Bài giảng KTQTTB2
1
Bài Giảng
KỸ THUẬT
THỰC PHẨM 2
Lưu hành nội bộ
2020 2021
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TPHCM
Bài giảng KTQTTB2
2
MỤC LỤC
Chương 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ CÁC QUÁ TRÌNH TRUYỀN NHIỆT ................................ 5
1.1. Các khái niệm .......................................................................................................... 5
1.2. Các thông số cơ bản điều khiển quá trình ............................................................... 5
1.2.1. Hệ đơn vị ......................................................................................................... 5
1.2.2. Bảng đơn vị đo chính ...................................................................................... 6
1.2.3. Bảng chuyển đổi đơn vị .................................................................................. 6
1.3. Các quá trình truyền nhiệt ..................................................................................... 10
1.3.1. Dẫn nhiệt ....................................................................................................... 10
1.3.2. Đối lưu nhiệt ................................................................................................. 17
1.3.3. Bức xạ nhiệt .................................................................................................. 27
1.3.4. Truyền nhiệt hỗn hợp (truyền nhiệt tổng quát) ............................................. 33
Bài tập chương 1 ..................................................................................................... 38
Chương 2: CÁC THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT ................................................................. 40
2.1. Các thiết bị trao đổi nhiệt trong thực phẩm ........................................................... 40
2.1.1. Thiết bị trao đổi nhiệt vỏ ống ....................................................................... 40
2.1.2. Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm .................................................................... 44
2.2. Tổ chức dòng chảy ................................................................................................ 45
2.2.1. Chiều dòng chảy ........................................................................................... 45
2.2.2. Tổ chức dòng chảy phía vỏ ........................................................................... 47
2.2.3. Tổ chức dòng chảy phía ống ......................................................................... 47
2.3. Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt ............................................................................. 47
2.3.1. Tính tlog của thiết bị truyền nhiệt vỏ ống .................................................... 47
2.3.2. Tính nhiệt độ trung bình của các dòng lưu chất ........................................... 47
2.3.3. Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt ................................................................ 47
2.3.4. Bố trí ống trong thiết bị trao đổi nhiệt vỏ ống .............................................. 49
Bài tập chương 2 ..................................................................................................... 53
Chương 3: QUÁ TRÌNH BỐC HƠI CÔ ĐẶC - NGƯNG TỤ .......................................... 54
3.1. Quá trình bốc hơi cô đặc ....................................................................................... 54
3.1.1. Khái niệm chung ........................................................................................... 54
3.1.2. Bản chất quá trình ......................................................................................... 54
3.1.3. Tổn thất nhiệt trong quá trình cô đặc ............................................................ 54
3.1.4. Các phương pháp cô đặc ............................................................................... 55
3.1.5. Thiết bị cô đặc dùng trong công nghệ thực phẩm ........................................ 66
Bài giảng KTQTTB2
3
3.2. Quá trình ngưng tụ ................................................................................................ 71
3.2.1. Khái niệm chung ........................................................................................... 71
3.2.2. Mục đích công nghệ ...................................................................................... 71
3.2.3. Ngưng tụ gián tiếp ........................................................................................ 71
3.2.4. Ngưng tụ trực tiếp ......................................................................................... 72
3.2.5. Tính toán quá trình ngưng tụ ........................................................................ 72
3.2.6. Thiết bị ngưng tụ dùng trong công nghệ thực phẩm .................................... 74
Bài tập chương 3 ..................................................... Error! Bookmark not defined.
Chương 4: TRUYỀN KHỐI – HẤP THU ......................................................................... 80
4.1. Phân loại các quá trình truyền khối ....................................................................... 80
4.1.1. Hỗn hợp khí – lỏng ....................................................................................... 80
4.1.2. Hỗn hợp khí – rắn ......................................................................................... 80
4.1.3. Hỗn hợp lỏng – lỏng ..................................................................................... 80
4.1.4. Hỗn hợp lỏng – rắn ....................................................................................... 80
4.1.5. Một số ứng dụng quá trình phân tách ........................................................... 81
4.1.6. Lựa chọn phương pháp phân tách ................................................................. 81
4.2. Nguyên tắc thiết kế thiết bị truyền khối ................................................................ 81
4.2.1. Thành phần pha ............................................................................................. 81
4.2.2. Hệ số truyền khối .......................................................................................... 83
4.3. Hấp thu .................................................................................................................. 85
4.3.1. Khái niệm ...................................................................................................... 85
4.3.2. Cân bằng vật chất cho quá trình hấp thu....................................................... 85
4.3.3. Thiết bị hấp thu ............................................................................................. 87
