiếng động. Loại này có lắp thêm một cái loa ở đầu ống dẫn hơi. Khi làm việc, hơi phun ra khỏi đầu ống dẫn hơi với tốc độ rất lớn, do đó áp suất tĩnh học trong loa giảm xuống chất lỏng bên ngoài loa ập vào các lỗ cạnh của loa, vừa pha trộn với luồng hơi phun ra vừa làm tắt tiếng động. * Phương pháp đun nóng bằng hơi nước trực tiếp nói chung là rất đơn giản nhưng có nhược điểm là đưa thêm một lượng lớn nước ngưng tụ vào trong chất lỏng cần đun nóng. Do đó phương pháp này chỉ dùng trong trường hợp cho phép pha loãng chất lỏng và không có phản ứng xẩy ra giữa chất lỏng và nước. Thường người ta chỉ dùng để đun nóng nước và các dung dịch nước. * Để xác định lượng hơi tiêu hao trong quá trình đun nóng người ta