Bài tập chương 4 ..................................................................................................... 88
Chương 5: KỸ THUẬT SẤY THỰC PHẨM ................................................................... 89
5.1. Khái niệm chung ................................................................................................... 89
5.2. Các thông số cơ bản của không khí ẩm ................................................................. 90
5.3. Tĩnh học quá trình sấy ........................................................................................... 92
5.3.1. Cân bằng vật chất .......................................................................................... 93
5.3.2. Cân bằng năng lượng .................................................................................... 94
5.3.3. Các phương thức sấy .................................................................................... 98
5.4. Động học quá trình sấy ........................................................................................ 103
5.4.1. Các giai đoạn của quá trình sấy .................................................................. 103
5.4.2. Đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy ............................................... 104
Bài giảng KTQTTB2
4
5.5. Thiết bị sấy .......................................................................................................... 104
5.5.1. Thiết bị sấy hầm .......................................................................................... 104
5.5.2. Thiết bị sấy băng tải .................................................................................... 106
5.5.3. Thiết bị sấy khí thổi .................................................................................... 107
5.5.4. Thiết bị sấy tầng sôi .................................................................................... 108
5.5.5. Thiết bị sấy thùng quay ............................................................................... 109
5.5.6. Thiết bị sấy phun......................................................................................... 111
Bài tập chương 5 ................................................................................................... 112
Chương 6: CHƯNG CẤT ................................................................................................ 113
6.1. Các khái niệm ...................................................................................................... 113
6.2. Chưng cất liên tục hỗn hợp hai cấu tử ................................................................. 114
6.2.1. Cân bằng ở áp suất không đổi ..................................................................... 114
6.2.2. Hỗn hợp lý tưởng – Định luật Raoult ......................................................... 116
6.2.3. Sai lệch so với định luật Raoult .................................................................. 117
6.2.4. Giản đồ hàm nhiệt – nồng độ ...................................................................... 119
6.2.5. Chưng cất hỗn hợp 2 cấu tử ........................................................................ 122
6.2.6. Cân bằng vật chất trong chưng cất liên tục hai cấu tử ................................ 124
6.2.7. Cân bằng nhiệt lượng trong chưng cất liên tục hai cấu tử .......................... 126
6.3. Các thiết bị chưng cất dùng trong công nghệ thực phẩm .................................... 129
6.3.1. Thiết bị chưng cất mâm xuyên lỗ ............................................................... 129
6.3.2. Thiết bị chưng cất mâm chóp ..................................................................... 130
6.3.3. Thiết bị chưng cất tháp đệm ....................................................................... 131
PHỤ LỤC ......................................................................................................................... 133
Phụ lục 1. Nước và hơi nước bảo hòa theo nhiệt độ .................................................. 133
Phụ lục 2. Nước và hơi nước bảo hoà theo áp suất .................................................... 136
Phụ lục 3. Thông số hoá lý của một số loại vật liệu. .................................................. 140
Phụ lục 4. Các thông số hóa lý khác .......................................................................... 141
Phụ lục 5. Khoảng nhiệt độ sử dụng của một số môi chất. ........................................ 141
Phụ lục 6. Khoảng giá trị hợp lý của vận tốc môi chất .............................................. 141
Phụ lục 7. Thông số vật lý của nước trên đường bão hòa .......................................... 142
Phụ lục 8. Thông số vật lý của hơi nước trên đường bão hòa .................................... 143
Phụ lục 9. Thông số vật lý của không khí khô ở áp suất khí quyển ........................... 143
Phụ lục 10. Thông số vật lý của khói ở áp suất khí quyển ......................................... 144
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 145
Bài giảng KTQTTB2
5
Chương 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ CÁC QUÁ TRÌNH TRUYỀN NHIỆT
1.1. Các khái niệm
Truyền nhiệt: Là quá trình trao đổi năng lượng nhiệt, xảy ra qua 3 phương thức: dẫn nhiệt,
đối lưu và bức xạ.
Chiều quá trình: Trong tự nhiên quá trình truyền nhiệt chỉ xảy ra theo một chiều từ nơi
có nhiệt độ cao tới nơi có nhiệt độ thấp.
Chất tải nhiệt: Là chất mang nhiệt từ nơi này tới nơi khác, từ môi trường này tới môi
trường khác theo quy luật tự nhiên.
Truyền nhiệt trực tiếp: Là quá trình truyền nhiệt mà chất tải nhiệt tiếp xúc trực tiếp với
vật liệu.
Truyền nhiệt gián tiếp: Là quá trình truyền nhiệt mà chất tải nhiệt không tiếp xúc trực
tiếp với vật chất cần trao đổi mà thông qua vách ngăn.
Truyền nhiệt ổn định: Là quá trình truyền nhiệt mà nhiệt độ thay đổi theo không gian
nhưng không thay đổi theo thời gian.
Truyền nhiệt không ổn định: Là quá trình truyền nhiệt mà nhiệt độ thay đổi cả theo không
gian và thời gian.
Trường nhiệt độ: Là tập hợp những giá trị nhiệt độ tại tất cả các điểm của không gian
T(x,y,z, ).
Trường nhiệt ổn định: Là trường nhiệt mà nhiệt độ chỉ thay đổi theo không gian mà không
thay đổi theo thời gian T f (x,y,z).
Trường nhiệt không ổn định: Là trường nhiệt mà
nhiệt độ thay đổi cả theo không gian và thời gian. T f
(x,y,z,).
Mặt đẳng nhiệt: Là tập hợp các điểm có nhiệt độ bằng
nhau.
Các mặt đẳng nhiệt không cắt nhau. Quá trình dẫn nhiệt
không xảy ra trên cùng một mặt đẳng nhiệt, mà chỉ xảy
ra giữa chúng.
Gradient nhiệt độ
𝑔𝑟𝑎𝑑 𝑇 = 𝛁𝑇 = 𝜕𝑇
𝜕𝑥 𝑖 + 𝜕𝑇
𝜕𝑦 𝑗 + 𝜕𝑇
𝜕𝑧 𝑘
󰇍
Là vector vuông góc với các mặt đẳng nhiệt, chỉ phương nhiệt độ tăng và có module tỉ lệ
với mức độ tăng của nhiệt độ [oC/m] (khi dịch chuyển trong không gian).